JPH05194884A - 熱インクジェット印刷のカラーブリード制御方法および熱インクジェットインク - Google Patents

熱インクジェット印刷のカラーブリード制御方法および熱インクジェットインク

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JPH05194884A
JPH05194884A JP4217284A JP21728492A JPH05194884A JP H05194884 A JPH05194884 A JP H05194884A JP 4217284 A JP4217284 A JP 4217284A JP 21728492 A JP21728492 A JP 21728492A JP H05194884 A JPH05194884 A JP H05194884A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱インクジェット印刷におけるカラーブリー
ドを実質的に軽減するか解消する方法と、熱インクジェ
ットインクとを提供する。 【構成】 （ａ）（１）少なくとも約１０，０００の分
子量を有する高分子量コロイドを約０．０５〜０．７５
重量％、（２）両性イオン界面活性剤および非イオン性
両親媒剤からなる群から選ばれる少なくとも１つをその
臨界ミセル濃度と少なくとも等しい量、および（３）少
なくとも１つのミセル形成をサポートする少なくとも１
つの有機溶媒を０〜約２０重量％からなるベヒクル； （ｂ）少なくとも１つの水溶性染料を約０．１〜１０重
量％；および （ｃ）水を残部 の組成の熱インクジェットインクであり、このインクで
媒体上に印刷してカラーブリードを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット印刷、
特に熱インクジェット印刷におけるカラーブリードの制
御方法および熱インクジェットインクに関し、詳しくは
カラーブリードが実質的に軽減されるか、解消されるカ
ラーインク組成物に関する。
【０００２】
【技術背景】様々のカラーインクの大量の染料がボンド
紙上に存在すると、ブリードおよび耐水堅牢性の低下が
起こる可能性がある。ここで使用されている“ブリー
ド”とは、紙の上で一つのカラーが他のカラー中に侵入
することを意味し、表面現像である。このことは、紙の
繊維に伴う単一のカラーのインクという文脈で“ブリー
ド”を定義する傾向のある従来技術における用語の使用
と対照的であり、これは表面下の現像である。
【０００３】特開昭６３−１６５４６５号には、界面活
性剤がインクジェット記録インクに使用される目詰まり
防止剤として使用されている。この出願に使用されてい
る界面活性剤は、表面張力が２０〜５０ダイン／ｃｍの
ものに限定されている。界面活性剤の量は、０．５〜２
５重量％の範囲にある。開示された特定の実例は、ドデ
シルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリ
ウムおよびポリエチレングリコールモノオレイルエーテ
ルを含んでいる。
【０００４】特開平１−２０３４８３号公報は、インク
ジェット記録組成物に関する。インクを使用して印刷す
ることに関してブリードの軽減が記述されている。組成
物はペクチン（０．０１〜２重量％）を必要としてい
る。しかし、ペクチンは、その熱安定性が悪い（高温で
ゲル化する）ために、熱インクジェットプリンタ用のイ
ンクには役に立たない。
【０００５】特開平１−２１５８７５号公報は、インク
ジェット印刷に好適なインクに関し、このインクはブリ
ーディングなしの急速乾燥によって良好な記録を示す。
組成物は、全てトリグリセライドを必要としている。し
かし、このような化合物は、市販のインクに必要な長期
の保存寿命に対しては安定でない。
【０００６】特開平１−２３０６８５号公報は、インク
ジェット印刷に好適なインクに関し、このインクは、に
じみまたは汚れなしに通常の事務用紙の表面に迅速な吸
収を示す。組成物は、着色剤および液状溶媒および／ま
たは分散剤を含有し、ＨＯ（Ｃ２Ｈ４）ａ−Ｃ３Ｈ６Ｏ
（Ｃ２Ｈ４Ｏ）ｂＨなる式においてａ＋ｂが５０までの
数であり、ｂは随意に０である酸化エチレンおよび酸化
