JP5758015B2 - 溶剤系インクジェットインク - Google Patents

Description

インクジェット印刷は、低コスト、低プリンタ騒音、高速印刷能力および多色記録を含む多くの理由から、さまざまな媒体表面に画像を記録するための汎用的な方法である。インクジェット印刷は顔料系水性インクおよび染料系溶剤インクを含む様々なタイプのインクを付着させ得る。染料系溶剤インクは、非多孔質性基材におけるインクジェット印刷に特に有用である。

インクジェット印刷は、微小なインク滴を、制御されたタイミング、速度および方向を以って、ノズルから吐き出すことを含む。インク滴は、基材に衝突し、基材の表面上に着色剤を残すために、キャリア流体が吸収されるかまたは蒸発する。これが、目的の画像を基材上に作り出す。ノズルが使用されない時、ノズルからのキャリア流体の蒸発がノズルへの着色剤の堆積をもたらし得る。これが、ノズルからのインク滴の正常な噴射を妨げる可能性がある。また、インク滴は、基材に付着する際にその形状形を保ち、ノズルプレートに溜まらないことが望ましい。基材上へ付着後に広がったインク滴は、印刷解像度に悪影響を与える可能性がある。ノズル付近のインク溜まりは、液滴噴射を妨害、または着色剤残渣を残す可能性がある。

添付の図面は、ここで述べる原理の種々の実施態様を説明し、また、仕様の一部である。説明した実施態様は例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。

図１Ａおよび１Ｂは、ここで述べる原理の一例に準じた、サーマルインクジェットプリントヘッドの図解の断面図である。

図２Ａ−２Ｄは、ここで述べる原理の一例に準じた、基材上に付着するインクの断面図である。

図３Ａおよび３Ｂは、ここで述べる原理の一例に準じた、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）を含む水／アセトン混合物の蒸発速度のグラフである。

図４は、ここで述べる原理の一例に準じた、ＰＦＰＥを含むエタノール／アセトン混合物の蒸発速度のグラフである。

図面を通して、同一の参照番号は、同様ではあるが必ずしも同一ではない要素を指定する。

発明の詳細な説明

インクジェット印刷は、微小なインク滴を、制御されたタイミング、速度および方向を以って、ノズルから吐き出すことを含む。インク滴は、基材に衝突し、基材の表面上に着色剤を残すために、キャリア流体が吸収されるかまたは蒸発する。これが、目的の画像を基材上に作り出す。ノズルが使用されない時、ノズルからのキャリア流体の蒸発がノズルへの着色剤の堆積をもたらす。これが、ノズルからのインク滴の正常な噴射を妨げる可能性がある。結局、ノズルにおける過度の残渣がノズルの目詰まりを起こし得る。また、インク滴は、ノズルからきれいに離れ、ノズルプレートにインク残渣を残さないことが望ましい。ノズル付近のインク溜まりは、液滴噴射を妨害し、ノズルの性能を低下させ得る。さらに、印刷品質に悪影響を与える可能性があるため、基材に付着するインク滴は広がりすぎないことがまた望ましい。

以下の詳述において、説明のため、数値の具体的詳細を本システムおよび方法の十分な理解をもたらすために示す。しかしながら、本装置、システムおよび方法は、これらの具体的詳細なしで実施され得ることは、当業者にとっては明らかであろう。本明細書において、「実施態様」、「例示」または同様の用語への言及は、実施態様または例示と関連付けて述べられた固有の特性、構造または特徴が少なくとも一つの実施態様に含まれるが、必ずしも他の実施態様に含まれないことを意味する。明細書中の様々な箇所における「一つの実施態様において」または同様の表現の様々な事例は、必ずしも全てが同じ実施態様に言及するものではない。

濃度、量および他の数値データは、ここでは範囲形式で表される。当然のことながら、そのような範囲形式は、単に便宜上および簡潔のために使用されるものであり、範囲制限として明示される数値だけではなく、数値および部分範囲の各々が明示されているかのように、その範囲に含まれる全ての単独の数値または部分範囲をもまた含むように柔軟に解釈されるべきである。例えば、およそ１ｗｔ％〜およそ２０ｗｔ％の重量範囲は、１ｗｔ％〜およそ２０ｗｔ％という、明示された濃度制限だけではなく、２ｗｔ％、３ｗｔ％、４ｗｔ％のような単独の濃度および５ｗｔ％〜１５ｗｔ％、１０ｗｔ％〜２０ｗｔ％のような部分範囲などをもまた含むと解釈されるべきである。

