JP3754017B2 - 改善された画像品質と信頼性のためのインクジェットインク - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、改善された画像品質と信頼性を備えたインクジェットインクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルインクジェットプリンタは、紙を含む種々の媒体上へインクジェットインクを吐出する効果的な手段を提供する。これらのプリンタは、インクを沸騰するまで加熱するのに抵抗体発熱素子を使用し、次いでその上にあるオリフィスプレートを介してインクを吐出することによってこれを達成することができる。具体的には、典型的なインクジェットプリントヘッドは、精密に形成されたノズル列がノズルプレート上に配置され、且つインクジェットプリントヘッドの基板に取付けられている。その基板には、１つ又はより多くの溜め容器との液体連通を介して液体インク（溶媒に溶解されるか又は分散された着色剤）を受容する発射チャンバの列が組み込まれている。各チャンバは、ノズルに対向して配置された薄膜抵抗体を有し、そのため発射抵抗体とノズルの間にインクを溜めることができる。ある特定の抵抗体素子に通電すると、インクの液滴がノズルを通ってプリント媒体の方へ放出される。ヒューレットパッカード社のDeskJet（商標）及びDesignJet（商標）プリンタに代表されるようなプリンタは、幾つかの理由で使用するのに望ましい。例えば、サーマルインクジェットプリンタは、比較的速いスループットを有しながらも比較的ランニングコストがかからない。加えて、これらのプリンタは、使用が比較的容易であり、且つインク交換も容易である。
【０００３】
インクジェット印刷が、種々の表面、特に紙上でのポピュラーな画像記録方法となった理由が幾つかある。それらの幾つかの理由には、プリンタの低騒音、高速記録の可能性及び多色記録が含まれる。加えて、これらの利点が、消費者にとって比較的低価格で実現できることである。しかし、インクジェット印刷において大きな改善がなされたとはいえ、この改善につれて、この分野の消費者による、例えば、より高速度、より高解像度、フルカラー画像形成、高安定性、新しい用途等の要求も高まっている。新しいインクジェットインクが開発される際、印刷表面又は基体と関連づけてインクを評価する時に考慮すべき慣習的な特性が幾つかある。前述の特性は、表面上の画像のエッジ明瞭度と光学濃度、基体上のインクの乾燥時間、基体への接着性、インク滴の偏差の有無、全ドットの存在、乾燥後のインクの水及びその他の溶媒に対する耐性、長期保管安定性、十分なドットサイズ及びドットゲイン、カラーからカラーへのブリードの低減、低いキア(chia)、許容できる凝集性及び腐食又はノズル目詰りの無い長期信頼性を包含する。上に挙げた諸特性は、達成する価値のある目標を与えるとはいえ、上記特性の全てを満足させることに付随する困難がある。上記特性の１つを満足させるつもりで１つのインク成分を含有させると、別の特性を満足させられないことが多々ある。従って、インクジェットプリンタに供されるほとんどの市販インクは、上に挙げた要件の全てを満足させることにおいて少なくとも適切な回答を得ようとする試みでの妥協を象徴するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットインクの組成物は、画像に対する要求が増大するにつれ、益々複雑化する傾向にある。良好なインクジェットインクの幾つかの望ましい特性を示すインクジェットインク組成物が従来技術に記載されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ゼラチン被覆媒体上に印刷する際の、優れたカラーからカラーへのブリードの低減、十分なドットゲイン、十分なドットサイズ等が観察されている。しかし、そのインク調合はある程度複雑であり、多数の成分を含む。従って、従来技術のインクが有する同様の利点の幾つかをもたらすインクジェットインクを調合すると同時に、製造が比較的簡便であり且つ典型的なプリントヘッドに使用される材料に対する侵食性が比較的低いインクジェットインク組成物を実現することが望まれるであろうことは認識されている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第5,788,754号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。
【０００７】
あるいは又、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分であり、但し、この場合、インクジェットインク組成物中には界面活性剤が存在しない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の原理の理解を促進する目的で、次に、例示的な実施態様について言及し、それらを記述するため特有の言語を使用することにする。それでも、本発明の範囲をそれれらによって制限するものでないことは理解されるであろう。関連技術及び本開示を所有する当業者にとって、ここに示される本発明の特徴の任意の変更及びさらなる修正、及びここに説明されるような本発明の原理の任意の補足的用途が、本発明の範囲内であるとは見出されるであろう。
【０００９】
本開示において、名詞が使用される場合、その内容が別途明確に指示されない限り、単数の意味だけではなく複数の意味も包含する。従って、例えば、「染料」は、１つ又はより多くの染料であることを含む。
