JP4167822B2 - Ｐｏｓ用に適合した耐水性で、環境に優しい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、インクジェットプリンタ、特に、POS（販売時点情報管理システム)の用途に使用されるサーマルインクジェットプリンタ、に使用される、環境に優しく、信頼性、急速乾燥性及び耐水性を有するインクジェットインク組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルインクジェットプリンタは、紙を含む様々な印刷媒体上へインクジェットインクを発射する有効な手段を提供する。これらのプリンタは、インクを沸騰状態にするために加熱され、且つ上にあるオリフィスプレートを介してインクを発射させるために抵抗加熱素子を使用することにより、この仕事を達成する。そのようなプリンタは、いくつかの理由で使用することが望ましい。例えば、サーマルインクジェットプリンタは、比較的速い処理能力を示すが運転に要する費用が比較的安価である。加えて、これらのプリンタは使用するのが比較的容易である上、インクを容易に交換できる。代替として、圧電式インクジェットプリンタも同じく効果的に使用することができる。
【０００３】
POS（販売時点情報管理システム）用途に使用されるインクを調合する際、特別な要求がある。キャッシュ・レジスタ、クレジットカードレシートプリンタ、勘定書用プリンタ等を含む典型的なPOS装置は、しばしば、印刷直後に店員及び顧客によって手で扱われる画像を印刷する。例えば、レシートの印刷後、キャッシュ・レジスタの係員はそのレシートをつかみ、そしてそれを即時に顧客に手渡すことができなければならない。そのような印刷物の即時的な手による扱いに適応させるため、POS用途に使用される典型的な印刷技術のいくつかは、ドット・マトリックスインパクト印刷や直接サーマル印刷を包含するものであった。これらの技術は機能的であるが、それぞれ一定の制限がある。例えば、ドット・マトリックス印刷は、しばしば、全く騒々しく、又、直接サーマル印刷は特殊紙を必要とすることがあり且つ水、熱又は光に曝されると永続性を欠く。加えて、どちらの技術とも、現時点では効果的に多色刷りする能力を提供しない。インクジェット印刷は、これらの制限を避けてはいるが、効果的であるためには極めて迅速に乾燥するインクが使用されなければならない。事実、前述のように印刷した紙を即時に扱う必要性のため、他の用途では急速乾燥性又は耐水性であると認められるインクでさえ、POS用途としては十分速くないことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
あるインクがPOS用途用として良き候補であるかどうかを決める際に考えられる幾つかの特性がある。これらの幾つかには、迅速な印刷能力、低い毒性、頻繁ではないインクカートリッジの交換、良好なデキャップ(decap)、急速な乾燥、当分野の他の技術と較べて印刷品質が少なくとも同等及び適当な光学濃度が包含される。これらの特性のうち、迅速な印刷能力、低い毒性及び急速な乾燥の諸特性は特に重要である。迅速な印刷能力は高周波印刷で達成される。例えば、約1.5kHzを満たすことができるか、又は３kHzあるいはそれ以上を満たせば尚いっそうPOS用途として効果的となり得る。低い毒性に関しては、環境に優しい、即ち毒性が低いインク組成物が望ましい。これは、POS印刷物がおそらくは店員及び顧客の両者によって広範囲に扱われるであろうからである。さらに、急速な乾燥を議論する際、一瞬で乾燥するインクの能力という意味を有する。POS用途においては、レシートの印刷が完了すると、上述のように即時に扱われることがあるため、インクジェットインクはほぼ瞬間的に乾燥すべきである。加えて、取扱いに先立ち、レシートは一般的に印刷ゾーン上方にあるプリンタのカッター(tear bar)に接触する。典型的には、これは、一幅を印刷後約300ミリ秒で起こるので、もしインクが十分に乾いていない場合にはカッターもインクをこすって汚すことがある。このように、レシート上の汚れ及び店員又は顧客の手へのしみ汚れを避けるためには、レシートは、人がレシートを扱うどの状況よりも前に、及び好ましくはレシートが印刷装置のカッターに接触する前に、本質的に乾燥していなければならない。この点に留意し、POS用途に付随する課題を考慮した、環境を汚染せず、且つPOS用途に使用され得る種々のインクジェットインク組成物を提供することが望ましいであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
グリセリン、プロパノール及びそれらの組合せから成る群から選択される１〜90重量％の第１の湿潤剤；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群から選択される１〜25重量％の第２の湿潤剤；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される１〜20重量％の乾燥剤；０〜20重量％の２−ピロリドン；アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群から選択される0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料、を含んでなる耐水性で、環境に優しいインクジェットインクが開示される。もし耐水堅牢性制御染料がアゾ含有染料ならば、前述の染料は、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、及びAcid Orange ７を包含し得る。あるいは、もし耐水堅牢性制御染料がフタロシアニン含有染料ならば、その時は、ニッケルフタロシアニン、銅フタロシアニン及び／又はアルミニウムフタロシアニンが使用され得る。
【０００６】
１つの実施態様において、上記組成物の第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは、これら３つの成分の全重量パーセントが30〜90重量％になるように存在していてもよい。代替の実施態様では、これら３つの成分、即ち、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンの全重量パーセントが約30％を超える時、１つの染料だけ存在させる必要がある。
【０００７】
加えて、全染料の重量が少なくとも２重量％であり、且つインクジェットインクが実質的に非毒性であるという条件付きで、アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料を含んでなる染料量を有するPOS用途用の急速乾燥性の環境に優しいインクジェットインクが開示される。
【０００８】
非毒性インクジェットインク；印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されたPOS用紙；及び該用紙上へのインクジェットインクの迅速な印刷のために形成されたインクジェットペンを含んで成るPOS印刷システムも又開示され、この場合、用紙上に印刷されるインクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つインクジェットインクは、良好な長期間の、即ち、複数週のオーダーでの、デキャップ性能を呈する。
【０００９】
【発明の好ましい実施形態】
本発明を開示・説明する前に理解されるべきは、処理操作並びに材料は多少変更し得る故、本発明は特定の処理操作並びに材料に限定されないということである。又、ここで用いられる用語は特定の実施態様を記述する目的でのみ使用されるということも理解されるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されることから、その用語は限定することを意図するものではない。
【００１０】
単数形は、その内容が別途明らかに指示されない限り、複数対象物を含む。従って、例えば、単数形「インク」は、１つ又はより多くのそのようなインクを包含する。
【００１１】
本書において用いられる時、「有効量(effective amount)」は、所望の効果を達成するのに十分な、物質又は試薬の最小量を示す。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、ここで説明される機能上の性能及び特徴基準を満足するであろうインクを作り出すために要する最小量である。
【００１２】
本書において用いられる時、「インクビヒクル」は、インクを形成するために染料がそこに配されるビヒクルを示す。インクビヒクルは当分野で周知であり、且つ本発明のインク組成物と共に様々なインクビヒクルが使用され得る。インクビヒクルは、限定されることなく、界面活性剤類、溶媒類、共溶媒類、緩衝剤類、殺生物剤類、粘度調節剤類、表面活性試薬類及び水を包含する、種々の異なった試薬の混合物を含んでよい。しかし、インクジェットインクを毒性にさせるであろういかなる物質も本発明のインクジェットインクに添加することはできない。
【００１３】
「耐水堅牢性制御染料」は、インクジェットインク組成物の耐水堅牢性を改善する機能を有する、任意のアゾ含有染料又はフタロシアニン含有染料を包含する。耐水堅牢性制御染料として使用される染料は第２の染料として作用できない。
