JP3106306B2 - マイクロエマルジョンをベースとしたインクジェット用インクの信頼性向上法 - Google Patents

マイクロエマルジョンをベースとしたインクジェット用インクの信頼性向上法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット印
刷に使用するインク組成物に関し、より詳細には、実質
的に乾燥時間が短縮され、かつブリード（にじみ）の無
いプリントをもたらすと同時に高信頼の印刷性能を達成
するインクジェット用インク組成物ブリードの減少及び
乾燥時間の短縮とに関する。
【０００２】
【従来の技術】インクジェット式印刷は、インク液滴を
紙、透明フィルム、又は繊維のような、印刷媒体上に堆
積させる非衝撃印刷工程である。低コスト並びに産出品
の高品質のため、比較的雑音のない運転と相まって、イ
ンクジェットプリンタは、コンピュータと併用される他
方式のプリンタに代わる一般的なプリンタとなった。原
理的には、インクジェット印刷は、マイクロプロセッサ
によって生成される電気信号に応答して印刷媒体上にイ
ンク液滴を射出することを包含するものである。
【０００３】インクジェット印刷においてインク液滴の
射出を達成するための現在利用できる基本的方法は、熱
式と圧電（ピエゾ）式の２方式がある。熱式インクジェ
ット印刷では、液滴射出のエネルギーは電気的に加熱さ
れる抵抗素子によって生成されるものであって、これ
は、マイクロプロセッサからの電気信号に応答して急速
に熱くなって蒸気バブルを作り出し、その結果、抵抗素
子に連結されたノズルを通してインクを排出することに
なる。圧電式インクジェット印刷では、これもマイクロ
プロセッサによって生成される電気信号に応答する圧電
結晶の振動によってインク液滴が射出される。特定のカ
ラーのインク液滴の射出によって、印刷媒体上に、英数
字、区画書き込み、及びその他のパターンが形成される
のである。
【０００４】インクジェットプリンタは、比較的ノイズ
の無い動作と共に、低コスト、高品質印刷をもたらすも
のである。上述のように、インクジェットプリンタは、
他方式のプリンタに代わる一般的プリンタとなった。し
かし、大部分、インクジェット用インクの乾燥時間が比
較的遅いため、並びにプリンタ固有のブリード制御アル
ゴリズムに由来するプリンタの減速のため、インクジェ
ットプリンタは、現在、レーザプリンタによって得られ
るスループット（処理能力）の水準に対抗できない。特
にブリード制御に関しては、紙の基板上に様々な色で印
刷時、インクジェット用インク間で互いににじみ込む傾
向がある。ブリードは、複数の色が紙基板の表面上で並
びにその基板自体の内部で両方混ざり合う時に起こる。
この問題に答えて、インクジェットプリンタは、通常、
色と色の間に透明で且つ１つの色から他へ侵入すること
のない境界の形成を意図したブリード制御アルゴリズム
を採用している；しかし、これはプリンタを減速する。
インクジェットプリンタで得られるスループットの水準
を上げるためには、インクジェット用インクの乾燥時間
を、好ましくは、ブリード制御にも影響を及ぼす方法で
改善すべきである。
【０００５】ブラック対カラー及びカラー対カラーのに
じみ問題に対する種々の解法が提供されてきた。その幾
つかの解法は、インク環境を変えてブリードを減らす方
法に関するものである。例えば、特別処方の紙と共に、
加熱した圧胴（プラテン）及びその他の熱源を用いてブ
リードを減らしている。しかし、加熱プラテンは、プリ
ンタのコスト増加につながり、特に、特別処方の紙
は、"普通"紙より高価である。このように、インクジェ
ットカラー印刷においてブリードを減らすのに外部の設
備類を使うことは、一般に、コスト効率的ではない。ブ
リードを減らすために通常使われるその他の方法は、透
明で且つ１つの色から他へ侵入することのない境界をカ
ラー間に設けるインクジェットプリンタのブリード制御
アルゴリズムの使用に関連している；しかし、このよう
なアルゴリズムは、プリンタを減速する。
【０００６】ブリード問題に関して提案されたその他の
解法には、インクジェット用インクの組成物を変えるこ
とが含まれる。例えば、染料ベースのインク調合におけ
るブリード軽減に界面活性剤類を効果的に用いている；
例えば、それら全てが本出願と同一の譲受人に帰属す
る、米国特許 No.5,106,416、標題"Bleed AlleviationU
sing Zwitterionic Surfactants and Cationic Dyes"
（John Moffatt等）、米国特許 No.5,116,409、標題"Bl
eed Alleviation in Ink-Jet Inks"（John Moffatt）、
及び米国特許 No.5,133,803、標題"High Molecular Wei
ght Colloids Which Control Bleed"（John Moffatt）
参照。しかし、界面活性剤は、紙の中へのインクの浸透
率を高め、これがまた、エッジ尖鋭度の低下を来すこと
がある。さらに、界面活性剤含有インクは、プリントヘ
ッドのノズル板上で液たまりを引き起こし、液滴射出特
性を低下させる。本譲受人に帰属する特許に開示され
た、染料ベースのインク組成物に特有のその他の解法
は、その両方とも本出願と同一の譲受人に帰属する、米
国特許第5,198,023号、標題"Cationic Syes with Added
Multi-Valent Cations to Reduce Bleed in Thermal I
nk-Jet Inks"（John Stoffel）、及び米国特許第5,181,
