JPH01272673A - インクジェットインク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本出願は、本出願の譲受人に譲渡されている幾つかの特
許並びに継続中の特許出願に関連し２ている。これらの
関連の特許並びに特許出願は、以４Ｓの通りである。１
９８１年１２月１７日出願の米国特許出願下３３１，６
０４号（現在米国特許第４．３９０，３６９号として特
許を受けており、発明の名称は”Ｎａｔｕｒａｌ　Ｗａ
ｘ−Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｉｎｋ　Ｊｅｔ。

Ｉｎｋｓ”である）及び１９８３年６月２７日出願のそ
の継続出願第５０７．９ｉ８号。米国特許第４゜３６１
．８４３号（発明の名称”　　！ｍｐｒｏｖｅｄ　Ｉｎ
ｋＪｅｔ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔ
ｈｏｄｓ”　）。１９８２年７月！り出願の米国特許出
願３９４，１５４号（発明の名称”　５ｔｅａｒｉｃ　
Ａｃ１ｄ　Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　Ｉｎｋ　ＪｅｔＩｎ
ｋｓ”であり、既に放棄されている）及び１９８：３年
１２月２３日出願のその継続出願第５６５゜１２４号。

米国特許第４，３８６．’９６１、発明の名称”　Ｈｅ
ｔｅｒｏｌｏｇｏｕｓ　Ｉｎｋ　Ｊｅｔ　Ｉｎｋ　Ｃｏ
ｌ１ｌｐｏｓｉ−ｔ　１ｏｎｓ”）及び１９８３年６月
５日出願のその継続出願第５０１，０７４号。１９８４
年１１月５日出願の米国特許出願下６６８，０９５号（
既に放棄されている）及び１９８７年１月２３日出願の
その継続出願第００６，７２７号。１９８４年１１月１
６日出願の米国特許出願下６７２．’５８７号（発明の
名称”　Ｌｏｗ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｉｍｐｕｉｓｅ
　ＩｎｋＪｅｔ　Ｉｎｋ”であり、既に放棄されている
）及び１９８７年４月１３日出願のその継続特許出願下
０３７．０６２号。尚、本明細吉中には以上の各特許並
びに特許出願の開示内容を参照１−て取り入れている。

本発明は、インパルスインク及びバブルジゴット印刷の
分野に関する。より詳細には本発明は、ドロップ−オン
−デマンドインパルスインクジェットヘッドを備えたプ
リンタにおいて使用されるインパルスインクまたはバブ
ルジェットインクの分野に関する。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕このよう
なプリンタは、通常は多数の印刷媒体（その最も一般的
なものは、様々な多孔度の紙である）に印刷を行なう。

この印刷の質を満足のいくものにするための方策として
、射出するインクの特性に合った素材の印刷媒体を入念
に選ぶということが知られている。しかしこうした方策
は、一定の情況下（大きなパッケージに印刷を行なう場
合等）では適切であるが、特定のインクに対する印刷媒
体の遣損の余地の限られている多くの情況下では好まし
いものではない。従って、広範囲な印刷媒体に対して満
足のいく印刷を行なうことのできるインパルスインクジ
ェットインクの必要性が存在する。

公知のインパルスインクジ、ｒ−？／　）インクの多く
は、水性または非水性の液体インクである。これらの液
体インクには多くの利点がある。即ちこれらの液体イン
クは、貯蔵及び運搬が簡単であり（但し着色剤が容易に
展色剤に溶解するという条件付きでである）、また通常
は室温では粘性が低いので非常に簡単に射出することが
できる。しかｌ、他方液体インクには、射出されて多孔
性の印刷媒体（ラグの含１の多いボンド紙等）に付着し
たときに該媒体上で浸透及び拡散しやすい傾向がある。

従って、特殊な印刷媒体以外に対して満足のいく印刷を
行なうことは、液体、インパルスインクジゴツトインク
では困難である。液体インクで印刷した活字は、インク
が滲んだりぼんやり広がったりしたような外観を呈する
ことがしばしばである。

