JP3296607B2 - インク組成物、その製造方法およびそれを使用する印刷方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には印刷技術に
関し、詳しくは印刷品質を実質的に改善する添加剤を含
有するインク組成物の製造および利用に関する。

【０００２】

【技術背景】電子印刷技術の分野においては、著しい発
展を遂げてきている。特に、インクを迅速に、そして正
確に供給することのできる多様な、極めて効果的な印刷
システムが現存している。熱インクジェットシステム
は、この目的に対して特に有用である。熱インクジェッ
ト印刷カートリッジは、基本的には、複数の抵抗体を有
する基板と流体連絡しているインク溜めを有する。抵抗
体の選択的な活性化が、インクを熱によって活性化し、
インクカートリッジからインクを噴射させる。代表的な
熱インクジェットシステムは、ブック等による米国特許
第４，５００，８９５号、シューによる第４，５１３，
２９８号、カウゲル等による第４，７９４，４０９号、
ヒューレットパッカードジャーナル第３６巻、Ｎｏ．５
（１９８５年５月）およびヒューレットパッカードジャ
ーナル第３９巻、Ｎｏ．４（１９８８年８月）において
論じられている。

【０００３】進歩した印刷システムが存在するにもかか
わらず、これらのシステムにおいて使用される新規で効
果的なインク生成物を製造するために、新たな研究も行
われてきた。インク組成物が適当に配合されないなら
ば、インクの移送と画像品質に関して問題が起こる可能
性がある。これらの問題は、インクを保持するためのフ
ォームまたはスポンジタイプのインク溜めシステムを有
しないカートリッジシステムにおいては、特に深刻であ
る。例えば、インク組成物にとっては、その表面張力レ
ベルが高過ぎないように特別に配合されることが重要で
ある。余りに高い表面張力レベル（例えば、＋６０ダイ
ン／ｃｍ）を有するインク組成物は、しばしば印刷品質
および解像度が低級なグラフィックスを造り出す。その
上、高い表面張力値を有する付与されたインク組成物
は、使用される紙または他の印刷媒体上で、まだら（ｍ
ｏｔｔｌｉｎｇ）を生ずるか、凝集（ｃｏａｌｅｓｃｅ
ｎｃｅ）し、これにより、しみのある画像を生ずる。高
い表面張力値を有するインク組成物は、熱インクジェッ
トカートリッジおよび他の印刷システムの噴射室内での
泡の付着（ａｄｈｅｓｉｏｎ）／寿命（ｌｏｎｇｅｖｉ
ｔｙ）をしばしば促進する。泡の付着／寿命は、インク
中で、消散しないか、低速度で消散する気泡の生成を含
む。この問題は、やはりカートリッジの操作を阻害する
結果になる。

【０００４】前述の問題を抑制する試みの中で、インク
組成物に、界面活性剤が添加されてきた。この目的に適
した界面活性物質の実例としては、ポリエチレングリコ
ール、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミン−Ｎ−オキシ
ド、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルパルミチル−アンモニオ）
−プロパンスルホナート、および化１の構造を有するＳ
ｕｒｆｙｎｏｌ ４６５という商品名で販売されている
ペンシルバニア州フィラデルフィアのエアープロダクツ
社から商業的に入手できる製品がある。

【０００５】

【化１】

【０００６】界面活性剤は、インク組成物の表面張力を
低下させるが、これらの組成物の使用中に起こる他の問
題は必ずしも抑制しない。例えば、インクの表面張力を
低下させることは、一般に、噴射当たりの安定な状態の
インクドロップマス（ｉｎｋｄｒｏｐ ｍａｓｓ）に、
予期できる効果を及ぼさない。ここで基本的に使用され
る“噴射当たりのインクドロップマス”という用語は、
１回の噴射中にインクカートリッジのノズルから噴射さ
れるインクの量を意味し、この量は多くの変数の函数で
ある。こられの変数は、カートリッジ中の噴射室の幾何
学、カートリッジに使用される抵抗体の設計、カートリ
ッジの入力エネルギー、設定された噴射周波数、および
インク物質の物理化学的特性（例えば、インク湿潤性）
を含むが、これらに限定されるものではない。

【０００７】前述の他の要因は、もっと重要な役割を果
たすので、インク組成物の表面張力を低下させること
は、噴射当たりのドロップマスに必ずしも影響を及ぼさ
ない。噴射当たりのドロップマスが小さいインク組成物
は、不十分な量で印刷媒体に移送され、コントラストの
低い画像が得られる結果になる。このことは、これらの
組成物中の化学染料、その他の重要な物質の量が、印刷
媒体の所望の領域を被覆して鮮明な黒い画像を生成させ
るのには不十分なためである。

