JP4753466B2 - マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物 - Google Patents
マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はインク組成物およびその使用法に関する。より明確に言えば、本発明はインクジェット印刷プロセスに用いるのに適したインク組成物に関する。本発明の1つの実施の態様は、(a)水、(b)着色剤、および(c)マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
既知の組成物および方法が、それらに意図される目的に適している一方で、改良されたインク組成物、特にインクジェット印刷に用いるのに適した、改良型インク組成物が求められている。また、普通紙などの記録基体中に急速に浸透できるインク組成物も同様に求められている。さらに、別色の画像の隣りに記録されたときの色間ブリード(にじみ)が少ないインク組成物も求められている。また、所望の粘度の値を有するインク組成物も求められている。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明は、(a)水、(b)着色剤、および(c)マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物に関する。本発明の別の実施の態様は、(1)インクジェット記録装置に、(a)水、(b)着色剤、および(c)マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物を装入する工程と、(2)記録シート上にインク滴を画像状パターンで噴出させる工程とを含む印刷プロセスに関する。本発明のさらに別の実施の態様は、インクジェット記録における色間ブリードを低減させるプロセスに関し、このプロセスでは、(1)インクジェット記録装置に、(a)水、(b)着色剤、および(c)マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含む、第1の色の第1インク組成物を装入する工程と、(2)上記インクジェット記録装置に、(a)水、および(b)顔料着色剤を含み、実質的にマロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含まない、第1の色とは異なる色の、第2インク組成物を装入する工程と、(3)第1インクの液滴と第2インクの液滴を、記録シート上に画像状パターンで噴出する工程と、を含み、この方法は、第2インクの少なくとも数滴の隣りに、第1インクの少なくとも数滴を記録シート上に噴出させるものであり、第1インクと第2インクの間の色間ブリードは低減する。
【0004】
【発明の実施の形態】
本発明のインクは水性液体ビヒクル(媒体)を含む。液体ビヒクルは、水だけから成っていてもよい。また液体ビヒクルは、水との混合物、すなわち、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、グリセリン、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、アミド、エーテル、尿素、置換尿素、カルボン酸ならびにそれらの塩、エステル、アルコール、有機硫化物、有機スルホキシド、(スルホランなどの)スルホン、アルコール誘導体、カルビトール、ブチルカルビトール、セロソルブ、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、エーテル誘導体、アミノアルコール、ケトン、N−メチルピロリジノン、2−ピロリジノン、シクロヘキシルピロリドン、ヒドロキシエーテル、スルホキシド、ラクトン、高分子電解質、メチルスルホニルエタノール、イミダゾール、ベタインなどの水溶性有機成分または水混和性有機成分、および、他の水溶性または水混和性物質、ならびにそれらの混合物、と水との混合物も含み得る。液体ビヒクルの非水成分は、一般に、水の沸点(100℃)より高い沸点を有する湿潤剤または補助溶媒としての働きをする。本発明のインク組成物において、液体ビヒクルは、代表的にはインクの約80〜約99.9重量%、好ましくはインクの約90〜約99重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0005】
本発明のインクは最小量の水を含むのが好ましい。より明確に言えば、本発明のインクは、好ましくはインクの約80重量%以下、より好ましくはインクの約60重量%以下、さらに好ましくはインクの約50重量%以下の量の、水を含むが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0006】
特に好ましい実施の態様においては、本発明のインクはさらに、代表的にはインクの0〜約50重量%、好ましくはインクの約5〜約40重量%、より好ましくはインクの約10〜約30重量%のスルホランを含むが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0007】