045号、標題"Bleed Alleviation Using pH Sensitive D
yes"（James Shields等）に見られる。
【０００７】本出願と同一の譲受人に帰属する、米国特
許第5,565,022号、標題"Fast Drying, Bleed-Free Ink-
Jet Ink Compositions"（参考として本明細書に引用）
は、染料が水溶性又は水不溶性（即ち、溶媒可溶性染
料）の何れかであるところの染料をベースとしたインク
組成物のブリード制御を対象としている。より詳細に
は、該インクのブリード制御は、染料の性質に依存し
て、水又は溶媒のどちらかに染料を溶解することにより
達成される。インクは、水、水不溶性有機化合物、及び
両親媒性物質の等方性溶液であるマイクロエマルジョン
の形をしていて、水不溶性化合物を水に可溶化するに足
りる両親媒性物質を含有する。
【０００８】その両方とも本出願と同一の譲受人に帰属
し、且つ参考として本明細書に引用された、米国特許 N
o.5,531,816、標題"Bleed-Alleviated, Waterfast, Pig
ment-Based Ink-Jet Ink Compositions"、及び1996年10
月29日提出の米国特許出願08/741147、標題"Bleed Alle
viated Aqueous Pigment Dispersion-Based Ink-JetInk
Compositions"は、それぞれ、溶媒分散型顔料ベース
の、及び水性顔料ベースのインクジェット用インク組成
物のブリード制御を扱っている。より詳細には、該イン
クに対するブリード制御は、顔料を分散させ且つそれを
マイクロエマルジョンの形で溶液に保持することによっ
て達成される。しかし、再度、ブリードに対するこれら
の解法は、染料ベースのインクには向けられず、むしろ
分散された顔料ベースのインクに特定的に向けられてい
る。
【０００９】インクジェット用インク調合におけるブリ
ード制御を求めることに加えて、スループットを高めら
れるようインクジェット印刷の乾燥時間が改善されたイ
ンク調合法を開発することも例外なく求められている。
大部分、インクジェット用インクの乾燥時間が比較的遅
いため、並びにプリンタ固有のブリード制御アルゴリズ
ムに由来するプリンタの減速のため、インクジェットプ
リンタは、現在、レーザプリンタによって得られるスル
ープットの水準に対抗できない。上述のブリード制御を
達成するのに用いられる諸解法は、典型的には乾燥時間
も改善するもので、これら２つの属性は互いに密接に関
連している。
【００１０】さらに、適当なインクジェット用インク
は、信頼のおける印刷のことも配慮しておかなければな
らない。インクジェットペンが使用されずに且つ大気に
晒される時は、インク媒質中の水が蒸発する。この蒸発
のため、ノズルのところで外皮（クラスト）が形成され
ることがあり、これが今度は、ペンの信頼性に逆効果を
及ぼす。故に、クラストを最小にできるインク組成物を
求める要求がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、ブリー
ドの低減を立証し且つ印刷媒体に当たると急速に乾燥
し、結果的に信頼性性能が高められたインクジェット印
刷用の染料ベースのインクに対する要求がある。しか
し、乾燥時間をより速めるためにインク組成物の印刷品
質を犠牲にしてはならない。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明により、不連続相
及び連続相の両方と混和できる第二の有機溶媒を採用し
た水性エマルジョンベースのインクジェット用インク組
成物が提供される。特に、本願発明のインクジェット用
インク組成物は、少なくとも１つの染料に加えて、少な
くとも１つの水不溶性有機化合物と、水不溶性有機化合
物及び水と混和可能で、かつ前記水不溶性有機化合物及
び前記水に対して少なくとも10％の混和性を有する少な
くとも１つの第二の有機溶媒と、安息香酸、サリチル
酸、ベンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、トル
エンスルホン酸、キシレンスルホン酸、クメンスルホン
酸、シメンスルホン酸、ケイ皮酸、オクタンスルホン
酸、ヘキサンスルホン酸、ブタンスルホン酸、及びデカ
ンスルホン酸の塩類；p-アミノ安息香酸塩酸塩、プロカ
イン塩酸塩、カフェイン；アルキルピリジウム、アルキ
ルトリメチルアンモニウム、ベンジルトリアルキル(C1
〜C4)アンモニウム、及びフェニルトリメチルアンモニ
ウムカチオンの塩類；レゾルシノール、及びピロガロー
ルから成る群から選択される、少なくとも１つのハイド
ロトロピック両親媒性物質と、水とから成るマイクロエ
マルジョンとを含んで成り、前記ハイドロトロピック両
親媒性物質が、前記マイクロエマルジョンにおける前記
の少なくとも１つの水不溶性有機化合物を可溶化するに
足りるだけの量で存在する。
【００１３】インクジェット印刷用として適切な着色剤
はどれも、それがインクジェット用インク組成物に残っ
ている成分と和合できる状態にある限り発明の実施にお
いて利益を得ることができる。マイクロエマルジョン
は、水と水不溶性有機化合物の間の界面張力が両親媒性
物質によって最小に抑えられているところの、熱力学的
に安定な等方性溶液である。ここに用いられるとき、用
語"高沸点有機化合物"は、インクジェット印刷の通常の
操作中に水だけがインクから蒸発するほど水のそれと比
べて十分に低い蒸気圧を有する有機化合物を指す。ま
た、ここに用いられるとき、用語"水及び水不溶性有機
化合物の両方と混和できる第二の有機化合物"は、水及
び水不溶性有機化合物の両方おいて少なくとも10%の混
和性を有する化合物を指す。
【００１４】インクジェット印刷におけるブリード低減
法も提供され、これは上述のインクを生成し且つそのイ
ンクを印刷媒体上に印刷することを包含するものであ
る。代表的なカラーインクジェットプリンタは３つのカ
ラーインクと１つのブラックインクを含むインクセット
を使う故、ブリードが低減された高品質の印刷を達成す
るためにその４つのインクの何れか又は全てを本願発明
に従って調合してよい、ということが考えられる。好ま
しくは、１セットのインクジェット用インクの４つのイ
ンク全てを本発明に従って調合して、改善された乾燥時
間、ブリード制御、適用範囲と厚さの均一性、及び高い
信頼性によって印刷品質が最適に利益を得るようにす
る。
【００１５】本発明に従って調合されたインクジェット
用インクは、速い乾燥時間とブリード制御を示し、一
方、得られるエッジ尖鋭度の程度は、両親媒性物質の選
択によって調節してよい。より詳細には、良好なエッジ
尖鋭度の形状において優れた印刷品質は、速い乾燥時間
とブリード制御に加えて特定的にヒドロトロープを用い
ることによって達成される。ヒドロトロープは、一般的
な両親媒性物質の類のサブセットであり、水不溶性有機
化合物を可溶化して生ずる等方性溶液が相図で比較的大
きい領域を占め且つ界面活性剤を使って作られる溶液の
それに比べて比較的高い表面張力を有するという能力に
よって特色付けられるものである。典型的には、優れた
印刷品質は、紙の媒体上への印刷に求められ、その場合
は、水不溶性化合物を可溶化するのにヒドロトロープを
優先的に使うことができる。他方、幾つかの応用におい
て、水不溶性有機化合物を可溶化するのに界面活性剤を
用いて良いような、例えば、繊維媒体上の印刷で受け容
れ得る印刷品質は少ない。
【００１６】さらに、インクジェットペンの信頼性は、
水性相及び有機性相の両方と混和できる第二の有機化合
物と、水を使って高められる。加えられる第二の有機化
合物は、ノズル板上で外皮又はヒゲの生成を阻害し、従
ってペンの信頼性を向上する。
【００１７】とりわけ、本願のインク媒質は、水不溶性
有機化合物と水の両方を含んでいるので、発明の実施に
おいて水溶性又は水不溶性の染料の何れかを用いてよい
が、それら固有の耐水性のため水不溶性染料が望ましい
かも知れない。
【００１８】本発明のインクジェット用インク組成物と
ブリードを低減し且つペンの信頼性向上の方法は、連続
圧電式ドロップオンデマンド型プリンタ及び熱又はバブ
ルジェット式ドロップオンデマンド型プリンタのような
各種のインクジェットプリンタに用いてよい。印刷は、
例えば、紙、繊維、及び透明紙を含む多様な媒体上で実
施してよい。発明の実施において達成されるブリードの
低減と乾燥時間の改善で、インクジェットプリンタによ
りコスト効率的方法で高い印刷品質を実現することがで
きる。
【００１９】
【発明の実施の形態】マイクロエマルジョンベースのイ
ンクジェット用インクの媒質は、２つの液相：不連続な
油相と連続水性相から成る。着色剤は、２相の何れかに
存在していてよい。着色剤は、水性相に溶解した水溶性
染料であるか又は有機化合物に溶解した水不溶性染料で
あってよく、好ましくは、染料は水不溶性である。
【００２０】可溶化剤−最も好ましい種類はヒドロトロ
ープである−は、主として、油−水の界面に滞留する。
しかし、可溶化剤も、水中におけるそれらの可溶性（特
にヒドロトロープの場合にそうである）のため、水性相
に滞留する。
【００２１】上述のような媒質で作られたインクを含ん
でいるペンが休止状態にあると、水−但し高沸点の水不
溶性有機化合物（油）又は高沸点の第二有機溶媒ではな
い−は、ノズルから蒸発する。水不溶性有機化合物が存
在すると、もしあれば、有機相に存在する水不溶性有機
化合物から生ずる外皮形成（最悪の場合ヒゲとしても知
られている）が阻害される。水混和性の第二有機溶媒が
存在すると、連続相に存在する物質から生ずる外皮形成
が阻害される。第二有機化合物によるこの外皮形成の阻
害により、インクジェットペンの信頼性が高められる。
【００２２】発明の実施において、ブリードの軽減、速
い乾燥時間、及び高い信頼性は、インク媒質としてマイ
クロエマルジョンを用いることにより示される。より詳
細には、本願発明のインクジェット用インク組成物は、
少なくとも１つの染料に加えて、少なくとも１つの水不
溶性有機化合物と、少なくとも１つの両親媒性物質と、
水性及び有機性の相と混和できる少なくとも１つの第二
の有機化合物と、水とから成るマイクロエマルジョンを
含む。ハイドロトロピック両親媒性物質は、水不溶性有
機化合物を完全に可溶化するに足りるだけの量で存在
し、よって透明な、安定なマイクロエマルジョンとな
る。第二有機溶媒は、媒質の不連続相及び連続相の両方
と混和できる。
【００２３】本明細書における濃度は、別途指示しない
限り、全て、重量パーセントである。全成分の濃度は、
インクジェット用インクとして通常の業務の実践に使わ
れるそれである。
【００２４】染料 本発明の実施において用いてよい染料には、水溶性と水
不溶性の両染料が含まれる。インクジェット印刷に適用
できる水溶性又は水不溶性の染料はどれも本発明の実施
に適切に用いることができる。本発明の実施に適切に用
いてよい水溶性染料の例には、限定するものではない
が、C.I.Acid Blue 9、C.I.Acid Red 18、C.I.Acid Red
27、C.I.Acid Red 52、C.I.Acid Yellow 23、及びC.I.