今Ｆ１、液体インパルスインクジェット印刷装置は一般
のオフィスでは僅かに採用されているだけである。

固体−液体相変化インク（つまり、室温では固体である
が容易に溶かして射出することのできるインク）を用い
ることも公知である。こわらのインクは、例えば米国特
許第４，４９０．７３ｉ号、第３，６５３，９３２号、
第３，７１５，２１９号、第・１，３９０，３６９号で
言及されている。

これらの［熱く溶けた（　ｈｏｔ、−５ｅｌｔ　）　Ｊ
インクは、通常、インクが射出温度にまで加熱されたと
きに溶解する展色剤（天然ロウ、樹脂あるいは長鎖脂肪
酸、エステル、またはアルコール等）を含有している。

加熱されたインク滴は、射出された後、印刷媒体に衝突
して直ちにその媒体表面で凝固電る。この現象は、幾つ
かの点で、輪郭のはっきり）９．た濃い色の活字を印刷
するのに好都合である。

この活字は、僅かに盛り上がっているので、彫って作っ
たのではないかと思わせられる程である。

このインクは室温では固体なので、貯蔵及びａ！搬の間
にインクから着色剤系が分離する傾向は小さい。このこ
とは、液体インクでは通常使用しない様々な着色剤系（
顔料を主成分とする成る着色剤系等）の使用を促進する
。

しかし、多くの熱く溶けた相変化インクには欠点もある
。即ち、室温よりも遥かに高い温度に印刷媒体がさらさ
れている使用または貯蔵状態（例えば、晴れた日に乗用
車のトランクの中に入れておいた紙は華氏１００度［摂
氏３８度］を遥かに越えた温度になる）の下では、相変
化インクが再び溶解する。その結県、活字が印刷媒体表
面よりも盛り上がっている箇所で、隣のページへの不必
要な粘着が起こってしまう。熱く溶けたインクは、室温
では固体であり印刷媒体の表面に位置する傾向があるの
で、てかてか光ったり、ひび割れたり、薄片になっては
げ落ちたりもしがちである。従って、熱く溶けたインク
を適切に使用するためには、使用条件に合ったインクを
選ぶことが必要である。

印刷媒体及び射出条件を、ある程度のインクの浸透と所
望の印刷特性とを共に達成するように選ぶのが好都合で
ある。

ドロップオンデマンドプリンタ用インクジェットインク
の開発において成し遂げられた多大の進歩にもかかわら
ず、広範囲の印刷媒体に輪郭のはっきりした烏い色の活
字を印刷でき１．かもひび割れたり不鮮明になったりは
げ落ちたりてかてか光ったりしないインクが、依然とし
て必要とされている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、室温ではゲルである新規なインクジェットま
たはバブルジェットインクを提供する。

このインクは、熱相変化インクと液体インクとの有利な
特性を兼ね備えている。より詳細には、本発明に係るイ
ンクは、９０から９９．９重量％の水性ゾル−ゲル展色
剤（例えばカラジーナンと水）とＯｌｌから１０重量％
の着色剤とを含んでいる。

この展色剤は、室温ではゲルであり、−層高い射出温度
では分散してゾルを形成する。これらのインクは、ゾル
−ゲル特性を原因として、一般に９０％を越える水分を
含んでいる。しかしこれらのインクは、（とりわけａ・
を出されたとΔの浸透及び拡散という局面に関しては）
他の水性インクと同じようには振る舞わない。

本発明に係るインクは、約４０から１１０℃の範囲の高
温（好ましくは約′７０℃）で、インパルスによって射
出される。このｉ琵崩では、このインクは約３から１５
センヂポイズ（好ましくは４から７センチポイズ）の粘
性を有（７でいる（例えばＲｒｏｏｋｆ　１ｅｌｄ　　
Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌ　ｔｌｌｉ度計で１１１１＋定）。

これらのインクは、抑制された浸透性及び拡散性を呈す
るが、はとんどの印刷媒体の表面（ごはとどまらない（
表面にとどまると、インクが不鮮明になったりはげ落ち
たりＩ２がもである）。