【００１４】
「第２の染料」又は「追加の染料」は、所望の着色特性を与えると同時に、紫外及び赤外吸収特性を与えるよう機能する、化学構造に無関係な任意の染料であってよい。耐水堅牢性制御染料としても機能するアゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料でさえ、耐水堅牢性制御に使用される染料とは別の染料である限り、第２の染料として使用することができる。「第２の染料」及び「追加の染料」は又、単一の染料だけでなく、２つ又はより多くの染料の組合せを包含し得る。
【００１５】
「環境に優しい」、又は「非毒性」は、健康上の悪影響を生ずることなく少量で取り入れることができ、且つ廃水流に廃棄でき、そして一般的には人が使用したり接触しても安全である任意のインクジェットインク組成物を意味する。
【００１６】
「急速な乾燥」は、POS用紙上に印刷されたインクジェットインクが接触状態までに１秒未満で乾くことを意味するが、２分の１秒未満が好ましく、より好ましくは300ミリ秒未満である。
【００１７】
「デキャップ性能」は、インク中に存在する溶媒の蒸発に起因して噴射オリフィス近くで外皮を形成する、インクジェットペン中に存在する時のインクの傾向を指す。良好な長期デキャップ性能を呈するインクジェットインクは、かなりの期間、例えば、数週間以上にわたって、この種の外皮形成（ほとんどのインクジェットインクについてそのようなことがある）を防ぐべくデザインされるキャップ形成(capping)メカニズムの使用を必要としない。
【００１８】
信頼性のある、環境を汚染せず、且つ一般的に300ミリ秒以下のオーダーの急速乾燥性であるインクジェットインク組成物が開示される。さらに、インク組成物は改善された印刷品質へと導く最小の液だまり(puddling)を呈する。この点を留意し、ここで説明されるインクジェットインクは、幾つかの成分を含んで成る。第一に、グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合わせからなる群から選択される、約１〜90重量％の第１の湿潤剤が存在しなければならない。これらは、全く非毒性成分と考えられるので、90％までの量で存在してよい。第二に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群から選択される、１〜25重量％の第２の湿潤剤も又存在してよい。これらが25％までに制限されるのは、これらの物質がこの量を超えると危険であるとして、欧州連合(EU)によって規制されているからである。次に、急速な乾燥特性を助長するために、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される、１〜20重量％の乾燥剤を使用することができる。これらの成分は、POS装置などの用途用の極めて速い乾燥インクの提供が望まれる場合に添加され得る。０〜20重量％の２−ピロリドンも又添加され得る。ここでも、この量が20％までに制限されるのは、製品の毒性に関するEU規制に従うためである。着色剤は、インクジェットインク中に少なくとも２つの染料によって提供される。２つの染料の中の１つは、アゾ含有染料又はフタロシアニン含有染料などの、耐水堅牢性制御染料でなければならない。従って、0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料が存在しなければならない。第２の染料即ち追加の染料は、所望のカラーをもたらす働きのある任意の染料であってよい。第２の染料は、約1.0〜10.0重量％で存在していてよい。
【００１９】
１つの実施態様において、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは、これら３つの成分の全重量パーセントが30〜90重量％になるように存在し得る。より好ましい実施態様では、これら３つの成分の全重量パーセントが40〜60重量％であり得る。さらにより好ましい実施態様では、これら３つの成分の全重量パーセントが45〜58重量％であり得る。さらに別の実施態様において、これら３つの成分、即ち、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンの全重量パーセントが約30％を超える時、任意の官能型の１つの染料のみを存在させる必要がある。
【００２０】
使用できる適当なアゾ含有制御染料には、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、カルボキシル化Food Black 286、カルボキシル化Food Black 287、及びAcid Orange ７が包含される。加えて、官能性アゾ含有染料の他の組合せはどれも使用され得る。あるいは又、耐水堅牢性制御染料は、ニッケルフタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン及び／又は銅フタロシアニンなどの、フタロシアニン含有染料であってもよい。
【００２１】
前述のように、第２の染料は所望のカラーを提供する働きを有する任意の染料であってよい。従って、アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料でさえ、第２の着色剤として同じように使用することができる。より一般的には、第２の染料は、水又は有機可溶性のブラック、レッド、ブルー、グリーン、オレンジ、ピンク、イエロー、又は他のカラーを含有してもよい。例としては、これらに限定されるものではないが、ほんの数例を挙げれば、(1)Food Black ２、Carta Black、Direct Black 168、カルボキシル化Food Black 286、カルボキシル化Food Black 287を含むブラック；(2)Direct Red ９及びAcid Red 52を含むレッド；(3)Acid Yellow 23、Food Yellow ３を含むイエロー；(4)Acid Blue ９、Acid Blue 185、Direct Blue 86及びFD&C Blue １を含むブルー、が包含される。説明した染料の全ては、アニオン染料であり、且つ典型的にはナトリウム対イオンの形で供給される。しかし、例えば、米国特許第4,685,968号、第4,761,180号、第4,786,327号及び第4,810,292号に開示されているように、ナトリウム対イオンは、リチウム、カリウム、アンモニウム、テトラメチルアミン（テトラメチルアンモニウム）、トリエタノールアミン（トリエタノールアンモニウム）、又はジエチレンアミンのカチオンと置き換えることができる。対イオンの置換は、米国特許第4,685,968号に開示されているような逆浸透によるか、又は米国特許第4,786,327号に開示されているようなイオン交換によって実施され得る。
【００２２】
本発明のいくつかの実施態様を説明するために、耐水堅牢性制御染料として0.1〜1.0重量％Direct Red 227(DR227)を使用して、幾つかのグリーン、ブルー、マゼンタ、オレンジ、ブラック及びレッドのインクジェットインクを調合することができる。これは、レッド染料はグリーン及びブルーのインクジェットインク調合物中へ典型的には使用されないことから、グリーン及びブルーインクに関して特に特異的である。例えば、グリーンのインクジェットインクは、1.5〜3.5重量％のAcid Blue ９と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86を、上述のDirect Red 227に添加することによって調製され得る。さらに、ブルーのインクジェットインクは、1.0〜3.0重量％のAcid Blue ９と約0.5〜2.0重量％のAcid Red 52を、Direct Red 227染料に添加することにより調製され得る。次に、ブラックのインクジェットインクは、約3.0〜5.0重量％のFood Black ２をDirect Red 227染料に添加することにより調製され得る。さらに、レッドのインクジェットインクは、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 52と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86を、Direct Red 227染料に添加することにより調製され得る。
【００２３】
別の耐水堅牢性制御染料が使用される代替の実施態様に於いては、オレンジのインクジェットインクが、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 87と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86と共に、0.1〜１重量％のAcid Orange ７（アゾ含有耐水堅牢性制御染料）を用いて調製され得る。さらに、マゼンタのインクジェットインクは、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 52と共に、0.1〜１重量％のDirect Red 254（アゾ含有耐水堅牢性制御染料）を用いて調製され得る。
【００２４】