明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる用語「一価短鎖型アルコール」はエタノールおよびメタノールをいう。パーセンテージは重量パーセントで表され、用語「ｗｔ％」が使われる。

図１Ａは、射出用チェンバ（１０２）、発熱体（１２０）およびノズル（１２５）を含有するサーマルインクジェットプリントヘッド（１００）の一部の断面図である。インクジェットは電流パルスを発熱体（１２０）に通電することによって作動する。発熱体（１２０）による熱の発生は、発熱体（１２０）に隣接するごく一部のインク（１０５）を急速に蒸発させる。これが急速に膨張する気泡を生成し、規定の量のインク（１０５）をノズル（１２５）から吐き出す。発熱体（１２０）は、電気パルスおよび気泡崩壊の後急速に冷却し、さらなるインク（１０５）が射出用チェンバ（１０２）に引き込まれる。

特定のノズル（１２５）について射出事象間に、相当な時間が経過する場合がある。例えば、射出されるか覆われるかのどちらかの前に数分間、ノズル（１２５）は大気に晒される。この、大気に晒されることで、インク（１０５）の溶剤部分のノズル（１２５）からの蒸発が起きる。溶媒が蒸発する際、インク着色剤または他の固体はノズル（１２５）の中および周囲に堆積する傾向がある。図１Ｂは、着色剤の堆積（１３５）により部分的にブロックされたノズル（１２５）を含む、サーマルインクジェットプリントヘッド（１００）の一部の断面図である。時間と共に、これらの堆積（１３５）は完全に乾き、ノズル開口部を閉塞したり形状を変えてしまいかねない。ノズルが閉塞されたりあるいは目詰まりすることなく、ノズル（１２５）が覆われずに、および不動作状態で維持される時間を「デキャップ時間」、「ノズルデキャップ」または単に「デキャップ」と呼ばれる。ノズル（１２５）が閉塞される場合、後のインクジェットの射出は、インク滴の吐出しをもたらさないかもしれない。ノズルの形状や大きさが変わると、吐出されるインク滴は、求められる大きさではなく、あるいは求められる軌道を持たない可能性がある。これは、インクジェットプリンタが作り出す画像の品質を低下させるという印刷の欠点をもたらす。水たまり（１３０）はオリフィス板（１１０）上にも生じる。これらの水たまり（１３０）は、見苦しく、またプリントヘッド（１００）のキャッピングメカニズムを妨げかねない堆積（１３５）をももたらす可能性がある。

揮発性有機化合物を基にした溶剤系インクは、ノズルデキャップに関する特定の課題を提示するインク群である。速乾性の特徴および低または非多孔質性基材との親和性を持つ溶剤系インクは、産業印刷分野において用いられる。例えば、溶剤系インクは、製品コード化と呼ばれる産業印刷のセグメントにおいてしばしば利用される。このセグメントにおいて、完成または殆ど完成した包装された製品は、追跡の目的で、印刷コードを受ける。これらのコードは、テキストベースの日付およびタイムスタンプと同じくらいシンプルか或いは、一次元または二次元バーコードと同じくらい複雑である。特別なプリンタが、製品がそのコードを受ける包装ラインへの統合のために考案される。荷物がベルトコンベアーに流れ、荷物が印刷位置を通過する際に、プリンタが製品に目的のコードを印刷する。ラインのスピードと印刷の頻度はその仕事のタイプおよびビジネスニーズによって変化し得る。印刷ジョブが早い乾燥時間を要し、また印刷を受ける包装媒体(別名「基材」)が非多孔質性またはコーティングされている際、溶剤系インクの長所が現れる。速乾インクを利用し得る、印刷産業の他のセグメントは、郵便物印刷および郵便料金別納証印刷用途である。