プロピレンよりなる共重合体が存在することを特徴とす
る。これらの共重合体は“プルロニクス（ＰＬＵＲＯＮ
ＩＣＳ）”と呼ばれる。大抵の場合は、これらの化合物
はブリードを抑制しないことが明らかになった。
【０００７】熱インクジェットプリンタは、コンピュー
タとともに通常使用される他の種類のプリンタに対比し
て、低コスト、高品質および比較的騒音のないオプショ
ンを提供する。このようなプリンタは、プレナム（ｐｌ
ｅｎｕｍ）から入ってくるインクの出口を備えたチャン
バ内に抵抗体素子が使用されている。プレナムは、イン
クを貯蔵するためのインク溜めに接続される。複数のこ
のような抵抗体素子は、プリントヘッド中でプリミティ
ブ（ｐｒｉｍｉｔｉｖｅ）と呼ばれる特定のパターン状
に配列されている。それぞれの抵抗体素子は、ノズルプ
レート中でノズルに連結されており、このノズルからイ
ンクが印刷媒体に向かって噴射される。印刷ヘッドとイ
ンク溜めよりなる集成装置は、インクジェットペンを有
している。
【０００８】操作する際には、各抵抗体素子は導電トレ
ースを介してマイクロプロセッサに接続されており、こ
のとき電流搬送信号が選択された少なくとも一つの素子
を加熱する。加熱はチャンバ内にインクの気泡が発生
し、この気泡がノズルから印刷媒体に向かって噴射され
る。このようにして、所定のプリミティブに特定の順序
で配置されたこのような複数の抵抗体素子の瞬間的な加
熱が、文字数学式の活字を形成し、領域を充填し、印刷
媒体上に他の印刷能力を付与する。
【０００９】インクジェット印刷用として記載された多
くのインクは、通常、非熱インクジェット印刷に関連し
ている。このような非熱インクジェット印刷の一つの実
例は、圧電インクジェット印刷であり、この印刷は、圧
電素子を利用してインクの小滴を印刷媒体に噴射する。
このような非熱用途に好適に使用されるインクは、イン
ク組成物の加熱効果のために、熱インクジェット印刷に
使用できないことが少なくない。
【００１０】ここに規定されたブリードを示さないで、
しかもインクが比較的長い貯蔵寿命と他の望ましい特性
を有するインクジェット印刷、特に熱インクジェット印
刷用のインク組成物に対するニーズ（必要性）は依然と
してある。
【００１１】
【発明の目的】本発明は、ブリードを抑制することので
きる方法とインク組成物を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明の概要】本発明のインク組成物は、（ａ）約０．
０５〜０．７５重量％の高分子量コロイド、（ｂ）少な
くともここで規定されている最小ミセル濃度で存在する
少なくとも一つの両性イオン界面活性剤および／または
非イオン性両親媒剤（ａｍｐｈｉｐｈｉｌｅ）、（ｃ）
約０．５〜２０重量％の少なくとも一つの低蒸気圧溶
媒、（ｄ）少なくとも一つの水溶性染料、および（ｅ）
水を含有している。インクは、この技術分野で通常使用
されている少なくとも一つの微生物毒（ｂｉｏｃｉ
ｄ）、カビ毒（ｆｕｎｇｉｃｉｄ）および／または粘液
菌毒（ｓｌｉｍｉｃｉｄ）も含有している。
【００１３】本発明のインクは、最も過酷な印刷モー
ド、ドット−オン−ドットおよび色彩領域が増強された
場合でも、ほとんどあるいは全くカラーのブリードを示
さない。
【００１４】
【実施例】本発明によれば、ブリードが抑制できるイン
ク組成物が提供される。インク組成物は、（ａ）約０．
０５〜０．７５重量％の高分子量コロイド、（ｂ）少な
くとも一つの両性イオン界面活性剤および／または非イ
オン性両親媒剤、（ｃ）約０．５〜２０重量％の少なく
とも一つの低蒸気圧溶媒、（ｄ）少なくとも一つの水溶
性染料および（ｅ）残余の水を含有している。インク
は、この技術分野で通常使用される少なくとも一つの微
生物毒、カビ毒および／または粘液菌毒も含有してい
る。
【００１５】また、インクの小滴を印刷媒体に向かって
噴射するために使用される抵抗体表面に残渣（コガ《ｋ
ｏｇａ》）が堆積するのを防止することを目的として、
熱インクジェットプリンタに使用されるインクジェット
インクのコゲーション（ｋｏｇａｔｉｏｎ）を抑制する
ために、ナトリウムコラートなどの胆汁酸塩を含んでい
る。このようなインクにおける胆汁酸塩の使用は、“熱
インクジェットインクにおけるコゲーションを抑制する