【０００８】したがって、噴射当たりのインクドロップ
マスを高いレベルを維持しつつ低い表面張力レベルを有
するように特別に配合されたインク組成物に対する要求
が、依然としてある。インク組成物は、熱インクジェッ
トユニットを含む多様な印刷システムに使用するのにも
適していなければならない。本発明は、以下に記載する
特有の効果的な方法で、これらの要求を満足させる。

【０００９】

【発明の目的】改良されたインク組成物およびこの組成
物の製造方法を提供することが、本発明の第１の目的で
ある。

【００１０】印刷媒体上でのインクの凝集／まだらを防
止するために、低い表面張力を有する改良されたインク
組成物を提供することが、本発明の第２の目的である。

【００１１】噴射当たりのドロップマスが高く、このた
め印刷中に適当な量のインクが移送される改良されたイ
ンク組成物を提供することが、本発明の第３の目的であ
る。印刷カートリッジシステム内で過剰の泡の付着／寿
命を避けるように配合された改良されたインク組成物を
提供することが、本発明の第４の目的である。

【００１２】最小限の数の化学成分を使用した改良され
たインク組成物を提供することが、本発明の第５の目的
である。

【００１３】容易に入手できる化学成分を使用して容易
に配合される改良されたインク組成物の提供すること
が、本発明の第６の目的である。

【００１４】広い範囲の印刷システムを利用して容易に
供給される改善されたインク組成物を提供することが、
本発明の第７の目的である。

【００１５】ここに記載されているインク組成物を使用
して印刷するための効果的な方法を提供することが、本
発明の第８の目的である。

【００１６】

【発明の概要】前述の目的に従って、本発明は、改良さ
れたインク組成物と、この組成物を製造および利用する
ための方法を含んでいる。ここに記載されているインク
組成物および方法は、凝集／まだらを防止しながら鮮明
で安定な印刷画像の生成に極めて効果的である。この組
成物は、基本的には、溶媒、緩衝剤、微生物毒（ｂｉｏ
ｃｉｄｅ）、コゲーション（ｋｏｇａｔｉｏｎ）減少
剤、金属キレート化剤などを含む他の成分と組合わせ
て、少なくとも一つの選択された染料物質より構成され
ている。前述のように表面張力が高過ぎ、しかも噴射当
たりのドロップマスが小さいインク組成物は、しばしば
数々の問題を発生させる。インク組成物の表面張力を低
下させ、そして噴射当たりのドロップマスを増大させる
ためには、これらの目的を達成する能力を持った構造を
有する表面張力低下剤が、インク組成物に添加される。
この薬品は、以下にもっと詳しく記載されるポリエーテ
ルポリオール組成物よりなる。

【００１７】選択されたポリエーテルポリオールは、組
成物が約０．００１〜１．０重量％（約０．００７５重
量％が最適）のポリエーテルポリオールを含むように、
それぞれのインク組成物に添加されることが好ましい
（このとき、化学染料の量は０．５〜２０．０重量％で
ある）。この比較的少ない量のポリエーテルポリオール
は、完成されたインク組成物中で、多様な重要な機能を
同時的に果たす。第一に、この化合物は、インク組成物
の表面張力を低下させる。第二に、この化合物は、イン
ク組成物の噴射当たりのドロップマスを増大させる。第
三に、インク組成物の表面張力を低下させることによっ
て、印刷カートリッジ（例えば、熱インクジェットユニ
ット）内でのインク泡の付着／寿命は、実質的に減少さ
れるか、あるいは消失される。これらの項目のすべて
は、インクカートリッジまたは印刷ユニットの物理的改
良なしに、印刷品質が改良される結果になる。したがっ
て、本発明は、印刷技術およびインク配合技術におい
て、顕著な進歩を提供し、効果的で多目的なインク組成
物に対する長い間の切実な要求を満足させるものであ
る。本発明のこれらの目的、特徴および利点を、以下の
好ましい実施態様の詳細な記述において説明する。

【００１８】

【実施例】本発明は、高い表面張力（例えば、インクの
まだら／凝集）、噴射当たりのドロップマスが小さいこ
と、および熱インクジェットカートリッジの噴射室内で
の過剰の泡の付着／寿命などに関連する印刷品質の問題
を避ける特別に配合されたインク組成物を包含してい
る。この組成物は、特有のものであって、フォーム基材
よりなるインク溜めを有しないものを含めて多様な印刷
システムにおいて使用される。