しかしながら、サーマルインクジェットペンにおいて速乾性のインクを使用することは、ノズルから射出していない時にノズルからの溶剤の蒸発をもたらし得る。そして、インク固体または着色剤がノズルの中および周囲に堆積する。これが、ノズルの目詰まりおよびインクの噴出障害をもたらし得る。目詰まりしたノズルの影響を軽減する一つの方法は、着色剤の含量を減らしたインク組成を用いることである。この染料含量の減少が、望ましくない光学濃度の低い薄いインクをもたらす。他の方法に、インクの表面特性を変える界面活性剤を加えるものがある。媒体への印刷解像度を助け、インク溜まりを減少するために、例えば、パーフルオロオクタン酸（ＰＦＯＡ）またはパーフルオロオクタンスルホン酸（ＰＦＯＳ）のようなパーフッ素化アルキル鎖に基づくフッ素化界面活性剤、および多くの誘導体または改変体が添加剤として加えられる。フッ素系界面活性剤の存在が、ノズルデキャップにわずかな改善をもたらす。さらに、或いは替わりに保湿剤をインクに添加してもよい。保湿剤は、堆積物の乾燥を防ぐため、溶媒を吸収および維持する。しかしながら、保湿剤は、基材上のインクの乾燥を遅らせること、およびインク中の染料の含量の減少を含むたくさんの欠点がある。

ノズルからのインクの蒸発がもたらす課題は、インク溶剤が揮発性有機化合物である際に特に深刻となり得る。揮発性有機化合物は、その速乾性および低または非多孔質性基材との親和性において望ましい。しかしながら、基材上で揮発性溶剤が速乾する同じ特徴が、露出ノズルから溶剤を急速に蒸発させる。基材に付着する際に急速に乾燥するが、露出ノズルから蒸発しないインク組成物を開発するという課題は、印刷業界において長年にわたる問題である。溶剤の揮発性を低下させることは、ノズルからの蒸発を減少し、ノズルの中および周囲へのインク固体の堆積を減少する。しかしながら、遅揮発溶剤は基材上でゆっくりと乾燥し、それが低速印刷、染み汚れ、インク広がり、および他の問題に繋がる。同様に、ノズルからの蒸発を減少するインクへの添加剤はまた、インクの乾燥時間を増加する。

発明者は、変性パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）の添加が、溶剤系インクを分注するインクジェットのデキャップ性能を劇的に改善することを思いがけなく発見した。一例において、ＰＦＰＥ骨格は、アルキルアミド基で官能化された各末端を持つ。変性ＰＦＰＥは、コーティングされているおよび非多孔質性媒体における印刷解像度をも改善し、インクジェットプリンタのオリフィス板上のインク溜まりを減少するプラス効果を持つ。

基材上の液滴広がりおよびオリフィス板上の水たまりは、インクの表面張力と基材の表面エネルギーの違いに基づく、インクの媒体（またはオリフィス板）への拡散力の作用である。図２Ａ−２Ｄは、低または非多孔質性基材（２１０）に付着された図解のインク滴（２０５、２２５）の断面図である。インク滴が低または多孔質性基材（２１０）に付着される際、溶媒またはキャリア流体が比較的急速に蒸発し、基材（２１０）の上面に処理された着色剤を残すことが望ましい。インク滴（２０５）が基材（２１０）と接触する際、インク滴（２０５）の幾何学的な挙動は、液滴速度、基材（２１０）の表面エネルギーとインク（２０５）の表面張力間の違い、および他の要因を含む多くの要因に依存し得る。図２Ａは、基材（２１０）に付着された、比較的高い表面張力を持つインク滴（２０５）を示す。接触角γは、液体蒸気の接触面が基材（２１０）の溶剤表面と接触する角度である。本例において、接触角γはおよそ９０°である。インク滴（２０５）は基材（２１０）に対して強い親和性を持たないため、その表面張力により、コンパクトな半球型が保持される傾向がある。溶媒が蒸発する時、図２Ｂに示すように、インク着色剤（２１５）が、液滴の範囲に一致する範囲の基材（２１０）上に付着される。

図２Ｃは、比較的半球型である最初の位置（２２０）からより大きい平らな形状（２２５）へと広がる、基材（２１０）に対して強い親和性を持つ液滴を示す。インクジェット印刷において、インク滴の過剰な広がりは、印刷解像度の低下および他の印刷品質の問題に繋がる。図２Ｄは、インク滴（２２５）の乾燥後に付着されたインク形状（２３０）の断面図である。このインク形状（２３０）は、上記のインク形状（２１５、図２Ｂ）よりも大きく、より低い光学濃度を持つ。特に、大量のエタノールを含むインクは、エタノールの表面張力が２２ダイン毎センチメートルと低いため、基材上に付着する際に広がる傾向がある。広がりの傾向は、オリフィス板（１１０、図１Ａ）上のインクの挙動にも影響する。より高い表面張力を持つインク滴は、オリフィス板（１１０、図１Ａ）に付着しない傾向があり、そのため、オリフィス板（１１０、図１Ａ）上に固体を残さない。

