JP6101201B2 - ポリウレタン含有インクジェットインク - Google Patents

Description

インクジェット印刷が、様々な媒体表面、詳細には紙及び印刷媒体基材上への画像記録の人気の高い手法となったのにはいくつか理由がある。その中には、印刷ノイズの小ささ、高速記録の能力、及びマルチカラー記録の能力がある。加えて、これらの利点は、消費者にとって比較的低い値段で得ることができる。インクジェットインクの化学的性質に関して言えば、大半の市販のインクジェットインクが、水ベースである。よって、その成分は、一般に、染料の場合には水溶性、顔料の場合には水分散性である。さらに、インクジェットインクは、高周波噴射を提供する低い粘性を有しており、発射チャンバの再充填プロセスは、典型的なインクインクジェット構造であってよい。さらに、インクジェット構造に関し有益な印刷性質を有するインクは大抵、印刷された頁における性能は理想的なものより劣るし、印刷頁における性能が理想的であれば、大抵インクジェット構造に関する印刷性質は劣る。よって、印刷装置及び印刷媒体の両方において良好な性能を有する特定の調合を見つけることは、当分野での進歩となり得る。

本発明を開示及び説明する前に、本開示が、ここに開示の特定のプロセスステップ及び材料に限定されるものではないことを理解されたい。そのようなプロセスステップ及び材料は何らかの変形が可能であるからである。ここで使用される用語が、特定の態様を説明する目的のみに使用されることも理解されたい。用語は限定的なものではない。本開示の範囲は、前記添付の特許請求の範囲及びそれと同等のもののみによって限定されることが意図されているからである。

本明細書及び添付の特許請求の範囲においては、文脈が明らかに別のものを記述するのでなければ、単数形を示す「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は複数形の指示も含むことに留意されたい。

ここで用いる限り、「液体ビヒクル」、「ビヒクル」又は「液体媒体」は、本開示の着色剤が分散又は溶解されてインクジェットインクを形成し得る流体を指す。様々な種類の液体ビヒクルが当分野で知られており、広範なインクビヒクルが、本開示の態様によって使用することができる。このようなインクビヒクルは、非限定的に、界面活性剤、有機溶剤及び共溶剤、緩衝剤、殺生物剤、増粘剤、金属イオン封鎖剤、安定剤、耐コゲーション剤並びに水を含む、様々な異なる薬剤の混合物を含んでいてよい。液体ビヒクル自体の一部ではないが、着色剤に加えて、液体ビヒクルは、固体添加剤、例えばポリマー、ラテックス、ＵＶ硬化型材料、可塑剤、塩等を担持していてよい。加えて、「水性の液体ビヒクル」又は「水性のビヒクル」という用語は、溶剤として水を含む液体ビヒクル指す。

ここで用いる限り、「共溶剤」は、液体ビヒクル中に存在する有機溶剤及び／又は水を含む任意の溶剤を指す。

ここで用いる限り、「着色剤」は、液体ビヒクルと共に使用して、本開示のいくつかの態様によりインクジェットインクを形成し得る染料及び／又は顔料含み得る。一態様では、着色剤は、インクジェットインクに色を付与するために使用することができる。

ここで用いる限り、「顔料」は、一般に、顔料着色剤、磁性粒子、アルミナ、シリカ、及び／又は他のセラミックス、有機金属若しくは他の不透明粒子を、このような粒子が色を付与するか否かに関わらず含む。よって、本説明が、顔料着色剤の使用を最初に例示していたとしても、「顔料」という用語は、顔料着色剤のみならず、他の顔料、例えば有機金属、フェライト、セラミックス等を記述するのに、より概括的に使用することができる。しかし、１つの特定の態様では、顔料は顔料着色剤である。

ここで用いる限り、「染料」は、その染料を組み込んでいるビヒクル又は化合物に色を付与する化合物又は分子を指す。一般に、染料は水溶性である。

ここで用いる限り、「デキャップ」は、固化したインクの「プラグ」又は「キャップ」を破壊して、ペンノズルから正常なインク滴を噴射させるプロセスを指す。プラグ又はキャップは、現在のところ、インクビヒクルの蒸発によって生じると理解されている。

ここで用いる限り、「デキャップ性能」は、ノズルが特定の時間にわたって休止してプラグが形成された後に正常なインク滴の噴射がオリフィスから再度噴射される前に発射される電気的なパルスの数を指す。一態様では、「許容可能なデキャップ性能」は、ノズルを３．５秒間休止させた後に、インクジェットペンノズルがインク滴を１０電気的発射パルス以内で発射すること、と定義され得る。