本発明のインクは着色剤をさらに含む。着色剤は、染料、顔料またはそれらの混合物であってもよい。好適な染料の例には、アニオン染料、カチオン染料、非イオン染料、両性イオン染料などが含まれる。好適な染料の特定の例としては、フードブラック1(Food Black No. 1)、フードブラック2、フードレッド40、フードブルー1、フードイエロー7などの食用染料、FD&C染料、アシッドブラック染料(Acid Back dyes)(1、7、9、24、26、48、52、58、60、61、63、92、107、109、118、119、131、140、155、156、172、194など)、アシッドレッド染料(Acid Red dyes)(1、8、32、35、37、52、57、92、115、119、154、249、254、256など)、アシッドブルー染料(Acid Blue dyes)(1、7、9、25、40、45、62、78、80、92、102、104、113、117、127、158、175、183、193、209など)、アシッドイエロー染料(Acid Yellow dyes)(3、7、17、19、23、25、29、38、42、49、59、61、72、73、114、128、151など)、ダイレクトブラック染料(Direct Black dyes)(4、14、17、22、27、38、51、112、117、154、168など)、ダイレクトブルー染料(Direct Blue dyes)(1、6、8、14、15、25、71、76、78、80、86、90、106、108、123、163、165、199、226など)、ダイレクトレッド染料(Direct red dyes)(1、2、16、23、24、28、39、62、72、236など)、ダイレクトイエロー染料(Direct Yellow dyes)(4、11、12、27、28、33、34、39、50、58、86、100、106、107、118、127、132、142、157など)、アントラキノン染料、モノアゾ染料、ジスアゾ染料、種々のフタロシアニンスルホネート塩を含むフタロシアニン誘導体、アザ(18)アヌレン、ホルマザン銅錯体、トリフェノジオキサジン、リアクティブレッド4(Reactive Red 4)、リアクティブレッド56、リアクティブレッド31、ICIから入手可能なプロジェット(Pro−Jet)(登録商標)シリーズ染料、リアクティブブラック31、リアクティブイエロー37、リアクティブレッド180、リアクティブブラック染料類、リアクティブブルー染料類、リアクティブレッド染料類、リアクティブイエロー染料類などを含む、種々の反応染料、ならびにそれらの混合物が挙げられる。染料は、インク組成物中にいかなる所望または有効量でもよく、代表的にはインクの約0.05〜約15重量%、好ましくはインクの約0.1〜約10重量%、より好ましくはインクの約1〜約5重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0008】
好適な顔料の例には、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラックなどの種々のカーボンブラックが含まれる。着色顔料には、レッド、グリーン、ブルー、ブラウン、マゼンタ、シアンおよびイエロー粒子ならびにそれらの混合物が含まれる。
【0009】
顔料の粒径は、液体ビヒクル中の安定した顔料粒子のコロイド懸濁液を得るために、またインクをサーマルインクジェットプリンタで使用する際のインクチャネルの目詰まりを防止するために、出来るだけ小さい方が好ましい。好ましい平均粒径は、一般に約0.001〜約5ミクロン、より好ましくは約0.1〜約1ミクロンであるが、この粒径はこれらの範囲外であってもよい。本発明のインク組成物内において、顔料は、所望の着色度を達成するいかなる有効な量でも存在し得る。顔料は、代表的にはインクの約0.1〜約8重量%、好ましくはインクの約2〜約7重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0010】
本発明の好ましい1つの実施の態様において、着色剤はアニオン染料とポリ四級アミン化合物との混合物を含み、インクは更に、少なくとも1つのカチオンと少なくとも1つのアニオンを含むモノマー塩を含む。上記にリストしたものを含め(但し、それらには限定されない)いずれの所望のまたは好適なアニオン染料を用いてもよい。この実施の態様において、アニオン染料は、インク組成物中にいずれの所望または有効量で存在し、代表的にはインクの約0.05〜約10重量%、好ましくはインクの約0.1〜約7重量%、より好ましくはインクの約1〜約5重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。一般にアニオン染料との錯体を形成すると考えられているポリ四級アミン化合物は、四級基の繰り返し単位を含むポリマーである。このポリマーは、代表的には約1,000〜約10,000,000、好ましくは約3,000〜約1,000,000、より好ましくは約5,000〜約400,000の、重量平均分子量を有しているが、この値は上記以外であってもよい。このポリマーは、代表的には約800〜約11,000,000、好ましくは約3,300〜約1,100,000、より好ましくは約5,600〜450,000の、数平均分子量を有しているが、この値はこれらの範囲外であってもよい。このポリマーは、代表的には約5〜約70,000、好ましくは約21〜約7,000、より好ましくは約35〜約2,800の、繰り返しモノマー単位を有しているが、繰り返しモノマー単位の数はこの範囲外であってもよい。好適なポリ四級アミン化合物は、代表的には、以下の一般式で表される。
【化1】
または
【化2】
上記式中、nは繰り返しモノマー単位の数を表す整数;R1は、代表的には1〜約30個、好ましくは1〜約6個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、環状および置換アルキレン基も含むアルキレン基(ポリメチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基などを含む。)、または、代表的には6〜約50個、好ましくは6〜約18個の炭素原子を有する、置換アリーレン基も含むアリーレン基、または、代表的には7〜約60個、好ましくは7〜約20個の炭素原子を有する、置換アリールアルキレン基も含むアリールアルキレン基;R2、R3、R4、R5、R6およびR7は、それぞれ独立に、水素原子、代表的には1〜約30個、好ましくは1〜約6個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、環状および置換アルキル基も含むアルキル基(ポリメチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基などを含む。)