【００１０】
ここで用いるとき、「有効量」は、所望の効果を達成するのに十分である、物質又は薬剤の最少量を意味する。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、効果的なインク噴射に必要な諸性質を維持しながら、インク組成物を作り出すのに要する最少量である。
【００１１】
ここで用いるとき、「インクビヒクル」は、インク組成物を形成するためにその中に染料が添加されるビヒクルを意味する。インクビヒクルは当分野で周知であり、本発明のシステム、方法及びインク組成物と共に広範囲のインクビヒクルを用いてよい。しかし、本発明に関しては、インクビヒクルは、特定量の特定成分によって限定されるものであって、界面活性剤のような共通の添加剤は対象外とする。
【００１２】
「インクジェットインク」又は「インク組成物」は、インクビヒクルと、染料と、水とから構成される。
【００１３】
１つの実施態様において、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。別の実施態様において、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分である。重要なのは、このインクジェットインク組成物中に欠如しているのが、アニオン界面活性剤やノニオン界面活性剤などの界面活性剤の存在である。
【００１４】
本発明のインクジェットインク組成物の各成分に関して、存在しなければならない１つの成分は、脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物である。好ましくは、脂肪族アルコールは、３〜９個の炭素原子を含むことができる。特に、ネオペンチルアルコール及び／又は３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オールが好ましい。本発明者等により、本発明の調合物に従えば、そのようなアルコールの添加がドットゲイン、ドットサイズ及び結果的に画像品質を改善できることが確認された。
【００１５】
本発明の適当な有機溶媒の使用に関しては、好ましい有機溶媒は、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ペンタンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択することができる。これら２つの有機溶媒のうち、１，２−ヘキサンジオールは、ほとんどの場合で使用するのに最も好ましい溶媒である。使用できる範囲は８重量％〜20重量％に限定されるが、実用的には、有機溶媒は、約８重量％〜約13重量％で好ましく存在する。本発明の目標が、十分なドットサイズ、カラー−カラーブリードの低減、凝集性の改善、低いキア｛chia、ヘッドの走査により形成される帯状領域（スワス）の始まりにおける溶媒と染料のマイグレーション｝及びプリントヘッド材料の適合性の改善であるため、インクジェットインク組成物内の有機溶媒の濃度は重要である。
【００１６】
補助的な成分も又、本発明のインクジェットインク調合物中に存在しなければならない。例えば、本発明は、緩衝剤、金属キレート化剤及び殺生物剤から成る群から独立して選択される少なくとも１つの成分を含まなければならない。１つの実施態様では、各成分につき１つずつ存在する。
【００１７】
具体的には、本発明の実施に際して緩衝剤を用いてpHを調整することができる。これらの緩衝剤は、有機系の生物緩衝剤又は無機緩衝剤であってよい。しかし、使用するのに好ましい緩衝剤は、有機系の緩衝剤であり得る。インクジェットインクの分野においては、ある用途に対してほぼ中性のpHが望まれることが多々ある。例えば、３〜９のpHの範囲が好ましいことがある。より詳細には、幾つかの実施態様において、6.5〜８のpHが望ましい場合がある。本発明の緩衝剤は、そのようなpHレベルを達成するのに使用することができる。
【００１８】
使用できる緩衝剤の例には、これらに限定されるものではないが、Aldrich Chemicalから入手可能なTRIZMAベース、４−モルホリンエタンスルホン酸(MES)及び４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)等が含まれる。１つの実施態様においては、４−モルホリンプロパンスルホン酸が使用可能な好ましい緩衝剤である。
【００１９】
本発明のインクジェットインクは、0.1重量％〜1.5重量％の緩衝剤を含み得る。しかし、他の成分（キレート化剤及び／又は殺生物剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、殺生物剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればより好ましい。
【００２０】
金属キレート化剤成分については、遷移金属のカチオンを結合することができる金属キレート化剤が存在していてよい。化学分野で知られている標準的な金属キレート化剤はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)であり、本発明のインクジェットインクに添加することができる。ジエチレンジトリアミン五酢酸(DTPA)、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CDTA)、（エチレンジオキシ）ジエチレンジニトリロ四酢酸(EGTA)又は遷移金属カチオンを結合できるその他のキレート化剤などの、その他の金属キレート化剤も又、添加され得る。エチレンジアミン四酢酸(EDTA)及びジエチレンジトリアミン五酢酸(DTPA)は、使用し得る最も好ましい金属キレート化剤である。特に、二ナトリウム塩の形のエチレンジアミン四酢酸(EDTA)は、本発明の実施に採用することができ、良好な結果をもたらす。
