JP4173593B2 - インキ組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、インキ組成物と、その調製方法及び使用方法に関する。更に詳しくは、本発明は、インクジェットプリンティングプロセスでの使用に適したインキ組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】
米国特許第5,019,166号に、染料と、液状媒体と、ポリオキシアルキル化エーテル類、両末端に陰イオン基を持つフルオロチオアルキル類、アルキルアリールスルホネート類、アルキルアミン第四塩類、及びそれらの混合物からなる群から選ばれた界面活性剤とを含むサーマルインクジェットプリンティング用インキ組成物が開示されている。更に、前記インキ組成物をサーマルインクジェットプリンタから基板上に画像どおりに吐出させることを含む画像形成法についても開示されている。
【0003】
米国特許第5,401,303号に、エッジ鮮鋭度のシャープな第一のインキと、表面エネルギーの小さい第二のインキとの界面で見られるハロ効果(halo effect)が、ある種のフルオロカーボン化合物類を第一のインキに添加することによって誘起される方法が開示されている。第一のインキのエッジ鮮鋭度は保たれる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
公知の組成物とプロセスは、それぞれの意図した目的にはふさわしいものであるが、改良特性を有するインキ組成物に対するニーズは依然としてある。また、異なる色のインキを隣接させて印刷する際の、色間のにじみを削減または除去したインキ組成物も求められている。また、保存安定性の良好なインキ組成物も求められている。また、サーマルインクジェットプリンティング用ハードウェアにおける吐出特性の良好なインキ組成物も求められている。また、インクカートリッジやサーマルインクジェットプリンタのその他の部品の製造に通常使用されている材料と適合性のあるインキ組成物も求められている。また、様々な温度に対しても、凍結及び解凍後も安定した粘度特性を有するインキ組成物も求められている。また更に、顔料着色剤を含むインキ組成物との間で、前記顔料インキ組成物がフッ素化物質を含む含まないにかかわらず、色間のにじみの削減された染料着色剤を含むインキ組成物も求められている。また、色域の改良されたインキ組成物も求められている。また、紙の基板にプリントした際の透き通しが削減されたインキ組成物も求められている。また、各種基板上へのプリンティングに適したインキ組成物も求められている。また、通常のサーマルインクジェット用プリントヘッド材料に劣化をもたらす傾向が比較的弱いインキ組成物も求められている。更に、各種用紙に印刷した場合に、用紙のカールを削減または除去したプリントの生成が可能なインキ組成物も求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明の目的は、上記利点を有するインキ組成物を提供することにある。
【0006】
本発明(または、本発明の特定の実施の形態)のこのような目的は、(a)水と、(b)アシッドイエロー(Acid Yellow)23、アシッドイエロー(Acid Yellow)17、リアクティブレッド(Reactive Red)180、ダイレクトブルー(Direct Blue)199、アシッドブルー(Acid Blue)9、及びそれらの混合物からなる群から選ばれた着色剤と、(c)イミダゾールと、(d)ベタイン、ポリエチレンオキシド、及びそれらの混合物からなる群から選ばれた添加剤と、(e)[(F3C(F2C)nCH=CHCH2OCH(OH)CH2)2NCH2COO-][X+]の式において、Xはカチオン、nは3から20の整数である物質と、を含むインキ組成物を提供することによって達成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明のインキは、水性の液体ビヒクルを含む。当該液体ビヒクルは、水のみからなるか、または、水と、水溶性または水混和性有機成分との混合物を含む。前記水溶性または水混和性有機成分の例は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール類、グリセリン、ジプロピレングリコール類、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレングリコール類、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、アミド類、エーテル類、尿素、置換尿素類、カルボン酸類とその塩類、エステル類、アルコール類、有機スルフィド類、有機スルホキシド類、スルホン類(スルホランなど)、アルコール誘導体類、カルビトール、ブチルカルビトール、セロソルブ、エーテル誘導体類、アミノアルコール類、ケトン類、N−メチルピロリジノン(N−メチルピロリドン)、2−ピロリジノン(2−ピロリドン)、シクロヘキシルピロリドン、ヒドロキシエーテル類、スルホキシド類、ラクトン類、高分子電解質類、メチルスルホニルエタノール、イミダゾール、及びその他の水溶性または水混和性物質、並びにそれらの混合物である。液体ビヒクルに、水と水溶性または水混和性有機液体との混合物を使用する場合、水と有機化合物の比率は、通常、約100:0から約30:70、好ましくは約97:3から約40:60である。液体ビヒクルの非水成分は、一般的に、水(100℃)より高い沸点を有する湿潤剤として作用する。本発明のインキ組成物において、液体ビヒクルは、通常、インキの約60から約95重量%、好ましくはインキの約70から90重量%存在するが、この範囲外でもよい。
【0008】
また、インキには次式で表される物質も含まれる。
【0009】
【化1】