【００１９】本発明によるインク組成物を製造するため
に、少なくとも一つの染料が最初に選択される。染料物
質の実例は（他のインク成分と同様に）、ヒンダゴラに
よる共有の米国特許第４，９６３，１８９号に記載され
ている。この明細書および前述の米国特許に列記された
染料物質および他の化学薬品は、実例としてだけの目的
であることを銘記すべきである。したがって、本発明
は、以下に記載されるインク組成物に限定されるべきで
はなく、この技術分野で知られている多様な他のインク
組成物にも好適に応用することができる。

【００２０】米国特許第４，９６３，１８９号に記載さ
れた本発明での使用に適する染料物質は、化２の基本的
な構造を有する。

【００２１】

【化２】

【００２２】化２の構造においては、少なくとも２個
（２〜４個が好ましい）のカルボキシル基が存在してい
なければならず、ＣＯＯＨ基の数がＳＯ_３Ｈ基の数と同
じである。ＣＯＯＨ基の少なくとも２個が、芳香核の炭
素原子に直接に結合していることも好ましい。

【００２３】ＸがＨである染料分子において、Ｗはアゾ
基に関してオルト、メタまたはパラの位置にあり、Ｗは
パラ位置にあることが好ましい。しかしながら、ＸはＣ
ＯＯＨであって、２個のＣＯＯＨ基を有する染料分子
は、アゾ基に対して３，５−、３，４−または２，５−
の位置に、このような基を有することが好ましい。

【００２４】前述の基本的構造を有する染料分子は、２
個以上のＳＯ_３Ｈ基を含んでおらず、染料分子中のＣＯ
ＯＨ基の最終的な数は、ＳＯ_３Ｈ基の数を超えないこと
が好ましい。特定の、そして実例的な染料構造は、表１
に示されている。

【００２５】

【表１】

【００２６】一つの好ましい実施態様においては、本発
明のインク組成物は、約０．５〜２０重量％（最適範囲
は約１〜１０重量％）の染料（使用される染料は、１つ
でもよいし、複数の組合せでもよい）を含んでいなけれ
ばならない。ここに記載されているインク組成物を生成
させるために、少なくとも２つの異なる染料を使用する
ことが好ましい。複数の染料の使用は、（１）カートリ
ッジのノズル目詰まりの減少、（２）カートリッジの
“ベアーディング（ｂｅａｒｄｉｎｇ）”（すなわち、
インクの結晶化）の減少、（３）ｐＨの拡大、（４）イ
ンク色相の調節の拡大、および（５）インクの“ブロン
ジング（ｂｒｏｎｚｉｎｇ）”（すなわち、赤褐色への
変色）の減少を含む多数の利点を提供する。複数の染料
が使用されるときには、染料の相互の比率は、どのよう
な比率であってもよい。しかしながら、複数の染料混合
物が使用される場合には、それぞれの染料は、染料混合
物全体に対して１０重量％以上含まれていなければなら
ない。

【００２７】前述の染料は、塩の形態で使用されること
が好ましい。実例的な染料塩は、アルカリ金属塩（例え
ば、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、またはＬｉ^＋塩）、アンモニウム塩
または置換アンモニウム塩よりなる。これらの塩は、酸
型の染料を、水中で、化学量論的な量の塩基とともに、
混合することによって生成される。

【００２８】完成されたインク組成物を製造するために
は、選択された染料物質と組合わせて、適当な溶媒を使
用しなければならない。一つの好ましい実施態様におい
ては、完成されたインク組成物は、約２〜３０重量％の
水溶性有機溶媒を含んでいなければならない。この目的
に適した実用的な水溶性有機溶媒は、炭素数１〜４の脂
肪族アルコール（例えば、メタノール、エタノール、ｎ
−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、
ｓｅｃ−ブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノール、またはイ
ソブタノール）、アミド（例えば、ホルムアミドまたは
ジメチルアセトアミド）、ケトン／ケトンアルコール
（例えば、アセトンまたはジアセトンアルコール）、エ
ーテル（例えば、テトラヒドロフランまたはジオキサ
ン）、窒素を含む複素環式ケトン（２−ピロリドン、Ｎ
−メチルピロリドン−２−オン、または１，３−ジメチ
ルイミダゾリド−２−オン）、ポリアルキレングリコー
ル（例えば、ポリエチレングリコールまたはポリプロピ
レングリコール）、アルキレングリコール、および炭素
数２〜６のアルキレン基（例えば、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリ
エチレングリコール、チオジグリコール、ヘキシレング
リコール、およびジエチレングリコール）を有するチオ
グリコール、グリセロール、１，２，６−ヘキサントリ
オール、および２−メトキシエタノール、２−（２−メ
トキシエトキシ）エタノール、２−（２−エトキシエト
キシ）エタノール、２−メトキシ−２−エトキシ−２−
エトキシエタノール、２−〔２−（２−メトキシエトキ
シ）エトキシ〕エタノールおよび２−〔２−（２−エト
キシエトキシ）−エトキシ〕エタノールなどの多価アル
コールの低級アルキルエーテルが含まれるが、これらに
限定されるものではない。