ここで記述されるインクジェット調合物中に乾燥剤を存在させることもできる。特に、１，２−ヘキサンジオール及び／又は１，２−ペンタンジオールを乾燥剤として添加することができる。そのような添加剤は、単に界面活性剤の量を増加して添加するより効果的であり得る。界面活性剤はインクの乾燥時間を短縮し得ることが知られているが、界面活性剤は、反面、幾つかの他の化学成分の毒性を強めたり、又インクの液だまり(puddling)を悪化させることがある。特に、１，２−ヘキサンジオール及び／又は１，２−ペンタンジオールを適当量添加することにより、約300ミリ秒未満という優れた乾燥時間と低い液だまりを実現することができる。さらに、これらの乾燥剤は、約３kHzの領域で良好な周波数応答を促進させることができる。上述のような乾燥剤の使用は界面活性剤の使用以上に好ましいが、低毒性を維持するために依然として界面活性剤が低量で使用され得る。乾燥時間を改善するために界面活性剤を用いる場合、TERGITOL（商標）、SILWET（商標）、DOWFAX（商標）、DOWNAOL（商標）及びSURFYNOL（商標）の商品名を付して市販されているような好ましい界面活性剤の非限定例が適している。しかし、前述のように、これらは低い、非毒性且つ非液だまりの量で添加されるべきである。
【００２５】
湿潤剤類、乾燥剤類、２−ピロリドン、界面活性剤類及びここに記載の染料類に加えて、緩衝剤類、腐食防止剤類、殺生物剤類、ポリマー類、液だまり制御剤類(puddling control agents)、顔料類、バインダー類及びそれらの組合せから成る群から選択される添加剤を添加して所望の結果を達成することができる。そのような添加剤類を添加する場合、重量による任意の有効量を添加してもよいが、それぞれ、約0.01〜３重量％が好ましく使用され得る。しかし、ここに記載のインクジェットインク調合物は、非毒性の且つ環境に優しいインクを提供できるよう調合されたということに留意することが重要である。
【００２６】
本書に記載のインクジェットインク組成物は、従来技術の多くのインクに優る幾つかの利点を有する。これらのインクは環境に優しいと見なされ得ることから、任意の用途におけるそれらの使用に関しては、健康上の危険問題は無い。さらに、ここに記載のインクに関連して、廃物処理問題もほとんど又は全く無い。これらのインクは、主として、環境問題を配慮して調合されたが、その他の望ましい諸特性も実現された。例えば、当該インクは、長期のデキャップ性を有しており、キャップ形成(capping)が無い用途にとって理想的なインクを提供する。さらに、本発明のインクでは、コゲーション(kogation)が本質的にほとんど又は全く生起しない。コゲーションは、噴射チャンバ内部を被覆する不溶性の結晶残滓の形成を表す用語である。これらの結晶は、典型的には、噴射工程中にインクが加熱されると形成される。本発明のインクジェットインクは実質的なコゲーションを受けにくいという事実から、本発明のインクと共に使用されるプリントヘッドは、典型的にはそれ程短期間で摩耗することはないであろう。ここに記載のインクに関する他の利点には、サーマルメカニカルパルプ(TMP)紙との親和性が包含される。このことは、次の理由から重要である：TMP紙は、POSレシート媒体市場において広く使用されているが、典型的なインクジェットインクで良好な耐水堅牢性を得るのが困難な基板を提供するからである。本発明の環境に優しいインクと共にこのタイプの用紙を使用することにより、印刷された用紙を水に浸けた後でも、その印刷済用紙は判読可能である。さらに、インクジェット印刷の性質に起因して、マルチカラーPOS印刷物を、単純且つ簡単なやり方で提供することができる。このように、ドット・マトリックス印刷及び直接サーマル印刷に比較して、顕著な利益を実現することができる。
【００２７】
本発明のさらなる詳細な観点において、全染料量が少なくとも２重量％であり、且つインクジェットインクが実質的に非毒性であるという条件で、アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05〜1.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料を含んで成る染料量を有する、POS用途用の環境に優しいインクジェットインク組成物が開示される。驚くべきことに、このインクジェットインクがサーマルメカニカルパルプ(TMP)紙、又は他の既知のPOS用紙上に印刷される場合でさえ、典型的な乾燥時間が300ミリ秒未満となり得る。
【００２８】
本発明のさらに別の観点において、非毒性インクジェットインク；印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されたPOS用紙；及び該用紙上へのインクジェットインクの迅速頻度(rapid frequency)印刷のために形成されるインクジェットペンを含んで成るPOS印刷システムが開示され、この場合、該用紙上に印刷されるインクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つ該インクジェットインクは、良好なデキャップ性能を呈する。
【００２９】
必要ではないが、先に記載のインクジェットインクは、例えば、有効量の耐水堅牢性制御染料と第２の染料とを含有するインクジェットインクのように、使用することもできる。さらに、使用され得る適当なPOP用紙は、サーマルメカニカルパルプ(TMP)紙又はタブレットボンド紙である。
【００３０】
【実施例】
以下の実施例は、本発明のインクジェットインク組成物を調製するための種々の処方を説明するものである。以下の実施例は、本発明の限定として考えられるべきではなく、現在の実験データに基づいて最良の既知インクの処方を単に教示するものである。
【００３１】
実施例１
グリーンのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：５重量％の１，３−プロパンジオール、24重量％のエチレングリコール、15重量％の２−ピロリドン、９重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Blue ９ナトリウム塩、2.5重量％のAcid Yellow 23ナトリウム塩、0.5重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３２】
実施例２
ブルーのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：11重量％のグリセリン、20重量％のジエチレングリコール、18重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Blue ９ナトリウム塩、１重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、0.4重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３３】
実施例３
マゼンタのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：10重量％のグリセリン、20重量％のエチレングリコール、15重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、0.5重量％のDirect Red 254ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３４】
実施例４
オレンジのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：10重量％のグリセリン、15重量％のエチレングリコール、20重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のFood Yellow ３ナトリウム塩、１重量％のDirect Yellow 86ナトリウム塩、0.5重量％のAcid Orange ７ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３５】
実施例５
ブラックのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：15重量％のグリセリン、25重量％のエチレングリコール、10重量％の２−ピロリドン、７重量％の１，２−ヘキサンジオール、0.7重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、4.5重量％のFood Black ２トリエタノールアミン(TEA)塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３６】
実施例６
レッドのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：５重量％のグリセリン、20重量％のエチレングリコール、20重量％の２−ピロリドン、８重量％の１，２−ヘキサンジオール、0.5重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、1.5重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、２重量％のDirect Yellow 86ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３７】