、または、代表的には6〜約50個、好ましくは6〜約18個の炭素原子を有する、置換アリール基も含むアリール基、または、代表的には7〜約60個、好ましくは7〜約20個の炭素原子を有する、置換アリールアルキル基も含むアリールアルキル基であり、置換されたアルキル、アルキレン、アリール、アリーレン、アリールアルキルおよびアリールアルキレン基の置換基は、ヒドロキシ基、アミン基、アンモニウム基、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、スルフィド基、スルホキシド基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロソ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン基、アシル基、それらの混合物などであってよいがそれらに限定される訳ではなく、また2個以上の置換基が結合して環を形成してもよい。
【0011】
また好適なポリ四級アミン化合物の例としては、以下の一般式で表されるポリジアリルアンモニウム化合物がある。
【化3】
上記式中、nは繰り返しモノマー単位の数を表す整数;R1およびR2は、それぞれ独立に、水素原子、代表的には1〜約30個、好ましくは1〜約6個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、環状および置換アルキル基も含むアルキル基(ポリメチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基などを含む。)、または、代表的には6〜約50個、好ましくは約6〜約18個の炭素原子を有する、置換アリール基も含むアリール基、または代表的には約7〜約60個、好ましくは7〜約20個の炭素原子を有する、置換アリールアルキル基も含むアリールアルキル基であり、置換されたアルキル、アリールおよびアリールアルキル基の置換基は、ヒドロキシ基、アミン基、アンモニウム基、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、スルフィド基、スルホキシド基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロソ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン基、アシル基、それらの混合物などであってよいが、それらには限定されず、また2個以上の置換基が結合して環を形成してもよく;Aは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などのアニオンである。
このポリジアリルアンモニウム化合物には、ポリジアリルジメチルアンモニウム化合物、例えば、次式によって表されるポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドなどが挙げられる。
【化4】
(上記式中、nは繰り返しモノマー単位の数を表す)
上記は、カルゴン社(Calgon Corp.)から、分子量約400,000の261−RV(ここで、nは約2,500の整数である)として、また、分子量約5,000のバリケン110(VARIKEM 110)またはE2253(ここで、nは約31の整数である)として、市販されている。
【0012】
また、以下の一般式で表されるポリ四級ポリビニルアミンも好適である。
【化5】
上記式中、nは繰り返しモノマー単位の数を表す整数;R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子、代表的には1〜約30個、好ましくは1〜約6個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、環状および置換アルキル基も含むアルキル基(ポリメチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基などを含む。)、または、代表的には6〜約50個、好ましくは約6〜約18個の炭素原子を有する、置換アリール基も含むアリール基、または、代表的には7〜約60個、好ましくは7〜約20個の炭素原子を有する、置換アリールアルキル基も含むアリールアルキル基であり、置換されたアルキル、アリールおよびアリールアルキル基の置換基は、ヒドロキシ基、アミン基、アンモニウム基、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、スルフィド基、スルホキシド基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロソ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン基、アシル基、それらの混合物などであってよいが、それらに限定される訳ではなく、また2個以上の置換基が結合して環を形成してもよく;Aは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などのアニオンである。
【0013】
また、以下の一般式で表されるポリ四級ポリアリルアミンも好適である。
【化6】
