JPH03146576A

JPH03146576A - サーマルジェット用非水性インク組成物およびプリント物品の作成方法

Info

Publication number: JPH03146576A
Application number: JP2255478A
Authority: JP
Inventors: Mario A Acitelli; マリオ・アダム・アシテツリ; Iii Charles J Merz; チヤールズ・ジヨゼフ・メルツ・ザサード; Jr Frank M Rose; フランク・マリオン・ローズ・ジユニア; John C Smith; ジヨン・クリントン・スミス
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1989-10-27
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1991-06-21
Anticipated expiration: 2010-04-26
Also published as: US5076843A; EP0424714A2; JPH0737589B2; EP0424714B1; EP0424714A3; DE69025026T2; DE69025026D1

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発明は乾燥時間、プリント適性および耐水性全改良し
た、サーマルジェット用の非水性インク組成物に関する
ものである。

発明の背景バブルジェットまたはサーマルジェットプリント技法は
、連続的なインクジェットプリン）・法に対立する、ド
ロップ・オン・デマンド方式（ＤＯＰ）の液体インク法
の１種である。一般に、サーマルジェット法では、密閉
された容器中の小量のインクを急速に加熱することが含
まれている。容器中のインクが揮発すると、分離したあ
る分量が筒口またはノズルを通して放出され、これはイ
ンクの小滴となって所望の基体上に向かう。

インク組成物の物理化学的特性の、非常に多くのものが
サーマルジェット系で作用するために、このようなイン
クの開発には、このような緒特性の許容範囲を確認する
ことに充分留意する必要がある。例えば、プリントの品
質はジェットインク組成物の表面張力、不透明度および
粘度なとにより直接影響されるとともに、ある種の添加
物の存在によっても影響を受ける。液体キャリアの沸点
（揮発性）もまた重要なファクターである。

サーマルジェット系用のインク組成物の開発の初期には
、既存の水ベースあるいは水性の組成物を、サーマルジ
ェット用の機械的および物理化学的限定に適合させるよ
うに検討された。

これらの努力は若干の成功をもたらしたが、水性インク
に固有のいくつかの欠点が残った。水性インクの最大の
欠点は長い乾燥時間（１０〜５０秒）である。これらの
組成物の液体キャリアは、蒸発速度がおそい水であるた
め、インクは用紙がスタックトレイに達しても湿ったま
まである。

その結果、新たにプリントされたページ上に他の用紙が
重ねられたり、あるいはこのページ組みが誤って取り扱
われるとインクがしばしば不鮮明になってしまう。

この問題に対処するための機械的手段も工夫されている
が、これらもそれ自身欠点を有している。例えば、１つ
の解決法はスタッカーまでの経路上に、温かい空気の流
れを通ってプリントされた用紙を供給するが、これはプ
リンターのコンパクトサイズでポータプルであるという
もっとも重要な利点に反して、嵩ばっとコスト高との２
つをプリンタに与えることになる。いま１つの解決法は
用紙の経路を単に長くして用紙がスタックされる前に乾
燥するようにインクに充分な時間を与えるためのもので
あるが、これもシステムに望ましくない嵩ばりを与える
ことになる。

像の汚れを防ぐためのいま１つの解決法は浸透剤の薬品
添加である。これらの浸透剤、例えばプチルセルンルブ
はインクの浸透速度を増大し、これにより乾燥時間を短
くする。しかしながら、浸透剤は毛管作用の増大、従っ
てインクの横方向への飛散による、例えばにじみなどで
プリントの品質を低下させる。さらに、今日のオフィス
システムでは、繊維構造の異なる各種タイプと品質の用
紙を用いているため、にじみの量が用いる紙によって異
なり、そのため用紙のタイプ間でのプリントの品質の均
一性が低下してしまう。

水性のインク組成物の他の欠点は耐水性の像を作る際の
困難性である。水性の組成物の染料着色材（ｄｙｅ　ｃ
ｏｌｏｒａｎｔ）は必然的に水可溶性であるため、イン
クが乾燥した後でさえ水に接触するとにじみ易い。

サーマルジェット用の水性インク組成物の使用に伴うさ
らに別の欠点は、インク中に添加物が必要なことである
。インクは使用中大気にさらされているため、液体キャ
リアが蒸発するとノズルまたは容器の内側に固体の沈着
を生じ、これはノズルをつまらせたり、あるいは余りひ
どくない場合でもプリントの明瞭さを低下させる。この
つまりを軽減するために、インク組成物のおおくは湿気
保持を改良する添加剤である保湿剤を含んでいる。湿気
の保持性の改良は１つの問題を解決するが、水性インク
の長い乾燥時間の問題は解決されない。