デキャップ性能の判定に関しては、「正常な」インク滴とは、方向を誤らずにインクジェットペンから発射されるインクを指す。

ここで用いる限り、「デセル」は、ペンマイクロチャネル内でのインク流れ抵抗の増大を指し、吐出される滴の速度を低下させるものである。このような流れ抵抗は、インクレオロジーの変化又はプラギングしたチャネルによって生じ得るものであり、大抵の場合には、ペン発射チャンバ内でのインク欠乏の原因となる
ここで用いる限り、「ダウンスワス変動」又は「ＤＳＶ」とは、最初に（所定の時間にわたり休止させたノズルから）印刷されたインクの印刷密度（印字濃度）が、通常より高くなっている印刷欠陥を指す。印刷密度は、その後の印刷において通常のものに漸次的に回復していく。この変動は、ノズルにおける顔料の濃縮と従来のインク滴の減速（デセル）によって生じるドット配置との混合された作用である。

ここで用いる限り、「ダウンスワス変動性能」又は「ＤＳＶ性能」は、ペンが紙上に連続的に噴射している対照スワスと、ノズルが所定の時間にわたり休止をした後にペンが紙上に噴射する試料スワスとの反射の差の大きさ（印刷密度の差の測定）を指す。一態様では、「許容可能なダウンスワス変動性能」又は「許容可能なＤＳＶ性能」は、ノズルを０．５秒間休止させた後の１０単位以下のΔ反射率と定義することができる。この一般的な定義を考慮に入れて、他の値も使用することができる。例えば、ミディアムグレーは、許容可能なダウンスワス変動性能として、５未満のΔ反射率を有し、一方、イエロー及びマゼンタといった他のいくつかのカラーインクは、１０以下のΔ反射率が許容可能なダウンスワス変動性能であってよい。

ここで用いる限り、「酸価」とは、１グラムの乾燥ポリマーを中和させるために要する水酸化カリウムのミリグラムを指す。ポリマーの酸価は、次の等式で得られる式によって計算することができる。酸価＝（ポリマー中の酸のモル数）＊（５６グラム／モル＊（１０００））／（ポリマーの全グラム数）であり、式中、ポリマー中の酸のモル数は、ポリマーを含む滴定可能な全ての酸基の全モル数であり、５６は、水酸化カリウムの式量である。

ここで用いる限り、「置換された」とは、化合物及び部分の水素原子が、別の原子、例えば炭素原子又はヘテロ原子に置き換えられていることを意味し、これは、置換基と呼ばれる基の一部となる。置換基は、例えば、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、アルケニル、アルケノキシ、アルキニル、アルキノキシ、チオアルキル、チオアルケニル、チオアルキニル及びチオアリールを含む。

ここで用いる限り、「ヘテロ原子」とは、窒素、酸素、リン又は硫黄を指す。

「ハロ」及び「ハロゲン」という語は、フルオロ、クロロ、ブロモ、又はヨード置換基を指す。

「環式」という語は、置換されている又は置換されていなくてもよい脂環式又は芳香族リング構造を有することをを指し、１つ以上のヘテロ原子を含んでいてもよいし含まなくてもよい。「複素環式（ヘテロ環式）」という語は、少なくとも１つのヘテロ原子を有する環式化合物を指す。環式構造は、単環式構造、二環式構造及び多環式構造を含む。「脂環式」という語は、芳香族環式部分に対し、脂肪族環式部分を指すものとして使用される。

ここで用いる限り、「アルキル」とは、分枝した、分枝していない又は環式の飽和炭化水素基を指し、典型的には、例えば、１〜約５０の炭素原子、又は１〜約４０の炭素原子、又は１〜約３０の炭素原子を含むが、必ずしもその必要ではない。アルキルは、非限定的に、例えば、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｔ−ブチル、オクチル、及びデシル、並びに例えば、シクロペンチル及びシクロヘキシルのようなシクロアルキル基含む。「低級アルキル」という語は、１〜６の炭素原子を有するアルキル基を指す。「より高級なアルキル」という語は、６より多い炭素原子、例えば、７〜約５０の炭素原子、又は７〜約４０の炭素原子、又は７〜約３０以上の炭素原子を有するアルキル基を指す。ここで用いる限り、「置換アルキル」とは、１つ以上の置換基で置換されたアルキルを指す。「ヘテロアルキル」という語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置き換えられたアルキルを指す。別途指示がなければ、「アルキル」という語は、未置換アルキル、置換アルキル、低級アルキル、及びヘテロアルキルを含む。