Direct Blue 199、及びNa+、Li+、Cs+、NH4 +のようなそ
れらの一価アルカリ土類イオン、及び置換アンモニウム
塩が含まれる。本発明の実施に適切に用いてよい水不溶
性染料の例には、限定するものではないが、Isol Yello
w、Isol Red、Isol Orange、Isol Black、及びSolvent
Blue B、全てCrompton & Knowles (Charlotte, N.C.)か
ら市販；Sepisol Fast Black CN、Sepisol Fast Blue M
BSN II、Sepisol FastRed SB、及びSepisol Fast Yello
w TN、全てBIMA 83 (Cernay,France)から市販；及びSol
vent Red 218が含まれる。染料（類）は、インク組成物
中に0.1〜10 wt%存在する。
【００２５】媒質 マイクロエマルジョンは、水、油、及びハイドロトロピ
ック両親媒性物質から成る熱力学的に安定な等方性"溶
液"として定義されるもので、水不溶性化合物を可溶化
するのに用いられる。本発明の実施において、マイクロ
エマルジョンは、少なくとも１つの水不溶性有機化合物
と、少なくとも１つのハイドロトロピック両親媒性物質
と、水性及び有機性の相と混和できる少なくとも１つの
第二の有機化合物と、水とから成る。第二有機溶媒は、
媒質の不連続相及び連続相の両方と混和できる。マイク
ロエマルジョンの組成物内で、ハイドロトロピック両親
媒性物質の機能は、水と水不溶性有機化合物との間の界
面張力を低下させて、安定な系を形成することにある。
ハイドロトロピック両親媒性物質は、水不溶性有機化合
物を完全に可溶化するに足りるだけの量で存在し、よっ
て透明な、安定なマイクロエマルジョンとなる。
【００２６】水不溶性有機化合物 本発明の実施において適切に用いてよい水不溶性有機化
合物の例には、限定するものではないが、水不溶性エチ
レンオキシ−及びプロピレンオキシ−油類、水不溶性モ
ノ−及びポリグリコールエーテル類；水不溶性モノ−及
びポリグリコールフェニルエーテル類；水不溶性アルコ
ール類；水不溶性多価アルコール類、水不溶性モノー及
びポリグリコールエステル類；水不溶性テルペン類；水
不溶性フェノール類；水不溶性アルデヒド類及びケトン
類；水不溶性炭化水素類、及び水不溶性ポリエーテル改
質ポリシロキサンが含まれる。一般に、水不溶性有機化
合物のどれか、又はその組合せは、それがハイドロトロ
ピック両親媒性物質によって可溶化できる限り及びそれ
がインクジェット用インク組成物の他の成分と相容性で
ある限り、本発明の実施に用いてよい。本発明の実施に
好ましく用いられる水不溶性有機化合物の特例には、限
定するものではないが、(1)エチレン、プロピレン、ポ
リエチレン、及びポリプロピレングリコールフェニルエ
ーテル類；(2)エチレン、プロピレン、ポリエチレン、
及びアクリル酸塩類のようなポリプロピレングリコール
フェニルエステル類；及び(3)ベンジルアルコールが含
まれる。加えて、好ましく用いられる炭化水素類の特例
には、トルエン、キシレン、ナフタレン、及びフェナン
トレンが含まれる。水不溶性有機化合物のさらに別の例
には、α-テルピネオール、シトロネラール、ヒドロキ
シシトロネラール、シクロヘキシルメタノール、シクロ
ヘキサン及びそのアルキル(C1〜C8)誘導体、シルクヘキ
サノール及びそのアルキル(C1〜C8)誘導体、シクロペン
タノン及びそのアルキル(C1〜C8)誘導体、シクロペンタ
ノール及びそのアルキル(C1〜C8)誘導体、オイゲノー
ル、1-ヘプタノール、n-ヘキサノール、2-ヘキサノー
ル、n-ペンタノール、シンナミルアルコール、2-エチル
-1,3-ヘキサンジオール、7-オクテン-1,2-ジオール、2,
2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、1-ベンジル-2-ピロ
リジノン、ポリカプロラクトントリオール、シンナムア
ルデヒド、m-クレゾール、3-フェニル-1-プロパノー
ル、サリチルアルデヒド及びGenesee Polymers (Flint,
MI)から市販のGP-226及びWacker (Adrian,MI)から市販
のAddid 210のような水不溶性ポリエーテル改質ポリシ
ロキサン類が含まれる。モノ−及びジエチレングリコー
ルフェニルエーテル、モノ−及びジプロピレングリコー
ルフェニルエーテル、及びベンジルアルコールは、本発
明の実施において最も好ましく用いられるものである。
【００２７】水不溶性有機化合物は、インクジェット用
インク組成物の１〜70 wt%の、好ましくは、１〜30 wt%
の濃度範囲にあってよい。
【００２８】マイクロエマルジョンに油成分を与えるこ
とに加えて、水不溶性有機化合物は、インクジェット印
刷に通常用いられるような現在のインクジェット用イン
ク組成物において共溶媒として作用する。より詳細に
は、インクジェットプリンタのペンが休止状態にあって
且つ大気に晒されているとき、インク媒質中の水は蒸発
する。この共溶媒がインク媒質中に存在すると、外皮形
成とノズルの詰まりを防止できる。故に、有機化合物の