実施例７
上述の実施例１〜６に記載されたインクジェットインク組成物をニッケルオリフィス板を有するプリントカートリッジのインク溜め中に充填した。そのプリントカートリッジをPOSインクジェットプリンタに装填して３kHzの周波数で作動させた。印刷媒体はサーマルメカニカルパルプレシート用紙であった。
【００３８】
ペンを充填し、約500万の９ポイントフォントの文字をインク出力した。有効数の文字を印刷後、オリフィス板上に極少量のインク液だまりが存在し、又インク液だまりはノズル板下方のペンの電気相互接続には達していなかった。得られた乾燥時間は、小型の馬の毛ブラシをそのブラシが印刷された媒体と接触するように、ペンの1.0インチ（約2.54cm）後方に取り付けることにより測定された。次いで、そのペンを毎秒５インチ（約12.7cm）のカートリッジ速度で印刷した。下の表１にテストされた各インクの乾燥時間を説明する。
【００３９】
【表１】
【００４０】
上の表１は、本発明に従って調合されたインクジェットインクの各々の乾燥時間が数分の１秒であったことを示している。事実、各カラーは、250ミリ秒以下の乾燥時間を有しており、これは、乾燥時間300ミリ秒未満という意図した目標より優れたものであった。
【００４１】
ある好ましい実施態様を参照して本発明を説明してきたが、種々の修正、変更、省略、並びに置換は、本発明の精神から逸脱することなく実施し得ることは、当業者に理解されるであろう。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。
【００４２】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によればPOS（販売時点情報管理システム)の用途に使用されるサーマルインクジェットプリンタに使用されるのに適した、環境に優しい、信頼性、急速乾燥性及び耐水性を有するインクジェットインク組成物が提供される。
【００４３】
以下に本発明の好ましい実施の形態を要約して示す。
１． (a) グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１から90重量％の第１の湿潤剤；
(b) エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１から25重量％の第２の湿潤剤；
(c) 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なる群から選択される１から20重量％の乾燥剤；
(d) ０から20重量％の２−ピロリドン；
(e) アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群から選択される、0.05から10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び
(f) 約1.0から10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料、
を含んで成る耐水性で、環境に優しいインクジェットインク。
２． (a) アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05から1.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び
(b) 1.0から10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料
を、全染料負荷が少なくとも２重量％になるように含んで成る染料負荷を有し、且つインクジェットインクが実質的に非毒性である、インクジェットインク組成物。
３． 前記耐水堅牢性制御染料が、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、Acid Orange ７及びそれらの組合わせから成る群より選択されるアゾ含有染料である、上記１又は２に記載のPOS用途用の環境に優しいインクジェットインク。
４． 前記耐水堅牢性制御染料が、ニッケルフタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、銅フタロシアニン及びそれらの組合せから成る群より選択されるフタロシアニン含有染料である、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
５． 前記耐水堅牢性制御染料が、0.1から1.0重量％で存在する、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
６． 緩衝剤、腐食防止剤、界面活性剤、殺生物剤、ポリマー、液だまり抑制剤、顔料、バインダー、及びそれらの組合せから成る群より選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含み、且つ該添加剤が約0.01から３重量％で存在する、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
７． サーマルメカニカルパルプ(TMP)用紙上に印刷される上記１又は２に記載のインクジェットインクであって、該サーマルメカニカルパルプ用紙上に印刷される時の乾燥時間が300ミリ秒未満である、上記１又は２に記載のインクジェットインク組成物。
８． タブレットボンド用紙上に印刷される上記１又は２に記載のインクジェットインクであって、該タブレットボンド用紙上に印刷される時の乾燥時間が300ミリ秒未満である、上記１又は２に記載のインクジェットインク組成物。
９． (a) 非毒性のインクジェットインク；
(b) 印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されるPOS用紙；及び
(c) 該インクジェットインクの該用紙上への迅速頻度印刷のために形成されるインクジェットペン
を含んで成り、前記用紙上に印刷される前記インクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つ前記インクジェットインクは良好なデキャップ性能を呈する、POS印刷システム。
１０． 前記インクジェットインクが、有効量の耐水堅牢性染料及び第２の染料を含んで成る環境に優しいインクジェットインクであって、POS用紙がサーマルメカニカルパルプ(TMP)紙及びタブレットボンド紙から成る群より選択される、上記９に記載のPOS印刷システム。
１１． (a) グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合せから成る群より選択される、１から90重量％の第１の湿潤剤；
(b) エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群より選択される、１から25重量％の第２の湿潤剤；
(c) 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より選択される、１から20重量％の乾燥剤；
(d) ０から20重量％の２−ピロリドン；及び
(e) 1.0から10.0重量％の染料
を含んで成り、前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは組合わせて30から90重量％で存在する、耐水性で、環境に優しいインクジェットインク。
１２． 前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンが、40から60重量％で存在する、上記１１に記載のインクジェットインク。
１３． 前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンが、45から58重量％で存在する、上記１１に記載のインクジェットインク。
１４． アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群より選択される耐水堅牢性制御のための0.05から10.0重量％の追加の染料をさらに含む、上記１１から１３のいずれかに記載のインクジェットインク。
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェットプリンタ、特に、POS（販売時点情報管理システム)の用途に使用されるサーマルインクジェットプリンタ、に使用される、環境に優しく、信頼性、急速乾燥性及び耐水性を有するインクジェットインク組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルインクジェットプリンタは、紙を含む様々な印刷媒体上へインクジェットインクを発射する有効な手段を提供する。これらのプリンタは、インクを沸騰状態にするために加熱され、且つ上にあるオリフィスプレートを介してインクを発射させるために抵抗加熱素子を使用することにより、この仕事を達成する。そのようなプリンタは、いくつかの理由で使用することが望ましい。例えば、サーマルインクジェットプリンタは、比較的速い処理能力を示すが運転に要する費用が比較的安価である。加えて、これらのプリンタは使用するのが比較的容易である上、インクを容易に交換できる。代替として、圧電式インクジェットプリンタも同じく効果的に使用することができる。