胆汁酸塩”と題し、本出願と同じ譲受人に譲渡されたジ
ョン アール モファットによる１９９１年７月２日出
願の出願番号０７／７２４，６４９号に開示されクレー
ムされている。
【００１６】ここに示されているすべての濃度は、特に
指示しない限り重量％である。すべての成分の純度は、
熱インクジェットインクについて通常の商業的実施に利
用されるものである。
【００１７】ここで使用されている“低蒸気圧溶媒”と
いう用語は、水よりも低い蒸気圧を有する溶媒のことで
あり、“水溶性染料”という用語は、水に対する溶解度
が２重量％を超える染料のことである。
【００１８】低蒸気圧溶媒は、エチレングリコール、ジ
エチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラ
エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリ
コールおよびそれらの誘導体、ブタンジオール、ペタン
ジオール、ヘキサンジオールおよび同類のジオールなど
のジオール、プロピレングリコールラウレートなどのグ
リコールエステル、エチレングリコールモノブチルエー
テル、カルビトールなどのジエチレングリコールエチル
エーテル、ジエチレングリコールのモノエチルエーテ
ル、モノブチルエーテルおよびモノヘキシルエーテル、
プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコー
ルエーテルおよびトリエチレングリコールエーテルを含
むセロソルブなどのモノグリコールエーテルおよびジグ
リコールエーテル、ブチルアルコール、ペンチルアルコ
ールおよび同類のアルコールのような長鎖アルコール、
およびスルホラン、エステル、ケトン、γ−ブチロラク
トンなどのラクトン、Ｎ−ピロリドン、２−ピロリドン
およびＮ−（２−ヒドロキシエチル）ピロリドン、グリ
セロールおよびその誘導体などの他の溶媒を含むが、こ
れらの溶媒に限定されるものではない。
【００１９】溶媒は、ペンタンジオールを含むことが好
ましく、１，５−ペンタンジオールを含むことが最も好
ましい。熱インクジェット印刷に通常使用されるジエチ
レングリコールなどの他の有機溶媒は、ペンタンジオー
ルのようには効果的でないことが明らかになった。
【００２０】ペンタンジオールの濃度は、約４〜１５重
量％の範囲である。約４％以下であると、プリントヘッ
ドノズルにおけるインクの外皮生成が長時間起こる結果
になるが、約１５％以上であると、粘稠過ぎて噴射でき
ないインクしか得られない。ペンタンジオールの濃度
は、約５〜９重量％の範囲であり、最も好ましい濃度は
約８重量％である。
【００２１】微生物薬剤はＮＵＯＳＥＰＴ（ヌーデック
ス社、ハルス・アメリカル部門）、ＵＣＡＲＣＩＤＥ
（ユニオンカーバイド社）、ＶＡＮＣＩＤＥ（ＲＴバン
ダービルト社）およびＰＲＯＸＥＬ（ＩＣＩアメリカ
社）を含むが、これらに限定されるものではない。
【００２２】染料は、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ ９
（＃４２０９０）、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ １８
（＃１８）、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ２７（＃１６
１８５）、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｒｅｄ ５２（＃４５１
００）、Ｃ．Ｉ．Ａｃｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ２３（＃１９
１４０）、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｂｌｕｅ １９９
（＃７４１９０）、Ｃ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｙｅｌｌｏ
ｗ ８６（＃２９３２５）などの陰イオン性水溶性型お
よびそれらの一価のイオン、例えばＮａ＋、Ｌｉ＋、Ｃ
ｓ＋およびＮＨ４＋、および置換アンモニウム塩を含む
が、これらに限定されるものではない。染料は、インク
