JPH0481475A - 耐水堅牢性の改良されたインクジェットプリンター用インク - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明はインクジェットプリンター用の配合物に関し、
さらに詳しくは特に感熱インクジェットプリンター用の
耐水堅牢性インク配合物に関する。 ［０００２］

【従来の技術及びその課題】

感熱インクジェットプリンターは複数のレジスタ素片を
使用して、これに組合された複数のノズルからインクの
小滴を噴射させることによって作動する。即ち代表的に
は約５０μｍ×５０μｍの寸法の抵抗性材料のパッドよ
りなる各レジスタ素片がインク溜めから供給されるイン
クを満した小室中に配置されている。ノズルプレートは
複数のノズル、すなわち開口からなり、レジスタ素片と
組合された各々のノズルを備え、この小室の一部を画成
している。ある特定のレジスタ素片を付勢すると、ノズ
ルから紙、布、その他の印刷媒体に向ってインクの小滴
が噴射される。インク小滴の噴射は主としてマイクロプ
ロセッサの制御の下に行われその信号は電気的トレース
によってレジスタ要素に伝達される。信号を適当に選択
することによって文字数字その他の記号が印刷媒体上に
形成される。 ［０００３］ ノズルの寸法（代表的には直径５０μｍ）が精密である
ことは、インクがノズルを詰らせないことを必要とする
。また、レジスタ素片はインクカートリッジの耐用寿命
期間を通じて約１．０００万回の噴射に耐えなければな
らないが、この繰返し噴射の結果、レジスタ素片は汚れ
ることになる。さらに、インク組成物は印刷媒体、特に
紙と相互に作用し合って過度に拡がらないで紙に浸透し
なければならず汚れに対して抵抗し、耐水堅牢性でなけ
ればならない。 ［０００４］ 前述の特性のうち少なくとも一つの特性を有するインク
は知られている。しかしながら、一つの特性の改良は他
の特性を劣化させる結果になることが多いので前述の特
性をすべて兼ね備えたインク組成物はほとんど知られて
いない。したがって、商業的に使用される多くのインク
は前述の考慮のそれぞれに少なくとも適当な対応を示す
インクを得ようとする試みにおける妥協を意味する。 ［０００５］ Ｄ、グリーンウッド等の米国特許第４．７６７、５４９
号はＣ，１，ＤＩＲＥＣＴ　　ＢＬＡＣＫ　（ＤＢ）１
６８の溶液を含むインクジェット印刷用のインクを開示
し特許請求している。ＤＢ−１６８は水溶性陰イオン染
料であり、商業的に入手可能なものは対イオンとしてナ
トリウム（Ｎａ　　）を含んでいる。この染料のナトリ
ウム型のものの耐水堅牢性は通常の事務用紙に印刷する
ためのインクジェットの利用には不十分だということが
分った。 ［０００６］ したがって、改良された特性を有し他の特性を犠牲にし
ないで一つの特性を向上させるようなインク配合物を開
発する研究が続けられている。 ［０００７］