〔実施例〕

本発明は、ドロップオニ／デマンド（インパルス）イン
クジェットまたはバブルジェットプリンタ用の新規なイ
ンクを提供する。こうしたプリンタは広く知られている
。これらのプリンタは、要求と同時に、インク滴を〜滴
ずつまたは連続して射出する。このことは、通常、イン
ク貯蔵器から送られたインクを収容する圧電プリントヘ
ッドを設けることによって達成される。この方法は、イ
ンク滴（そのうちの幾つかまたは全ては静電気的に偏向
させられろ）を概ね間断なく射出する他のジェット印刷
方法とは区別されるべきである。本発明に係るインクは
、熱バブル式プリンタだ１」でなく、トランジューサで
駆動する従来の、インクジェットプリンタにおいても使
用することができる。

トランジューサで駆動するインクジェットプリンタには
、一般に、インク滴射出用のオリフィスとインク貯蔵器
に連通した。インク供給口とを備えたインクジェット室
が設けられている。こうしたプリンタでは、駆動体の励
起状態の変化かオリフィスからのイ：７り滴の射出をも
たらすような仕方で、駆動体かイソクジゴツト室に連結
されている。

駆動体の励起状態を適当な瞬間に変化させることにより
、要求と同時に適宜の印刷媒体即ち目標（紙等）に向か
う軌道上にインク滴を射出することができる。米国特許
第４，４５９．６０１号及び第４．６４６，１０６号は
、次のよ・）なインクジェット装置を開示し２ている。

つまり、デマンド即ちインパルスインクジェットを複数
配列しており、各ジェットが駆動体の伸縮に応答してオ
リフィスからインク滴を射出し、駆動体は、細長いトラ
ンジューサでありその長手軸線に交差して選択的にかけ
られる電場に応答して励起されるインクジェット装置で
ある。このインクジェット装置の一例は、データプロダ
クツ社製の５Ｉ４８０プリンタである。

バブルジェットプリンタでは、オリフィス付近の限定さ
れた量のインクに対し、制御され局部化された熱が伝え
られる。この伝熱は、こうした量のインクを気化し膨張
させるのに十分な能力があり、これにより、印［６１１
媒体への印刷の間オリフィスからインクを射出する。市
販のバブルジェットプリンタの一例は、ヒユーレット−
パラカード社製のＴｈ１ｎｋ　Ｊｅｔ　Ｐｒ１ｎｔｅｒ
である。

本発明に係るインク中の着色剤のための展色剤は、水性
のゾル−ゲル展色剤である。ゲルは、固体と液体とから
成る二相コロイド系として定義されている。ゲルは、弾
性のある固体として振る舞い、その特有の形状を維持す
る。一方、ゾル（コロイド分散系）の形状は、それを入
れる容器の形状によって決まる。適切なゾル−ゲル展色
剤を着色剤と混ぜると、室温ではゲルでありインパルス
射出用温度（約４０から１００℃）ではゾルであるイン
クが出来上がる。このインクはまた熱的に可逆でなけれ
ばならない。つまり、加熱、冷却によって繰り返し「溶
解」、膠質化し７なければならない。

加熱及び冷却によって膠質化する（つまり熱的に可逆な
）多くのハイドロコロイドが公知である。

その中で、カラジーナン特にｔ（イオタ）カラジーナン
が、本発明に係るインク用のゾル−ゲル展色剤の調製に
とってとりわけ有用であることが発見された。カラジー
ナンは、紅葉植物綱に属する成る赤い海草から水性アル
カリ水と一緒に抽出されるハイドロコロイドであり、ア
ルコールによる沈澱、ドラム−ロール乾燥、または冷凍
によって溶液から分離される。ｌカラジーナンが本発明
にとって特に好ましい理由は、必要な熱的可逆性をｒイ
しているだけでなく、ソネＩノシス現象の起きｉ、くい
（つまり固体と液体とが分離しない）ゲル（、゛なると
いうことにある。

好適な実施例では、水性ゾル−ゲル展色剤は、約０．２
５から０．５０重偵％のｔカラン・−・ナンを含んでい
る。この展色剤のゾル−ゲル転移温度は、ｌカラン・−
ナンの濃度の増大につれて上昇する。約０．５０重量％
の濃度では、転移温度は水の沸点に近づきすぎる。重さ
にして約０，２５％十満の濃度では、転移温度：、東室
温よりも＋１・）に高い、・温度にはならない。