水性インク中に用いられている染料着色材自体にも問題
がある。これらの染料、例えばアゾ染料は一般に熱分解
を受は易い。多くの染料はそれ自体水溶性ではないため
、水溶性を改善するためにしばしば極性の置換基、例え
ばサルフェート部位を含んでいる。熱分解が生じると色
素分子は２つのまたはそれ以上の分子部分に分裂する。

しばしば、これらの部分の１つだけが極性の置換基を保
有し、水溶性であることがある。残りの部分はもはや水
溶性ではなく、液から析出してノズルをつまらせるか、
あるいは容器中の加熱エレメント上に分解生成物を沈着
させる。フゲーション（ｋｏｇａｔ　１ｏｎ）といわれ
るこの沈着物は、エレメントの熱効率を低下させる断熱
材として作用し、バブルの生成を損ない、最終的には加
熱エレメントを焼損する。個々のインクジェットでのこ
のようなロスはプリントの質を低下させることになる。

同様に、水性インク組成物のこの他の通常の添加物、殺
菌剤なども熱分解を受は易く、従ってこれに伴う欠点が
ある。

発明の要点本発明のインク組成物は、実質的に異なる揮発性を有し
、かつ有機溶剤可溶性染料着色材について特定の溶解作
用を有する、互いに混合しうる２種またはこれ以上の非
水性溶剤を戦略的に選択することにより調製される。

かくすることで、本発明は乾燥時間、耐水性およびプリ
ントの質などの改良された、サーマルジェット用の非水
性インク組成物を提供する。

さらに詳しくは、本発明のインク組成物は多くのタイプ
の用紙に対して、５秒またはこれ以下の乾燥時間を有し
ている。この改善された乾燥時間のため、添加剤、例え
ば浸透剤は不必要でありプリントの質も向上している。

さらに液体キャリアが非水性で染料も非水溶性であるの
で、これにより耐水性の像が得れる。

本発明の組成物はまた、液体キャリアの蒸発または染料
着色材あるいは添加物の分解に伴う生成物の沈着のいず
れかにより生ずる個々のインクジェットの故障の傾向を
減少させ、これらに伴う諸問題を防止することができる
。

これらの組成物は保存性に安定であり、既存のサーマル
ジェットプリント装置に適用することができる。実際に
、これらはプリントヘッドの利用期間を事実上伸ばすこ
とができる。例えば、組成物のイオン性成分の低下によ
り、ヒータ材料の化学的腐食の影響は減少される。これ
に加えて溶剤系から水を除いたことにより、プリントヘ
ッドの構成に用いられる接着剤の劣化が小さくなる。

発明の開示本発明の組成物は、溶剤溶性の染料着色剤、この染料を
少なくとも中程度に溶解できる揮発性の溶剤およびこの
染料を高度に溶解できる非揮発性の溶剤からなる、サー
マルジェット用の非水性インク組成物である。

溶剤溶性染料とは、有機溶剤により効果的に溶解される
任意の染料をも意味している。このような染料の例は「
カラーインデックス」　（第３版、１９７１年）の第５
２３１〜５２４４頁に見ることができる。効果的な溶解
媒体の溶剤は染料に対し充分な溶解能を有し、基体上に
慣用のサーマルジェットプリンタでプリントするとき、
所望の光学濃度と色調とをもツブリント像を作るのに充
分な染料を溶解できるものである。本発明のインク組成
物は、好ましくは溶剤溶性の染料着色材約２〜８重量％
を含有し、もっとも好ましくは溶剤溶性の染料着色材の
約３〜５重量％を含有している。

揮発性溶剤とは１２０°Ｃまたはこれ以下の沸点を１気
圧において有する、有機溶剤を意味している。本発明の
インク組成物は好ましく約ｌＯ〜５０％の揮発性有機溶
剤を含有している。本発明はさらに好ましい組成物のあ
るものは、約４０〜５０％の揮発性有機溶剤を含有して
いる。