蒸気圧は、インクジェット印刷の通常の動作中にそれが
蒸発しないほど水のそれと比べて十分低くなければなら
ない。注目されることは、現在のインクジェット用イン
ク組成物において水不溶性有機化合物の濃度を高めるこ
との利点は、インク中の水含量の付随的減少に由来する
ところの、紙のしわが少なくなることである。
【００２９】混和性有機溶媒 第二の有機溶媒は、不連続相及び連続相の両方に混和で
きる。これも共溶媒として作用するところの、この追加
溶媒は、外皮又はヒゲの形成を低減し且つペンの信頼性
を向上させるものである。本発明に適切に使用される有
機溶媒には、限定するものではないが、アルカノールア
ミン類、2-ピロリドンのようなラクタム類；グリコール
類；1,2-又は1,5-ペンタンジオールのようなジオール
類；トリオール類；グリコールエステル類；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エ
ーテル類、ジエチレングリコールモノエチル、ブチル、
ヘキシルエーテル類、プロピレングリコールエーテル、
ジプロピレングリコールエーテル、及びトリエチレング
リコールエーテルを含むモノ−およびジ−グリコールエ
ーテル類；2-ペンチルアルコールのような中鎖アルコー
ル類；Vista ChemicalCo.(Houston,TX)から市販のAlfon
ic 610-3.5又は810-2のようなオキシアルキル化アルコ
ール類；アセチレンポリエチレンオキシド類、及びポリ
エチレン及びポリプロピレンオキシド類が含まれる。第
二溶媒は、インク組成物の0.1%〜20%に相当してよい。
好ましくは、それは、インク組成物の0.1%〜15%に、そ
して最も好ましくは、0.1%〜10%に相当してもよい。好
ましくは、トリエタノールアミン(TEA)、ペンタンジオ
ール(PDIOL)、2-ピロリドン(2P)、又はその混合物を用
いる。
【００３０】ハイドロトロピック両親媒性物質 本発明の実施に用いられるハイドロトロピック両親媒性
物質は、水不溶性有機化合物と水とでマイクロエマルジ
ョンを生ずる。適当なハイドロトロピック向水性両親媒
性物質は、その他の一般の界面活性剤同様、水不溶性化
合物を砕いて極めて小さい粉末にし且つそれらの粉末を
マイクロエマルジョンに保持することによってその化合
物を水に可溶化するものである。しかし、他の種類の界
面活性剤とは異なって、ハイドロトロピック向水性両親
媒性物質は、相図において比較的大きいマイクロエマル
ジョン領域を生じ、よって、それらをインクジェットの
用途により相応しいものとする、相図における大きいマ
イクロエマルジョン領域は、インクを調合するためそこ
から選択する媒質組成物の範囲をより広くすることにな
る。相図における大きいマイクロエマルジョン領域はま
た、ペン休止中の（例えば、蒸発に起因する）組成の変
化がペンの性能に逆効果を及ぼさないように、より強固
なインク組成物のことも配慮する。さらに、ハイドロト
ロピック向水性両親媒性物質は、他の界面活性剤の使用
と関連づけられる表面張力の急峻な降下とならず、その
結果、本発明の実施においてハイドロトロピック向水性
両親媒性物質を用いているインクの表面張力の低減は、
比較的拘束される。対照的に、他の界面活性剤をインク
ジェット用インクに混合することによって生ずる表面張
力の急勾配の降下は、プリントヘッドのノズル板上に塊
を生じ、従って液滴射出にマイナスに影響することが分
かっている。さらに、前述の他の界面活性剤は、紙中へ
のインクの浸透速度をエッジ尖鋭度が影響されるかも知
れない程度まで高くする。従って、ハイドロトロピック
向水性両親媒性物質は、(1)ペンの信頼性；(2)ノズル板
上の塊生成；又は(3)エッジ尖鋭度の損失にリスクを賭
けずに水不溶性有機化合物を可溶化するよう作用する。
【００３１】本発明において使用されるハイドロトロピ
ック向水性両親媒性物質は、安息香酸、サリチル酸、ベ
ンゼンスルホン酸、ベンゼンジスルホン酸、トルエンス
ルホン酸、キシレンスルホン酸、クメンスルホン酸、シ
メンスルホン酸、ケイ皮酸、オクタンスルホン酸、ヘキ
サンスルホン酸、ブタンスルホン酸、及びデカンスルホ
ン酸の塩類；p-アミノ安息香酸塩酸塩、プロカイン塩酸
塩、カフェイン；アルキルピリジウム、アルキルトリメ
チルアンモニウム、ベンジルトリアルキル(C1〜C4)アン
モニウム、及びフェニルトリメチルアンモニウムカチオ
ンの塩類；レゾルシノール、及びピロガロールから成る
群から選択される、少なくとも１種である。
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】マイクロエマルジョン中のハイドロトロピ
ック両親媒性物質の適量は、水不溶性有機化合物を可溶
化するような量である。ハイドロトロピック両親媒性物
質の混合物も本発明の実施に用いて良いことに注意すべ
きである。任意のハイドロトロピック両親媒性物質の量
とその濃度の決定は、本発明の教示に鑑みて過度の実験
設備を構成しないものと思われる。
【００３６】特定のマイクロエマルジョンに適当に用い
られるハイドロトロピック両親媒性物質の量は、少なく
とも２つの方法、即ち、簡略法又はより系統的方法で決