ここで用いる限り、「アリール」とは、１つの芳香族リング、又は互いに融合した、直接的に若しくは間接的に（異なる複数の芳香族リングが、メチレン又はエチレン部分のような一般的な基に結合するよう）結合した複数の芳香族リングを含有する基を指す。ここに記載のアリール基は、非限定的に、５〜約５０の炭素原子、又は５〜約４０の炭素原子、又は５〜３０以上の炭素原子を含有していてよい。アリール基は、例えば、フェニル、ナフチル、アントリル、フェナントリル、ビフェニル、ジフェニルエーテル、ジフェニルアミン、及びベンゾフェノンを含む。「置換アリール」という語は、１つ以上の置換基を有するアリール基を指す。「ヘテロアリール」という語は、少なくとも１つの炭素原子がヘテロ原子で置き換えられたアリール基を指す。別途指示がなければ、「アリール」という語は、未置換アリール、置換アリール、及びヘテロアリールを含む。

ここで用いる限り、「約」という語は、数値範囲の終点に柔軟性を与えるために使用され、所与の値は、「わずかに上回る」又は「わずかに下回る」終点であってよいことを示す。この語のフレキシビリティの度合いは、特定の変数によって記述でき、経験及びそれに関連する本記載に基づいて決定されるべき当業者の知識の範囲内にある。

ここで用いる限り、複数の事項、構造上の要素、組成上の要素、及び／又は材料は、簡便化のため一般的に列記して示す場合もある。しかし、これらの列記は、列記された各部材（要素、成分）が、別個の且つ唯一の部材として個々に認識されるように解釈されるべきである。よって、列記された個々の部材は、一般的な群中にそれらが表示されていることにのみ基づいて、同じ群に列記にされた他の任意の部材の実際上の同等物として、その逆の指示が別途なくても、解釈されるべきでない。

濃度、量及び他の数値データは、ここでは範囲の形式で表現され又は示されていてよい。このような範囲の形式は、単に簡便化及び簡略化のために使用されており、よって、範囲の限界値として明記された数値のみを含むのではなく、その範囲内に包含される個々の数値又は副次的な範囲が全て、各数値及び副次的な範囲が明記されているかのように含まれると理解されたい。例えば、「約１重量％〜約５重量％」という数値範囲は、約１重量％〜約５重量％の明記された値のみならず、指示された範囲内の個々の値及び副次的な範囲も含まれると解されるべきである。よって、この数値範囲には、２、３．５及び４のような個々の値、並びに１〜３、２〜４、３〜５等の副次的範囲が含まれる。同じ原則は、１つの数値のみを記載する範囲についても適用される。さらに、このような解釈は、範囲の幅又は記載されている性質に関わらず、適用される。

デキャップを実質的に犠牲にすることなく許容可能なＤＳＶ性能を提供する、言い換えれば、デキャップ（デキャップ特性）を維持しながら、ＤＳＶ性能のさらに大きな改善を達成することができるインクジェットインクが製造できることが認識されている。よって、本発明のインクは、インクジェット構造から印刷された場合に、許容可能なＤＳＶ性能及び許容可能なデキャップ性能を提供することができる。

これに基づき、本開示は、インクジェットインクが、着色剤、液体ビヒクル、界面活性剤及びポリウレタンバインダを含む、インクジェットインク組成物、インクセット、及び方法に関するものである。本組成物及びそれに関連する方法の議論においては、それらの各議論がそれらの各態様に適用可能であることが、その態様の文脈中で明らかに論じられているか否かに関わらず認識できることに留意されたい。よって、例えば、インクジェットインクで使用するためのポリウレタンバインダが論じられている場合、このようなポリウレタンバインダは、そのようなインク又はインクセットの製造の方法のためにも使用することができ、またその逆もある。

具体的にポリウレタンバインダについて見ると、この成分は、ポリエーテルポリオール、ジイソシアネート及び酸ポリオールを含む重合されたモノマーを含んでいてよい。加えて、ポリウレタンバインダは、約３５Ｋ〜５０Ｋの分子量（Ｍｗ）及び５１〜６０の酸価を有していてよい。一態様では、分子量は、約４０Ｋ〜約４５Ｋであってよく、酸価は約５３〜約５７であってよい。