上記式中、nは繰り返しモノマー単位の数を表す整数;R1、R2およびR3は、それぞれ独立に、水素原子、代表的には1〜約30個、好ましくは1〜約6個の炭素原子を有する、飽和、不飽和、環状および置換アルキル基も含むアルキル基(ポリメチレンオキシド基、ポリエチレンオキシド基、ポリプロピレンオキシド基などを含む。)、または、代表的には6〜約50個、好ましくは約6〜約18個の炭素原子を有する、置換アリール基も含むアリール基、または、代表的には7〜約60個、好ましくは7〜約20個の炭素原子を有する、置換アリールアルキル基も含むアリールアルキル基であり、置換されたアルキル、アリールおよびアリールアルキル基の置換基は、ヒドロキシ基、アミン基、アンモニウム基、シアノ基、ピリジン基、ピリジニウム基、エーテル基、アルデヒド基、ケトン基、エステル基、アミド基、カルボニル基、スルフィド基、スルホキシド基、ホスフィン基、ホスホニウム基、ニトリル基、メルカプト基、ニトロソ基、ハロゲン原子、ニトロ基、スルホン基、アシル基、それらの混合物などであってよいが、それらに限定される訳ではなく、また2個以上の置換基が結合して環を形成してもよく;Aは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などのアニオンである。
【0014】
さらに、以下の一般式で表されるものを含むエピクロロヒドリン/アミンのコポリマーも好適である。
【化7】
上記式中、nは約3〜約3,000、好ましくは約5〜約100の整数であるが、この値はこれらの範囲外であってよく;Aは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などの好適なまたは所望のアニオンである。
この式で表されるポリマーは、米国デラウエア州ウィルミントン所在のハーキュリーズ(Hercules, Wilmington, DE)からレテン200(RETEN 200)または201(分子量は概して10,000未満である)として、また米国ニュージャージー州ウエストパターソン所在のサイテックス社(Cytex, Inc., West Patterson, NJ)からサイプロ514(CYPRO 514)、515および516(これらのポリマーは、分子量範囲が約75,000〜約250,000、nが約870〜約3,000である)、ならびにスーパーフロックC567(SUPERFLOC C567)(このポリマーは分子量が約10,000であり、nが約110〜約120、代表的には約116である。)として市販されている。
【0015】
カチオンアミド/アミンコポリマーも好適である。好適なカチオンアミド/アミンコポリマーの例としては、以下の一般式で表される化合物が挙げられる。
(A−B)n 2n+・2nX-
上記式中、Xは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などのアニオン;nは繰り返しモノマー単位の数を表す整数であり、代表的には約2〜約1,000、好ましくは約3〜約200、より好ましくは約3〜約100、さらに好ましくは約3〜約10であるが、この値はこれらの範囲外であってもよい。上記の「A」は、
【化8】
であり、「B」は、(a)次式で表されるモノマー
【化9】
(上記式中、pは繰り返しモノマー単位の数を表す整数であり、代表的には1〜約12、好ましくは1〜約7、より好ましくは1〜約4であるが、この値はこれらの範囲外であってもよい)
、例えば、(i)次式で表されるアゼライン酸ジアミド、
【化10】
(上記式中、pは7である)
または(ii)次式で表されるアジピン酸ジアミド
【化11】
(上記式中、pは4である)
のようなモノマーと、
(b)次式で表されるウレイド、
【化12】
と、からなる群から選択される。
2種以上の「B」モノマーの混合物を、ポリマー内で用いることもできる。好ましい実施の態様において、上記の特定のポリマーは、代表的には、「A」と「B」のモノマー単位を交互に有する縮合重合体である。このポリマーの重量平均分子量は、代表的には約1,000〜約100,000、好ましくは約1,000〜約30,000、より好ましくは約2,000〜約5,000であるが、この値はこれらの範囲外であってもよい。アミンとアミドとのコポリマーは、例えば、米国ニュージャージー州クランバリー所在のローヌプーラン(Rhone-Poulenc, Cranbury, NJ)から、例えば、上記式中、「B」モノマーがアゼライン酸ジアミドであり、nの平均値が約100、分子量が約50,000であるミラポールAZ−1(MIRAPOL AZ−1)、上記式中、「B」モノマーがアジピン酸ジアミドであり、nの平均値が約100、分子量が約50,000であるミラポールAD−1、および上記式中、「B」モノマーがウレイドであり、nの平均値が約6、分子量が約2,260であるミラポール A−15、として市販されている。
【0016】
ビニルピロリジノンとビニルイミダゾリウム塩とのコポリマーも好適である。実施の態様の1つにおいて、このコポリマーは、次式で表されるビニルイミダゾリウム塩と
【化13】
(上記式中、Xはアニオン;Rは、水素原子、または代表的には1〜約8個、好ましくは1〜約3個の炭素原子を有するアルキル基である)
、次式で表されるビニルピロリジノン
【化14】
と、のコポリマーである。このコポリマーは、以下の一般式で表される。
【化15】
上記式中、Xは、Cl-、Br-、I-、HSO4 -、HSO3 -、SO4 2-、SO3 2-、CH2SO3 -、CH3SO3 -、CH3C6H4SO3 -、NO3 -、HCOO-、CH3COO-、HCO3 -、CO3 2-、H2PO4 -、HPO4 2-、PO4 3-、SCN-、BF4 -、ClO4 -、SSO3 -などの好適または所望のアニオン;Rは、水素原子または代表的には1〜約8個、好ましくは1〜約3個の炭素原子を有するアルキル基;mはビニルイミダゾリウム繰り返し単位の数を表す整数;nはビニルピロリジノン繰り返し単位の数を表す整数である。