【００２１】
金属キレート化剤を使用する場合、調合物中に0.1重量％〜約1.5重量％で存在してよい。しかし、他の成分（緩衝剤及び／又は殺生物剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、金属キレート化剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればより好ましい。
【００２２】
インクジェットインクに通常用いられる殺生物剤は、本発明によって得ようとする諸特性、例えば、十分なドットサイズ、カラー−カラーブリードの低減、凝集性の改善、低いキア及び改善されたプリントヘッド材料の適合性に実質的に悪影響を及ぼさなければ、いずれも本発明の調合物中に使用することができる。使用し得る殺生物剤の例には、これらに限定されるものではないが、Huls Americaから入手可能なNUOSEPT 95、Zenecaから入手可能なPROXEL GXL及びUnion Carbide Companyから、UCARCIDE 250の商標を付して市販されているグルタルアルデヒド等がある。PROXEL GXLの使用が好ましい。
【００２３】
本発明のインクは、0.1重量％〜約1.5重量％の殺生物剤を含んでよい。しかし、他の成分（緩衝剤及び／又は金属キレート化剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、殺生物剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればなお好ましい。
【００２４】
次に、本発明のインクジェットインク組成物と共に使用し得る着色剤については、インクジェットインクに所望の色を付与する染料であればいずれも使用できるが、本発明で達成されることが望まれる諸特性を実質的に減じないものである。従って、適当な染料を選択する際は、インクビヒクル中の染料の溶解度と色の強度を考慮すべきである。本発明において、染料は、インクジェットインクの調合物中に約0.1重量％〜５重量％で存在し得る。染料は、用途又は所望の使用に依存して、着色された又はブラック染料であってよい。使用できる染料の例には、これらに限定されるものではないが、Direct Blue 199(Zeneca ColrosからProjet Cyan Specialとして入手可能）、Direct Red 9、Direct Red 227、Magenta 377｛Rue de l'Industrie, CH-1700,Frigourg（スイス）のIlford AGから入手可能｝、Acid Yellow 23、Direct Yellow 86、Yellow 104(Ilford AG)、Direct Yellow 4(BASF)、Yellow PJY H-3RNA(Zeneca Colors)、Direct Yellow 50(Zeneca Colors)、Pacified Reactive Black 31、及びその他の類似染料等がある。使用するのに最も好ましい染料は、Direct Blue 199、Magenta 377、Ilford Yellow 104及びPacified Reactive Black 31を含む。このように、各１色ずつ、即ち、シアン、マゼンタ、及びイエロー、及びブラックそれぞれのインクジェットインクを使用するのに調合できる。
【００２５】
【実施例】
以下の例は、現時点で最も良く知られている本発明の好ましい実施態様を説明する。しかし、本発明の範囲内でもあるその他の実施態様も実行することができる。
【００２６】
例１
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン四酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２７】
例２
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
11.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２８】
例３
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
1.50％ ３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２９】
例４
下記の成分によってブラックインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.48％ Pacified Reactive Black 31
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３０】
例５
下記の成分によってイエローインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
3.00％ Yellow 104
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３１】
例６
下記の成分によってマゼンタインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