【０００３】
POS（販売時点情報管理システム）用途に使用されるインクを調合する際、特別な要求がある。キャッシュ・レジスタ、クレジットカードレシートプリンタ、勘定書用プリンタ等を含む典型的なPOS装置は、しばしば、印刷直後に店員及び顧客によって手で扱われる画像を印刷する。例えば、レシートの印刷後、キャッシュ・レジスタの係員はそのレシートをつかみ、そしてそれを即時に顧客に手渡すことができなければならない。そのような印刷物の即時的な手による扱いに適応させるため、POS用途に使用される典型的な印刷技術のいくつかは、ドット・マトリックスインパクト印刷や直接サーマル印刷を包含するものであった。これらの技術は機能的であるが、それぞれ一定の制限がある。例えば、ドット・マトリックス印刷は、しばしば、全く騒々しく、又、直接サーマル印刷は特殊紙を必要とすることがあり且つ水、熱又は光に曝されると永続性を欠く。加えて、どちらの技術とも、現時点では効果的に多色刷りする能力を提供しない。インクジェット印刷は、これらの制限を避けてはいるが、効果的であるためには極めて迅速に乾燥するインクが使用されなければならない。事実、前述のように印刷した紙を即時に扱う必要性のため、他の用途では急速乾燥性又は耐水性であると認められるインクでさえ、POS用途としては十分速くないことがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
あるインクがPOS用途用として良き候補であるかどうかを決める際に考えられる幾つかの特性がある。これらの幾つかには、迅速な印刷能力、低い毒性、頻繁ではないインクカートリッジの交換、良好なデキャップ(decap)、急速な乾燥、当分野の他の技術と較べて印刷品質が少なくとも同等及び適当な光学濃度が包含される。これらの特性のうち、迅速な印刷能力、低い毒性及び急速な乾燥の諸特性は特に重要である。迅速な印刷能力は高周波印刷で達成される。例えば、約1.5kHzを満たすことができるか、又は３kHzあるいはそれ以上を満たせば尚いっそうPOS用途として効果的となり得る。低い毒性に関しては、環境に優しい、即ち毒性が低いインク組成物が望ましい。これは、POS印刷物がおそらくは店員及び顧客の両者によって広範囲に扱われるであろうからである。さらに、急速な乾燥を議論する際、一瞬で乾燥するインクの能力という意味を有する。POS用途においては、レシートの印刷が完了すると、上述のように即時に扱われることがあるため、インクジェットインクはほぼ瞬間的に乾燥すべきである。加えて、取扱いに先立ち、レシートは一般的に印刷ゾーン上方にあるプリンタのカッター(tear bar)に接触する。典型的には、これは、一幅を印刷後約300ミリ秒で起こるので、もしインクが十分に乾いていない場合にはカッターもインクをこすって汚すことがある。このように、レシート上の汚れ及び店員又は顧客の手へのしみ汚れを避けるためには、レシートは、人がレシートを扱うどの状況よりも前に、及び好ましくはレシートが印刷装置のカッターに接触する前に、本質的に乾燥していなければならない。この点に留意し、POS用途に付随する課題を考慮した、環境を汚染せず、且つPOS用途に使用され得る種々のインクジェットインク組成物を提供することが望ましいであろう。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
グリセリン、プロパノール及びそれらの組合せから成る群から選択される１〜90重量％の第１の湿潤剤；エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群から選択される１〜25重量％の第２の湿潤剤；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される１〜20重量％の乾燥剤；０〜20重量％の２−ピロリドン；アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群から選択される0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料、を含んでなる耐水性で、環境に優しいインクジェットインクが開示される。もし耐水堅牢性制御染料がアゾ含有染料ならば、前述の染料は、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、及びAcid Orange ７を包含し得る。あるいは、もし耐水堅牢性制御染料がフタロシアニン含有染料ならば、その時は、ニッケルフタロシアニン、銅フタロシアニン及び／又はアルミニウムフタロシアニンが使用され得る。
【０００６】
１つの実施態様において、上記組成物の第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは、これら３つの成分の全重量パーセントが30〜90重量％になるように存在していてもよい。代替の実施態様では、これら３つの成分、即ち、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンの全重量パーセントが約30％を超える時、１つの染料だけ存在させる必要がある。
【０００７】
加えて、全染料の重量が少なくとも２重量％であり、且つインクジェットインクが実質的に非毒性であるという条件付きで、アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料を含んでなる染料量を有するPOS用途用の急速乾燥性の環境に優しいインクジェットインクが開示される。
【０００８】
非毒性インクジェットインク；印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されたPOS用紙；及び該用紙上へのインクジェットインクの迅速な印刷のために形成されたインクジェットペンを含んで成るPOS印刷システムも又開示され、この場合、用紙上に印刷されるインクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つインクジェットインクは、良好な長期間の、即ち、複数週のオーダーでの、デキャップ性能を呈する。
【０００９】
【発明の好ましい実施形態】
本発明を開示・説明する前に理解されるべきは、処理操作並びに材料は多少変更し得る故、本発明は特定の処理操作並びに材料に限定されないということである。又、ここで用いられる用語は特定の実施態様を記述する目的でのみ使用されるということも理解されるべきである。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されることから、その用語は限定することを意図するものではない。
【００１０】
単数形は、その内容が別途明らかに指示されない限り、複数対象物を含む。従って、例えば、単数形「インク」は、１つ又はより多くのそのようなインクを包含する。
【００１１】
本書において用いられる時、「有効量(effective amount)」は、所望の効果を達成するのに十分な、物質又は試薬の最小量を示す。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、ここで説明される機能上の性能及び特徴基準を満足するであろうインクを作り出すために要する最小量である。
【００１２】
本書において用いられる時、「インクビヒクル」は、インクを形成するために染料がそこに配されるビヒクルを示す。インクビヒクルは当分野で周知であり、且つ本発明のインク組成物と共に様々なインクビヒクルが使用され得る。インクビヒクルは、限定されることなく、界面活性剤類、溶媒類、共溶媒類、緩衝剤類、殺生物剤類、粘度調節剤類、表面活性試薬類及び水を包含する、種々の異なった試薬の混合物を含んでよい。しかし、インクジェットインクを毒性にさせるであろういかなる物質も本発明のインクジェットインクに添加することはできない。
【００１３】
「耐水堅牢性制御染料」は、インクジェットインク組成物の耐水堅牢性を改善する機能を有する、任意のアゾ含有染料又はフタロシアニン含有染料を包含する。耐水堅牢性制御染料として使用される染料は第２の染料として作用できない。
【００１４】
「第２の染料」又は「追加の染料」は、所望の着色特性を与えると同時に、紫外及び赤外吸収特性を与えるよう機能する、化学構造に無関係な任意の染料であってよい。耐水堅牢性制御染料としても機能するアゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料でさえ、耐水堅牢性制御に使用される染料とは別の染料である限り、第２の染料として使用することができる。「第２の染料」及び「追加の染料」は又、単一の染料だけでなく、２つ又はより多くの染料の組合せを包含し得る。
【００１５】
「環境に優しい」、又は「非毒性」は、健康上の悪影響を生ずることなく少量で取り入れることができ、且つ廃水流に廃棄でき、そして一般的には人が使用したり接触しても安全である任意のインクジェットインク組成物を意味する。
【００１６】