【００２９】前述の群の溶媒の中で、好ましい物質は、
グリコールおよび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、または２−メトキシ−２−エトキシ−２−エ
トキシエタノール）、５００以下の分子量を有するポリ
エチレングリコール、および複素環式ケトン（例えば、
２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリド−２−オン、また
は１，３−ジメチルイミダゾリド−２−オン）を含んで
いる。好ましい溶媒混合物は、水とジエチレングリコー
ルの二成分混合物、または水と２−ピロリドンの二成分
混合物を含む。ｐＨ操作範囲が約７〜９．５に維持され
るように、インク組成物に、少なくとも一つの緩衝剤を
添加することも望ましい。ｐＨのレベルがより高いと、
通常、カートリッジにおけるインクの目詰まり、および
インクのブロンジングを減少させる。一つの好ましい実
施態様においては、インク組成物は、約０．１〜５．０
重量％の緩衝剤溶液を含んでいる。実例的な緩衝剤は、
約６．５〜１０のｐＫを有していなければならないが、
ＴＥＳ（Ｎ−トリス〔ヒドロキシメチル〕メチル−２−
アミノエタンスルホン酸）、ＢＩＣＩＮＥ（Ｎ，Ｎ−ビ
ス〔２−ヒドロキシエチル〕グリシン）、ＴＥＡ（トリ
エタノールアミン）、ＴＲＩＳ（トリス〔ヒドロキシメ
チル〕アミノメタン）、ＢＯＲＡＸ（ホウ酸ナトリウム
１０水和物）、およびこれらの組合わせを含むが、これ
らに限定されるものではない。

【００３０】微生物の成長を抑制するために、ここに記
載されているインク組成物に微生物毒が任意に使用され
る。一つの好ましい実施態様においては、完成されたイ
ンク組成物は、約０．１〜０．５重量％の微生物毒を含
んでいる。この目的に適した実例的な微生物毒は、英国
マンチェスターのインペリアルケミカル工業社によりＰ
ＲＯＸＥＬ ＷＧＸＬおよびＰＲＯＸＥＬ ＷＣＲＬの
名称で市販されている製品を含んでいる。これらの物質
は、ジプロピレングリコールとの組合わせにおいて、重
要な活性成分としての１，２−ベンズイソチアゾリン−
３−オンを含んでいる。

【００３１】さらに“コゲーション”に関連する問題を
抑制するために、選択された任意のリン酸塩がインクに
添加される。コゲーションとは、繰返し操作の後に、熱
インクジェット印刷システムの抵抗体上の“コガ”とし
て知られる残渣の堆積を意味する。この残渣は、プリン
ターの操作を阻害する。一塩基性（Ｈ_２ＰＯ_４ ⁻）およ
び二酸基性（ＨＰＯ_４ ^−２）リン酸塩が使用される。多
様な種類の陽イオンがリン酸塩に関連しており、この陽
イオンは、アンモニウムイオンを含むが、これに限定さ
れるものではない。一つの好ましい実施態様において
は、完成されたインク組成物におけるリン酸塩濃度は、
約０．００５〜０．５重量％（約０．０７重量％が最
適）の範囲にある。

【００３２】最後に、任意の金属キレート化剤が、完成
されたインク組成物に添加される。キレート化剤は、カ
ートリッジ内で好ましくない沈澱が生成するのを抑制あ
るいは解消する。試験の結果、ここに記載されているカ
ルボン酸染料を使用して製造されたインクは、カルシウ
ム、鉄およびマグネシウムを含む様々の金属イオンを含
むことが示された。金属の沈澱が、しばしばカートリッ
ジ内で生成して、カートリッジの目詰まり、不適当な噴
射および／または不正確なインク滴サイズをもたらす。
この問題を抑制するために、外部からの金属イオンと結
合して金属錯体を生成するキレート化剤がインク組成物
に使用される。その結果として、金属イオンは、カート
リッジ内で、沈澱を生成するのに利用されない。実例的
なキレート化剤は、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴ
Ａ）、マロン酸およびサリチル酸を含むが、これらに限
定されない。キレート化剤が使用される一つの実施態様
においては、完成されたインク組成物は、約０．０１〜
０．５重量％（約０．１重量％が最適）のキレート化剤
を含んでいなければならない。

