JP4717986B2 - インクジェットインク組成物 - Google Patents

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トインク中の親顔料の粒径成長傾向を低下させるための共−粉砕顔料の使用に関する。
インクジェットプリントは、デジタル信号に応じてインク液滴を基材（紙、透明フィルム、繊維等）上に付着させることにより画像を形成するための非−衝撃方法である。インクジェットプリンターは、工業的ラベリングからデスクトップドキュメントへの短時間プリント及びピクトリアル画像形成までの市場に広範な用途がある。インクジェットプリンターに使用されるインクは、一般に色素ベースまたは顔料ベースのいずれかに分類される。
【０００２】
顔料ベースインクでは、着色剤は個別の粒子として存在する。これらの顔料粒子は、通常、顔料粒子が凝集したり、又はキャリヤーから沈降することがないようにするための分散体又は安定剤で処理する。水ベース顔料を含むインクは、顔料を粉砕及び分散工程により連続水相に取り込むことにより調製する。顔料は、それらの特性のために、一般に不溶性種と考えられている。しかしながら、いくつかの顔料は、インク中で熟成することにより粒子成長を示すことがある。
【０００３】
【従来の技術】
米国特許第５，７５０，３２３号は、第一化合物と構造が類似する第二化合物を使用することによる、固体粒子分散体の調製方法に関する。第二化合物を第一化合物を共−粉砕すると、得られた分散体は粒子熟成に対する抵抗性を示す。
米国特許第５，７３８，７１６号は、Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４をインクジェットインクに使用することに関し、このインクは所望の色相及び色濃度を有する。この顔料は、以下の構造を有する：
【０００４】
【化２】

【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
インクジェットインクに前記顔料を使用する米国特許第５，７３８，７１６号では、典型的な水性ベース顔料インク配合物において顔料が容易に熟成するという課題がある。このため、粒径が許容できない程度まで成長するにつれ、ジェット性、プリントヘッドからのインク射出性、色範囲、ある種の色相シフト及び濃度低下に関する課題が発生するのでその利用が制限される。
【０００６】
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４を用いるが、インク中での粒子熟成により引き起こされる課題が発生しない、インクジェットインクを提供することが、本発明の目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
これらの及び他の目的は、保湿剤を当該組成物の７０重量％以下、並びに
Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４と以下の構造：
【０００８】
【化３】

【０００９】
（式中、
Ｒ₁ 、Ｒ₂ 及びＲ₅ は、各々独立してＨ；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０のアリール基；又は置換もしくは非置換の炭素数５〜１０のヘテアリール基を表し；
Ｒ₃ 及びＲ₄ は、各々独立してＲ₁ 、Ｒ₂ 及びＲ₅ について先に列挙した基；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルコキシ基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−カルバモイル基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−スルファモイル基；アシルアミノ基；スルホニルアミド基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−アミノ基；又はウレイド基を表し；
Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ 及びＲ₅ の１個のみがＨではない）
を有する顔料の共−粉砕混合物を０．５〜３０重量％、
含んでなる水性インクジェットインク組成物に関連する本発明により達成される。
【００１０】
本発明を使用することにより、粉砕の際のＰＹ７４の粒子成長は、実質的にゼロまで低減された。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の別の態様は、
ａ）Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４、前記式を有する顔料及び水の混合物を用意し；
ｂ）前記の顔料混合物を硬質粉砕媒体と混合し；
ｃ）工程ｂ）で得られた混合物を高スピードミルに導入し；
ｄ）工程ｃ）で得られた混合物を、所望の粒径分布が得られるまで共−粉砕し；
ｅ）粉砕媒体を、工程ｄ）で得られた共−粉砕混合物から分離し；次いで
ｆ）工程ｅ）で得られた混合物を、水及び保湿剤で希釈してインクジェットインクを得る、
ことを含む水性インクジェットインクの調製方法に関する。
【００１２】
前記式中、置換もしくは非置換のアルキル基の例としては、メチル、エチル、イソプロピル、ヒドロキシエチル、３−（Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ）プロピル、２−エトキシエトキシメチル及びベンジルが挙げられる。置換もしくは非置換のアリール基の例としては、フェニル、ナフチル及び４−クロロフェニルが挙げられる。置換もしくは非置換のヘテアリール基の例としては、ピリジル、２−フェニルイミダゾリル及びキノリルが挙げられる。アルコキシカルボニル基の例としては、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル及び３−ヒドロキシプロポキシカルボニルが挙げられる。アリールオキシカルボニル基の例としては、フェノキシカルボニル及び４−クロロフェノキシカルボニルが挙げられる。アルキルー、アラルキル、アリール−、ジアリール−もしくはジアルキル−カルバモイル基の例としては、Ｎ−メチルカルバモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニル−カルバモイル、Ｎ−ｐ−（トリメチルアンモニウム）フェニルカルバモイル及びＮ，Ｎ−ビス（４−ジメチルアミノフェニル）カルバモイルが挙げられる。アルキルー、アラルキル、アリール−、ジアリール−もしくはジアルキル−スルファモイル基の例としては、Ｎ−メチルスルファモイル、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルスルファモイル、Ｎ−ｐ−（トリメチルアンモニウム）フェニルスルファモイル及び、Ｎ，Ｎ−ビス（４−ジメチルアミノフェニル）スルファモイルが挙げられる。アシルアミノ基の例としては、アセトアミド、メトキシエチルアセトアミド及びベンゾアミドが挙げられる。ウレイド基の例としては、Ｎ−メチルウレイド、ウレイド及びＮ，Ｎ’−ジメチルウレイドが挙げられる。スルホニルアミド基の例としては、メタンスルホンアミド、ｐ−トルエンスルホンアミド及び２−（トリメチルアンモニウム）エタンスルホンアミドが挙げられる。アルキル、アラルキル、アリール−、ジアリール−もしくはジアルキルアミノ基の例としては、メチルアミノ、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノ、メトキシエチルアミノ及びアニリノが挙げられる。
【００１３】
本発明において有用な共−粉砕顔料としては、以下が挙げられる：
【００１４】
【化４】