インクセットは、ここに記載のインクの少なくとも１つを有していてよい。加えて、ここに記載のインクジェットインクを製造する方法は、酸ポリオールをジイソシアネートと反応させて、酸性化ジイソシアネートを生成させ、当該酸性化ジイソシアネートをポリエーテルポリオールと反応させて、ポリウレタンバインダを生成し、ポリウレタンバインダを液体ビヒクル着色剤及び界面活性剤と混合させ、インクジェットインクを生成させることを含んでいてよい。モノマーは、連続して又は同時に反応させて、ポリウレタンバインダを生成させることができる。加えて、酸ポリオールの量は、化学量論的に制御されて、ここに記載の酸価の範囲が提供される。

ポリウレタンバインダは、概括的に、ポリエーテルポリオール、ジイソシアネート及び酸ポリオールを含む重合化されたモノマーを含んでいてよい。ポリエーテルポリオール及び酸ポリオールは組み合わせ（混合し）、さらに、ジイソシアネートと反応させることができ、ポリウレタンバインダが形成される。このように、一般に、ポリウレタンは、ハードセグメントと呼ばれるジイソシアネート部分と、ソフトセグメントと呼ばれるジオールとを含む。一態様では、ポリウレタンバインダは、鎖延長剤を除くことができる。鎖延長剤は、当該鎖延長剤がポリウレタンのハードセグメント中に残るように、ジイソシアネートと重合することができる任意の化合物である。一態様では、鎖延長剤は、ジイソシアネートでないハードセグメント中に残る５００Ｍｗ未満の分子量を有する任意の化合物であってよい。ここに記載の分子量は、別途記載がなければ、重量平均の分子量を指す。

一態様では、ポリエーテルポリオールは、ポリエチレングリコール；ポリプロピレングリコール；ポリテトラメチレングリコール；ポリ（エチレンオキサイド）ポリマー；ポリ（プロピレンオキサイド）ポリマー；ポリ（テトラメチレンオキサイド）ポリマー；それらのコポリマーであって、ジオール及びトリオールを含む多価化合物から得られた末端ヒドロキシル基を有するもの；それらの組合せ、並びにそれらの混合物の群から選択することができる。別の態様では、ポリエーテルポリオールは、ポリ（アルケンＣ２〜Ｃ４オキサイド）ポリマーであってよく、Ｃ２〜Ｃ４は、ポリマー鎖の骨格上にある酸素原子間の炭素の量を指す。

ここに記載のジイソシアネーは、メチレンジフェニルジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ｐ−テトラメチルキシレンジイソシアネート、ｍ−テトラメチルキシレンジイソシアネート、ビトリレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、メチレン−ビス（４−シクロヘキシル）ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、及びそれらの混合物の群から選択することができる。一態様では、ジイソシアネートは、脂肪族環式ジイソシアネートであってよい。

ここに記載の酸ポリオールは、ＨＯ−（ＣＨ_２）_ｎ（ＣＲ_１Ｒ_２）_ｍ（ＣＨ_２）_ｐ−ＯＨ［式中、Ｒ_１及びＲ_２は、独立してＨ、ヒドロキシル、アルキル基、又は酸基であり、ｎは０〜２０であり、ｐは０〜２０であり、ｍは１〜２０であり、Ｒ_１及びＲ_２の少なくとも１つは、酸基である］の構造を有していてよい。一態様では、酸ポリオールは、４〜１２の炭素を有していてよい。

ポリウレタンバインダは、様々な量のポリオール及びジイソシアネートを有していてよい。一般に、ジイソシアネートは、ポリウレタンバインダ中に約１０重量％〜約７０重量％存在していてよい。一態様では、ジイソシアネートは、約２５重量％〜約３５重量％で存在していてよい。一般に、ポリエーテルポリオールは、ポリウレタンバインダ中に約２０重量％〜約８０重量％存在していてよい。別の態様では、ポリエーテルポリオールは、約４０重量％〜約６０重量％で存在していてよい。一般に、酸ポリオールは、ポリウレタンバインダ中に約１重量％〜約４０重量％で存在していてよい。酸ポリオールは、別態様では、約１０重量％〜約１５重量％で存在していてよい。ポリウレタンバインダは、一般に、インクジェットインク中に、許容可能なデキャップ性能及び許容可能なＤＳＶ性能を提供するために十分に存在していてよいが、一態様では、インクジェットインクは、約０．１：１〜約２：１のポリウレタンバインダと着色剤との比を有していてよい。

一般に、着色剤は、ここに記載の顔料及び／又は染料であってよい。一態様では、着色剤は、アクリル樹脂分散顔料であってよい。加えて、顔料は、自己分散性顔料であってよい。着色剤は、インクジェットインク中に約０．１重量％〜約１０重量％で存在していてよい。液体ビヒクルは、一般に、溶剤を含み、これにより、着色剤、界面活性剤、及びポリウレタンバインダがその中に分散できるようになっている。液体ビヒクルは、１つの溶剤又は追加的な共溶剤を含んでいてよい。一態様では、液体ビヒクルは、水を含んでいてよい。別の態様では、液体ビヒクルは、複素環式有機共溶剤及びグリコールを含む水性の液体ビヒクルであってよい。

液体ビヒクルは、界面活性剤も含んでいてよい。一態様では、界面活性剤は、非イオン性界面活性剤であってよい。使用できる適した界面活性剤は、アルキルポリエチレンオキサイド、アルキルフェニルポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイドブロックコポリマー、アセチレン性ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド（ジ）エステル、ポリエチレンオキサイドアミン、プロトン化したポリエチレンオキサイドアミン、プロトン化したポリエチレンオキサイドアミド、ジメチコンコポリオール、置換されたアミンオキサイド、及びこれらに類するものを含む。インクジェットインクに添加される界面活性剤の量は、０．０１重量％〜１０重量％であってよい。

本開示のインクジェットインクは、許容可能なダウンスワス変動性能並びに許容可能なデキャップ性能を提供することができる。許容可能なダウンスワス変動性能は、０．５秒ノズル休止時間の場合に測定される１０以下のΔ反射率を有するものとして評価され得る。許容可能なデキャップ性能は、ノズルを３．５秒間休止させた後にインクジェットペンノズルが１０電気的発射パルス以内で正常なインク滴を発射するものとして評価され得る。一態様では、許容可能なデキャップ性能は、ノズルを３．５秒間休止させた後にインクジェットペンノズルが８電気発射パルス以内で正常なインク滴を発射することによって、評価され得る。別の態様では、許容可能なダウンスワス変動性能は、０．５秒の休止時間の場合に測定される６未満のΔ反射率を有するものとして評価され得る。許容可能なダウンスワス変動性能は、インクの色に依存し得る。一態様では、ブラックインク又はグレーインク（その任意の色調を含む）は、０．５秒の休止時間の場合に測定される５未満のΔ反射率を有するものとして測定された許容可能なダウンスワス変動性能を有し得る。別の態様では、カラーインクは、０．５秒のノズル休止時間の場合に測定された１０未満のΔ反射率を有するものとして測定された許容可能なダウンスワス変動性能を有し得る。カラーインクは、ブラック、グレー又はそれらの色合いでない色を付与するインクである。１つの局面では、カラーインクは、イエロー、マゼンタ又はそれらの混合物であってよい。加えて、一態様では、カラーインクは、０．５秒のノズル休止時間の場合に測定された８以下のΔ反射率を有していてよく、カラーインクは、ブラック、グレー又はそれらの色合いでない色を付与するインクである。

本発明のインクは、アクリル分散剤も含んでいてよい。アクリル分散剤は、酸モノマーを含む親水性のモノマー、及び疎水性のモノマーを有するアクリルポリマーを含んでいてよい。アクリル分散剤中で重合することができる疎水性のモノマーは、非限定的に、スチレン、ｐ−メチルスチレン、メチルメタクリレート、ヘキシルアクリレート、ヘキシルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、オクタデシルアクリレート、オクタデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、塩化ビニルベンジル、イソボルニルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−フェノキシエチルメタクリレート、エチレン化ノニルフェノールメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、ｎ−オクチルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、アルコキシ化テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソデシルアクリレート、イソボルニルメタクリレートそれらの組合せ、それらの誘導体、並びにそれらの混合物を含む。