本発明に係る、インクにカラノーナ〕ノを使用すること
の一つの利点は、カラジーナンの生理学的許容性に由来
している。カラジーナンは食べることができるので、水
とカラジーナンと食用染料とを混ぜ合わせることによっ
て、薬の錠剤や食料品への印刷にとって有用な生理学的
許容性のあるインクを作ることができる。本発明に係る
インクを使用すれば、どんな多孔度の媒体Ｉ：印刷する
場合ごも、ドツトの質を向Ｊ：、させることができる。

様ノχな公知の相溶性着色剤系を、本発明に係イ）イン
クにおいて用いてよい。こらした着色剤系は、。

陽イオン性または弱陰イオン性のものであるのが好ま１
７い。カラジーナンは、ｐ　Ｈ７からｉｔの範囲で最も
安定Ｉ２ている。ｐ　！−１約３．５未満では、カラジ
ーナンは加水分解；２てし７まって膠質化に役立になく
なる６、従って、最も好適な染料は、色相（カラ・−・
インデックス［ＣＩ　］　）フルベントブラック５、色
相ベーシックイエイア−３７、色相べ・シック１ノット
貫、色相ベーシックバイオレットｌＯ１色相ベーンツク
ブルー８１、のよ）な塩基性の染料である。弱酸性の染
料（アシッドレ・！ドＩ、アシ・ノドイエロー３６、ア
シッドブルー９を含む色相酸性クラス染料等）は、系の
Ｐ　［４が約３．５以上のままである限り使用してよい
。

本発明に係るインクには、表面活性剤（例えば非イオン
性ポリエーテル表面活性剤）や湿潤剤のような添加剤を
一種類または複数種類添加してもよい。これらの添加剤
は、水の蒸発を抑制することによって湿潤性を高める傾
向がある。

本明細書に定義１７たゾル−ゲル展色剤を用いて作った
インクは、射出されたとき、液体インクと固体インクと
の有利な特性を兼ね備えている。これらのインクは、印
刷媒体に衝突したとき、凝固して媒体表面にとどまるよ
うなことはない。印刷媒体が紙のような多孔性のもので
ある場合、これらのインクは繊維の間に移動して繊維に
吸収される。他方、これらのインクの移動特性は従来の
液体インクとは異なっている。何故なら、これらのイン
クは、吸収される而に横方向に拡散したりしないからで
ある。

本発明に係るインクはゲルとして提供されるので、この
インクをプリンタの射出室内に流入させるためには、溶
かしてゾル状態にしなければならない。インクを工場で
使い捨て式ヘッドに詰めることにより、インクを射出室
内に流入させる以外に新たな溶解処理を要しないように
することは、随意である。従って、インクジェットには
、いつでも射出できる液体状態にインクを保つためのヒ
ーターが備わってなければならない。プリンタの電源を
切ると、インクは冷えて膠質化する。このことは、一般
的な相変化装置において発生ずるようなキャビテーショ
ンを原因とする空気トラップの危険性を減少させる。ま
たこのことは、水の蒸発壜を減らし、典型的な水性イン
クジェットの自然蒸発を減少させる。

本発明は、表■の各側に列挙したインクから−・層よく
理解できるであろう。

表■ 水　　　　　　　　　　　　　　　　９４．０　　　９
９．０　　　９９゜２５ｔカラジーナ：／　　　　　０
．５　　０．５　　０．２５Ｔｒｉｔｏｎ　　Ｘ−１０
００５，０ （非イオン性ポリエ ーチル表面活性剤） Ｐｏｔａｍｉｎｅ旧４ｃｋ　ＳＰ液　　０．５　　　０
．５　　　０．５（特別に浄化したもの） 粘性＊、ｃｐｓ　（３０℃）　　　　　−＞１００　　
　＞２０（７０℃）６．５　　４．７ 融点、’Ｃ５５４５ ！　Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ　Ｔｈｅｒｍｏｓｅｌ　　粘
度計を用いスピンドルの回転速度を毎分３０回転にして
測定例２のインクを調製してインパルスインクジェット
装置からハンマーミルボンド紙に射出したところ、射出
に適していた。