前記Rが水素原子のとき、インクと紙との最適な相互作用が得られるように、インクのpHを調整することができる。例えば、水素原子を紙と接触したときに引き抜かせる事もでき、またポリマーのカチオン性を、インクのpHに合わせて調整することもできる。一般に、上記式で表されるランダムコポリマーが好ましいが、交互コポリマーやブロックコポリマーも好適である。このポリマーの重量平均分子量は、代表的には約1,000〜約1,000,000、好ましくは約1,000〜約100,000、より好ましくは約2,000〜約5,000であるが、この値はこれらの範囲外であってもよい。ビニルイミダゾリウムモノマーとビニルピロリジノンモノマーとの比率は、代表的には約99:1〜約5:95、好ましくは約95:5〜約20:80、より好ましくは約95:5〜約30:70、さらに好ましくは約95:5〜約50:50であるが、この値はこれらの範囲外であってもよい。ビニルピロリジノン/ビニルイミダゾリウム塩コポリマーは市販されている。例えば、米国ニュージャージー州パーシッパニー所在のBASF(BASF, Parsippany, NJ)は、分子量約100,000を有する、下記の3種類のモノマー比のビニルイミダゾリウムクロライド/ビニルピロリジノンコポリマー(上記式で表され、式中、RはCH3である。)を供給している。LUVIQUAT(登録商標)FC905は、ビニルイミダゾリウムクロライド:ビニルピロリジノン比が95:5(カチオン基1g当たり6.7ミリ当量)であり、LUVIQUAT(登録商標)FC550は、ビニルイミダゾリウムクロライド:ビニルピロリジノン比が50:50(カチオン基1g当たり3.0ミリ当量)であり、LUVIQUAT(登録商標)FC370は、ビニルイミダゾリウムクロライド:ビニルピロリジノン比が30:70(カチオン基1g当たり1.8ミリ当量)である。BASFからはさらに、分子量が約800,000であり、ビニルイミダゾリウムクロライド:ビニルピロリジノン比が50:50であるLUVIQUAT(登録商標)HM552も市販されている。
【0017】
本発明のインク中には、2種以上のポリ四級アミン化合物の混合物が存在していてもよい。
【0018】
ポリ四級アミン化合物は、インク中に所望または有効量で、代表的にはインクの約0.01〜約50重量%、より代表的にはインクの約0.05〜約40重量%、好ましくはインクの約1〜約10重量%、より好ましくはインクの約1〜約9重量%、さらに好ましくはインクの約1〜約5重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外でよってもよい。インク中でのポリ四級アミンとアニオン染料との好ましい相対量も化学量論比として表すことができ、アニオン染料基とカチオンポリ四級基とのモル比は、代表的には約1:0.33〜約1:300、好ましくは約1:1〜約1:20、より好ましくは約1:2〜約1:6、最も好ましくは約1:3であるが、この相対量はこれらの範囲外であってもよい。
【0019】
特定の理論に限定する訳ではないが、ポリ四級アミンと染料は、インク成分を混合するとすぐ、多座イオン錯体を形成すると考えられる。インク成分は所望の順序で混合してよいが、インク中に存在する塩は、染料またはポリ四級アミンの添加前に添加する事が好ましい。一般にポリ四級錯体の構造は、インクの標準pHの範囲にわたり、インクのpHとは無関係である。
【0020】
着色剤が、アニオン染料とポリ四級アミンとの混合物である本発明の実施の態様において、インクは、少なくとも1種のカチオンと少なくとも1種のアニオンを含む非ポリマー塩を、さらに含む。好適なカチオンの例としては、Li+、Na+およびK+などのアルカリ金属カチオン、Mg2+およびCa2+などのアルカリ土類金属カチオン、非ポリマーもしくはモノマーであるアンモニウムおよび四級アミンのカチオンが挙げられる。アンモニウムおよび四級アミンのカチオンの特定の例には、NH4 +、N(CH3)4 +、H3NCH2CH2NH3 2+、(H3C)3NCH2CH2N(CH3)3 2+、イミダゾリウム、四級化1,4−ジアザビシクロ(2.2.2)オクタン、次式で表されるコリン
【化16】
、次式で表される、米国イリノイ州シカゴ所在のアクゾケミ(Akzo Chemie, Chicago, IL)から市販されているETHOQUAD C/12、などのアルキルアミン四級塩
【化17】
(上記式中、Rは12個の炭素原子を有する長鎖アルキル基;xおよびyはエトキシ基の数を表す、0、1または2の整数、x+y=2であり;Aはクロライドなどのアニオンである)
、ならびにそれらの混合物が含まれる。いずれの所望のアニオンを用いてもよい。好適なアニオンの例としては、スルフェート、スルホネート、スルファメート(NH2SO3 -)、カーボネート、ニトレート、パークロレート、有機酸アニオン(例えば、ホルマート、アセテート、プロピオネートなど)、次式で表されるアセチルアセトネート
【化18】
、次式で表されるスクアレート
【化19】
、ハロゲン化物(例えば、塩化物、臭化物、および沃化物など)、ならびにそれらの混合物が挙げられる。好適な塩の特定の例としては、塩化リチウム、臭化リチウム、沃化リチウム、硝酸リチウム、ギ酸リチウム、酢酸リチウム、プロピオン酸リチウム、硫酸リチウム、スルホン酸リチウム、スルファミン酸リチウム、炭酸リチウム、過塩素酸リチウム、アセチルアセトン酸リチウム、スクエア酸リチウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、沃化ナトリウム、硝酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、プロピオン酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、スルホン酸ナトリウム、スルファミン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、過塩素酸ナトリウム、アセチルアセトン酸ナトリウム、スクエア酸ナトリウム、塩化カリウム、臭化カリウム、沃化カリウム、ギ酸カリウム、酢酸カリウム、プロピオン酸カリウム、硫酸カリウム、スルホン酸カリウム、スルファミン酸カリウム、炭酸カリウム、過塩素酸カリウム、アセチルアセトン酸カリウム、スクエア酸カリウム、塩化カルシウム、硝酸カルシウム、ギ酸カルシウム、酢酸カルシウム、プロピオン酸カルシウム、硫酸カルシウム、スルホン酸カルシウム、スルファミン酸カルシウム、炭酸カルシウム、過塩素酸カルシウム、アセチルアセトン酸カルシウム、スクエア酸カルシウム、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、ギ酸マグネシウム、酢酸マグネシウム、プロピオン酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、スルホン酸マグネシウム、スルファミン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、アセチルアセトン酸マグネシウム、スクエア酸マグネシウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、沃化アンモニウム、酢酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、プロピオン酸アンモニウム、スルホン酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、アセチルアセトン酸アンモニウム、スクエア酸アンモニウム、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムホルメート、テトラメチルアンモニウムアセテート、テトラメチルアンモニウムプロピオネート、テトラメチルアンモニウムスルフェート、テトラメチルアンモニウムスルホネート、テトラメチルアンモニウムスルファメート、テトラメチルアンモニウムカーボネート、テトラメチルアンモニウムパークロレート、テトラメチルアンモニウムアセチルアセトネート、テトラメチルアンモニウムスクアレート、エチレンジアミンジヒドロクロライド、次式で表されるヘキサメトニウムブロマイド
【化20】
などの1,4−ジアザビシクロ(2.2.2)オクタン塩、イミダゾリウムクロライドなどのイミダゾール塩、リチウムアセチルアセトネートなどのアセチルアセトネート塩、テトラメチルアンモニウムスクアレートなどのスクエア酸塩、塩化コリンなどのコリン塩、ETHOQUAD C/12などが挙げられる。塩は、Zn(NH3)4などの遷移金属錯体を含む錯体塩であってもよい。塩は、インク中に、所望または有効量で、代表的にはインクの約0.1〜約40重量%、好ましくはインクの約0.1〜約30重量%、より好ましくはインクの約0.5〜約20重量%、さらに好ましくはインクの約2〜約15重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。インク中の塩とアニオン染料の好ましい相対量は、代表的には、添加塩中のアニオンとアニオン染料基のモル比、アニオン染料の場合は約0:1〜約100:1、直接染料の場合は約0:1〜約500:1である、を用いて、化学量論比として表わすこともできる。全てのアニオン染料(酸性染料、直接染料、反応染料など)において、添加塩中のアニオンとアニオン染料基との好ましいモル比は、約5:1〜約100:1であり、約10:1〜約80:1であればさらに好ましい。しかし、添加塩中のアニオンとアニオン染料基とのモル比はこれらの範囲外であってもよい。さらに、添加塩中のアニオンが多価である場合、所望により、上記範囲より低い量を用いてもよい。例えば、添加塩中のアニオンが二価である場合、添加量は一価アニオンに望まれる量のほぼ半分に適切に減量してもよい。
【0021】
特定の理論に限定する訳ではないが、塩の存在により、本発明のインク中において着色剤として用いられる、染料/ポリ四級アミン化合物の錯体の、インクビヒクル中での可溶性または安定性が向上すると考えられる。より明確に言えば、塩は着色剤を構成する高分子電解質錯体内の電荷を静電的に遮蔽し、それにより、錯体がよりコンパクトな構造となり、コンパクトな構造になることによってインクビヒクル中での可溶性または安定性が向上すると考えられる。同様に、特定の理論に限定する訳ではないが、インク内で、ポリ四級アミンはアニオン染料と会合し、この染料は対イオンの役割を果たすと考えられる。ポリ四級アミン中の隣接する電荷中心は互いに反発しあい、ポリ四級アミンをより伸長させ、可溶性が低下した主鎖立体配置をとらせる。塩がインク中に存在すると、これらの反発作用を低減させ、電気的な二重層がコンパクトになり(縮小し)、よりコンパクトでより可溶性のポリ四級アミン錯体が促進されると考えられる。また、インク中の塩の存在により、インク噴射時のジッタを減少させ、かつインクの表面張力を増大させることもできる。
【0022】
別の好ましい実施の態様において、ポリ四級アミン化合物は、ポリ四級アミン化合物の四級アミン基の数が、染料のアニオン基の数を超えるような量で、インク中に存在する。場合によっては、特にインクビヒクルが尿素および/またはスルホランなどの補助溶媒ならびに塩を含むような場合では、染料のアニオン基の数がポリマーのカチオン四級アミン基の数を超えるような相対量で染料とポリ四級アミン化合物が存在すると、染料/ポリ四級アミンの錯体がインクビヒクルから沈殿してしまう可能性がある。このような場合には、インク中のポリ四級アミン化合物の量を増やすことによって、優れた保存性、優れた水堅牢度(ウオーターファストネス)、優れた耐スミア性、および低い色間ブリードのインクが得ることができる。
【0023】
ポリ四級アミン化合物および塩を増大させた量で含むインク組成物、すなわち、約6重量%以上のポリ四級アミン化合物と約12重量%以上の塩を含むインク組成物によっても、尿素およびスルホラン等の安定化補助溶媒無しにインクを配合する能力等の利点が可能である。上記のような補助溶媒または湿潤剤が在下しなくてもインクを配合できる能力により、一般にプリントヘッドが製造される材料とインクとの相溶性の増強、またインクの保存性の向上などの利点が得られる。またジプロピレングリコール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテルなどのグリコール補助溶媒を含むインクは、着色剤を不安定化させること無しに配合することができる。