これらの課題に直面し、発明者は、インクジェットノズルからの蒸発は劇的に減少しているものの、基材上でのインクの乾燥時間には大幅な減少が見られない独自のインク組成物を見出した。この驚くべき結果は、適当な溶媒との組合せで低濃度の変性パーフルオロポリエーテルを添加することにより得られる。変性パーフルオロポリエーテルを含むインクの他の利点は、コーティングされているおよび非多孔質性の媒体上での広がりの減少およびオフィリス板上のインク溜まりが最小限であることを含む。例えば、０．１〜１．０ｗｔ％の変性パーフルオロポリエーテルを含むインクは、エタノールの過剰な広がりを阻止し、それにより、印刷解像度を改善する。

一つの実施態様において、変性パーフルオロポリエーテルは、アルキルアミド基で対称的に官能化された各末端を持つパーフルオロポリエーテル骨格を含んでいてよい。変性ＰＦＰＥの一例は１２００〜２０００ダルトンの間の数平均分子量を持ち、その純粋形は、無臭の淡黄色ワックスである。本例の変性パーフルオロポリエーテルの構造式は、Ｘ−ＣＦ_２−（Ｏ−ＣＦ_２−ＣＦ_２）_ｎ−（Ｏ−ＣＦ_２）_ｍ−Ｏ−ＣＦ_２−Ｘ（式中、Ｘ＝−ＣＯＮＨ−Ｃ_１８Ｈ_３７）で表される。ある実施態様において、変性パーフルオロポリエーテルの数平均分子量は２１００〜２３００ダルトンに及んでもよい。ある例示において、４００〜４０００の範囲の数平均分子量の短鎖または長鎖のＰＦＰＥ鎖およびＣ９〜Ｃ３２の範囲の他のアルキルアミドは、基材上でのインクの乾燥時間の最小限の減少を伴って、インクジェットノズルからの蒸発の減少に同様の改善をもたらす。具体的には、アルキルアミド官能基は、−ＣＯＮＨ−Ｃ_９Ｈ_１９〜−ＣＯＮＨ−Ｃ_３２Ｈ_６５の大きさに及んでもよい。

変性ＰＦＰＥは、Ｓｏｌｖａｙ−ＳｏｌｅｘｉｓからＦｌｕｏｒｏｌｉｎｋ群において市販されている。例えば、特定の範囲の溶剤組成物と併用した時、Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ Ａ１０またはＡ１０Ｐ（Ａ１０のペレット化型）は、溶剤インクのデキャップ時間を劇的に改善し、コーティングされているおよび非多孔質性の媒体における印刷解像度を改善し、そして、オリフィス板上のインク溜まりを減少する好ましい効果を持つことが認められてきた。変性ＰＦＰＥ無しでは、溶剤は急速に乾燥する傾向があり、インクがノズルを目詰まりさせる。０．１〜１．０ｗｔ％の変性ＰＦＰＥの存在により、ノズルの目詰まりが大幅に減少し、また、開口時間が３分間以上に及ぶ。ＰＦＰＥの他の間接的な効果は、ノズル開口時間が今や延長されたため、インクにおいてさらなる着色剤が使用されることである。この結果、より濃いインクの付着およびより高い光学濃度での印刷をもたらす。

アルキルアミド官能基を持つ変性ＰＦＰＥは非常によくアセトンに溶解するが、水または、エタノールまたはメタノールのようなアルコールに対してはそれほど溶解性でない。例えば、アルキルアミド官能基により変性されたパーフルオロポリエーテルは、メタノールに最大でおよそ２０００ｐｐｍ、エタノールに最大１０００ｐｐｍ溶解する。０．１〜１ｗｔ％の変性ＰＦＰＥを溶剤系インクに溶解させることにより、改善が明らかになる。