ここで、X+はカチオン、nは約3から約20、好ましくは約4から約15、更に好ましくは約5から約11の整数である。適切なカチオンの例は、(HO−CH2CH2)2NH2 +、(HO−CH2CH2)3NH+、イミダゾリウムカチオン、例えば、イミダゾリウム、N−メチルイミダゾリウム、またはN−ブチルイミダゾリウムなど、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン=ヒドロクロリド、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン=ヒドロシトラート、プロトン化1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタンなどである。この式で表される物質は、例えば、ニューヨーク州Ardsley(ノースカロライナ州グリーンズボロ)のCiba−Geigy社からLODYNE P−502として入手できる。当該製品は、nの値が様々で、平均値が約9の化合物の混合物を含有している。この式で表される物質は、本インキに有効または所望の量含まれる。通常は、インキの約0.1から約10重量%、好ましくはインキの約0.25から約6重量%、更に好ましくはインキの約0.5から約5重量%、また更に好ましくはインキの約1から約4重量%含まれるが、この範囲外でもよい。
【0010】
本発明のインキにはイミダゾールも含まれる。イミダゾールは本インキ中に有効または所望の量含まれる。通常は、インキの約1から約25重量%、好ましくはインキの約2から約15重量%、更に好ましくはインキの約3から約10重量%であるが、この範囲外でもよい。
【0011】
本発明のインキにはベタインが含まれていてもよい。含まれる場合、ベタインは本インキ中に有効または所望の量含まれる。通常は、インキの約5から約25重量%、好ましくはインキの約10から約20重量%であるが、この範囲外でもよい。本発明の一実施の形態において、ベタインは、ジプロピレングリコールと組み合わせてインキ組成物に含まれる。この場合、ジプロピレングリコールは、通常、インキの約20重量%まで、好ましくはインキの約5から約15重量%、更に好ましくはインキの約5から約10重量%含まれるが、この範囲外でもよい。本発明の別の好ましい実施の形態において、ベタインは、ブチルカルビトールと組み合わせてインキ組成物に含まれる。この場合、ブチルカルビトールは、通常、インキの約15重量%まで、好ましくは約2から約10重量%、更に好ましくは約2から約5重量%含まれるが、この範囲外でもよい。
【0012】
本発明のインキにはポリエチレンオキシドが含まれていてもよい。適切なポリエチレンオキシドとして特に好ましい化合物の1例は、2本のポリアルキレンオキシド鎖が中央のビスフェノール−Aタイプの部分に結合している高分子添加剤で、次式で表される。
【0013】
【化2】
ここで、R1及びR2は、水素、炭素原子数1から約8のアルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピルなど、及び、炭素原子数1から約8のアルコキシ基、例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシなどからなる群から独自に選ばれ、R3及びR4は、炭素原子数1から約4のアルキル基からなる群から独自に選ばれ、x及びyは、それぞれ独立した約100から約400、好ましくは約100から約200の数字である。一般的に、ポリアルキレンオキシドポリマーの分子量は、約14,000から約22,000、好ましくは約15,000から約20,000であるが、この範囲外でもよい。上記構造式で表される物質は市販されている。例えば、コネティカット州DanburyのUnion CarbideCorporation社製のCarbowax M20、すなわち、上記式で表される分子量約18,000のポリエチレンオキシド/ビスフェノール−Aポリマーは、本発明のインキの高分子添加剤として適切である。ポリアルキレンオキシド添加剤は、一般的に、インキに最低約1ppmは含まれる。通常、ポリアルキレンオキシド添加剤は、インキの1重量%まで、好ましくはインキの約0.5重量%まで、更に好ましくはインキの約0.01から約0.1重量%含まれる。添加剤の含有量が多くなると、インキの粘度は所望のレベル以上に高くなるが、粘度の増加が問題とならないような用途では添加剤の量が多くてもよい。これらの添加剤を含有するインキは、米国特許第5,207,825号に開示されている。
【0014】
更に、本発明のインキ組成物には染料が含まれる。染料は、アシッドイエロー(Acid Yellow)23(例えば、ロードアイランド州CoventryのHoechst社よりDUASYN ACID YELLOW XX−SFVP413として市販)、アシッドイエロー(Acid Yellow)17(例えば、ニュージャージー州エルムウッドパークのTricon Colors社より市販)、リアクティブレッド(Reactive Red)180(例えば、ロードアイランド州CoventryのHoechst社よりDUASYN BRILLIANT RED F3B SF VP 218として市販)、ダイレクトブルー(Direct Blue)199(例えば、マサチューセッツ州DightonのZeneca Colors社よりPROJET CYAN 1として市販)、アシッドブルー(Acid Blue)9(ロードアイランド州CoventryのHoechst社より市販)、及びそれらの混合物からなる群から選ばれる。染料は、インキ組成物中に有効量含まれる。通常、インキの約0.5から約15重量%、好ましくはインキの約1から約10重量%であるが、この範囲外でもよい。
【0015】
本発明のインキ組成物は、一般的に、サーマルインクジェットプリンティングプロセスでの使用に適した粘度を有する。室温(25℃)において、インキの粘度は通常わずか約5センチポイズ、好ましくは約1から約4センチポイズであるが、この範囲外でもよい。