【0024】
本発明のインクは、マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)をさらに含む。マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、次式で表される極性の非プロトン性化合物である。
【化21】
これらの物質は、例えば、米国ウィスコンシン州ミルウォーキー所在のアルドリッチケミカル社(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI)から市販されている。マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、インク中に、いかなる所望または有効量でも存在する。代表的には、少なくともインクの約1重量%以上、好ましくはインクの約5重量%以上、より好ましくはインクの約10重量%以上、またインクの約70重量%以下、好ましくはインクの約50重量%以下、より好ましくはインクの約40重量%以下の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0025】
特定の理論に限定する訳ではないが、マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、優れたインクの浸透および低い色間ブリードを得る事ができ、これに加え、インクの粘度を過度に望ましくないレベルまで高めることなく上記利点が得られると考えられる。水素結合が可能な水素が無く、比較的低い分子量であるマロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、インクに最小限の粘度しか付加しない。これら物質の分子量に対し高い割合で存在する非共有電子対も、これら物質の水への水素結合能を増大させていると考えられている。これもまた、特定の理論に限定する訳ではないが、マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインクが、顔料着色剤(自己分散性の顔料着色剤、すなわち、インク中により分散し易くするように表面処理がなされた顔料粒子、あるいは、顔料粒子と分散剤とを含むもの)を含む別のインクと接触すると、第1インク中のマロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)の存在により、第2インク中の顔料粒子から第1インク中のマロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)へと、水の水素結合の除去が引き起こされ、それによって、第2インク中の顔料が不安定化して紙の上に沈殿し、紙上の第2インクの移行能が低下すると考えられる。その結果、色間ブリードが低減する。
【0026】
マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、顔料着色剤(自己分散性顔料着色剤、すなわち、インク中により分散し易いように表面処理された顔料粒子、あるいは、顔料粒子と分散剤とを含むもの)を含むインクに、含まれても良い。このインク中の、マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、染料ベースのインクに用いられる量より概して比較的低い量で存在し、顔料着色剤を不安定化する傾向がある。マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)の量は、顔料が不安定化しても、インクを機能させる程度には顔料が安定して分散するように、選択される。インクが紙と接触すると、顔料は直ちにさらに不安定化して紙上に沈殿し、紙上での顔料の移行能が低下する。その結果、色間ブリードが低減する。本願の実施の態様において、マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)は、インク内にいかなる好適な有効な量で存在しても良く、代表的にはインクの約5〜約40重量%、好ましくはインクの約10〜約30重量%、さらに好ましくはインクの約15〜約25重量%の量で存在するが、この量はこれらの範囲外であってもよい。
【0027】
本発明のインク組成物は、サーマルインクジェット記録法に用いるのに適した粘度を一般に有している。室温(すなわち、約25℃)において、インクの粘度は、代表的には約10センチポアズ(cP)以下、好ましくは約1〜約5cP、より好ましくは約1〜約4cPであるが、この粘度は、特に音響インクジェット記録などの用途の場合には、この範囲外であってもよい。
【0028】
本発明のインク組成物は、いずれの好適または所望のpHを有していてもよい。サーマルインクジェット記録法などのある実施の態様の場合、pH値は、代表的には約3〜約11、好ましくは約5〜約10、より好ましくは約6〜約8.5であるが、このpHはこれらの範囲外であってもよい。
【0029】
インクジェット記録に適したインク組成物は、いずれの好適な方法で調製してもよい。代表的には、単純に成分を混合してインクは調製される。方法の1つでは、インク成分の全てを一緒にし混合する工程と、混合物を濾過してインクを得る工程とを含む。インクは、インク成分を混合し、所望により加熱し、濾過し、その後、その混合物に所望の添加剤を加え、そして均質混合物が得られるまで室温で、代表的には約5〜約10分間、適度に振とうすることにより、調製することができる。あるいは全成分を混合し、所望により加熱し、濾過するなどの所望の手順に従って行われるインク調製プロセスの間に、任意のインク添加剤を、他のインク成分に混合させてもよい。