以下の表は、変性ＰＦＰＥを配合したさまざまなインクを示す。変性ＰＦＰＥは、脱イオン化水、メタノール、エタノール、酢酸メチル、酢酸エチルおよびアセトンを含むインクにおいて有効である。メタノールおよびエタノールは、用途に応じて、単一の溶媒としてまたはアセトンとの組合せで使用してよい。脱イオン化水の含量がアセトン８５ｗｔ％に対して１５ｗｔ％未満である場合、アセトンと脱イオン化水の混合物もまた使用してよい。試験から、変性ＰＦＰＥは、主にイソプロピルおよびｎ−ブチルのような長鎖型アルコールからなるインクのデキャップの改善に対する効果が非常に小さいかまたは効果が無いことが明らかになった。また、グリコールエーテルまたはグリコールエーテル酢酸エステルの添加には、変性ＰＦＰＥを含む溶媒溶液に対して、プラス効果もマイナス効果もどちらもない。そのため、インク組成において共溶媒として用いられ得る。

上記実施例において、「添加剤１」は１−メトキシ−２−プロパノールである。上記に明示した成分に加えて、種々の他の成分をインク組成に加えることができる。例えば、およそ１〜８重量％のジエチレングリコールブチルエーテルが、上記のあらゆるインク組成に添加されてよい。

明細書および添付の特許請求の範囲で用いられる用語「溶剤染料」は、溶剤系インクジェットインクに可溶のあらゆる染料をいう。例えば、溶剤染料は特定の溶媒溶液中に１ｗｔ％〜２０ｗｔ％の溶解度を持っていてよい。溶剤染料は単一の染料または染料の組合せであってよい。例えば、ソルベントグリーン染料は、ソルベントイエロー染料とソルベントブルー染料とを混合することによって形成される。溶剤組成物は、特定の溶剤染料または溶剤染料の組合せに目的の溶解度をもたらすように選択される。

下記溶剤染料のリストは、カラーインデックス（Ｃ．Ｉ．）一般名を用いた染料を記載する。これらのリストは例示に過ぎず、包括するものではない。多数の他の溶剤染料または溶剤染料の組合せが使用され得る。溶剤染料ブラックは、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラック５、７、２７、２８、２９、３４、３５、４５、４６および４８を含んでよい。溶剤染料ブルーは、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー４、５、６、３５、３８、４８、５９、６７、７０、１０４および１３６を含んでよい。溶剤染料バイオレットは、Ｃ．Ｉ．ソルベントバイオレット８、９、１１、１４および３８を含んでよい。溶剤染料ブラウンは、Ｃ．Ｉ．ソルベントブラウン１、３、５、２０、４２、４３、４４、４８および５２を含んでよい。溶剤染料オレンジは、Ｃ．Ｉ．ソルベントオレンジ３、１１、２０、２５、５４、６０、６２、６３、８６、９９および１０５を含んでよい。溶剤染料レッドは、Ｃ．Ｉ．ソルベントレッド１、２３、２９、４９、１１９、１２２、１２５、１２７、１３０、１３２、１３５、１４９、１６０、１６４、１６８、１６９、１７２および２３３を含んでよい。溶剤染料イエローは、Ｃ．Ｉ．ソルベントイエロー１０、１３、１４、１９、２５、２８、３３、８８、８９、１１４、１４６および１６３を含んでよい。上述の通り、溶剤染料はさまざまな組合せで使用される。例えば、Ｃ．Ｉ．ソルベントブルー７０およびＣ．Ｉ．ソルベントレッド２３３またはソルベントバイオレット９およびソルベントブラウン５２が併用される。

上記の７つのインク群は、変性ＰＦＰＥを含まない同様の溶剤インクにおいてデキャップ時間を改善したインクの組成である。最初のインク群（「インクＡ」）は、アセトン：エタノールの溶剤組合せを示す。二番目のインク群（「インクＢ」）は、アセトン：メタノールの溶剤組合せを示す。三番目のインク群（「インクＣ」）は、最初のインク群（「インクＡ」）の一部であり、１〜１０ｗｔ％のアセトンとそれに応じたより多くのエタノールを含有する。例えば、最初と三番目のインク群が共に５ｗｔ％のアセトン、０．１〜１ｗｔ％の変性ＰＦＰＥ、７．５％の染料およびエタノールを含有する。

４番目のインク群（「Ｉｎｋ Ｄ」）は、最大１０％のアセトンを含んで良いが、必ずしもアセトンを含まない。このインク群は、大量のアセトン無しにエタノールを一次溶媒として用いるインクを含む。上述の通り、最大１０００ｐｐｍ（０．１ｗｔ％）のＰＦＰＥがエタノールに溶解する。このインク群および他のインクの試験結果を下記図４に示す。