2.35％ Magenta 377
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３２】
例７− 印刷品質（ドットサイズ）の評価
ドットサイズを評価するため、インクジェットフォトプリンタから一様なドットを噴射することによりゼラチン被覆インクジェット媒体(H-P Photosmart Glossy, C5982A)上にドットを配置した。概して言えば、このプリンタ／媒体の組合せを1200dpiで使用する時は、約80から110μｍのドットサイズが望ましい場合がある。ドットサイズが小さい程、画素の不十分な広がり、あるいは、例えば、ノズルの誤噴射などの印刷の欠点に対する隠ぺい力の欠如の何れか又は両方に起因する、劣った品質を有する画像になる傾向がある。反対に、ドットサイズが大きい程、ぼやけた、且つ輪郭が明瞭でない画像を呈する傾向がある。具体的には、顕微鏡下での目視によりドットサイズを評価した。次の表は、例１〜例６で調製された各インクジェットインクについてのドットサイズをμｍ単位で示すものである。
【００３３】
【表１】
【００３４】
上の表１は、例１〜例６の調合を利用することにより最適ドットサイズに匹敵する許容ドットサイズを得ることができることを示している。
【００３５】
一定の好ましい実施態様を参照して本発明を説明してきたが、様々な修正、変更、省略及び置換は本発明の趣旨から逸脱することなく実行し得るということは、当業者には明らかであろう。それ故、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、改善された画像品質及び信頼性をもたらすインクジェット印刷用インクが提供される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して、改善された画像品質と信頼性を備えたインクジェットインクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルインクジェットプリンタは、紙を含む種々の媒体上へインクジェットインクを吐出する効果的な手段を提供する。これらのプリンタは、インクを沸騰するまで加熱するのに抵抗体発熱素子を使用し、次いでその上にあるオリフィスプレートを介してインクを吐出することによってこれを達成することができる。具体的には、典型的なインクジェットプリントヘッドは、精密に形成されたノズル列がノズルプレート上に配置され、且つインクジェットプリントヘッドの基板に取付けられている。その基板には、１つ又はより多くの溜め容器との液体連通を介して液体インク（溶媒に溶解されるか又は分散された着色剤）を受容する発射チャンバの列が組み込まれている。各チャンバは、ノズルに対向して配置された薄膜抵抗体を有し、そのため発射抵抗体とノズルの間にインクを溜めることができる。ある特定の抵抗体素子に通電すると、インクの液滴がノズルを通ってプリント媒体の方へ放出される。ヒューレットパッカード社のDeskJet（商標）及びDesignJet（商標）プリンタに代表されるようなプリンタは、幾つかの理由で使用するのに望ましい。例えば、サーマルインクジェットプリンタは、比較的速いスループットを有しながらも比較的ランニングコストがかからない。加えて、これらのプリンタは、使用が比較的容易であり、且つインク交換も容易である。
【０００３】
インクジェット印刷が、種々の表面、特に紙上でのポピュラーな画像記録方法となった理由が幾つかある。それらの幾つかの理由には、プリンタの低騒音、高速記録の可能性及び多色記録が含まれる。加えて、これらの利点が、消費者にとって比較的低価格で実現できることである。しかし、インクジェット印刷において大きな改善がなされたとはいえ、この改善につれて、この分野の消費者による、例えば、より高速度、より高解像度、フルカラー画像形成、高安定性、新しい用途等の要求も高まっている。新しいインクジェットインクが開発される際、印刷表面又は基体と関連づけてインクを評価する時に考慮すべき慣習的な特性が幾つかある。前述の特性は、表面上の画像のエッジ明瞭度と光学濃度、基体上のインクの乾燥時間、基体への接着性、インク滴の偏差の有無、全ドットの存在、乾燥後のインクの水及びその他の溶媒に対する耐性、長期保管安定性、十分なドットサイズ及びドットゲイン、カラーからカラーへのブリードの低減、低いキア(chia)、許容できる凝集性及び腐食又はノズル目詰りの無い長期信頼性を包含する。上に挙げた諸特性は、達成する価値のある目標を与えるとはいえ、上記特性の全てを満足させることに付随する困難がある。上記特性の１つを満足させるつもりで１つのインク成分を含有させると、別の特性を満足させられないことが多々ある。従って、インクジェットプリンタに供されるほとんどの市販インクは、上に挙げた要件の全てを満足させることにおいて少なくとも適切な回答を得ようとする試みでの妥協を象徴するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットインクの組成物は、画像に対する要求が増大するにつれ、益々複雑化する傾向にある。良好なインクジェットインクの幾つかの望ましい特性を示すインクジェットインク組成物が従来技術に記載されている（例えば、特許文献１参照）。例えば、ゼラチン被覆媒体上に印刷する際の、優れたカラーからカラーへのブリードの低減、十分なドットゲイン、十分なドットサイズ等が観察されている。しかし、そのインク調合はある程度複雑であり、多数の成分を含む。従って、従来技術のインクが有する同様の利点の幾つかをもたらすインクジェットインクを調合すると同時に、製造が比較的簡便であり且つ典型的なプリントヘッドに使用される材料に対する侵食性が比較的低いインクジェットインク組成物を実現することが望まれるであろうことは認識されている。