【課題を解決するための手段】

本発明によれば、ＤＢ−１６８の耐水堅牢性はアンモニ
ウムイオンおよびアルキルアミンイオンで陽イオン置換
することによって改良される。ナトリウム陽イオンがこ
れらの陽イオンで置換されたインクはナトリウム、リチ
ウム、カリウムまたはテトラメチルアンモニウム（ＴＭ
Ａ）などの陽イオンを含む染料を配合したインクよりも
耐水堅牢性が優れている。 ［０００８］ 樹脂カラム、逆浸透などを利用したイオン交換などのよ
く知られた陽イオン交換法が本発明を実施するのに利用
できる。 ［０００９］ ＤＢ−１６８は３個のスルホネート基を有し、１個のナ
トリウム陽イオンがこれらの基のそれぞれ一つと会合し
ている。だから、１個の染料分子の置換可能なナトリウ
ム陽イオンの最大数は３個である。 ［００１０］ 本発明によれば、耐水堅牢性の改良されたインクを提供
するためにナトリウムを置換するのに利用される陽イオ
ンとしては、アンモニウム（ＮＨ４）　　例えばジエチ
レンテトラミン（ＤＴＡ）　　　）リエチレンテトラミ
ンおよびテトラエチレンペンタミンなどの多官能アミン
、メチルアミン、エチルアミンなどの低級アルキルアミ
ンやジメチルアミン、ジエチルアミンなどの低級ジアル
キルアミンを含む揮発性アミンなどがあげられる。本出
願においては、アンモニウム陽イオンを含むこのような
望ましい陽イオンを″アミン″　と呼ぶ。 ［００１１］ イオン交換はイオン交換樹脂および逆浸透法の利用を含
む幾つかの方法によって行われる。イオン交換樹脂の場
合には、カラムに陽イオン交換樹脂を充填し、濃塩酸な
どの強酸をカラムを通過させることによってこの樹脂を
水素型に変換する。溶出液のｐＨを測定することによっ
て、樹脂が水素型に変換されたかどうかを確認すること
ができる。次に水酸化物などの塩基型のアミンを通すこ
とによって樹脂を適当なアミン型に変換する。これによ
って樹脂に望ましいアミンが充填される。 ［００１２］ 商業的に得られる染料はカラムを通過させられてナトリ
ウム陽イオンがアミン陽イオンに置換される。これに先
立って染料は逆浸透により公知の方法、条件を適用して
あらかじめ精製されて過剰のナトリウムイオンが除去さ
れる。 ［００１３］ それからカラムはアミン型に変換して新たにナトリウム
型染料を通過させるために再び酸性化されて水素型に変
換される。カラムが再酸性化されたかどうかの確認はカ
ラムを通過させた後に染料のナトリウム含有量を周期的
に測定してあらかじめ設定された最大許容水準、例えば
５００ｐｐｍまたは１．０００ｐｐｍなどと比較するこ
とによって簡単に行われる。 ［００１４］ 別の手法においては、染料は沈澱剤などの無機酸を使用
して水溶液から沈澱され１、酸性化された染料が単離さ
れて、適当なアミン塩基によって染料が中和される。こ
のようにしてナトリウムイオンは再び所望のアミン陽イ
オンによって置換される。 ［００１５］ 結局、ナトリウム陽イオンを所望のアミン陽イオンで置
換するためによく知られた逆浸透法が利用される。しか
しながら、この場合の変換率は実質的に１００％ではな
い。 ［００１６］ いずれの場合にも、ナトリウム陽イオンをアミン陽イオ
ンで置換することが必要である。アミン塩基の形態でア
ミン陽イオンを添加するだけでは、ナトリウム陽イオン
が存在するために望ましい耐水堅牢性が得られる結果に
はならない。したがって、ＤＢ−１６８染料分子と結合
している実質的にすべてのナトリウム陽イオンが少なく
とも一つの前述のアミンによって置換されることが好ま
しい。しかしながら、部分的に置換された染料も有用な
改良された耐水堅牢特性を十分に示す。 ［００１７］ 次にこの染料はビヒクルに溶解されてインクが造り上げ
られる。ｐＨを維持するための緩衝剤、殺生剤、乾燥時
間改良剤その他の化合物がこの技術分野でよく知られて
いるようにインクに添加されてもよい。 ［００１８］ ビヒクルは０〜約１５％のラクタム、好ましくは約５〜
１５％のラクタムと残余の水を含有している。このラク
タムはＯ〜約１０％の範囲のＮ−（２−ヒドロキシエチ
ル）−２−ピロリドン（ＮＨＥＰ）　　０〜約５％の範
囲のＮ−メチルピロリドンおよびＯ〜約１５％の範囲の
２−ピロリドンのうち少なくとも一つを含有することが
好ましい。特別に指摘しない限り、すべての量は重量％
で示されてし）る。すべての成分の純度は通常商業的に
実施されるときに使用される純度である。 ［００１９］ 陽イオン置換ＤＢ−１６８はインク組成物全体に対して
約０．５〜１０％、好ましくは約１〜４％の範囲にある
。 ［００２０］ 好ましいインク組成物は約１０％の２−ピロリドンより
なるビヒクルと残余の水を含んでいる。好ましいインク
組成物中の染料濃度は約２％である。 ［００２１］ 本発明のインクは約５〜９の範囲のｐＨを有しており、
約６〜８のｐＨが好ましＸＪ）。広い範囲のｐＨを有す
るインクは圧電プリンターに使用することができるが、
感熱インクジェットプリンターはプリントヘッドの材料
とインクとの間の好ましくない相互作用の可能性がある
ためにｐＨ範囲を狭く制御する必要がある。ｐＨ水準を
維持するためには緩衝剤が使用される。有用な緩衝剤の
中には酢酸アンモニウム、２−〔Ｎ−モルホリノ〕エタ
ンスルホン酸または３−〔Ｎ−モルホリノヨー２−ヒド
ロキシプロパンスルホン酸があり、これらの緩衝剤のう
ちで２番目のもの（ＭＯＰＳＯ）が最も好ましい。 ［００２２］ 本発明において有用な殺生剤は感熱ジェットプリンター
用のインクとともに通常使用される少なくとも一つの殺
生剤であればよいカミ例えばＰｒｏｘｅｌおよびＮｕＯ
３ｅｐｔがある。 ［００２３］ 本発明のインクは耐水堅牢性を向上させた。印刷サンプ
ルの耐水堅牢性はその初期ビ座標の測定によって決定さ
れる。次にサンプルは水を入れたビーカーに投入されて
５分間洗浄される。この後で、サンプルは乾燥されてＬ
　の座標が再測定される。初期りと最終Ｌ　との差異は
Δしてある。ΔＬがより小さＸ／）こと（よ耐水堅牢性
の改良を示す。 ［００２４］ 適当な導電性添加剤を添加して本発明の配合物は連続的
なインクジェットプリンターに利用することができる。 任意の非腐食性、低毒性、水溶性塩が約０．０１〜０．
１重量％の濃度で使用することができる。低級アルキル
塩化アンモニウムが代表的な実例である。 ［００２５］ 本発明のインク配合物は水性インクが使用されるところ
にはいずれも利用でき更に耐水性の印刷に対する要求が
ある。しかしながら、これらのインクはデスクジェット
（ＤｅｓｋＪｅｔ）プリンターのような感熱インクジェ
ット装置において効果を発揮するように特別に設計され
ている。デスクジェット（ＤｅｓｋＪｅｔ）はヒユーレ
ットパラカード社の商標である。 ［００２６］