５番目および６番目のインク群（「Ｉｎｋ Ｅ」および「Ｉｎｋ Ｆ」）は、「Ｉｎｋ Ａ」および「Ｉｎｋ Ｂ」に似た組成を示すが、１０〜２０ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノールをさらに含む。例えば、５番目のインク群（「Ｉｎｋ Ｅ」）は、エタノール：アセトン：１−メトキシ−２−プロパノールの割合が、６０：２０：２０、２０：６０：２０、６０：３０：１０、４５：４５：１０、１０：８０：１０、８５：０５：１０および８０：０５：１５である組合せのインクを含む。同様に、６番目のインク群（「Ｉｎｋ Ｆ」）は、メタノール：アセトン：１−メトキシ−２−プロパノールの割合が、６０：２０：２０、２０：６０：２０、６０：３０：１０、４５：４５：１０、１０：８０：１０、８５：０５：１０および８０：０５：１５である組合せのインクを含む。

７番目のインク群（「Ｉｎｋ Ｇ」）は、アセトンと脱イオン化（ＤＩ）水との組合せを含む多数のインクを表す。このインク群と他のインクの試験結果を図３Ａおよび３Ｂに示す。このインク群は、ＤＩ水：アセトン：１−メトキシ−２−プロパノールの割合が、１０：８０：１０、１０：９０：０、０５：８０：１５、０５：８５：１０、０３：８２：１５、および０３：８７：１０である組合せのインクを含む。

つまり、例示の溶剤系インクジェットインクは、溶剤染料とおよそインクの０．１ｗｔ％〜１ｗｔ％の重量のパーフルオロポリエーテルを含有する。ある例において、パーフルオロポリエーテルは、官能化されており、４００〜４０００ダルトンの間の数平均分子量を持つ。官能化パーフルオロポリエーテルは、少なくとも一つのアルキルアミド官能基を含んでよい。ある実施態様において、官能化パーフルオロポリエーテルは、対称的に官能化される。アルキルアミド官能基は、−ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_ｘ−ＣＨ_３（式中、ｘ＝８〜３２）を含む様々な構造を持ち得る。具体例において、官能化パーフルオロポリエーテルは、−ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_１７−ＣＨ_３のアルキルアミド官能基を持つ。この官能化パーフルオロポリエーテルは、２１００〜２３００ダルトンの間の数平均分子量を持ち得る。

インクはまた、様々な溶媒溶液を含んでよい。溶媒溶液は、一価短鎖のアルコール、アセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、１−メトキシ−２−プロパノールおよびジエチレングリコールブチルエーテルの少なくとも一つを含んでよい。一価短鎖のアルコールを含む場合、一価短鎖のアルコールは、エタノール、メタノールおよびエタノール／メタノール混合物の少なくとも一つである。一つの実施態様において、溶媒溶液は、およそ１０〜２０ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノール、１０〜８５ｗｔ％の一価短鎖型アルコールおよび５〜８０ｗｔ％のアセトンを含む。

一つの例示的な溶剤系インクジェットインクは、最大１０ｗｔ％のアセトン、最大１０ｗｔ％の染料、および０．２〜１．０ｗｔ％の官能化パーフルオロポリエーテルを含む。本例または他の例におけるアセトンは、部分的または完全に酢酸エチルまたは酢酸メチルで置換されていてよい。他の例示的な溶剤系インクジェットインクは、最大１０ｗｔ％のアセトン、最大１０ｗｔ％の可溶性染料、およびインクのおよそ０．２ｗｔ％〜１ｗｔ％の官能化パーフルオロポリエーテルからなる溶剤を含む。

上記の通り、官能化パーフルオロポリエーテルは、-ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_１７−ＣＨ_３のアルキルアミド官能基を含んでよく、２１００〜２３００ダルトンの間の数平均分子量を持つ官能化パーフルオロポリエーテルである。他の実施態様において、溶剤系インクは、５〜８０ｗｔ％のアセトン、１０〜２０ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノール、１０〜８５ｗｔ％の一価短鎖型アルコール、１〜１０ｗｔ％の可溶性染料、最大２０ｗｔ％の脱イオン化水およびインクのおよそ０．２ｗｔ％〜１ｗｔ％の重量の官能化パーフルオロポリエーテルを含む。上記の通り、官能化パーフルオロポリエーテルは、様々な官能基および分子量を持ち得る。