「急速な乾燥」は、POS用紙上に印刷されたインクジェットインクが接触状態までに１秒未満で乾くことを意味するが、２分の１秒未満が好ましく、より好ましくは300ミリ秒未満である。
【００１７】
「デキャップ性能」は、インク中に存在する溶媒の蒸発に起因して噴射オリフィス近くで外皮を形成する、インクジェットペン中に存在する時のインクの傾向を指す。良好な長期デキャップ性能を呈するインクジェットインクは、かなりの期間、例えば、数週間以上にわたって、この種の外皮形成（ほとんどのインクジェットインクについてそのようなことがある）を防ぐべくデザインされるキャップ形成(capping)メカニズムの使用を必要としない。
【００１８】
信頼性のある、環境を汚染せず、且つ一般的に300ミリ秒以下のオーダーの急速乾燥性であるインクジェットインク組成物が開示される。さらに、インク組成物は改善された印刷品質へと導く最小の液だまり(puddling)を呈する。この点を留意し、ここで説明されるインクジェットインクは、幾つかの成分を含んで成る。第一に、グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合わせからなる群から選択される、約１〜90重量％の第１の湿潤剤が存在しなければならない。これらは、全く非毒性成分と考えられるので、90％までの量で存在してよい。第二に、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群から選択される、１〜25重量％の第２の湿潤剤も又存在してよい。これらが25％までに制限されるのは、これらの物質がこの量を超えると危険であるとして、欧州連合(EU)によって規制されているからである。次に、急速な乾燥特性を助長するために、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される、１〜20重量％の乾燥剤を使用することができる。これらの成分は、POS装置などの用途用の極めて速い乾燥インクの提供が望まれる場合に添加され得る。０〜20重量％の２−ピロリドンも又添加され得る。ここでも、この量が20％までに制限されるのは、製品の毒性に関するEU規制に従うためである。着色剤は、インクジェットインク中に少なくとも２つの染料によって提供される。２つの染料の中の１つは、アゾ含有染料又はフタロシアニン含有染料などの、耐水堅牢性制御染料でなければならない。従って、0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料が存在しなければならない。第２の染料即ち追加の染料は、所望のカラーをもたらす働きのある任意の染料であってよい。第２の染料は、約1.0〜10.0重量％で存在していてよい。
【００１９】
１つの実施態様において、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは、これら３つの成分の全重量パーセントが30〜90重量％になるように存在し得る。より好ましい実施態様では、これら３つの成分の全重量パーセントが40〜60重量％であり得る。さらにより好ましい実施態様では、これら３つの成分の全重量パーセントが45〜58重量％であり得る。さらに別の実施態様において、これら３つの成分、即ち、第１の湿潤剤、第２の湿潤剤及び２−ピロリドンの全重量パーセントが約30％を超える時、任意の官能型の１つの染料のみを存在させる必要がある。
【００２０】
使用できる適当なアゾ含有制御染料には、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、カルボキシル化Food Black 286、カルボキシル化Food Black 287、及びAcid Orange ７が包含される。加えて、官能性アゾ含有染料の他の組合せはどれも使用され得る。あるいは又、耐水堅牢性制御染料は、ニッケルフタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン及び／又は銅フタロシアニンなどの、フタロシアニン含有染料であってもよい。
【００２１】
前述のように、第２の染料は所望のカラーを提供する働きを有する任意の染料であってよい。従って、アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料でさえ、第２の着色剤として同じように使用することができる。より一般的には、第２の染料は、水又は有機可溶性のブラック、レッド、ブルー、グリーン、オレンジ、ピンク、イエロー、又は他のカラーを含有してもよい。例としては、これらに限定されるものではないが、ほんの数例を挙げれば、(1)Food Black ２、Carta Black、Direct Black 168、カルボキシル化Food Black 286、カルボキシル化Food Black 287を含むブラック；(2)Direct Red ９及びAcid Red 52を含むレッド；(3)Acid Yellow 23、Food Yellow ３を含むイエロー；(4)Acid Blue ９、Acid Blue 185、Direct Blue 86及びFD&C Blue １を含むブルー、が包含される。説明した染料の全ては、アニオン染料であり、且つ典型的にはナトリウム対イオンの形で供給される。しかし、例えば、米国特許第4,685,968号、第4,761,180号、第4,786,327号及び第4,810,292号に開示されているように、ナトリウム対イオンは、リチウム、カリウム、アンモニウム、テトラメチルアミン（テトラメチルアンモニウム）、トリエタノールアミン（トリエタノールアンモニウム）、又はジエチレンアミンのカチオンと置き換えることができる。対イオンの置換は、米国特許第4,685,968号に開示されているような逆浸透によるか、又は米国特許第4,786,327号に開示されているようなイオン交換によって実施され得る。
【００２２】
本発明のいくつかの実施態様を説明するために、耐水堅牢性制御染料として0.1〜1.0重量％Direct Red 227(DR227)を使用して、幾つかのグリーン、ブルー、マゼンタ、オレンジ、ブラック及びレッドのインクジェットインクを調合することができる。これは、レッド染料はグリーン及びブルーのインクジェットインク調合物中へ典型的には使用されないことから、グリーン及びブルーインクに関して特に特異的である。例えば、グリーンのインクジェットインクは、1.5〜3.5重量％のAcid Blue ９と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86を、上述のDirect Red 227に添加することによって調製され得る。さらに、ブルーのインクジェットインクは、1.0〜3.0重量％のAcid Blue ９と約0.5〜2.0重量％のAcid Red 52を、Direct Red 227染料に添加することにより調製され得る。次に、ブラックのインクジェットインクは、約3.0〜5.0重量％のFood Black ２をDirect Red 227染料に添加することにより調製され得る。さらに、レッドのインクジェットインクは、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 52と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86を、Direct Red 227染料に添加することにより調製され得る。
【００２３】
別の耐水堅牢性制御染料が使用される代替の実施態様に於いては、オレンジのインクジェットインクが、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 87と約1.0〜3.0重量％のDirect Yellow 86と共に、0.1〜１重量％のAcid Orange ７（アゾ含有耐水堅牢性制御染料）を用いて調製され得る。さらに、マゼンタのインクジェットインクは、約0.5〜2.5重量％のAcid Red 52と共に、0.1〜１重量％のDirect Red 254（アゾ含有耐水堅牢性制御染料）を用いて調製され得る。
【００２４】
ここで記述されるインクジェット調合物中に乾燥剤を存在させることもできる。特に、１，２−ヘキサンジオール及び／又は１，２−ペンタンジオールを乾燥剤として添加することができる。そのような添加剤は、単に界面活性剤の量を増加して添加するより効果的であり得る。界面活性剤はインクの乾燥時間を短縮し得ることが知られているが、界面活性剤は、反面、幾つかの他の化学成分の毒性を強めたり、又インクの液だまり(puddling)を悪化させることがある。特に、１，２−ヘキサンジオール及び／又は１，２−ペンタンジオールを適当量添加することにより、約300ミリ秒未満という優れた乾燥時間と低い液だまりを実現することができる。さらに、これらの乾燥剤は、約３kHzの領域で良好な周波数応答を促進させることができる。上述のような乾燥剤の使用は界面活性剤の使用以上に好ましいが、低毒性を維持するために依然として界面活性剤が低量で使用され得る。乾燥時間を改善するために界面活性剤を用いる場合、TERGITOL（商標）、SILWET（商標）、DOWFAX（商標）、DOWNAOL（商標）及びSURFYNOL（商標）の商品名を付して市販されているような好ましい界面活性剤の非限定例が適している。しかし、前述のように、これらは低い、非毒性且つ非液だまりの量で添加されるべきである。