以ト、からは、本出願の範囲（それは、特許請求の範囲
に一層詳細に規定されている）から離れることなく本出
願記載の材料及び方法を様々に変更できるということが
わかるであろう。例えば、本発明の１目的は、室温でゲ
ル状である熱的に可逆な水性ゾル−ゲルインクを提供す
ることにあるということと、他の材料及び混合物も、そ
れら及びそれらを用いて作ったインクが本明細書中の他
の要件を満たす限りこの待望の結果及び本発明の目的を
達成するということとがわかるであろう。

出願人　データプロダクツ　コーポレーション゛〈＆ン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）９０から９９．９重量％の水性ゾル−ゲル展色剤
   と、０．１から１０重量％の着色剤とを含み、室温では
   ゲルであり約４０から１００℃の間の温度ではゾルとな
   る熱的に可逆なゾル−ゲルインクである、インパルスイ
   ンクジェットプリンタ用インクジェットインク。（２）
   着色剤は水性ゾル−ゲル展色材がゾル状態であるとき該
   展色剤に可溶である特許請求の範囲第１項記載のインク
   。 （３）水性ゾル−ゲル展色剤はカラジーナンを含んでい
   る特許請求の範囲第１項記載のインク。 （４）水性ゾル−ゲル展色剤はιカラジーナンを含んで
   いる特許請求の範囲第３項記載のインク。 （５）水性ゾル−ゲル展色剤は約０．２５から０． ５重量％のιカラジーナンを含んでいる特許請求の範囲
   第４項記載のインク。 （６）表面活性剤と湿潤剤とから選んだ一種類または複
   数種類の添加剤を更に含んだ特許請求の範囲第１項記載
   のインク。 （７）７０℃で約３から１５センチポイズの範囲の粘性
   を有している特許請求の範囲第１項記載のインク。 （８）７０℃で約４から７センチポイズの範囲の粘性を
   有している特許請求の範囲第７項記載のインク。 （９）７０℃で約４から７センチポイズの範囲の粘性を
   有している特許請求の範囲第５項記載のインク。 （１０）ｐＨが約７から１１の範囲である特許請求の範
   囲第１項記載のインク。 （１１）着色剤は、色相ソルベントブラック５、色相ベ
   ーシックイエロー３７、色相ベーシックレッド１、色相
   ベーシックバイオレット１０、色相ベーシックブルー８
   １、色相アシッドレッド１、色相アシッドイエロー３６
   、色相アシッドブルー９から選ばれる特許請求の範囲第
   １項記載のインク。 （１２）９０から９９．９重量％の水性ゾル−ゲル展色
   剤と０．１から１０重量％の着色剤とを含んでおり室温
   ではゲルであり約４０から１００℃の間の温度ではゾル
   になる熱的に可逆なゾル−ゲルインク、を準備し、前記
   インクの温度を約４０から１００℃の間に上昇させるこ
   とによって該インクをゾルにし、前記インクを、印刷媒
   体上に射出し、前記媒体上で冷えることによって前記イ
   ンクがゲルになる、インクジェット印刷方法。 （１３）水性ゾル−ゲル展色剤はカラジーナンを含んで
   いる特許請求の範囲第１２項記載の方法。 （１４）水性ゾル−ゲル展色剤はιカラジーナンを含ん
   でいる特許請求の範囲第１３項記載の方法。 （１５）水性ゾル−ゲル展色剤は約０．２５から０．５
   重量％のιカラジーナンを含んでいる特許請求の範囲第
   １４項記載の方法。 （１６）インクは７０℃で約３から１５センチポイズの
   範囲の粘性を有している特許請求の範囲第１２項記載の
   方法。 （１７）インクは７０℃で約４から７センチポイズの範
   囲の粘性を有している特許請求の範囲第１６項記載の方
   法。 （１８）インクは７０℃で約４から７センチポイズの範
   囲の粘性を有している特許請求の範囲第１５項記載の方
   法。 （１９）インクの射出を、トランジューサで駆動される
   インパルスインクジェットプリンタを用いて行なう特許
   請求の範囲第１２項記載の方法。 （２０）インクの射出を、バブル式プリンタを用いて行
   なう特許請求の範囲第１２項記載の方法。