上記のインク群および組成は、包括的ではない。ここで述べる原理を実施し、デキャップ時間の改善を成し遂げる、他の様々な溶剤インク組成を用いてよい。

図３Ａ、３Ｂおよび４は、様々なインク組成物および対照溶液の試験結果を示す。図３Ａおよび３Ｂは、変性ＰＦＰＥを含む水／アセトン混合物の蒸発速度のグラフである。図３Ａおよび３Ｂに示す結果は、一定時間にどれだけのインク溶剤が蒸発するかを測定する試験から得られる。これらの試験は、インクジェットプリントヘッドのデキャップ時間の延長における様々なインク組成物の効果を評価する。図３Ａにおいて、横軸は、左側の開始時間から右側の６００秒まで、時間を秒で示す。縦軸は、インク滴の経時的な標準化重量を評価する。全てのインク組成物が最大１ｗｔ％の変性ＰＦＰＥを含んだ。インク滴は、開始時の重量が５〜８ミリグラムであった。およそ１０ｗｔ％の脱イオン化（ＤＩ）水および９０ｗｔ％のアセトン（二点鎖線で表される）を含むインク組成物が、グラフに示す全てのインク組成物の中で最も小さな重量の減少を示した。小さい重量の減少は、低蒸発速度およびより長いデキャップ時間に相応する。この組成物において、液滴は、元の重量のおよそ９０％を６００秒間に渡って維持した。

およそ１５ｗｔ％の脱イオン化水および８５％のアセトンを含んだインク組成物は、６００秒の試験の終了時に維持された、元の質量のおよそ８５％を以って同様の性能を示した。しかしながら、５ｗｔ％の水および９５ｗｔ％のアセトンを含んだインク組成物は、試験の終了時に元の質量の残りが５０％であり、それ程良い性能ではなかった。残りの二つの組成物は、試験の最初の６０秒において顕著な重量損失を示し、試験の残りの間ずっと重量を失い続けた。データは、およそ３００秒において、これらの組成が共に、元の質量の残りが２０％未満であったことを示す。これらの早い蒸発時間は、これらのインク組成のより短いデキャップ時間と相関がある可能性がある。

図３Ｂは、上記の試験において得られた、異なる方法でグラフ化されたデータを示す。このグラフにおいて、インク組成物注のＨ_２Ｏ含量の重量％はチャートの横軸にグラフに描き、時間の関数としての標準化重量をチャートの縦軸に沿ってグラフに描く。このグラフは、５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の間の水と最大１ｗｔ％の変性ＰＦＰＥを含む水／アセトン溶液は、殆ど蒸発がないことを示す。例えば、水が５ｗｔ％〜１５ｗｔ％の間である水／アセトン溶液は、５、６０、１２０秒の時間を通じてそれらの元の質量を殆ど全て維持し、３００および５８５秒においてだけわずかな蒸発損失を示す。

図４は、ＰＦＰＥを含むエタノール／アセトン混合物の蒸発速度のグラフである。グラフの横軸は、左側の試験開始時間および右側の６００秒での試験の終了を以って、時間を秒で示す。インク滴の経時的な標準化重量を縦軸に示す。二つの異なる溶液群がチャート上に表される。第一群は、最大１ｗｔ％の変性ＰＦＰＥを含むエタノールおよびアセトンの三つの溶液を含む。第二群は、変性ＰＦＰＥを含まないエタノールおよびアセトンの三つの対照溶液を含む。液滴の開始時の質量は、５〜７ミリグラムの間であった。

グラフに示すように、第一群の溶液は、対照溶液の第二群と比較して顕著な重量減少の縮小を示す。第二群の三つの対照溶液は、１００ｗｔ％のエタノール、５０ｗｔ％のエタノール：５０ｗｔ％のアセトン、および１００ｗｔ％のアセトンを含む。三つの対照溶液は、６０秒以前に完全な液滴の蒸発という非常に急速な蒸発を示した。それに対して、変性ＰＦＰＥを含む第一群の溶液は、蒸発の度合いに大幅な低下を示した。およそ１００ｗｔ％のアセトンおよび最大１％ｗｔのＰＦＰＥを含む溶液は、この溶液群において、最高の性能を示した。この溶液は、最初の６０秒間にいくらかの初期の蒸発を示したが、残りの試験時間の間中、元の液滴重量の６０％を超える重量で安定した。同様に、ＰＦＰＥを含む５０ｗｔ％のエタノール：５０ｗｔ％のアセトン溶液もまた、試験時間の初期には高い蒸発率を示したが、元の液滴質量のおよそ５０％で後に安定した。ＰＦＰＥを含む１００ｗｔ％のアセトンは、試験の初期に急激に落ち込み、試験の終わりまで蒸発が続き、それ程良い性能を示さなかった。この溶液は、元の質量のおよそ１０〜１５％を以って試験を終えた。