【００１５】
本発明の好ましい態様において、Ｒ₁ はＣ₆ Ｈ₅ 又はＣ₆ Ｈ₁₃であり、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ 及びＲ₅ はＨである。本発明の別の好ましい態様において、Ｒ₂ はＣ₆ Ｈ₅ 又はＣＯ₂ Ｃ₂ Ｈ₅ であり、Ｒ₁ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ 及びＲ₅ はＨである。本発明のさらに別の好ましい態様において、Ｒ₃ はＣ₂ Ｈ₄ ＳＯ₃ Ｎａ⁺ であり、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₄ 及びＲ₅ はＨである。本発明のさらに別の態様において、Ｒ₄ はＳＯ₂ ＮＨＣ₆ Ｈ₁₃であり、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ₅ はＨである。本発明のさらに別の態様において、Ｒ₅ は、フェニル、ベンジル又はヘキシルであり、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ₄ はＨである。本発明のさらに別の態様において、Ｒ₅ は、（Ｃ₂ Ｈ₄ Ｏ）₃ Ｃ₂ Ｈ₄ ＯＨであり、Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 及びＲ₄ はＨである。
【００１６】
本発明の好ましい態様において、使用顔料は１０ナノメートル〜１０００ナノメートルの粒径を有する。
前記したように、本発明のインクジェットインク組成物は、共−粉砕顔料混合物を０．５〜３０重量％含む。本発明の好ましい態様において、インク組成物は、顔料混合物を１〜５重量％含む。
【００１７】
本発明のインク組成物に用いるキャリヤーは、水又は水と少なくとも１種類の水溶性補助溶剤の混合物であることができる。適切な混合物の選択は、特定用途、例えば、所望の表面張力及び粘性、選択された顔料、顔料含有インクジェットインクの乾燥時間、並びにそのインクをプリントする紙のタイプ等の要件に依存する。選択できる水溶性補助溶剤の代表例は、（１）アルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｔ−ブチルアルコール、ｉｓｏ−ブチルアルコール、フルフリルアルコール及びテトラヒドロフルフリルアルコール；（２）ケトン又はケトアルコール、例えば、アセトン、メチルエチルケトン及びジアセトンアルコール；（３）エーテル、例えば、テトラヒドロフラン及びジオキサン；（４）エステル、例えば、エチルアセテート、エチルラクテート、エチレンカーボネート及びプロピレンカーボネート；（５）多価アルコール、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、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオールおよびチオグリコール；（６）アルキレングリコールから誘導される低級アルキルモノ−又はジ−エーテル、例えば、エチレングリコールモノーメチル（又は−エチル）エーテル、ジエチレングリコールモノーメチル（又は−エチル）エーテル、プロピレングリコールモノ−メチル（又は−エチル）エーテル、トリエチレングリコールモノ−メチル（又は−エチル）エーテル及びジエチレングリコールジ−メチル（又は−エチル）エーテル；（７）窒素含有環状化合物、例えば、ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン；並びに（８）イオウ含有化合物、例えば、ジメチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホンが挙げられる。
【００１８】
プリントヘッドのオリフィス中でインクが乾燥したり又は砕けたりしないように、保湿剤もまた本発明のインクジェットインク組成物に使用する。使用可能な保湿剤の例としては、多価アルコール、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、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセロール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、１，２，６−ヘキサントリオール及びチオグリコール；アルキレングリコールから誘導される低級アルキルモノ−もしくはジ−エーテル、例えば、エチレングリコールモノ−メチルもしくはモノ−エチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−メチルもしくはモノ−エチルエーテル、プロピレングリコールモノ−メチルもしくはモノ−エチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−メチルもしくはモノ−エチルエーテル、ジエチレングリコールジ−メチルもしくはジ−エチルエーテル、及びジエチレングリコールモノブチルエーテル；窒素含有環状化合物、例えば、ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン及び１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン；並びに硫黄−含有化合物、例えば、ジメチルスルホキシド及びテトラメチレンスルホンが挙げられる。本発明組成物にとって好ましい保湿剤は、ジエチレングリコール、グリセロール又はジエチレングリコールモノブチルエーテルである。保湿剤は意図する目的にとって有用な任意量存在することができる。一般に、良好な結果は、保湿剤がインクジェットインク組成物の７０重量％までの量、好ましくは５〜５０重量％の量存在する際に得られる。
インク調製
本発明インクの好ましい調製方法は、米国特許第５，６７９，１３８号に開示されている（その開示は引用することにより本明細書に包含する）。一般に、濃縮ミル粉砕物の形態の顔料含有インクジェットインクを調製して、その後インクジェットプリント方式に使用するのに適切な濃度に希釈することが望ましい。この技法は、より大量の顔料含有インクをその装置から調製することを可能にする。
【００１９】
本発明インクに用いられる水性キャリヤーの量は、インクの総重量に基づいて略７０〜９９．８重量％、好ましくは、略９０〜９９．８重量％の範囲内である。水と多価アルコール、例えば、ジエチレングリコールの混合物が水性キャリヤー媒体として好ましい。水とジエチレングリコールの混合物の場合は、水性キャリヤー媒体は通常３０％の水／７０％のジエチレングリコール〜９５％の水／５％のジエチレングリコールを含有する。好ましい比率は、略６０％の水／４０％のジエチレングリコール〜９５％の水／５％のジエチレングリコールである。この％は水性キャリヤー媒体の総重量に基づくものである。
【００２０】
ジェット速度、液滴の分離長、液滴のサイズ及びジェット流の安定性は、インクの表面張力及び粘性に大きく影響される。インクジェットプリント方式に用いるのに適切な顔料含有インクジェットインクは、５〜９の範囲のｐＨを有するべきである。米国特許第５，３２４，３４９号、米国特許第４，１５６，６１６号及び米国特許第５，２７９，６５４号に開示されているようにアニオン及びカチオン界面活性剤、並びにインクジェットインク技術分野において知られている多くの他の界面活性剤を本発明に使用することができる。市販の界面活性剤としてはＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製のＳｕｒｆｙｎｏｌｓ（登録商標）；及びＤｕＰｏｎｔ社製のＺｏｎｙｌｓ（登録商標）及び３Ｍ社製のＦｌｕｏｒａｄｓ（登録商標）が挙げられる。
【００２１】
許容可能な粘性は、通常室温で２０センチポアズ以下、好ましくは１．０〜１０．０、最も好ましくは１．０〜５．０センチポアズの範囲内である。
インクは広範囲の射出条件、すなわち、感熱インクジェットプリント装置用の駆動電圧及びパルス幅、ドロップーオン−ディマンド装置又は連続装置のいずれかのための圧電素子の駆動周波数、並びにノズルの形状及びサイズと適合可能な物性を有する。
【００２２】
通常、他の成分もまたインクジェットインクに添加する。特に基材が高度にサイジングされた場合、インクが受容基材に浸透するのを助けるために、浸透剤（０〜１０重量％）を添加してもよい。本発明インクにとって好ましい浸透剤は、最終濃度が１〜６重量％のｎ−プロパノールである。殺生剤（０．０１〜１．０重量％）を添加して、時間経過によりインク中に発生することがある望ましくない微生物の成長を防止してもよい。本発明インクにとって好ましい殺生剤は、最終濃度が０．０５〜０．５重量％のＰｒｏｘｅｌ（登録商標）ＧＸＬ（Ｚｅｎｅｃａ Ｃｏｌｏｕｒｓ社製）である。インクジェットインク中に場合により存在してもよい更に別の添加物は、増粘剤、導電性高揚剤、コゲーション防止剤（ａｎｔｉ−ｋｏｇａｔｉｏｎ ａｇｅｎｔ）、乾燥剤及び消泡剤が挙げられる。
【００２３】
本発明により得られるインクジェットインクは、インクジェットプリンターのプリントヘッドの複数個のノズル又はオリフィスからインク液滴を射出することにより、液状インク液滴を制御しながらインク受容層基材に施すインクジェットプリントに用いる。
インクジェットプリントに有用なインク受容基材は、当業者によく知られている。このような基材の代表例は、米国特許第５，６０５，７５０号；米国特許第５，７２３，２１１号；及び米国特許第５，７８９，０７０号；並びにヨーロッパ特許出願公開第８１３ ９７８号に開示されている。
【００２４】
市販のインクジェットプリンターは、インク液滴の付着を制御するために幾つかの異なる方法を使用する。このような方法には一般に２つのタイプがある：連続流及びドロップ−オン−ディマンド。
ドロップ−オン−ディマンド方式では、例えば、圧電装置、音響装置又はデジタルデータ信号に応じて制御される感熱方式により発生する圧力により、オリフィスから直接インク受容層上の所定位置にインク液滴を射出する。インク液滴を必要としない場合は、プリントヘッドのオリフィスを通ってインク液滴が発生し射出されることはない。インクジェットプリント法及び関連するプリンターは市販されており、詳述する必要はないであろう。
【００２５】
以下の例は本発明の有用性を具体的に示すものである。
【００２６】
【実施例】
以下は、本実施例に使用した対照顔料であり、本発明に用いた顔料とその構造が類似する。
【００２７】
【化５】