定してよい。簡略法においては、先ず、水不溶性有機化
合物（類）、第二有機化合物（類）及び水を、インクジ
ェット用インク組成物に使える所望の最終的マイクロエ
マルジョン組成物を反映する比で結合しなければならな
い。その後、生ずる２−相の液体を、透明溶液が得られ
るまで選択されたハイドロトロピック両親媒性物質で滴
定する、これは単一相の溶液が得られるように有機化合
物を可溶化することに該当する。約1%余剰のハイドロト
ロピック両親媒性物質を任意に追加して安定な溶液を確
保してよい。このように、水不溶性有機化合物（類）、
第二有機化合物（類）、水、及びハイドロトロピック両
親媒性物質（類）の妥当な相対濃度は、上述の滴定処理
で決められるのである。
【００３７】より系統的なアプローチでハイドロトロピ
ック両親媒性物質（類）の妥当な濃度を決めようとする
場合は、第一段階は、水不溶性有機化合物、第二有機化
合物及び水の組合せを表す相図の構成を含む。より詳細
には、相図は、水と、水不溶性有機化合物（類）と、第
二有機化合物（類）を種々の比率で結合し、相図内で透
明な単一相の領域が決められるまで（第一終点）、ハイ
ドロトロピック両親媒性物質（類）に対して滴定するこ
とにより構成する。第一終点を越えてさらに滴定するこ
とにより、その他の多相又は半固体組成物の領域を決め
ることができる（第二終点）。これらの結果は、従来の
三角プロット上にプロットされると、部分三元相図を表
す。例えば、図１は、1-ペンタノール（水不溶性有機化
合物）と、1,2-ペンタンジオール（第二有機溶媒）と、
キシレンスルホン酸ナトリウム(SXS)（ヒドロトロー
プ）と、水から成るマイクロエマルジョンに関する前述
の三元相図を示し、ここで、領域Aは、２相を有する乳
状領域を表し、領域Bは、単一相等方性領域を表し、そ
して領域Cは、半固体領域を表す。単一相等方性領域
（図１の領域B）は、有機化合物（類）、水、及びハイ
ドロトロピック両親媒性物質（類）の媒質組成を示し、
これはインクジェット用インクの用途に使える最も適当
なものである。それ故、その組成が特定のインクジェッ
ト用インクの用途に関するその他の判定基準を満足する
という条件で、本発明の実施においてこの単一相領域か
ら任意の組成を選択することができる。第二有機溶媒
は、連続相と不連続相の間を仕切るものである。
【００３８】留意すべきは、領域A内の組成物は、繊維
の印刷のような長期の保管寿命が要求されないような用
途に用いて良いということである。同様に、加熱プリン
トカートリッジを使えば、領域C内の組成物を用いるこ
とができよう。
【００３９】本発明の要件に矛盾しないで、様々な種類
の添加剤をインクに用いて、特定用途に使えるようイン
ク組成物の諸特性を最適化してよい。例えば、熟練した
当業者に周知のように、１つ以上の殺生物剤、殺菌薬、
及び／又は殺粘液菌剤（殺微生物剤）を当分野で通常実
施されているようにインク組成物に用いてよい。適当に
使われる微生物剤の例には、限定されるものではない
が、NUOSEPT(Nudex,Inx.)、UCARCIDE(Union Carbide)、
VANCIDE(RT Vanderbilt Co.)、及びPROXEL(ICI Americ
a)がある。加えて、EDTAのような金属イオン封鎖剤(seq
uestering agent)を含有させて重金属不純物の有害な影
響を排除してよく、さらに緩衝液を用いてインクのpHを
制御してもよい。粘度調節剤及び他のアクリル又は非ア
クリル系高分子のようなその他の既知添加剤を添加して
インク組成物の各種特性を所望に改善してもよい。
【００４０】（実施例１）図１に示した相図によって決
定される媒質成分の濃度で、3 wt.% C.I.SolventRed 21
8染料と、22.5 wt.% 1-ペンタノールと、7.5 wt.% 1,2-
ペンタンジオールと、8 wt.%キシレンスルホン酸ナトリ
ウム(SXS)と残余の水とから成るインクジェット用イン
ク組成物を作成した。より詳細には、図１に示した相図
は、3:1の比の1-ペンタノールと1,2-ペンタンジオール
及び水とを種々の比率で含む有機溶媒の混合物を結合
し、次いで透明な単一相の領域が定められるまでSXSに
対して各混合物を滴定して構成した。従って、図１の領
域Aは、乳状の外観で立証されるような２つの相領域を
生ずる有機溶媒の混合物、SXS及び水の種々の組合せを
表す。図１の領域Bは、透明な単一の相領域（マイクロ
エマルジョン領域）を生ずる有機溶媒の混合物、SXS及
び水の種々の組合せを表す。図１の領域Cは、半固体又
は多相領域が観察されるまで（第二終点）、有機溶媒の
混合物、SXS及び水を透明点を越えてさらに滴定するこ
とにより定めた。図１の単一相等方性領域範囲Bは、本
発明の実施において適切に用いてよい、1-ペンタノー
ル、1,2-ペンタンジオール、SXS及び水から成る組成を
表す。
【００４１】この実施例のインクジェット組成物は、図
１の領域Bの単一相等方性領域の範囲内に入る。より詳
細には、このインク組成物の媒質は、22.5 wt.% 1-ペン
タノールと、7.5 wt.% 1,2-ペンタンジオールと、8 wt.