【０００５】
【特許文献１】
米国特許第5,788,754号公報
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。
【０００７】
あるいは又、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分であり、但し、この場合、インクジェットインク組成物中には界面活性剤が存在しない。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の原理の理解を促進する目的で、次に、例示的な実施態様について言及し、それらを記述するため特有の言語を使用することにする。それでも、本発明の範囲をそれれらによって制限するものでないことは理解されるであろう。関連技術及び本開示を所有する当業者にとって、ここに示される本発明の特徴の任意の変更及びさらなる修正、及びここに説明されるような本発明の原理の任意の補足的用途が、本発明の範囲内であるとは見出されるであろう。
【０００９】
本開示において、名詞が使用される場合、その内容が別途明確に指示されない限り、単数の意味だけではなく複数の意味も包含する。従って、例えば、「染料」は、１つ又はより多くの染料であることを含む。
【００１０】
ここで用いるとき、「有効量」は、所望の効果を達成するのに十分である、物質又は薬剤の最少量を意味する。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、効果的なインク噴射に必要な諸性質を維持しながら、インク組成物を作り出すのに要する最少量である。
【００１１】
ここで用いるとき、「インクビヒクル」は、インク組成物を形成するためにその中に染料が添加されるビヒクルを意味する。インクビヒクルは当分野で周知であり、本発明のシステム、方法及びインク組成物と共に広範囲のインクビヒクルを用いてよい。しかし、本発明に関しては、インクビヒクルは、特定量の特定成分によって限定されるものであって、界面活性剤のような共通の添加剤は対象外とする。
【００１２】
「インクジェットインク」又は「インク組成物」は、インクビヒクルと、染料と、水とから構成される。
【００１３】
１つの実施態様において、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分、及び68.5重量％〜91.7重量％の水。別の実施態様において、本発明は、次の成分を含むインクジェット印刷用インクジェットインクを提供する。0.1重量％〜５重量％の少なくとも１つの染料、１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％〜20重量％の有機溶媒、0.1重量％〜５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、及び緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群からそれぞれ独立して選択される0.1重量％〜1.5重量％の少なくとも１つの成分である。重要なのは、このインクジェットインク組成物中に欠如しているのが、アニオン界面活性剤やノニオン界面活性剤などの界面活性剤の存在である。
【００１４】
本発明のインクジェットインク組成物の各成分に関して、存在しなければならない１つの成分は、脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物である。好ましくは、脂肪族アルコールは、３〜９個の炭素原子を含むことができる。特に、ネオペンチルアルコール及び／又は３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オールが好ましい。本発明者等により、本発明の調合物に従えば、そのようなアルコールの添加がドットゲイン、ドットサイズ及び結果的に画像品質を改善できることが確認された。
【００１５】
本発明の適当な有機溶媒の使用に関しては、好ましい有機溶媒は、１，２−ヘキサンジオール、１，２−ペンタンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択することができる。これら２つの有機溶媒のうち、１，２−ヘキサンジオールは、ほとんどの場合で使用するのに最も好ましい溶媒である。使用できる範囲は８重量％〜20重量％に限定されるが、実用的には、有機溶媒は、約８重量％〜約13重量％で好ましく存在する。本発明の目標が、十分なドットサイズ、カラー−カラーブリードの低減、凝集性の改善、低いキア｛chia、ヘッドの走査により形成される帯状領域（スワス）の始まりにおける溶媒と染料のマイグレーション｝及びプリントヘッド材料の適合性の改善であるため、インクジェットインク組成物内の有機溶媒の濃度は重要である。
【００１６】
補助的な成分も又、本発明のインクジェットインク調合物中に存在しなければならない。例えば、本発明は、緩衝剤、金属キレート化剤及び殺生物剤から成る群から独立して選択される少なくとも１つの成分を含まなければならない。１つの実施態様では、各成分につき１つずつ存在する。
【００１７】