【0016】
本発明のインキ組成物は、適切または所望のpHを有する。サーマルインクジェットプリンティングプロセスのようないくつかの実施の形態では、通常のpH値は、約8から約10、好ましくは約8.0から約9.0、更に好ましくは約8.5から約9.0であるが、この範囲外でもよい。
【0017】
本発明は、本発明のインキ組成物をインクジェットプリンティング装置に組み入れ、当該インキ組成物の液滴を発生させて、基板上に画像どおりのパターンに吐出させるプロセスにも関する。特に好ましい実施の形態においては、プリンティング装置は、サーマルインクジェットプロセスを採用する。当該プロセスでは、ノズル内のインキが画像どおりのパターンに選択的に加熱されることによってインキ滴が発生し、画像どおりのパターンに吐出される。適切な基板であればいずれでも使用できるが、例えば、Xerox 4024紙(登録商標)などの普通紙、罫線ノート紙、ボンド紙、Sharp Company社のシリカコート紙などのシリカコート紙、JuJo紙など、透明材料、織物、繊維製品、プラスチック、高分子フィルム、金属や木材のような無機材料の基板などである。好ましい実施の形態において、当該プロセスは、普通紙などの多孔性またはインキ吸収性基板へのプリンティングを包含する。
【0018】
【実施例】
実施例1.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0019】
【表1】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.88センチポイズ、22℃におけるpH8.9、表面張力25.3ダイン/cm、導電率7.07ミリモー(millimhos)であった。
【0020】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0021】
実施例2.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0022】
【表2】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.48センチポイズ、22℃におけるpH8.9、表面張力26ダイン/cm、導電率8.22ミリモー(millimhos)であった。
【0023】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0024】
実施例3.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0025】
【表3】
【化3】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.06センチポイズ、25℃におけるpH8.95、表面張力25ダイン/cm、導電率10ミリモー(millimhos)であった。
【0026】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、シアンに隣接してプリントした場合のMFLEN値は5、ブラックに隣接して印刷した場合のMFLEN値は1であった。
【0027】
実施例4.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0028】
【表4】
【化4】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度1.65センチポイズ、25℃におけるpH8.93、表面張力25.7ダイン/cm、導電率10.3ミリモー(millimhos)であった。
【0029】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0030】
実施例5.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0031】
【表5】
【化5】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.53センチポイズ、21℃におけるpH8.55、表面張力26.7ダイン/cm、導電率5.78ミリモー(millimhos)であった。
【0032】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0033】
実施例6.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0034】
【表6】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.93センチポイズ、24℃におけるpH8.53、表面張力26.8ダイン/cm、導電率7.23ミリモー(millimhos)であった。
【0035】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0036】
実施例7.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0037】
【表7】
【化6】
こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度3.19センチポイズ、24℃におけるpH8.72、表面張力24ダイン/cm、導電率6.44ミリモー(millimhos)であった。
【0038】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0039】
実施例8.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0040】
【表8】