【００２８】
対照１、対照２及び顔料１（前述）を、ＰＹ７４と、９０：１０の重量：重量比率で、分散剤であるナトリウムオレオメチルタウリン（ＮａＯＭＴ）（総顔料重量の２５重量％を用いた顔料１以外は、総顔料重量の１２．５重量％）と共に水中でマイクロ媒体ミルを用いて共−粉砕して、ミル粉砕物を調製した。粉砕時間は、典型的に４時間であった。ＮａＯＭＴのレベルが高い程、熟成率がより悪化するので、顔料１粉砕物について高レベルを用いても、得られた結果の信頼性を損なうものではないことが判明している。
【００２９】
これらのミル粉砕物を以下の組成のインク中に配合した：インク中２．５重量％の総顔料濃度となるような十分なミル粉砕物、ジエチレングリコール（１６重量％）、Ｓｔｒｏｄｅｘ ＰＫ９０（登録商標）（０．６重量％）、トリエタノールアミン（０．２５重量％）、及び１００重量％とするのに十分な水。これらのインクの粒径を、調製直後、及び５０℃で表１に示した時間インキュベートした後に、ＵＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ，Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ）測定を用いて測定した。以下のデータは、粒径の第十１００分位数、第五十１００分位数、及び第九十１００分位数である。
【００３０】
【表１】