本発明において有用な揮発性有機溶剤は、溶剤溶性染料
着色材を中程度に溶解できるものである。本発明の目的
のためもし染料着色材が充分な濃度で溶剤に溶解して、
基体にサーマルジェットプリントしそして乾燥すると所
望の光学濃度を有する像を形成するインク組成物を調製
するならば染料着色材は溶剤中に中程度に溶解するもの
である。もし染料着色材が揮発性成分中に少なくとも中
程度に溶解しないならば、大量の非揮発性の溶剤が必要
であり、組成物の実用性は高い粘度および／または低い
揮発性により阻害されることになろう。現在、好ましい
揮発性溶剤には１価の脂肪族アルコールが含まれる。さ
らに特定的に、好ましい揮発性溶剤には１価の脂肪族ア
ルコール、対例えばメタノール、エタノール、ｉ−プロ
パノールおよび２−プロパノールなどが含まれる。

非揮発性溶剤とは、１２０°Ｃ以上の沸点をｌ気圧にお
いて有する、有機溶剤を意味している。

本発明において有用な非揮発性溶剤は溶剤溶性着色材を
高度に溶解できるものである。本発明の目的のための高
度に溶解できるとは揮発性溶剤が蒸発したときに、染料
で過飽和とならないような、溶剤が染料を充分な濃度に
溶解する能力をもつことを意味している。好ましくは、
非揮発性溶剤は基体上にサーマルジェットプリントし乾
燥した場合に所望の光学濃度をもつ像を形成するよう、
充分に染料着色材が濃縮されたインク組成物を調製する
のに必要な染料の、少なくとも２倍量の染料を溶解しう
るものでなければならない。本発明において有用な非揮
発性溶剤には２価、３価および多価アルコール類が含ま
れ、さらに非揮発性のケトン類も含まれる。

好ましい非揮発性溶剤にはジオール類、誘導体類および
それらの縮合生成物などが含まれる。

このような非揮発性溶剤の例としてはエチレングリフー
ル、ジエチレングリコール、１．４−フタンジオール、
メトキシトリグリコールおよびポリエチレングリコール
類（ＰＥＧ）、特にＰＥＧ２００などである。溶剤染料
を効果的に溶解することのできる、さらに別の好ましい
非揮発性溶剤はＮ−メチル−２−ピロリドンである。

もし染料着色材がこの非揮発性溶剤中に少なくとも高度
に溶解しないならば、揮発性の成分が蒸発したときに、
例えば放置するとノズル面から、沈渣がノズル中および
その周囲に生じ、プリントの質が損なわれる。一方弁揮
発性成分として充分な溶解能をもつものが選ばれるなら
ば、揮発性成分の蒸発にもかかわらず、染料は非揮発性
溶剤により溶解されたままであり、沈渣の生成は減少さ
れる。

インクジェットの詰まりの減少に加えて、本発明の組成
物はサーマルジェット系でのフゲーンヨンの量を低下さ
せる。本発明のｍ酸物中に用いられた液体キャリアは、
一般に染料着色材を溶解させるために染料分子自体上の
極性の置換基を必要としない。染料の熱分解がこの非水
性の媒体中で生じると、極性置換基の存在による分解生
成物の選択的な溶解は起きない、熱分解生成物は溶剤の
充分な溶解能により容易に除去されてしまう。同様に本
発明の組成物はコゲ−ジョンを助長する、殺菌剤、浸透
剤およびその他の添加物などを必要としない。その結果
としてコゲ−ジョンが小さくなり、プリントヘッドの有
効寿命が長くなる。

実施例同じ量のアイオゾールブラック（Ｃ，１，ソルベントブ
ラック１３）とアイオゾールオレンジ（Ｃ，ｌ。

ソルベントオレンジ２３）との染料混合物６ｇを、エチ
レングリコール５４９と２−プロパノール４０ｇ中に溶
解した。ＨＰデスクジェットおよびＨＰシンクジェット
の両サーマルジェットプリンタを使用し、このインク組
成物で各種の用紙、ゼロックス４０２４．ギルバートラ
ンカスタポンド、シャンドール、ノパフイクスウッド７
リーコビアその他にプリントした。乾燥時間は試験した
すての用紙で５秒以下であった。さらに、プリトドット
の直径はすべての用紙についてほぼｒじであり、乾燥期
間がインクの飛散が生じるｌ前に終わったことを示して
いる。