% SXSと、62 wt.%の水を含有したものであった。図１上
の点Dは、本実施例のインク組成物の媒質が、実際に、
三元相図の透明単一相領域Bの範囲内に入ることを示し
ている。
【００４２】混和性有機溶媒を付加することの有用性を
示すために、第一のインクの1,2-ペンタンジオールを同
量の1-ペンタノールと置き換えた第二のインクを作成し
た。従って、第二のインクジェット用インクは、図２に
示した相図によって決定される媒質成分の濃度で、3 w
t.% C.I.Solvent Red 218染料と、30 wt.% 1-ペンタノ
ールと、12 wt.% SXSと残余の水とを含めて作成した。
図２に示した相図は、1-ペンタノールと1,2-ペンタンジ
オールの3:1の混合物の代わりに1-ペンタノールを使う
以外は図１におけるそれと同一の方法で構成した。図２
の領域E、F、及びGは、それぞれ、図１の領域A、B、及
びCについて説明したものと類似の物理的特性を有す
る。この第二のインクのインクジェット組成物は、図２
の領域Fの単一相等方性領域の範囲内に入る。より詳細
には、このインク組成物の媒質は、30 wt.% 1-ペンタノ
ールと、12 wt.% SXSと、58 wt.%の水を含有したもので
あった。図２上の点Hは、本実施例のインク組成物の媒
質が、実際に、三元相図の透明単一相領域Fの範囲内に
入ることを示している。
【００４３】Hewlett-Packard Company (Palo Alto,Cal
ifornia)から市販されているDeskjet 660C型プリンタで
カラーペンとして使われているペンようなインクジェッ
トペンにインクを充填して印刷した。次いで、そのペン
をキャップを付けずに3日間使わずに放置し、その後、
ノズル板上の外皮及びヒゲの形成についてチェックし
た。（第二の有機化合物、1,2-ペンタンジオールを含
む）第一インクを充填したペンは、ヒゲ形成の徴候を何
ら示さず、いかなる介在操作(intervention)も必要とせ
ずに印刷できた。（第二の有機化合物、1,2-ペンタンジ
オールを含ない）第二インクを充填したペンは、約１ミ
リメートルほどの高さのヒゲ形成を示した；印刷に先立
ち、手作業でするか又はプリンタの介在操作を必要とし
た。
【００４４】（実施例２）25% エチレングリコールフェ
ニルエーテル(EPh)；8% SXS；及び何れもCrompton & Kn
owlesから市販の3% Isol Red、Isol Yellow、Solvent B
lue Bのような着色剤；及び残余水を含有する3つのイン
ク組成物を作った。やはり（5%の水の代わりに置き換わ
る）5% TEA含有の第二のインクセットを作った。Hewlet
t-Packard Company (Palo Alto,California)から市販さ
れているDeskjet 660C型プリンタでカラーペンとして使
われているペンようなインクジェットペンにインクを充
填した。そのペンをキャップを付けずに3日間使わずに
放置し、その後、ノズル板上の外皮及びヒゲの形成につ
いてチェックした。（第二の有機化合物、TEAを含まな
い）第一セットの３つのペンは、約１乃至２ミリメート
ルほどの高さのヒゲ形成を示した；印刷に先立ち、手作
業でするか又はプリンタの介在操作を必要とした。（TE
A含む）第二セットの３つのペンは、ヒゲ形成の徴候を
何ら示さず、いかなる介在操作も必要とせずに印刷でき
た。
【００４５】インクジェット用インク組成物を調合する
ため、使用着色剤の種類に依存して、次の処理を実施す
る：媒質を選択しさえすれば、水溶性か又は水不溶性の
染料を使ってインクを作ることができる。選択した媒質
の諸成分全てと（水溶性か又は水不溶性の）染料とを結
合して均一な混合に達するまで混合することは勿論可能
である。しかし、これは時間を浪費することがある。そ
の代わりに、先ず、水溶性染料を水に溶かして最終イン
ク組成物において所望の染料濃度が得られるようにし、
次いで、インク組成物の残りの諸成分を加えてもよい。
水不溶性染料の場合は、先ず、水不溶性有機溶媒に染料
を溶かして最終インク組成物において所望の染料濃度が
得られるようにし、次いで、インク組成物の残りの諸成
分を加えてもよい。
【００４６】本発明のインクジェット用インク組成物並
びにここに開示されたようにインクジェット式印刷にお
ける信頼性の向上と共にブリードを制御し且つ乾燥時間
を短縮する方法は、インクジェット印刷において業務上
の用途を見出すものと期待される。
【００４７】以上、インクジェット用インク組成物並び
にインクジェット式印刷における信頼性の向上と共にブ
リードを制御し且つ乾燥時間を短縮する方法を開示し
た。明らかな特質の種々の変更並びに修正は、本発明の
要旨から逸脱することなく行うことができ、且つ該変更
及び修正の全ては、前出の請求の範囲によって限定され
ている本発明の範囲内に帰属するものと考えられるとい
うことは、熟練した当業者には明らかとなろう。
【００４８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
乾燥時間が短縮され且つにじみの無いプリントをもたら
すと同時に、高信頼の印刷性能を達成するインクジェッ
ト用インク組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって作られるインクジェット用イン
ク組成物のマイクロエマルジョンをベースとした媒質成
分の組成物領域を示す三元相図であって、この場合、該