酸性モノマーは、アクリル分散剤中に約０．１重量％〜約３０重量％で存在していてよい。アクリル分散剤中で使用できる酸性モノマーは、非限定的に、アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、ジメチルアクリル酸、無水マレイン酸、マレイン酸、ビニルスルホネート、シアノアクリル酸、ビニル酢酸、アリル酢酸、エチリジン酢酸、プロピリジン酢酸、クロトン酸、フマル酸、イタコン酸、ソルビン酸、アンゲリカ酸、ケイ皮酸、スチリルアクリル酸、シトラコン酸、グルタコン酸、アコニット酸、フェニルアクリル酸、アクリロキシプロピオン酸、アコニット酸、フェニルアクリル酸、アクリロキシプロピオン酸、ビニル安息香酸、Ｎ−ビニルスクシンアミド酸、メサコン酸、メタクロイルアラニン、アクリロイルヒドロキシグリシン、スルホエチルメタクリル酸、スルホプロピルアクリル酸、スチレンスルホン酸、スルホエチルアクリル酸、２−メタクロイルオキシメタン−１−スルホン酸、３−メタクロイルオキシプロパン−１−スルホン酸、３−（ビニルオキシ）プロパン−１−スルホン酸、エチレンスルホン酸、ビニル硫酸、４−ビニルフェニル硫酸、エチレンホスホン酸、ビニルリン酸、ビニル安息香酸、２−アクリルアミド−２−メチル−１−プロパンスルホン酸、それらの組合せ、それらの誘導体、並びにそれらの混合物を含む。

加えて、アクリル分散剤は、官能化エチレングリコールアクリレートのような反応性界面活性剤で含んでいてよく、それには、Ｒｈｏｄｉａから販売されている界面活性剤のＳＩＰＯＭＥＲ（登録商標）シリーズが含まれる。反応性界面活性剤の他の非限定的な例は、日本の第一工業製薬株式会社から市販されているＨＩＴＥＮＯＬ（商標）（ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルアンモニウムスルフェート）及びＮＯＩＧＥＮ（商標）（ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル）反応性界面活性剤；Ｈｅｎｋｅｌから市販されているＴＲＥＭ（登録商標）（スルホスクシネート）；並びにオランダのＵｎｉｑｅｍａから市販されているＭＡＸＥＭＵＬ（登録商標）（アニオン性ホフフェートエステル）反応性界面活性剤を含む。上に列記したいくつかの材料の適したグレードは、ＨＩＴＥＮＯＬ ＢＣ−２０、ＮＯＩＺＥＮ ＲＮ−３０、ＴＲＥＭ ＬＴ−４０、並びにＭＡＸＥＭＵＬ ６１０６及び６１１２を含んでいてよい。

本開示のインクジェットインク組成物は、非限定的に、ビニル媒体、セルロースベースの紙媒体、様々な布材料、ポリマー材料（その非限定的な例は、ポリエステル白色フィルム又はポリエステル透明フィルムを含む）、写真紙（その非限定的な例は、紙の片面又は両面に押し出されたポリエチレン又はポリプロピレンを含む）、金属、及び／又はこれらの混合物若しくは複合材料を含む多くの種類の記録媒体の基材での使用にも適し得る。適した金属材料の非限定的な例は、例えば、、アルミニウム、銀、スズ、銅、それらの合金、及び／又はそれらの混合物の少なくとも１つからなる箔状の金属である。

上述したように、本発明のインクジェットインクは、液体ビヒクル中に界面活性剤により分散させた着色剤、及びポリウレタンバインダを含んでいてよい。ここに記載の典型的な液体ビヒクルの配合物は、水、及び任意に、ジェットの構造に応じて、全体中に０．１重量％〜３０重量％で存在する１つ以上の共溶剤を含んでいてよく、上記範囲外の量も使用することができる。さらに、１つ以上の非イオン性、カチオン性、及び／又はアニオン性の界面活性剤が、０．０１重量％〜１０重量％で存在していてもよい。着色剤及びポリウレタンバインダに加えて、配合物の残余は、純水、又は当分野で知られた他のビヒクル成分、例えば、殺生物剤、増粘剤、ｐＨ調製のための材料、金属イオン封鎖剤、防腐剤、及びこれらに類するものであってよい。一態様では、液体ビヒクルは、主として水であってよい。

使用可能な共溶剤の類は、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、グリコールエーテル、ポリグリコールエーテル、カプロラクタム、ホルムアミド、アセトアミド、及び長鎖アルコールを含む有機共溶剤を含んでいてよい。