結論として、上記の原理および組成は、溶剤系インクのデキャップ時間の延長における変性ＰＦＰＥの効果を示す。ＰＦＰＥは、一価短鎖型アルコールを含むインク溶液のデキャップ時間を劇的に延長する。脱イオン化水または一価短鎖型アルコールと組合せた時、ＰＦＰＥの溶解度が比較的高いアセトンとの組合せもまた効果的である．さらに、デキャップ時間が延長されるため、インクにおいてさらなる着色剤が使用され得る。これが低または非多孔質性基材上のより濃いインクおよび高い光学濃度をもたらす。さらに、変性ＰＦＰＥエタノールを含むインクの広がりを防ぐ。これが印刷解像度を改善する。

先の記述は、記載された原理の実施態様および例示を説明および述べるためだけに示された。この記述は、包括的ではなく、またはこれらの原理を開示された明確な形態のいずれにも限定するものではない。上記の観点から、多くの修正および変更が可能である。

Claims (13)

1. 可溶性染料；インクの０．１〜１ｗｔ％の重量の、少なくとも一つのアルキルアミド官能基を含む官能化パーフルオロポリエーテル；および
   一価短鎖型アルコール、アセトン、酢酸エチル、酢酸メチル、１−メトキシ−２−プロパノール、およびジエチレングリコールブチルエーテルの少なくとも一つを含む溶媒
   からなる、溶剤系インクジェットインク。
2. 官能化パーフルオロポリエーテルの数平均分子量が、４００〜４０００の間である、請求項１に記載のインク。
3. アルキルアミド官能基が、−ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_ｘ−ＣＨ_３（式中、ｘ＝８〜３２）の構造を持つ、請求項１もしくは２に記載のインク。
4. 官能化パーフルオロポリエーテルが、−ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_１７−ＣＨ_３のアルキルアミド官能基を含み、２１００〜２３００の間の数平均分子量を持つ官能化パーフルオロポリエーテルである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク
5. 脱イオン化水をさらに含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインク。
6. 一価短鎖型アルコールが、エタノール、メタノールおよびエタノール／メタノール混合物の少なくとも一つを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク。
7. インクが、１０〜２０ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノール、１０〜８５ｗｔ％の一価短鎖型アルコール、および５〜８０ｗｔ％のアセトンを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク。
8. インクが、１〜８ｗｔ％のジエチレングリコールブチルエーテルを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク。
9. インクが、最大１０ｗｔ％のアセトン；
   最大１０ｗｔ％の染料；および
   ０．２〜１．０ｗｔ％の官能化パーフルオロポリエーテル
   を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク。
10. アセトンが、酢酸エチルおよび酢酸メチルの少なくとも一つで少なくとも部分置換された、請求項９に記載のインク。
11. ３〜１０ｗｔ％の脱イオン化水、８２〜９０ｗｔ％のアセトン、および０〜１５ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノールをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインク。
12. 最大１０ｗｔ％のアセトンを含む溶媒；最大１０ｗｔ％の可溶性染料；および
    −ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_１７−ＣＨ_３のアルキルアミド官能基を含む、インクの０．２ｗｔ％〜１ｗｔ％の重量の官能化パーフルオロポリエーテルで、２１００〜２３００の間の数平均分子量を持つ官能化パーフルオロポリエーテルからなる、溶剤系インクジェットインク。
13. ５〜８０ｗｔ％のアセトン；１０〜２０ｗｔ％の１−メトキシ−２−プロパノール；
    １０〜８５ｗｔ％の一価短鎖型アルコール；
    １〜１０ｗｔ％の可溶性染料；
    最大２０ｗｔ％の脱イオン化水；および
    −ＣＯＮＨ−（ＣＨ_２）_１７−ＣＨ_３のアルキルアミド官能基を含む、インクの０．２ｗｔ％〜１ｗｔ％の重量の官能化パーフルオロポリエーテルで、２１００〜２３００の間の数平均分子量を持つ官能化パーフルオロポリエーテル
    からなる、溶剤系インクジェットインク。

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