具体的には、本発明の実施に際して緩衝剤を用いてpHを調整することができる。これらの緩衝剤は、有機系の生物緩衝剤又は無機緩衝剤であってよい。しかし、使用するのに好ましい緩衝剤は、有機系の緩衝剤であり得る。インクジェットインクの分野においては、ある用途に対してほぼ中性のpHが望まれることが多々ある。例えば、３〜９のpHの範囲が好ましいことがある。より詳細には、幾つかの実施態様において、6.5〜８のpHが望ましい場合がある。本発明の緩衝剤は、そのようなpHレベルを達成するのに使用することができる。
【００１８】
使用できる緩衝剤の例には、これらに限定されるものではないが、Aldrich Chemicalから入手可能なTRIZMAベース、４−モルホリンエタンスルホン酸(MES)及び４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)等が含まれる。１つの実施態様においては、４−モルホリンプロパンスルホン酸が使用可能な好ましい緩衝剤である。
【００１９】
本発明のインクジェットインクは、0.1重量％〜1.5重量％の緩衝剤を含み得る。しかし、他の成分（キレート化剤及び／又は殺生物剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、殺生物剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればより好ましい。
【００２０】
金属キレート化剤成分については、遷移金属のカチオンを結合することができる金属キレート化剤が存在していてよい。化学分野で知られている標準的な金属キレート化剤はエチレンジアミン四酢酸(EDTA)であり、本発明のインクジェットインクに添加することができる。ジエチレンジトリアミン五酢酸(DTPA)、トランス−１，２−ジアミノシクロヘキサン四酢酸(CDTA)、（エチレンジオキシ）ジエチレンジニトリロ四酢酸(EGTA)又は遷移金属カチオンを結合できるその他のキレート化剤などの、その他の金属キレート化剤も又、添加され得る。エチレンジアミン四酢酸(EDTA)及びジエチレンジトリアミン五酢酸(DTPA)は、使用し得る最も好ましい金属キレート化剤である。特に、二ナトリウム塩の形のエチレンジアミン四酢酸(EDTA)は、本発明の実施に採用することができ、良好な結果をもたらす。
【００２１】
金属キレート化剤を使用する場合、調合物中に0.1重量％〜約1.5重量％で存在してよい。しかし、他の成分（緩衝剤及び／又は殺生物剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、金属キレート化剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればより好ましい。
【００２２】
インクジェットインクに通常用いられる殺生物剤は、本発明によって得ようとする諸特性、例えば、十分なドットサイズ、カラー−カラーブリードの低減、凝集性の改善、低いキア及び改善されたプリントヘッド材料の適合性に実質的に悪影響を及ぼさなければ、いずれも本発明の調合物中に使用することができる。使用し得る殺生物剤の例には、これらに限定されるものではないが、Huls Americaから入手可能なNUOSEPT 95、Zenecaから入手可能なPROXEL GXL及びUnion Carbide Companyから、UCARCIDE 250の商標を付して市販されているグルタルアルデヒド等がある。PROXEL GXLの使用が好ましい。
【００２３】
本発明のインクは、0.1重量％〜約1.5重量％の殺生物剤を含んでよい。しかし、他の成分（緩衝剤及び／又は金属キレート化剤）が存在する場合、1.5重量％未満の量が含まれる。従って、より好ましくは、殺生物剤は、インクジェットインク組成物中に0.1重量％〜約0.5重量％で存在し、約0.1％〜約0.3％の濃度であればなお好ましい。
【００２４】
次に、本発明のインクジェットインク組成物と共に使用し得る着色剤については、インクジェットインクに所望の色を付与する染料であればいずれも使用できるが、本発明で達成されることが望まれる諸特性を実質的に減じないものである。従って、適当な染料を選択する際は、インクビヒクル中の染料の溶解度と色の強度を考慮すべきである。本発明において、染料は、インクジェットインクの調合物中に約0.1重量％〜５重量％で存在し得る。染料は、用途又は所望の使用に依存して、着色された又はブラック染料であってよい。使用できる染料の例には、これらに限定されるものではないが、Direct Blue 199(Zeneca ColrosからProjet Cyan Specialとして入手可能）、Direct Red 9、Direct Red 227、Magenta 377｛Rue de l'Industrie, CH-1700,Frigourg（スイス）のIlford AGから入手可能｝、Acid Yellow 23、Direct Yellow 86、Yellow 104(Ilford AG)、Direct Yellow 4(BASF)、Yellow PJY H-3RNA(Zeneca Colors)、Direct Yellow 50(Zeneca Colors)、Pacified Reactive Black 31、及びその他の類似染料等がある。使用するのに最も好ましい染料は、Direct Blue 199、Magenta 377、Ilford Yellow 104及びPacified Reactive Black 31を含む。このように、各１色ずつ、即ち、シアン、マゼンタ、及びイエロー、及びブラックそれぞれのインクジェットインクを使用するのに調合できる。
【００２５】
【実施例】