本発明に従って調製された、好ましいサーールジェット
用非水性インク組成物のこの他のＢは、以下の第１表に
示す：第１表イントラプラストＣＮ　　　　　　　　５％エチレング
リコール　　　　　　　５５％２−プロパノール　　　
　　　　　４０％イントラゲラストＣＮ　　　　　　　
　５％エチレングリコール　　　　　　　４５％Ｎ−メ
チル−２−ピラゾリドン　　１０％（８Ｍ２Ｐ）エタノール　　　　　　　　　　　　４０％ネプチュン
ブラックＦＦ　　　　　　　　２，５％エチレングリコ
ール　　　　　　　５７．５％２−プロパノール　　　
　　　　　４０％イントラゲラストＣＮＭ２Ｐ２−プロパノールイントラプラストＣＮエチレングリコールエタノールジエチレングリコールメタノールエチレングリコール２−プロパノールソルベントブラック７エチレングリコール２−プロパノールネプチュンブラックＦＦ１．４−ブタンジオールメタノールイントラプラストＣＮ５％７５％２０％５％５５％４０％７５％２０％５７％４０％３％５７％４０％３重量％５７重量％４０重量％５重量％カーボワックス２００２０重量％２−プロパノール７５重量％

Claims

【特許請求の範囲】１）以下の組成溶剤溶性染料着色剤；この染料を少なくとも中程度に溶解できる揮発性の溶剤
；およびこの染料を高度に溶解できる非揮発性の溶剤からなる、サーマルジェット用非水性インク組成物。２）以下の組成前記溶剤溶性染料着色材２〜８重量％；前記揮発性の非水性溶剤１０〜６０重量％；および前記非揮発性の非水性溶剤４０〜８５重量％からなる、
請求項１記載のサーマルジェット用非水性インク組成物
。３）以下の組成前記溶剤溶性色素着色材約３〜５重量％；前記揮発性非水性溶剤の約４０〜５０重量％；および前記非揮発性溶剤約４５〜５５重量％からなる、請求項１記載のサーマルジェット用インク組
成物。４）非揮発性の非水性溶剤がケトン類と２価、３価およ
び多価アルコール類よりなる群から選ばれる請求項１記
載のインク組成物。５）非揮発性の非水性溶剤が、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、１、４
−ブタンジオールおよびメトキシトリグリコールよりな
る群から選ばれる、請求項４記載のインク組成物。６）揮発性の非水性溶剤が１価の脂肪族アルコールであ
る、請求項１記載のインク組成物。７）揮発性の非水性溶剤がメタノール、エタノール、１
−プロパノールおよび２−プロパノールよりなる群から
選ばれる請求項６記載のインク組成物。８）揮発性の非水性溶剤がＮ−メチル−２−ピロリドン
である、請求項１記載のインク組成物。９）少なくとも前記溶剤の１つが２価、３価または多価
アルコールであり、そして少なくとも前記溶剤の１つが
１価アルコールである、請求項１記載のインク組成物。１０）以下の組成物イントラプラストＣＮ５％；エチレングリコール５５％；および２−プロパノール４０％、からなる、サーマルジェット用インク組成物。１１）以下の組成イントラプラストＣＮ５％；エチレングリコール４５％；Ｎ−メチル−２−ピロリドン１０％；およびエタノール４０％、からなるサーマルジェット用インク組成物。１２）以下の組成アイオゾールブラック３％；アイオゾールオレンジ３％；エチレングリコール５４％；および２−プロパノール４０％、からなる、サーマルジェット用インク組成物。１３）基体と、この基体上に請求項１の非水性インク組
成物を使用して、サーマルジェットプリント法により形
成した像からなる、耐水性の像を有するプリント物品。１４）請求項１の非水性インク組成物を用いて、基体上
に像をサーマルジェットプリントすることからなる耐水
性の像を有するプリント物品の作成方法。１５）請求項１のサーマルジェット用非水性インク組成
物を用いて像をプリントすることからなる、サーマルジ
ェットでプリントされた像の乾燥時間とプリントの質と
を改良するための方法。１６）揮発性のインク組成物を急速に加熱して基体上に
放出させる、サーマルジェットプリント法において、イ
ンク組成物が溶剤溶性染料着色材、この染料を少なくと
も中程度に溶解できる揮発性の非水性溶剤および染料を
高度に溶解できる非揮発性の非水性溶剤からなるサーマ
ルジェットプリントの改良方法。１７）インク組成物が前記溶剤溶性染料着色剤２〜８重
量％、前記揮発性の非水性溶剤１０〜６０重量％、およ
び前記非揮発性の非水性溶剤４０〜８５重量％からなる
、請求項１６記載の方法。