【化7】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.80センチポイズ、24℃におけるpH8.84、表面張力25.2ダイン/cm、導電率5.82ミリモー(millimhos)であった。
【0041】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0042】
実施例9.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0043】
【表9】
【化8】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度3.21センチポイズ、22℃におけるpH8.55、表面張力26.7ダイン/cm、導電率4.63ミリモー(millimhos)であった。
【0044】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0045】
実施例10.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0046】
【表10】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度3.21センチポイズ、22℃におけるpH8.87、表面張力26.5ダイン/cm、導電率4.27ミリモー(millimhos)であった。
【0047】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0048】
実施例11.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0049】
【表11】
【化9】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度2.36センチポイズ、24℃におけるpH8.72、表面張力25ダイン/cm、導電率7.34ミリモー(millimhos)であった。
【0050】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0051】
実施例12.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0052】
【表12】
【化10】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度3.64センチポイズ、24℃におけるpH8.94、表面張力26.6ダイン/cm、導電率5.4ミリモー(millimhos)であった。
【0053】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0054】
実施例13.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0055】
【表13】
【化11】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度3.11センチポイズ、表面張力26.6ダイン/cmであった。
【0056】
こうして調製したインキ組成物を、Hewlett−Packard 1600Cサーマルインクジェットプリンタに組み入れ、Xerox 4024DP紙(登録商標)およびXerox Image Series Elite紙(登録商標)にプリントした。こうして形成されたプリントは色間のにじみが少なく、MFLEN値は5であった。
【0057】
実施例14.
以下の原料を混合してインキ組成物を調製した。
【0058】
【表14】
【化12】
次に、得られたインキを、1.2μmのMemtec PPD 0.45−142−10フィルタに3ポンド/平方インチ(211.11g/cm2)の圧力でろ過した。こうして調製したインキ組成物は、25℃における粘度1.83センチポイズ、23℃におけるpH8.34、表面張力26.6ダイン/cm、導電率7.8ミリモー(millimhos)であった。
【0059】
次に、このインキを冷凍庫に入れ、−20℃で16時間放置した。冷凍庫から取り出した6時間後のインキの粘度は、25℃で2.03センチポイズであった。
【0060】
インキの各成分の濃度を以下の表のように様々に変えたインキ組成物も調製した(各成分濃度は、インキ組成物の総重量に対する重量%で示す)。各インキの初期粘度をηで示す。調製6時間(0.25日)後に測定した各インキの粘度をη0.25で示す。この6時間の粘度変化をΔ0.25で示す。調製7日後に測定したインキの粘度をη7で示す。7日間の粘度変化をΔ7で示す。更に、調製9日後に測定した粘度をη9で示す。9日間の粘度変化をΔ9で示す。
【0061】
【表15】
Claims (1)
- (a)水と、
(b)アシッドイエロー 23、アシッドイエロー 17、リアクティブレッド 180、ダイレクトブルー 199、アシッドブルー 9、及びそれらの混合物からなる群から選ばれた着色剤と、
(c)イミダゾールと、
(d)ベタイン、ポリエチレンオキシド、及びそれらの混合物からなる群から選ばれた添加剤と、
(e)[(F3C(F2C)nCH=CHCH2OCH(OH)CH2)2NCH2COO-][X+]の式において、Xはカチオン、nは3から20の整数である物質と、を含むことを特徴とするインキ組成物。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/960,792 | 1997-10-30 | ||
US08/960,792 US5810916A (en) | 1997-10-30 | 1997-10-30 | Ink compositions for thermal ink jet printing |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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