の約０．１〜１０重量％の範囲で存在する。本発明の実
施に際して、熱インクジェットプリンタにおけるインク
ジェットインクの使由に起因するカラーブリードは、高
分子量コロイドと少なくとも一つの両性界面活性剤を組
合わせて使用することによって軽減される。ここで使用
される“高分子量コロイド”という用語は、少なくとも
約１０，０００の分子量を有するコロイドを示すもので
ある。
【００２３】熱インクジェット印刷用としてここに開示
されている高分子量の多糖類（コロイド）は、約０．０
５〜０．７５重量％においてブリードの軽減に効果的で
ある。この濃度より著しく高いと、インクの粘度が高く
なり過ぎてペンから噴射することができない。
【００２４】これらの多糖類は、凝集して高分子量のク
ラスター（ｃｌｕｓｔｅｒ）を生成することは明かであ
る。このことは、アルギン酸塩について特に当てはま
る。この挙動のために、これらは界面活性剤としても通
常分類されるが、ここで使用されるこれらの多糖類界面
活性剤は、同様にインク組成物に含まれている両性界面
活性剤とは区別して考えられる。
【００２５】本発明の実施に際して使用されるコロイド
は、天然資源に由来するコロイド、例えば、アルギン
酸、マンノムロン酸、カラギーナン（海藻類コンドラス
クリスパス《Ｃｈｏｎｄｒｕｓ ｃｒｉｓｐｕｓ》また
はロドフィシェ《Ｒｈｏｄｏｐｈｙｃｅａｅ》の熱水抽
出物など）、グアーおよびキサンタンガム、デキストリ
ン、キチンおよびキトサンの塩を含む。この他に、カル
ボキシメチルセルロースなどの合成コロイドが本発明の
実施に使用される。
【００２６】アルギン酸塩は、Ｌ−グルロン酸およびＤ
−マンヌロン酸の塩よりなる天然産のブロック共重合体
である。これらは、幾つかの種類の海藻、特にマクロシ
スティス・ピリフェラ《Ｍａｃｒｏｃｙｓｔｉｓ ｐｙ
ｒｉｆｅｒａ》から単離される。代表的な分析結果は、
痕跡量の他の一価のカチオンおよび二価のカチオンとと
もに、５．５重量％のナトリウム、２重量％のカルシウ
ムおよび９．５重量％のカリウムを主な対イオンとして
示し、アルギン酸“ナトリウム”として知られている。
【００２７】カラギーナンは、ロドフィセア《Ｒｈｏｄ
ｏｐｈｙｃｅａｅ》から単離された水溶性の細胞壁多糖
類である。三つの通常の形態、χ（カッパ）型、ι（イ
オタ）型およびλ（ラムダ）型がある。カッパ型および
イオタ型は右回り二重らせんとして存在するが、ラムダ
型はこれらより著しく剛直でない構造を有する。三種類
の重合体は、いずれも相互に作用してカラギーナンを生
成する。カラギーナンの代表的な分子量範囲は、約３０
０，０００〜５００，０００である。
【００２８】幾つかの資源から単離されたグアーガム
（ｇｕａｒ ｇｕｍ）は、非常に貴重な構造を示す。こ
れらは、主として少量のタンパク質と油を伴うガラクト
マンノサン残渣よりなっている。平均分子量の概算は約
５００，０００〜２，０００，０００の範囲である。多
くのグアーガムは多分散系である。
【００２９】キサンタンガム（ｘａｎｔｈａｎ ｇｕ
ｍ）は、５個の糖残基の繰返し、すなわち２個のグルコ
ース、１個のマンノースおよび１個のグルロン酸よりな
る構造を有する。重合体は実質的にセルロースの主鎖よ
りなっている。主鎖の繰返し糖残基における３糖側鎖
が、キサンタンガムをセルロースから識別する。幾つか
のＸ線構造は、キサンタンガムが幾つかの重合体鎖の組
合わせよりなっていることを示している。
【００３０】カルボキシメチルセルロース（約１００，
０００の桁の低分子量）は、実質的にカルボキシル化さ
れたセルロースである。
【００３１】本発明は、約１２，０００〜８０，０００
の分子量範囲と、約６０〜４００の代表的な重合度範囲
を有するアルギン酸“ナトリウム”を使用することが好
ましい。この範囲は、インクに望ましいブリード抑制効
果を付与する。
【００３２】本発明の実施に際して最も好ましく使用さ
れるアルギン酸塩は、比較的低粘度であるという特徴を
有し、例えば１％水溶液は６０ｃｐの粘度を生じるが、
２％水溶液は５００ｃｐの粘度を生じる。このような物
質は、アルドリッヒ・ケミカル社（ウィスコンシン州、
ミルウォーキー）によって市販されている。
【００３３】インク中のアルギン酸塩の濃度は、約０．
０５〜０．７５重量％の範囲にあり、使用される特定の