【００３１】
前記データは、顔料１を含有する分散体では、顔料を添加していない対照の分散体、又は他の類似顔料を添加した２種類の対照分散体と比較して、ＰＹ７４の粒子熟成が抑制されることを示している。
【００３２】
【発明の効果】
本発明を用いると、粉砕工程の際のＰＹ７４の粒子成長が実質的にゼロまで低減した。

Claims (1)

1. 保湿剤を当該組成物の７０重量％以下、並びに
   Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｙｅｌｌｏｗ ７４と以下の構造：
   

   

   （式中、
   Ｒ₁ 、Ｒ₂ 及びＲ₅ は、各々独立してＨ；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルキル基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０のアリール基；又は置換もしくは非置換の炭素数５〜１０のヘテアリール基を表し；
   Ｒ₃ 及びＲ₄ は、各々独立してＲ₁ 、Ｒ₂ 及びＲ₅ について先に列挙した基；置換もしくは非置換の炭素数１〜１０のアルコキシ基；置換もしくは非置換の炭素数６〜１０のアリールオキシ基；置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−カルバモイル基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−スルファモイル基；アシルアミノ基；スルホニルアミド基；アルキルー、ジアルキル−、アリール−、ジアリール−もしくはアリールアルキル−アミノ基；又はウレイド基を表し；
   Ｒ₁ 、Ｒ₂ 、Ｒ₃ 、Ｒ₄ 及びＲ₅ の１個のみがＨではない）
   を有する顔料の共−粉砕混合物を０．５〜３０重量％、
   含んでなる水性インクジェットインク組成物。