以下の例は、現時点で最も良く知られている本発明の好ましい実施態様を説明する。しかし、本発明の範囲内でもあるその他の実施態様も実行することができる。
【００２６】
例１
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン四酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２７】
例２
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
11.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２８】
例３
下記の成分によってシアンインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.50％ Direct Blue 199
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
1.50％ ３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００２９】
例４
下記の成分によってブラックインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
1.48％ Pacified Reactive Black 31
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３０】
例５
下記の成分によってイエローインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
3.00％ Yellow 104
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３１】
例６
下記の成分によってマゼンタインクジェットインクを調製した（それぞれは重量％）。
2.35％ Magenta 377
0.10％ エチレンジアミン酢酸(EDTA)（金属キレート化剤）
0.15％ ４−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)（緩衝剤）
0.20％ PROXEL GXL（殺生物剤）
9.25％ １，２−ヘキサンジオール
0.50％ ネオペンチルアルコール
バランス 水
【００３２】
例７− 印刷品質（ドットサイズ）の評価
ドットサイズを評価するため、インクジェットフォトプリンタから一様なドットを噴射することによりゼラチン被覆インクジェット媒体(H-P Photosmart Glossy, C5982A)上にドットを配置した。概して言えば、このプリンタ／媒体の組合せを1200dpiで使用する時は、約80から110μｍのドットサイズが望ましい場合がある。ドットサイズが小さい程、画素の不十分な広がり、あるいは、例えば、ノズルの誤噴射などの印刷の欠点に対する隠ぺい力の欠如の何れか又は両方に起因する、劣った品質を有する画像になる傾向がある。反対に、ドットサイズが大きい程、ぼやけた、且つ輪郭が明瞭でない画像を呈する傾向がある。具体的には、顕微鏡下での目視によりドットサイズを評価した。次の表は、例１〜例６で調製された各インクジェットインクについてのドットサイズをμｍ単位で示すものである。
【００３３】
【表１】
上の表１は、例１〜例６の調合を利用することにより最適ドットサイズに匹敵する許容ドットサイズを得ることができることを示している。
【００３５】
一定の好ましい実施態様を参照して本発明を説明してきたが、様々な修正、変更、省略及び置換は本発明の趣旨から逸脱することなく実行し得るということは、当業者には明らかであろう。それ故、本発明は特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、改善された画像品質及び信頼性をもたらすインクジェット印刷用インクが提供される。
Claims (7)
- 0.1重量％から５重量％の少なくとも１つの染料、
１，２−ペンタンジオール、１，２−ヘキサンジオール及びそれらの組合せから成る群から選択される８重量％から20重量％の有機溶媒、
ネオペンチルアルコール、３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オール及びそれらの組合せから成る群から選択される0.1重量％から５重量％の脂肪族アルコール又は脂肪族アルコール混合物、
緩衝剤、殺生物剤及び金属キレート化剤から成る群から選択される0.1重量％から1.5重量％の少なくとも１つの成分、及び
水、
のみからなる、インクジェット印刷用インク。 - 前記有機溶媒が、１，２−ヘキサンジオールである、請求項１に記載のインクジェットインク。
- 前記有機溶媒が、８重量％から13重量％の量で存在する、請求項１に記載のインクジェットインク。
- 緩衝剤、殺生物剤、及び金属キレート化剤から成る群から選択される成分の各々が少なくとも１つ存在する、請求項１に記載のインクジェットインク。
- ３から９の範囲のpHを有する、請求項１に記載のインクジェットインク。
- 6.5から８の範囲のpHを有する、請求項５に記載のインクジェットインク。
- 前記少なくとも１つの染料が、Direct Blue 199、Yellow 104、Magenta 377及びPacified Reactive Black 31からなる群から選択される、請求項１に記載のインクジェットインク。
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