種類の両性または非イオン性の共界面活性剤に応じて変
化される。このような依存関係は、印刷品質およびイン
クのレオロジーによって容易に決定される。
【００３４】“インクジェットインクにおけるブリード
の軽減”と題する本発明と同じ譲受人に譲渡されたジョ
ン アール モファットによる１９９１年７月２日出願
の出願番号０７／７２４，６４９号に記載されクレーム
されているように、共界面活性剤（ｃｏ−ｓｕｒｆａｃ
ｔａｎｔ）がブリードを軽減するために使用される。前
述の出願の界面活性剤と関連して前述されているコロイ
ドの使用は、テキスト印刷品質をさらに改善し、互いに
隣接するカラー印刷間の線の鮮明度をよりきわ立たせ
る。
【００３５】共界面活性剤（主として少なくとも一つが
使用される）は、両性イオン界面活性剤または非イオン
性両親媒剤、例えばアミンオキシドである。ブリードを
軽減する界面活性両性分子（ｐＨ感応性の界面活性剤）
の実例は、水中でのｐＫａが約２．３の化１に示すＮ，
Ｎ−ジメチル−Ｎ−ドデシルアミンオキシド（ＮＤＡ
Ｏ）などのアミンオキシドである。
【００３６】
【化１】
【００３７】この化合物は、分子量が２２９であり、臨
界ミセル濃度（ｃｍｃ：以下にさらに詳細に論じられ
る）が１３ｍＭである。
【００３８】また、Ｃ１２Ｈ２５−の代わりに、どのよ
うなＲでも使用できる。化２に示す部分、その名称、略
称、分子量（ＭＷ）および臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）
は、本発明の実施に際して有用である。
【００３９】
【化２】Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−テトラデシルアミンオ
キシド（ＮＴＡＯ） ＭＷ：２５７、ｃｍｃ：６〜８ｍＭ Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ヘキサデシルアミンオキシド
（ＮＨＡＯ） ＭＷ：２８５、ｃｍｃ：０．８ｍＭ Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシルアミンオキシド
（ＮＯＡＯ） ＭＷ：３１３、ｃｍｃ：小さい Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（Ｚ−９−オクタデセニル）−
Ｎ−アミンオキシド（ＯＯＡＯ） ＭＷ：３１１、ｃｍｃ：小さい
【００４０】もう一つの実例は、化３に示すＮ−ドデシ
ル−Ｎ，Ｎ−ジメチルグリシンである。
【００４１】
【化３】
【００４２】エヤ・プロダクツ＆ケミカルス社から市販
されているアセチレン系ポリエチレンオキシドであるＳ
ＵＲＦＹＮＯＬも本発明の実施に有用であり、化４の式
で表される。ただし、ｎとｍの合計は０〜５０である。
【００４３】
【化４】
【００４４】本発明の好ましいインクは、実質的に、約
４〜１５重量％の１，５−ペンタンジオール、約０．０
５〜０．７５重量％のアルギン酸ナトリウム、アセチレ
ン系ポリエチレンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−
（Ｚ−９−オクタデセニル）−Ｎ−アミンオキシド、
Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシルアミンオキシド、
ココベタイン（ｃｏｃｏｂｅｔａｉｎｅ）およびナトリ
ウムコラートよりなる群から選ばれた０．１〜５重量％
の少なくとも一つの共界面活性剤、少なくとも一つの前
述の染料および残余の水よりなっている。
【００４５】〔ブリードを軽減する両親媒剤の例〕イン
クの幾つかの実例を以下の表１〜表２に示す。カラー
は、ドット・オン・ドット（ダブルパス）アルゴリズム
（計算法）を利用し、サイドバイサイドで同時に印刷し
た。使用した染料は、１．３３％のＣ．Ｉ．Ａｃｉｄ
Ｒｅｄ ５２（＃４５１００）、１．６５％のＣ．Ｉ．
Ａｃｉｄ Ｂｌｕｅ ９（＃４２０９０）および１．３
３％のＣ．Ｉ．Ｄｉｒｅｃｔ Ｙｅｌｌｏｗ ８６（＃
２９３２５）であった。ＳＵＲＦＹＮＯＬ４６５とＯＯ
ＡＯは、ブリードの程度を著しく改良するが、ブリード
は解消されない。表１〜表２は、実質的にブリードを解