【実施例】

実施例に つのインクが調整され、ビヒクルが様々に変えられたが
それぞれのインクの染料濃度は２％であった。一方のイ
ンクにおいてはＤＢ−１６８染料が酸性化された陽イオ
ン交換樹脂上で水酸化アンモニウムによって陽イオン交
換されてナトリウムイオンがアンモニウムイオンで置換
された。他方のインクにおいては比較の目的のためにＤ
Ｂ−１６８染料は陽イオン交換されずにナトリウム陽イ
オンが対イオンとして残された。 ［００２７］ ５００ｍ１のＤＯＷＥＸ　　５０Ｘ８陽イオン交換樹脂
に５００ｍ１の６Ｎ塩酸を約１時間にわたって流すこと
によってこの樹脂は酸（Ｈ）型に変換された。次に樹脂
はカラムの流出液がｐＨ６，０になるまで脱イオン水に
よって洗浄された。２５００ｍ１の１重量％ナトリウム
型ＤＢ−１６８が１分間に約２０ｍ１の速度で樹脂を通
過させられた。そして酸型のＤＢ−１６８が収集されて
分解を防止するために冷却して貯蔵された［００２８］ 特定の遊離アミンによって混合物のｐＨが約８．０にな
るまで中和することによって酸型の染料の特定対イオン
への変換が行われた。リチウム、カリウムその他のアル
カリ金属対イオンが所望される場合には、対応する水酸
化物による中和が行われた。 ［００２９］ 適当なイオン型の濃縮染料が次に一連の水性ビヒクルで
希釈されて感熱インクジェットプリンターによって事務
用紙に印刷するために使用された。そして印刷された活
字の耐水堅牢性が測定された。 ［００３０］

【表１】 ［００３１］ ＊ビヒクルの残余は水であった。 ［００３２］ これらの数値と相当するナトリウム型との比較は本発明
の置換陽イオンの存在によって耐水堅牢性の改良が実現
できることを示している。ΔＬの数値がより小さいこと
は耐水堅牢性が改良された結果を示している。 ［００３３］ 実施例２ １０％の２−ピロリドン（２Ｐ）よりなるビヒクルと残
余の水を使用して実施例２（アンモニウム陽イオン置換
）で調製されたインクと実施例１で調製されたインクと
の比較が行われた。染料の濃度は２％であった。ΔＬと
して測定された耐水堅牢性は以下の表ＩＩに示されてい
る。 ［００３４］

【表２】 ［００３５］ やはり、本発明によるアミン陽イオンを使用して耐水堅
牢性の改良が明らかに認められる。 ［００３６］ 実施例３ 多様なインクが調製され、それぞれのインクは１０％の
２−ピロリドンよりなるビヒクルと残余の水にＤＢ−１
６８を濃度２％で含有している。それぞれのインクにお
いて、染料は実施例１と同様にして交換され、ナトリウ
ム陽イオンを置換した様々の陽イオンを有する一連の染
料が提供された。比較のためにナトリウム陽イオンをそ
のまま有するインクが調製された。この場合の染料の変
換は、ｍｏ［００３７］

【表３】 ［００３８］ この表は、陽イオン置換ＤＢ−１６８インクの耐水堅牢
性がかなり向上していることを示しており、これは、本
発明のイオン交換に使用されたアミンについての染料変
換数によって測定されたものである。ｍｏ、Ｄ、の数値
が小さいことは耐水堅牢性の向上を意味している。アン
モニウムおよびジエチレントリアミンはナトリウムを置
換する他の陽イオンよりも優れていることが認められる
。 ［００３９］ 以上のように、ナトリウムイオンが置換されたＤＢ−１
６８染料を使用した改良インクが開示されてきた。この
ようなインクは事務用紙に対して耐水堅牢性の改良を立
証した。自明の性質の様々の変化や変更態様が本発明の
精神から外れることなく行われることは、この技術分野
の熟練者にとっては容易に理解されるであろう。この変
化や変更態様はすべて特許請求の範囲によって規定され
た本発明の範囲に入るものと考えられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）−２
   −ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン
   及びこれらの混合物からなる群より選ばれるピロリドン
   ０ないし約１５重量％ （ｂ）アンモニウム、多官能アミン陽イオン及び揮発性
   アミン陽イオンからなる群より選ばれる陽イオンが結合
   されたＤＢ−１６８染料約０．５〜約１０重量％、及び
   （ｃ）残余の水 からなるインクジェットプリンター用のインク。