【００３３】本発明において使用するのに適した完成イ
ンク組成物の一つの実例は、表２の実施例１に示す通り
である。

【００３４】

【表２】

【００３５】表２に示す実施例１のインク組成物は、約
８．５のｐＨ、約１．３ｃＰの粘度、約６５ダイン／ｃ
ｍの表面張力、約８ｍＳ／ｃｍの導電率、および約５７
５ｎｍにおける極大吸光度を有する。

【００３６】ここに記載されているインク組成物は、一
般に、比較的高い表面張力（例えば、約６０〜７０ダイ
ン／ｃｍ）を有する。前述の範囲内の高い表面張力は、
流体インク物質と選択されたインクカートリッジの噴射
室表面との間の毛管相互作用を促進することを含む特定
の利点を提供する。高度の毛管作用は、カートリッジ室
において順次行われる噴射の間の迅速で効果的なインク
の補充ができるようにする。

【００３７】しかしながら、多くの場合には、表面張力
が高いことは、前述の利点を著しく損なう問題を提起す
る可能性がある。例えば、高い表面張力値を有するイン
ク組成物を使用すると、インクが、印刷媒体（例えば、
紙）上で、均一に分布しない輪郭のぼやけた印刷画像を
生ずる。この種の状況は、通常は、インクの“まだら”
または“凝集”として知られている。表面張力のレベル
が高いと、インク組成物と該インク組成物が均一に分布
することを妨げる印刷媒体表面との相互作用のために、
まだらあるいは凝集が起こることになる。このことは、
大きな領域のベタ印刷画像を含む印刷画像に関して、特
に当てはまる。

【００３８】表面張力の増大に起因する他の一つの問題
は、選択されたインクカートリッジの噴射室内で、小さ
いインク泡が発生することである。このようなインク泡
は、前述の付着／寿命の程度が高い。この現象は、カー
トリッジの操作を阻害し、印刷品質を劣化させる。表面
張力レベルが比較的低いと、泡の付着／寿命が最小にな
る。

【００３９】前述のようにインクの表面張力の減少は、
前に列記されたものを含むが、これらに限定されない様
々の界面活性剤を使用して行われる。しかしながら、試
験によれば、“噴射当たりの低ドロップマス”として知
られているインク組成物に特徴的なもう一つの問題を、
界面活性剤は、成功的に抑制することができないことが
示された。前述のように、噴射当たりのドロップマス
（通常、ｎｇで示す）は、基本的には、特定の周波数に
おいて、所定量の入力エネルギーに対して特定のインク
カートリッジの所定の噴射室から噴射されるインクの量
として定義される。多くの変数が噴射当たりのドロップ
マスを制御し、このような変数としては、含まれる特定
のインク組成物、インクを移送するのに利用される印刷
システムの種類、その他の前記の要因があるが、これら
に限定されない。特に、表面張力とインクの湿潤性（例
えば、インクが基材の表面で拡がる能力）は、噴射当た
りのドロップマスに実質的な影響を有する。ここに記載
されているインク組成物は、大部分の市販のインク組成
物と同様に、大部分の市販のカートリッジシステム（例
えば、ここに引用されているもの）に関して、噴射当た
りのドロップマスが、大抵は約１００〜２００ｎｇの範
囲である。

【００４０】本発明は、前述のすべての問題を抑制する
のに非常に効果的な特定の添加剤を含んでいる。この添
加剤は、通常、“ポリエーテルポリオール”として知ら
れている物質よりなる群から選ばれた一つの化合物より
なっている。ミシガン州ミッドランドのダウケミカル社
によるフレキシブルポリウレタンフォームハンドブック
のセクション３．１と３．２に記載されているように、
ポリエーテルポリオールは、化学的には複数のエーテル
結合（Ｃ−Ｏ−Ｃ）を有する重合体鎖を含む多官能性ア
ルコールよりなっている。詳しくは、前記フレキシブル
ポリウレタンフォームハンドブックによれば、ポリエー
テルポリオールは、「有機オキシドと少なくとも２個の
活性水素原子を含む一つの化合物との重合反応生成物」
である。水素原子を含む化合物は、通常は、“開始剤”
として知られている。