【００２５】
湿潤剤類、乾燥剤類、２−ピロリドン、界面活性剤類及びここに記載の染料類に加えて、緩衝剤類、腐食防止剤類、殺生物剤類、ポリマー類、液だまり制御剤類(puddling control agents)、顔料類、バインダー類及びそれらの組合せから成る群から選択される添加剤を添加して所望の結果を達成することができる。そのような添加剤類を添加する場合、重量による任意の有効量を添加してもよいが、それぞれ、約0.01〜３重量％が好ましく使用され得る。しかし、ここに記載のインクジェットインク調合物は、非毒性の且つ環境に優しいインクを提供できるよう調合されたということに留意することが重要である。
【００２６】
本書に記載のインクジェットインク組成物は、従来技術の多くのインクに優る幾つかの利点を有する。これらのインクは環境に優しいと見なされ得ることから、任意の用途におけるそれらの使用に関しては、健康上の危険問題は無い。さらに、ここに記載のインクに関連して、廃物処理問題もほとんど又は全く無い。これらのインクは、主として、環境問題を配慮して調合されたが、その他の望ましい諸特性も実現された。例えば、当該インクは、長期のデキャップ性を有しており、キャップ形成(capping)が無い用途にとって理想的なインクを提供する。さらに、本発明のインクでは、コゲーション(kogation)が本質的にほとんど又は全く生起しない。コゲーションは、噴射チャンバ内部を被覆する不溶性の結晶残滓の形成を表す用語である。これらの結晶は、典型的には、噴射工程中にインクが加熱されると形成される。本発明のインクジェットインクは実質的なコゲーションを受けにくいという事実から、本発明のインクと共に使用されるプリントヘッドは、典型的にはそれ程短期間で摩耗することはないであろう。ここに記載のインクに関する他の利点には、サーマルメカニカルパルプ(TMP)紙との親和性が包含される。このことは、次の理由から重要である：TMP紙は、POSレシート媒体市場において広く使用されているが、典型的なインクジェットインクで良好な耐水堅牢性を得るのが困難な基板を提供するからである。本発明の環境に優しいインクと共にこのタイプの用紙を使用することにより、印刷された用紙を水に浸けた後でも、その印刷済用紙は判読可能である。さらに、インクジェット印刷の性質に起因して、マルチカラーPOS印刷物を、単純且つ簡単なやり方で提供することができる。このように、ドット・マトリックス印刷及び直接サーマル印刷に比較して、顕著な利益を実現することができる。
【００２７】
本発明のさらなる詳細な観点において、全染料量が少なくとも２重量％であり、且つインクジェットインクが実質的に非毒性であるという条件で、アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05〜1.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び約1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料を含んで成る染料量を有する、POS用途用の環境に優しいインクジェットインク組成物が開示される。驚くべきことに、このインクジェットインクがサーマルメカニカルパルプ(TMP)紙、又は他の既知のPOS用紙上に印刷される場合でさえ、典型的な乾燥時間が300ミリ秒未満となり得る。
【００２８】
本発明のさらに別の観点において、非毒性インクジェットインク；印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されたPOS用紙；及び該用紙上へのインクジェットインクの迅速頻度(rapid frequency)印刷のために形成されるインクジェットペンを含んで成るPOS印刷システムが開示され、この場合、該用紙上に印刷されるインクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つ該インクジェットインクは、良好なデキャップ性能を呈する。
【００２９】
必要ではないが、先に記載のインクジェットインクは、例えば、有効量の耐水堅牢性制御染料と第２の染料とを含有するインクジェットインクのように、使用することもできる。さらに、使用され得る適当なPOP用紙は、サーマルメカニカルパルプ(TMP)紙又はタブレットボンド紙である。
【００３０】
【実施例】
以下の実施例は、本発明のインクジェットインク組成物を調製するための種々の処方を説明するものである。以下の実施例は、本発明の限定として考えられるべきではなく、現在の実験データに基づいて最良の既知インクの処方を単に教示するものである。
【００３１】
実施例１
グリーンのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：５重量％の１，３−プロパンジオール、24重量％のエチレングリコール、15重量％の２−ピロリドン、９重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Blue ９ナトリウム塩、2.5重量％のAcid Yellow 23ナトリウム塩、0.5重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３２】
実施例２
ブルーのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：11重量％のグリセリン、20重量％のジエチレングリコール、18重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Blue ９ナトリウム塩、１重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、0.4重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３３】
実施例３
マゼンタのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：10重量％のグリセリン、20重量％のエチレングリコール、15重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、0.5重量％のDirect Red 254ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３４】
実施例４
オレンジのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：10重量％のグリセリン、15重量％のエチレングリコール、20重量％の２−ピロリドン、５重量％の１，２−ヘキサンジオール、２重量％のFood Yellow ３ナトリウム塩、１重量％のDirect Yellow 86ナトリウム塩、0.5重量％のAcid Orange ７ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３５】
実施例５
ブラックのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：15重量％のグリセリン、25重量％のエチレングリコール、10重量％の２−ピロリドン、７重量％の１，２−ヘキサンジオール、0.7重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、4.5重量％のFood Black ２トリエタノールアミン(TEA)塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３６】
実施例６
レッドのインクジェットインク組成物を以下の成分を混合することによって調製した：５重量％のグリセリン、20重量％のエチレングリコール、20重量％の２−ピロリドン、８重量％の１，２−ヘキサンジオール、0.5重量％のDirect Red 227ナトリウム塩、1.5重量％のAcid Red 52ナトリウム塩、２重量％のDirect Yellow 86ナトリウム塩、0.3重量％のMOPS、及びバランスの水。そのインクをサーマルメカニカルパルプレシート用紙上に印刷し、水中に24時間浸けた。24時間終了時点で、印刷された文字は依然として判読可能であった。
【００３７】
実施例７
上述の実施例１〜６に記載されたインクジェットインク組成物をニッケルオリフィス板を有するプリントカートリッジのインク溜め中に充填した。そのプリントカートリッジをPOSインクジェットプリンタに装填して３kHzの周波数で作動させた。印刷媒体はサーマルメカニカルパルプレシート用紙であった。
【００３８】
ペンを充填し、約500万の９ポイントフォントの文字をインク出力した。有効数の文字を印刷後、オリフィス板上に極少量のインク液だまりが存在し、又インク液だまりはノズル板下方のペンの電気相互接続には達していなかった。得られた乾燥時間は、小型の馬の毛ブラシをそのブラシが印刷された媒体と接触するように、ペンの1.0インチ（約2.54cm）後方に取り付けることにより測定された。次いで、そのペンを毎秒５インチ（約12.7cm）のカートリッジ速度で印刷した。下の表１にテストされた各インクの乾燥時間を説明する。