そのような化合物の例は、第１級脂肪族アルコール、第２級脂肪族アルコール、１，２−アルコール、１，３−アルコール、１，５−アルコール、エチレングリコールアルキルエーテル、プロピレングリコールアルキルエーテル、ポリエチレングリコールアルキルエーテルのより高級の同族体（Ｃ６〜Ｃ１２）、Ｎ−アルキルカプロラクタム、未置換カプロラクタム、置換及び未置換ホルムアミド、置換及び未置換アセトアミド、及びこれらに類するものを含む。

本開示の調合物に矛盾なく、特定の用途のためにインク組成物の特性を最適化するため様々な他の添加剤を使用することができる。これらの添加剤の例は、有害な微生物の成長を阻止するために添加されるものである。これらの添加剤は、殺生物剤、殺菌剤、及びインク配合物において通常使用されている他の微生物薬剤であってよい。適する微生物薬剤の例は、非限定的に、ＮＵＯＳＥＰＴ（登録商標）（Ｎｕｄｅｘ，Ｉｎｃ．）、ＵＣＡＲＣＩＤＥ（商標）（Ｕｎｉｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｒｐ．）、ＶＡＮＣＩＤＥ（登録商標）（Ｒ．Ｔ． Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ Ｃｏ．）、ＰＲＯＸＥＬ（登録商標）（ＩＣＩ Ａｍｅｒｉｃａ）、並びにそれらの組合せを含む。

金属イオン封鎖剤、例えば、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）は、重金属不純物の有害な作用を排除するために含有させることができ、緩衝剤溶液は、インクのｐＨを制御するために使用することができる。例えば、０重量％〜２重量％で使用することができる。インクの特性を変更させるために、増粘剤及び緩衝剤並びに当業者に知られた他の添加剤も、所望に応じて存在していてよい。このような添加剤は、０重量％〜２０重量％で存在していてよい。

以下の例は、現在のところ分かっている本発明の組成物、システム、及び方法の多数の態様を示す。

しかし、以下のものは、単に、本発明の組成物、システム、及び方法の原理の応用の例示又は事例にすぎないことを理解されたい。多数の変更及び代替の組成物、方法、及びシステムが、本発明のシステム及び方法の思想及び範囲から逸脱することなく当業者により導かれ得る。添付の特許請求の範囲は、このような変更及び変形を包含することを意図したものである。よって、本発明の組成物、システム、及び方法は上で特定されて記述されてはいるが、以下の例は、許容可能な態様と現在のところ考えられるものに関連してさらなる詳細を提供するものである。

例１−インクジェットインク組成物
表１は、本開示の態様により、６つの顔料インクジェットインク組成物を作るために使用されるインク配合物を示す。インクビヒクル調合物を使用して、３つのライトシアンインク及び３つのライトマゼンタインクを調製した。その全てが表１に列記した成分を有する。

例２−比較インクジェットインク組成物
同様のインク配合物を使用して、３つの比較ライトシアンインク及び３つの比較ライトマゼンタインクを調製した。ポリウレタンバインダ以外、その全てが、表１に記載した範囲にある。各インクは比較インクに対応することに留意されたい。つまり、例１のＬＣ＃１は、（ポリウレタンバインダを除いて）例２のＬＣ＃１と同じインク配合を有し、例１のＬＣ＃２は、（ポリウレタンバインダを除いて）例２のＬＣ＃２と同じインク配合を有する等。また、例１のインクで使用されたポリウレタンバインダは、例２の比較インクで使用されているポリウレタンバインダと同じ基本的なモノマー（酸ポリオール、ジイソシアネート及びポリエーテルポリオール）並びにＭｗを有しているが、例１のポリウレタンバインダは、５５の酸価を有するのに対し、例２の比較インクで使用されるポリウレタンバインダは、５０の酸価を有する点で異なることに留意されたい。

例３−デセル及びＤＳＶ性能のデータ
例１及び例２のインクを、デキャップ及びＤＳＶについて試験した。表２に、その試験の結果を示す。以下の値は、各インクについて２回試験の平均を表す。