マイクロエマルジョンは、少なくとも１つの水不溶性有
機化合物と、水性及び有機性の相と混和可能な少なくと
も１つの第二の有機化合物と、少なくとも１つのハイド
ロトロピック両親媒性物質と、水との特定の組合せを有
するものである。
【図２】インクジェット用インク組成物のマイクロエマ
ルジョンをベースとした媒質成分の組成物領域を示す三
元相図であって、この場合、該マイクロエマルジョン
は、少なくとも１つの水不溶性有機化合物と、少なくと
も１つのハイドロトロピック両親媒性物質と、水との特
定の組合せを有するものである。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−183921（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−9911（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−220376（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−140058（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−125313（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−265727（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−279067（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−217031（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 染料ベースのインクジェット用インク組
    成物において： (1)少なくとも１つの染料と； (2)(a)少なくとも１つの水不溶性有機化合物と、 (b)水不溶性有機化合物及び水と混和可能で、かつ前記
    水不溶性有機化合物及び前記水に対して少なくとも10％
    の混和性を有する少なくとも１つの第二の有機溶媒と、 (c)安息香酸、サリチル酸、ベンゼンスルホン酸、ベン
    ゼンジスルホン酸、 トルエンスルホン酸、キシレンスル
    ホン酸、クメンスルホン酸、シメン スルホン酸、ケイ皮
    酸、オクタンスルホン酸、ヘキサンスルホン酸、ブ タン
    スルホン酸、及びデカンスルホン酸の塩類；p-アミノ安
    息香酸塩酸 塩、プロカイン塩酸塩、カフェイン；アルキ
    ルピリジウム、アルキルト リメチルアンモニウム、ベン
    ジルトリアルキル(C1〜C4)アンモニウム 、及びフェニル
    トリメチルアンモニウムカチオンの塩類；レゾルシノー
    ル、及びピロガロールから成る群から選択される、少な
    くとも１つのハイドロトロピック両親媒性物質と、 (d)水とから成るマイクロエマルジョンとを含んで成
    り、前記ハイドロトロピック両親媒性物質が、前記マイ
    クロエマルジョンにおける前記の少なくとも１つの水不
    溶性有機化合物を可溶化するに足りるだけの量で存在す
    ることを特徴とする組成物。
  2. 【請求項２】 前記の少なくとも１つの染料が10 wt%未
    満の量である請求項１記載の組成物。
  3. 【請求項３】 前記の少なくとも１つの水不溶性有機化
    合物は、水不溶性エチレンオキシ油類、水不溶性プロピ
    レンオキシ油類、水不溶性モノグリコールエーテル類、
    水不溶性ポリグリコールエーテル類、水不溶性モノグリ
    コールフェニルエーテル類、水不溶性ポリグリコールフ
    ェニルエーテル類、水不溶性アルコール類、水不溶性モ
    ノグリコールエステル類、水不溶性ポリグリコールエス
    テル類、水不溶性テルペン類、水不溶性フェノール類、
    水不溶性アルデヒド類及びケトン類、水不溶性ポリエー
    テル改質ポリシロキサン、水不溶性炭化水素から成る群
    から選択されることを特徴とする請求項１記載の組成
    物。
  4. 【請求項４】 前記の少なくとも１つの水不溶性有機化
    合物は、前記のインクジェット用インク組成物において
    １から70wt%までの範囲の量で存在することを特徴とす
    る請求項１記載の組成物。
  5. 【請求項５】 前記の少なくとも１つの第二の有機溶媒
    は、アルカノールアミン類、ラクタム類、グリコール
    類、ジオール類、トリオール類；グリコールエステル
    類、モノ−グリコールエーテル類、ジ−グリコールエー
    テル類、中鎖アルコール類、オキシアルキル化アルコー
    ル類、アセチレンポリエチレンオキシド類、ポリエチレ
    ンオキシド類、及びポリプロピレンオキシド類から成る
    群から選択されることを特徴とする請求項１記載の組成
    物。
  6. 【請求項６】 前記の少なくとも１つの第二の有機溶媒
    が、前記のインクジェット用インク組成物において0.1%
    から20%までの範囲の量で存在することを特徴とする請
    求項１記載の組成物。
  7. 【請求項７】 請求項１に記載の染料をベースとしたイ
    ンクジェット用インク組成物を、インクジェットペンを
    使って印刷媒体上に印刷することを特徴とするインクジ
    ェット式印刷法。
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