【００３９】
【表１】
上の表１は、本発明に従って調合されたインクジェットインクの各々の乾燥時間が数分の１秒であったことを示している。事実、各カラーは、250ミリ秒以下の乾燥時間を有しており、これは、乾燥時間300ミリ秒未満という意図した目標より優れたものであった。
【００４１】
ある好ましい実施態様を参照して本発明を説明してきたが、種々の修正、変更、省略、並びに置換は、本発明の精神から逸脱することなく実施し得ることは、当業者に理解されるであろう。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。
【００４２】
【発明の効果】
上述してきたように、本発明によればPOS（販売時点情報管理システム)の用途に使用されるサーマルインクジェットプリンタに使用されるのに適した、環境に優しい、信頼性、急速乾燥性及び耐水性を有するインクジェットインク組成物が提供される。
【００４３】
以下に本発明の好ましい実施の形態を要約して示す。
１． (a) グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１から90重量％の第１の湿潤剤；
(b) エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１から25重量％の第２の湿潤剤；
(c) 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なる群から選択される１から20重量％の乾燥剤；
(d) ０から20重量％の２−ピロリドン；
(e) アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群から選択される、0.05から10.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び
(f) 約1.0から10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料、
を含んで成る耐水性で、環境に優しいインクジェットインク。
２． (a) アゾ含有染料とフタロシアニン含有染料とから成る群から選択される0.05から1.0重量％の耐水堅牢性制御染料；及び
(b) 1.0から10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料
を、全染料負荷が少なくとも２重量％になるように含んで成る染料負荷を有し、且つインクジェットインクが実質的に非毒性である、インクジェットインク組成物。
３． 前記耐水堅牢性制御染料が、Direct Red 227、Direct Red 254、Direct Yellow 86、Acid Orange ７及びそれらの組合わせから成る群より選択されるアゾ含有染料である、上記１又は２に記載のPOS用途用の環境に優しいインクジェットインク。
４． 前記耐水堅牢性制御染料が、ニッケルフタロシアニン、アルミニウムフタロシアニン、銅フタロシアニン及びそれらの組合せから成る群より選択されるフタロシアニン含有染料である、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
５． 前記耐水堅牢性制御染料が、0.1から1.0重量％で存在する、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
６． 緩衝剤、腐食防止剤、界面活性剤、殺生物剤、ポリマー、液だまり抑制剤、顔料、バインダー、及びそれらの組合せから成る群より選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含み、且つ該添加剤が約0.01から３重量％で存在する、上記１又は２に記載のインクジェットインク。
７． サーマルメカニカルパルプ(TMP)用紙上に印刷される上記１又は２に記載のインクジェットインクであって、該サーマルメカニカルパルプ用紙上に印刷される時の乾燥時間が300ミリ秒未満である、上記１又は２に記載のインクジェットインク組成物。
８． タブレットボンド用紙上に印刷される上記１又は２に記載のインクジェットインクであって、該タブレットボンド用紙上に印刷される時の乾燥時間が300ミリ秒未満である、上記１又は２に記載のインクジェットインク組成物。
９． (a) 非毒性のインクジェットインク；
(b) 印刷されるインクジェットインクを受容するよう形成されるPOS用紙；及び
(c) 該インクジェットインクの該用紙上への迅速頻度印刷のために形成されるインクジェットペン
を含んで成り、前記用紙上に印刷される前記インクジェットインクは300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つ前記インクジェットインクは良好なデキャップ性能を呈する、POS印刷システム。
１０． 前記インクジェットインクが、有効量の耐水堅牢性染料及び第２の染料を含んで成る環境に優しいインクジェットインクであって、POS用紙がサーマルメカニカルパルプ(TMP)紙及びタブレットボンド紙から成る群より選択される、上記９に記載のPOS印刷システム。
１１． (a) グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合せから成る群より選択される、１から90重量％の第１の湿潤剤；
(b) エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せから成る群より選択される、１から25重量％の第２の湿潤剤；
(c) 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より選択される、１から20重量％の乾燥剤；
(d) ０から20重量％の２−ピロリドン；及び
(e) 1.0から10.0重量％の染料
を含んで成り、前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンは組合わせて30から90重量％で存在する、耐水性で、環境に優しいインクジェットインク。
１２． 前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンが、40から60重量％で存在する、上記１１に記載のインクジェットインク。
１３． 前記第１の湿潤剤、前記第２の湿潤剤及び２−ピロリドンが、45から58重量％で存在する、上記１１に記載のインクジェットインク。
１４． アゾ含有染料及びフタロシアニン含有染料から成る群より選択される耐水堅牢性制御のための0.05から10.0重量％の追加の染料をさらに含む、上記１１から１３のいずれかに記載のインクジェットインク。
Claims (7)
- (a) グリセリン、プロパンジオール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１〜90重量％の第１の湿潤剤と、
(b) エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール及びそれらの組合せからなる群から選択される、１〜25重量％の第２の湿潤剤と、
(c) 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なる群から選択される１〜20重量％の乾燥剤と、
(d) ０〜20重量％の２−ピロリドンと、
(e) Direct Red 227 、 Direct Red 254 、 Direct Yellow 86 、 Acid Orange 7 及びそれらの組合わせから成る群から選択される、0.05〜10.0重量％の耐水堅牢性制御染料と、
(f) 1.0〜10.0重量％で存在する少なくとも１つの追加の染料と、
を含んで成る、耐水性で、環境に優しいインクジェットインク。 - 前記耐水堅牢性制御染料が、0.1〜1.0重量％で存在する、請求項１に記載のインクジェットインク組成物。
- 緩衝剤、腐食防止剤、界面活性剤、殺生物剤、ポリマー、液だまり抑制剤、顔料、バインダー、及びそれらの組合せから成る群より選択される少なくとも１つの添加剤をさらに含み、且つ該添加剤が0.01〜３重量％で存在する、請求項１に記載のインクジェットインク組成物。
- サーマルメカニカルパルプ用紙上に印刷される際、乾燥時間が300ミリ秒未満である、請求項１に記載のインクジェットインク組成物。
- タブレットボンド用紙上に印刷される際、乾燥時間が300ミリ秒未満である、請求項１に記載のインクジェットインク組成物。
- (a) 請求項１に記載の無毒性のインクジェットインクと、
(b) 印刷されるインクジェットインクを受容するよう構成されるPOS用紙と、
(c) 前記インクジェットインクの前記POS用紙上への高周波印刷用に構成されるインクジェットペンと、
を含んで成り、前記POS用紙上に印刷される前記インクジェットインクが300ミリ秒未満の乾燥時間を有し、且つ前記インクジェットインクが良好なデキャップ性能を呈する、POS印刷システム。 - 前記POS用紙がサーマルメカニカルパルプ(TMP)紙及びタブレットボンド紙から成る群より選択される、請求項６に記載のPOS印刷システム。
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