消するアルギン酸ナトリウム濃度を増加させる効果をも
示している。ビヒクルは、インクを含む残余の水ととも
に０〜１５％の１，５−ペンタンジオールを含有してい
た。
【００４６】表１〜表２に列記されたカラーブリード指
数値は、図１に示すスケールから得られるものであり、
図１のスケールは、イエローインクのバックにレッド
（マゼンタ）インクの線を印刷したものである。テキス
トの高品質の印刷物を得るためには、≦２．５という数
値が好ましいと考えられる。箱への印刷、プロット（グ
ラフ）などの比較的低品質の要求に対しては、約３〜４
の数値が好ましいと考えられる。現在商業的に通常使用
されているインクは、主として余り好ましくない約６ま
たはそれ以上の数値を有する。
【００４７】
【表１】
【００４８】
【表２】
【００４９】これらの結果は、アルギン酸塩（および示
された多糖類）が効果的なブリード軽減に対する濃度依
存性を発現することを示している。ｎ−ブチルカルビト
ール、ｎ−ブチルプロパゾール、ｎ−ヘキシルカルビト
ール、アミンオキシド、およびアルギン酸塩を含まない
ＳＵＲＦＹＮＯＬ型の界面活性剤（表１〜表２には示さ
れていない）などの非イオン性界面活性剤の場合には、
濃度効果が観察された。
【００５０】ソルビトールの存在に関しては、この物質
は外皮生成の限界を増大させるための添加剤である。表
１〜表２におけるソルビトールの存在は、ポリオールお
よび他の非イオン性添加剤がカラーブリードに対して悪
い影響を及ぼさないことを示している。
【００５１】ナトリウムコラートは、これらのインクに
おけるコゲーションを軽減するが、この化合物がインク
中に存在するか否かはカラーブリードには影響がない。
【００５２】これらのブリードを軽減する界面活性剤の
中には共通の構造的特徴が認められるのは興味のあるこ
とである。これらの界面活性剤は、共通の特徴、すなわ
ち極性の（親水性の）頭基を有する長鎖炭化水素（疎水
性の）尾基を有する。もし、これらが共通の構造的特徴
を有するならば、ブリードを解決するために、類似の構
造の他の洗剤（ｄｅｔｅｒｇｅｎｔ）をインク中に配合
することができる。このことは、ブリードを軽減する挙
動がすべての洗剤について固有のものであることを意味
しない。
【００５３】アルギン酸塩および他の前記多糖類は、多
糖類の重合性ストランド（ｐｏｌｍｅｒｉｃ ｓｔｒａ
ｎｄ）を凝集する特徴的な特性を有している。例えば、
染料を吸収する能力のある疎水性ポケットを有する高分
子量の（少なくとも約１，０００，０００の分子量の）
凝集体が生成することはあり得ることである。表１〜表
２に示すように、効果的なブリード抑制はアルギン酸塩
濃度によって左右されるという観察は注目に値する。
【００５４】インクにおけるｃｍｃすなわちミセル化の
開始を検出することが幾つかの方法によって決定するこ
とができる。代表的には、インク中の界面活性剤に対す
る表面張力のプロット、あるいはインク中の界面活性剤
の濃度に対する浸透圧のプロットの中に鋭敏な変化が見
られる。これらの鋭敏な変化は、臨界ミセル濃度に起因
するものである。他の方法、例えば導電性、濁り度、当
量導電率の測定は、水溶性インク中で妨害される。
【００５５】〔ブリードの軽減−可能なメカニズム〕図
２は、界面活性剤の仮想濃度に対するブリードと、テキ
スト印刷品質のスケールプロフィールとを示している。
基本的には、この図は、研究されたすべての界面活性剤
について観察されたブリードと、テキスト品質の応答の
概略とを描いている。図２は、インクビヒクルの他の成
分と染料濃度は一定であること、および界面活性剤の濃
度は従属変数であることを仮定している。図２からは、
少量の界面活性剤を添加するときに、ブリード抑制とテ
キスト印刷品質の鮮明さはほとんど変化しないことが分
る。界面活性剤をさらに添加すると、テキスト印刷品質
の劣化は、（多分ブリード軽減の僅かの劣化が起こる場
合でも）ブリードは僅かしか改良されないか全く改善さ
れない結果になる。界面活性剤の濃度は、最終的にはテ
キスト印刷の品質が改善され始め、ブリードが減少する
地点に到達する。インク中の界面活性剤の濃度を増加さ
せると、さらにブリードの減少とテキスト印刷品質の改
善が起こる。
【００５６】ブリードの軽減とテキスト印刷品質の改善