【００４１】ポリエーテルポリオールを製造するために
使用される有機オキシドは、エポキシド（環状３員環）
よりなり、その実例としては、エチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド、１，２−ブチレンオキシド、およびエ
ピクロルヒドリンが挙げられるが、これらに限定される
ものではない。実例的な開始剤は、水、エチレングリコ
ール、１，２−プロピレングリコール、グリセリン、ト
リメチロールプロパン、エチレンジアミン、ペンタエリ
スリトール、ジエチレントリアミン、ソルビトール、お
よびスクロースを含むが、これらに限定されない。

【００４２】実例として、代表的なポリエーテルポリオ
ールは、化３に示す反応に従って製造される。

【００４３】

【化３】

【００４４】しかしながら、有機オキシドの種類と使用
される開始剤に応じて、多様なポリエーテルポリオール
が製造される。例えば、前述の反応順序は、選択された
開始剤として有機オキシドを使用して、どのような種類
の生成物が製造されるかを示す唯一の代表的な実例であ
る。

【００４５】大部分の市販のポリエーテルポリオール
は、特許品であって、これらの正確な構造は一般には公
開されない。さらに、ポリエーテルポリオールの著しく
複雑な構造的特徴を考慮すると、大部分ではないとして
も、多くの市販の製品は、正確な構造的形状の点では、
文献で知られていない構造を有する。例えば、ポリエー
テルポリオールは、しばしば平均分子量、粘度、水酸基
の数などの物理的特徴の点で最もよく定義されている。

【００４６】ここに定義されている本発明の目的を効果
的に達成することのできる物理的特徴を有するポリエー
テルポリオールは、ミシガン州ミッドランドのダウケミ
カル社からＶＯＲＡＮＯＬ Ｗ３０１０の登録商標の下
に市販されている。この物質の構造的形状は、現在のと
ころ、知られておらず、および／または前述の理由で入
手できない。しかしながら、このポリエーテルポリオー
ル（および他のポリエーテルポリオール）は、その物理
的特徴によって最もよく表示される。ＶＯＲＡＮＯＬ
Ｗ３０１０（トリオール）に関しては、これらの特徴
は、（１）水酸基の数は約５６、（２）平均分子量は約
３，０００、（３）粘度は１００°Ｆにおいて約２２５
ｃＫｓ、（４）比重は約１．０１６、（５）水の最高％
は約０．０６であり、そして（６）引火点は約２２０℃
である。

【００４７】一つの好ましい実施態様においては、完成
されたインク組成物は、約０．００１〜１．０重量％
（約０．００７５重量％が最適）のポリエーテルポリオ
ールを含んでいる。ポリエーテルポリオールは、好まし
くは、ここに記載されているインク組成物を製造するた
めに使用される前述の水溶性有機溶媒の一つよりなる溶
媒中で、約１０〜２０重量％の濃度レベルを有する保存
溶液の形態で、インク組成物に添加される。これらの溶
媒は、グリコールおよび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
レングリコールまたは２−メトキシ−２−エトキシ−２
−エトキシエタノール）、分子量が５００までのポリエ
チレングリコール、および複素環式ケトン（例えば、２
−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン−２−オン、また
は１，３−ジメチルイミダゾリド−２−オン）を含む
が、これらに限定されるものではない。しかしながら、
本発明は、特定の保存溶液の濃度レベルまたは種類に限
定されるべきではない。

【００４８】ポリエーテルポリオールの使用は、前述の
組成物およびこの技術分野で知られている他の組成物を
含む多数の配合物／染料に広く応用される。試験の結
果、ここに記載された種類のインク組成物に、ポリエー
テルポリオールを添加すると、大抵はその表面張力を約
２５〜３０％だけ低下させる。例えば、約６５ダイン／
ｃｍの表面張力を有するインク組成物は、ポリエーテル
ポリオールの添加後には、約４５ダイン／ｃｍの表面張
力を有する結果となる。

【００４９】前述のように、様々な界面活性剤が、イン
ク組成物の表面張力レベルを調節するために従来使用さ
れてきた。しかしながら、これらの物質を使用しても、
噴射当たりのドロップマスが、それに応じて増大する結
果にはならない。これと対照的に、ポリエチレンポリオ
ールが添加されると、望ましい結果になる。詳しくは、
大抵は約１０〜２０％だけ表面張力が低下し、そして噴
射当たりのドロップマスが増大する。例えば、特定のイ
ンク組成物が、約１２５ｎｇの噴射当たりのドロップマ
スを有する場合には、前述の範囲内のポリエチレンポリ
オールの添加後には、約１４０ｎｇにまで増大する。