【0030】
また、本発明は、本発明のインクをインクジェット記録装置に装入する工程と、記録シート上にインク滴を画像状パターンで噴出させる工程とを含むプロセスにも関する。好ましい実施の態様の1つにおいて、インクジェット記録装置は、ノズル中のインクを画像状パターンで選択的に加熱し、それによってインク滴を画像状パターンで噴出させるサーマルインクジェットプロセスを採用する。別の好ましい実施の態様において、インクジェット記録装置は、インク滴を音響ビームにより画像状パターンで噴出させる音響インクジェットプロセス(acoustic ink jet process)を採用する。
【0031】
ゼロックス(登録商標)4024紙、ゼロックス(登録商標)イメージシリーズ紙、コートランド(Courtland)4024 DP紙、罫ノート紙、ボンド紙などの普通紙、シャープ社のシリカコート紙、十条紙などのシリカコート紙、透明材料、織物、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、金属や木材などの無機基体などを含む、いずれの好適な基体または記録シートを用いてもよい。好ましい実施の態様において、本方法では、普通紙などの多孔質またはインク吸収性基体上に記録することを含む。
【0032】
【実施例】
実施例I
以下の成分を単純混合してインク組成物を調製した。
【表1】
得られたインクを1.2ミクロンフィルターを介して濾過した。このインクは、25℃での粘度が4.28cP、25℃でのpHが7.75、表面張力が32.2ダイン/cm(32.2*10-5N/cm)、伝導率が22.8ミリモー(mmho)であった。
【0033】
このようにして調製したインク組成物をレックスマーク(登録商標)7200(LEXMARK7200)サーマルインクジェットプリンタに装入した。このプリンターには、以下の成分を単純混合して調製した黒インクも装入した。
【表2】
このインクは、25℃での粘度が1.9cP、25℃でのpHが7.27、表面張力が約36.1ダイン/cm(36.1*10-5N/cm)、伝導率が0.298ミリモーであった。
【0034】
黒インクと黄インクを用いて、コートランド(登録商標)4224 DP紙、及び富士ゼロックスのマルチアースAK701紙の上に、隣接する黒色画像と黄色画像を生成した。色間ブリードを、2種のインク間界面の平均MFLEN〔Mid Frequency Line Edge Noise、中間頻度線エッジノイズ、水平方向の線〕として測定した。色間ブリードは、通常、境界領域近くのインクの望ましくない混合によって生じる。色間ブリードは、エッジにムラがあり、またMFLEN値が大きい、歪んだ線画像を引き起こす。MFLEN数は小さい方が望ましい。何故なら、MFLEN数が小さいという事は、より鮮鋭で色間ブリードが少ない線画像を意味するからである。MFLEN数は、パーソナルコンピュータと、フィルターと、照明用光源と、CDDセンサーを有する画像顕微鏡とからなる装置によって得られた。この装置は、標準画像(鮮鋭なエッジを有する線画)を用いて較正された。MFLENデータおよび線幅の計算にはフーリエ変換法を用いるソフトウエアを使用した。平均MFLENは、コートランド(登録商標)4224 DP紙では9.3であり、富士ゼロックスのマルチアースAK701紙では19.9であった。
【0035】
実施例 II
以下の成分を単純混合してインク組成物を調製した。
【表3】
得られたインクを1.2ミクロンフィルターを介して濾過した。このインクは、25℃での粘度が3.29cP、25℃でのpHが8.58、表面張力が36.7ダイン/cm(36.7*10-5N/cm)、伝導率が3.4ミリモーであった。
このようにして調製したインク組成物をレックスマーク(登録商標)7200サーマルインクジェットプリンタに装入した。このプリンタには実施例Iに記載のように調製した黒インクも装入した。黒インクと黄インクを用いて、コートランド(登録商標)4224 DP紙、及び富士ゼロックスのマルチアースAK701紙上に、隣接する黒色画像と黄色画像を形成した。色間ブリードは、2種のインク間界面の平均MFLENとして測定した。平均MFLENは、コートランド(登録商標)4224 DP紙では17.4、及び富士ゼロックスのマルチアースAK701紙では22.2であった。
【0036】
実施例 III
以下の成分を単純混合してインク組成物を調製した。
【表4】
【0037】
比較実施例A
以下の成分を単純混合してインク組成物を調製した。
【表5】
得られたインクを1.2ミクロンフィルターを介して濾過した。このインクは、25℃での粘度が3.61cP、25℃でのpHが8.27、表面張力が約36.6ダイン/cm(36.6*10-5N/cm)、伝導率が4.25ミリモーであった。
このようにして調製したインク組成物をレックスマーク(登録商標)7200サーマルインクジェットプリンタに装入した。このプリンタには実施例Iに記載のように調製した黒インクも装入した。黒インクと黄インクを用いて、コートランド(登録商標)4224 DP紙上に、隣接する黒色画像と黄色画像を形成した。色間ブリードは、2種のインク間界面の平均MFLENとして測定した。平均MFLENは54であった。
Claims (3)
- (a)水、(b)着色剤、および(c)マロンアルデヒドビス(ジメチルアセタール)を含むインク組成物。
- 該着色剤がアニオン染料とポリ四級アミンとの混合物であり、該インク組成物が更に、少なくとも1つのカチオンと少なくとも1つのアニオンとを有するモノマー塩を含む、請求項1に記載のインク組成物。
- (1)請求項1に記載のインク組成物をインクジェット記録装置に装入する工程と、(2)インク滴を画像状パターンで記録シート上に噴出させる工程とを含む印刷方法。
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