表２から分かるように、例１のインクは、比較インクよりも広い範囲の許容可能なＤＳＶ及びデキャップを提供している。ここで、許容可能なＤＳＶ性能は、１０以下のΔ反射率を有するものとして評価され、許容可能なデキャップ性能は、ノズルを３．５秒間休止させた後にインクジェットペンノズルが正常なインク滴を１０電気発射パルス以内で発射するものとして評価された。例１のライトシアンインクの平均のデキャップ性能は、９．０であり、一方、比較ライトシアンインクは７．２の平均値を示し、これらは極めて近い。同様に、例１のライトマゼンタインクの平均のデキャップ性能は、７．７であり、比較ライトマゼンタインクは、６．８の平均値を示し、これらは極めて近い。しかし、例１のライトシアンインクの平均のＤＳＶ性能は６．３であり、比較ライトシアンインクは１１．３の平均を示した。加えて、例１のライトマゼンタインクの平均のＤＳＶ性能は５．５であり、比較ライトマゼンタインクは８．８の平均を示した。このように、例１のインクは、許容可能なデキャップ性能を維持しながら、インクジェットインクのＤＳＶ性能を大きく増大させることができる。

よって、一態様では、インクジェットインクは、比較インクに対して、デキャップ性能を比較インクの２０％以内に維持しながら（本発明のインクと比較インクとのデキャップ性能の差を本発明のインクのデキャップ性能で割り、１００を乗じて％の値としたものとして評価）、ＤＳＶ性能の２５％増加をもたらすことができる（本願インクと比較インクとのＤＳＶ性能の差を本願インクのＤＳＶ性能で割り、１００を乗じて％の値としたものとして評価）。別の態様では、本インクは、上述のようにデキャップ性能を比較インクの２０％以内に維持しながら、ＤＳＶ性能の５０％の増大、又は７５％の増大までももたらす。

本開示は、特定の好ましい態様を参照して記述しているが、当業者は、本開示の思想から逸脱することなく、様々な変更、変化、省略及び置換が可能であることを認識するであろう。したがって、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されることが意図されている。

Claims (4)

1. 許容可能なダウンスワス変動性能と許容可能なデキャップ性能をもたらすポリウレタンバインダの使用方法であって、
   ０．５〜５重量％の着色剤；
   インクジェットインクの３〜１１重量％のヘテロ環式溶剤および１〜５重量％のグリコールを含む水性液体ビヒクル；
   界面活性剤；及び
   ０．１〜２．５重量％のポリウレタンバインダを含むポリウレタン含有インクジェットインクを調製するステップであって、
   インクジェットインクが０．１：１〜２：１の、ウレタンバインダと着色剤との比を有し、
   前記ポリウレタンバインダが、ポリ（エチレンオキサイド）ポリマー；ポリ（プロピレンオキサイド）ポリマー；ポリ（テトラメチレンオキサイド）ポリマー；並びにそれらの混合物の群から選択される４０重量％〜６０重量％のポリエーテルポリオール、２５重量％〜３５重量％の脂肪族環式ジイソシアネート及び１０重量％〜１５重量％の酸ポリオールを含む重合したモノマーを含み、
   前記酸ポリオールが、４〜１２の炭素を有し、ＨＯ−（ＣＨ _２ ） _ｎ （ＣＲ _１ Ｒ _２ ） _ｍ （ＣＨ _２ ） _ｐ −ＯＨの構造を有し、式中、Ｒ _１ 及びＲ _２ が独立してＨ、ヒドロキシル、アルキル基、又は酸基であり；ｎが０〜２０であり；ｐが０〜２０であり；ｍが１〜２０であり；Ｒ _１ 及びＲ _２ の少なくとも１つが酸基であり、
   前記ポリウレタンバインダが、４０Ｋ〜４５ＫのＭｗ及び５３〜５７の酸価を有するステップ、ならびに
   電気的発射パルスに反応してインク滴を発射するインクジェットペンノズルによって前記インクジェットインクを用いるステップを含み、
   ここで、前記許容可能なダウンスワス変動性能は、前記インクジェットペンノズルを０．５秒間休止した後に８単位以下のΔ反射率を有するものとして定義され、前記許容可能なデキャップ性能は、前記インクジェットペンノズルを３．５秒間休止した後に前記インクジェットペンノズルが１０電気発射パルス以内に正常なインク滴を発射するものとして定義され、前記正常なインク滴とは、方向を誤らずに前記インクジェットペンノズルから発射されるインクを指す、方法。
2. 前記脂肪族環式ジイソシアネートが、イソホロンジイソシアネートである、請求項１に記載の方法。
3. 前記着色剤が、アクリル樹脂分散顔料である、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記界面活性剤が、非イオン性界面活性剤である、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。