【００５０】ここに記載されているポリエーテルポリオ
ール添加剤は、三つの問題、すなわち、（１）過度に高
い表面張力レベル、（２）噴射当たりの低いドロップマ
ス、および（３）使用されるインクカートリッジの噴射
室内での過大なインク泡の付着／寿命を、同時に解決す
る能力を有するという点で、重要な価値があるものであ
る。その結果として、インクの凝集とカートリッジの目
詰まりに関連する問題を避けながら、品質が向上した印
刷画像が生成する。その上、ごく少量のポリエーテルポ
リオールを使用してこれらの利点のすべてが実現され
る。

【００５１】ポリエーテルポリオールを使用したインク
組成物は、多様な印刷システムを利用して供給され、こ
のシステムは、ブック等による米国特許第４，５００，
８９５号、シューによる第４，５１３，２９８号、カウ
ゲル等による第４，７９４，４０９号、ヒューレットパ
ッカードジャーナル第３６巻、Ｎｏ．５（１９８５年５
月）およびヒューレットパッカードジャーナル第３９
巻、Ｎｏ．４（１９８８年８月）に記載されているもの
を含むが、これらに限定されるものではない。インク組
成物は、選択された印刷システムに通常の方法で供給さ
れて、組成物を基材上に移送するために、活性化され
る。乾燥された後（乾燥は、ほとんどすべての市販のイ
ンク組成物の場合には、迅速に起こる）、高度の鮮明度
とコントラストを有する安定な印刷画像が生成される。

【００５２】ここに記載されているポリエーテルポリオ
ールを使用することによって、適当な表面張力、噴射当
たりの適当なドロップマス、および望ましいカートリッ
ジ機能の間の均衡（バランス）が実現される。詳しく
は、噴射当たりのドロップマスとカートリッジの一般的
な機能の両方が同時に改善されるが、このことは、他の
添加剤が使用されたときには、まだ実現されていない。
したがって、ここに記載されている発展は、インク製造
の技術分野における大きな重要な進歩を示すものであ
る。さらに、前述のように、本発明によるポリエーテル
ポリオール添加剤は、この技術分野で公知の多様なイン
ク組成物に好適に使用される。説明のために表３に示す
実施例２は、ポリエーテルポリオール添加剤を含む実施
例１の配合物に匹敵する代表的なインク配合物を列記し
ている。

【００５３】

【表３】

【００５４】表３に示す実施例２のインク組成物は、ポ
リエーテルポリオール添加剤を含まない表２に示した実
施例１の配合物における約６５ダイン／ｃｍと比較し
て、約４５ダイン／ｃｍの表面張力を有する。さらに、
実施例２の組成物は、実施例１の配合物における約１２
０〜１２５ｎｇの噴射当たりのドロップマスと比較して
（通常の熱インクジェット印刷システムを利用して供給
されると）平均約１３０〜１４５ｎｇの噴射当たりドロ
ップマスを有する。

【００５５】最後に多様な界面活性剤を有するインク組
成物を含めて試験が行われ、本発明によるポリエーテル
ポリオールが添加された。使用された特定のインク組成
物は、様々の個々の界面活性剤が置換えられた以外は、
表３の実施例２に列記された成分よりなっていた。それ
ぞれの試験においては、インク組成物は、約０．００７
５重量％の界面活性剤またはポリエーテルポリオールを
含んでいた。同等の熱インクジェット供給システム（例
えば、フォームタイプのインク溜めを有しないカウゲル
等による米国特許第４，７９４，４０９号に列記された
タイプのもの）が使用されて、インクが供給された。試
験結果は、表４に示す通りである。

【００５６】

【表４】

【００５７】表４に示すように、ポリエーテルポリオー
ルおよび界面活性剤は、すべてインク組成物の表面張力
を低下させた。しかしながら、ポリエーテルポリオール
は、噴射当たりのドロップマスの実質的な増大を提供し
たが、界面活性剤については明らかではなかった。この
ように、表４のデータは、前述のポリエーテルポリオー
ルの添加によって実現される複数の利点を明瞭に示して
いる。

【００５８】以上のように、本発明の好ましい実施態様
を記載してきたが、この技術分野の熟練者によって好適
な変更態様が実施でき、これらは本発明の範囲内のもの
であることが予想される。したがって、本発明は、特許
請求の範囲によってのみ解釈されなければならない。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、表面張力の低いインク
組成物を提供することができるため、印刷媒体上におけ
るまだらや凝集を生じることなく、印刷画像、特にベク
印刷画像を、鮮明に形成することができるとともに、熱
インクジェットカートリッジ内において、インクの泡の
過剰な付着／寿命を抑制することができ、カートリッジ
の操作をスムーズにする。

【００６０】また、本発明によれば、表面張力を低く維
持したままで、噴射当たりのドロップマスを高くするこ
とができるため、インクを十分な量で印刷媒体に移送す
ることができ、鮮明なコントラストを有する印刷画像を
形成することができる。

【００６１】さらに、本発明によれば、容易に入手で
き、かつ最小限の数の化学成分を使用するのみで上記の
ような優れた特性を有するインク組成物を提供すること
ができるとともに、広い範囲の印刷システムに利用する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 テレサ エイ ギブニー アメリカ合衆国オレゴン州コーバリス 7420 エヌダブリュー バレイ ビュー ドライブ (56)参考文献 特開 昭56−129274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−23665（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−152170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−147870（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−15272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−15273（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−15274（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 B41J 2/00 - 2/21 B41M 5/00

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 増大された噴射当たりのドロップマスを
   有する、表面張力が低減されたインク組成物の製造方法
   であって、 少なくとも１つの化学染料の供給を得るステップと、少
   なくとも１つのポリエーテルポリオールを該化学染料と
   結合させる、該インク組成物を作製するステップとを含
   み、前記ポリエーテルポリオールは、前記インク組成物
   がポリエーテルポリオールの不在に於いて製造されたイ
   ンク組成物と比較して25から30％だけ低減された表面張
   力と10から20％だけ増大された噴射当たりのドロップマ
   スを有することを可能にするのに十分な物理的特性を有
   し、該ポリエーテルポリオールが、約3,000の平均分子
   量、約56個の−OH基、及び約23.6℃(100°F)において約
   225cksの粘度を有する製造方法。
2. 【請求項２】 前記インク組成物が約0.001から1.0重量
   ％の前記ポリエーテルポリオールを含む請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記インク組成物が約0.5から20.0重量
   ％の前記化学染料を含む請求項１又は２のいずれかに記
   載の方法。
4. 【請求項４】 低減された表面張力及び増大された噴射
   当たりのドロップマスを有するインク組成物であって、
   少なくとも１つの化学染料、及び前記化学染料と結合さ
   れた少なくとも１つのポリエーテルポリオールを含んで
   なり、前記ポリエーテルポリオールが、前記インク組成
   物がポリエーテルポリオールの不在に於いて製造された
   インク組成物と比較して、25から30％低減された表面張
   力と10から20％増大された噴射当たりのドロップマスを
   有することを可能にするのに十分な物理的特性を有し、
   該ポリエーテルポリオールが、約3,000の平均分子量、
   約56個の−OH基、及び約23.6℃(100°F)において約225c
   ksの粘度を有するインク組成物。
5. 【請求項５】 低減された表面張力及び増大された噴射
   当たりのドロップマスを有するインク組成物であって、
   少なくとも１つの化学染料、及び前記組成物を形成する
   ため前記化学染料と結合された少なくとも１つのポリエ
   ーテルポリオールを含んでなり、該組成物が約0.001か
   ら1.0重量％の前記ポリエーテルポリオール、及び約0.5
   から20.0重量％の前記化学染料を含み、前記ポリエーテ
   ルポリオールが、前記インク組成物がポリエーテルポリ
   オールの不在に於いて製造されたインク組成物と比較し
   て25から30％低減された表面張力と10から20％増大され
   た噴射当たりのドロップマスを有することを可能にする
   のに十分な物理的特性を有し、該ポリエーテルポリオー
   ルは約3,000の平均分子量、約56個の−OH基、及び約23.
   6℃(100°F)において約225cksの粘度を有するものであ
   る組成物。
6. 【請求項６】 基材上に安定した画像を印刷するための
   方法であって、 低減された表面張力及び増大された噴射当たりのドロッ
   プマスを有するインク組成物を提供するステップであっ
   て、該組成物が少なくとも１つの化学染料、及び前記化
   学染料と結合された少なくとも１つのポリエーテルポリ
   オールを含み、前記ポリエーテルポリオールが、前記イ
   ンク組成物がポリエーテルポリオールの不在に於いて製
   造されたインク組成物と比較して25から30％低減された
   表面張力と10から20％増大された噴射当たりのドロップ
   マスを有することを可能にするのに十分な物理的特性を
   有し、該ポリエーテルポリオールが、約3,000の平均分
   子量、約56個の−OH基、及び約23.6℃(100°F)において
   約225cksの粘度を有するものであるステップと； 印刷装置に前記インク組成物を供給するステップと、 前記印刷装置を、前記基材上に前記インク組成物を適用
   するために起動するステップと、 前記画像を生成するために、前記基材上で前記インク組
   成物を乾燥させるステップとを含んでなる方法。