が評価できる程度に効果的になる最低の界面活性剤濃度
は、アルギン酸塩、その他の多糖類を含む大部分のコロ
イド生成物質の臨界ミセル濃度（ｃｍｃ）または臨界モ
ノマー濃度の近くにあることが見出された。（ｃｍｃ
は、単純な電解質または非電解質化学がコロイド化学に
対する重要性を低下させる。前述の両性および非イオン
性界面活性剤については、この濃度はミセルあるいは凝
集した界面活性剤分子が媒体化学に影響を及ぼし始める
時点での界面活性剤濃度である。） ミセル化はエントロピー歪によって推進され−炭化水素
部分は水の欠乏した領域に追いやられ、親水性で水溶性
の基は水の豊富な領域において相互作用する。生成した
領域の流体は水の欠乏したポケットと水の豊富なポケッ
トの領域を提供し、これらの領域は、染料、共界面活性
剤および共溶媒分子（ｃｏ−ｓｏｌｖｅｎｔ ｍｏｌｅ
ｃｕｌｅ）などの有機溶質を、それらの疎水性に応じて
区分することができる。その上、ミセルおよびコロイド
は、大抵は相互に作用し合って、それらのポテンシャル
エネルギーが最小になる溶液の領域を見出す。帯電した
染料分子を含むコロイドは、同様に挙動することが考え
られる。
【００５７】コロイド粒子中に染料を含ませることが、
界面活性剤を含むインクのブリードを抑制するための有
望な方法である。流動性の媒体が蒸発するか、あるいは
紙中に吸収する速度は、印刷媒体上のコロイドからの染
料分子の脱着速度、あるいは染料分子がコロイド媒体中
に拡散する速度よりも遥かに速いので、インクジェット
ペンから噴出された一つのカラーの染料を有するコロイ
ド粒子は、紙媒体上に隣接するコロイド粒子中の他のカ
ラーの染料を交換しない。ブリードが軽減される結果に
なる。
【００５８】このブリード軽減の効率は、コロイド粒子
への染料の吸着の程度、インク中のコロイド粒子の数濃
度および紙表面への染料とコロイドの拡散によって定ま
る。図３（ａ）および図３（ｂ）は、コロイド粒子への
染料の吸着の程度を、コロイド粒子に強く吸着している
染料分子についての界面活性剤濃度（図３（ｂ））の関
数と、弱く結合している染料分子についての界面活性剤
濃度（図３（ａ））の関数として仮説的に示している。
弱く吸着している染料においては、強く吸着している染
料の場合よりも、同じ量の染料に結合するのに遥かに高
い界面活性剤濃度が必要であることが分かる。染料がコ
ロイドに吸着する傾向は、染料分子、界面活性剤、共溶
媒および共界面活性剤（もし含まれていれば）の構造
（疎水性）と相互作用の関数であることが明かである。
【００５９】アルギン酸塩（および列記されている他の
多糖類）は、ブリードを抑制するのに著しく効果的であ
る。ＯＯＡＯおよびＳＵＲＦＹＮＯＬ４６５などの界面
活性剤を使用すると、有機溶媒（１，５−ペンタンジオ
ールとジエチレングリコールなど）だけの場合よりもブ
リードが軽減されるが、アルギン酸ナトリウムを添加す
ると、さらに改善が起こる。高分子量の多糖類は、その
疎水性ポケット中に染料分子を吸着しなければならな
い。これらの高分子量錯体は、拡散係数が小さく、印刷
媒体中（または上）でゆっくりと移動する。このように
して凝集した多糖類は、表１〜表２に示されたＯＯＡＯ
およびＮＯＡＯなどの比較的小さいミセル形成界面活性
剤によって付与されるブリード抑制を向上させる。
【００６０】ＯＯＡＯ、ナトリウムコラートおよび８％
ペンタンジオールを伴う低分子量カルボキシメチルセル
ロースは、ブリードの抑制に効果的でない（ブリード指
数＞５）が、少量のカルシウムイオンを添加すると、ブ
リード抑制能力が大いに向上する。二価のカチオンはミ
セル化を増進するのに著しく効果的であって、おそらく
カルシウムイオンがカルボキシメチルセルロースのミセ
ル化を増進するのであろう。
【００６１】中粘度グレードおよび高粘度グレードのカ
ルボキシメチルセルロースは、ノズルの目詰まりのため
に、インクジェットへの使用ができない。
【００６２】カルシウムイオンの存在は、ブリードを抑
制する上で必要な成分である。表１〜表２は、低濃度の
ＥＤＴＡ、またはクエン酸塩イオン（ＮＯＡＯかＯＯＡ
Ｏを含むビヒクル中で）がブリードを悪化させることを
示している。多分ＥＤＴＡ（およびクエン酸イオン）
は、キレート化することによって、大きなアルギン酸塩
錯体の生成に関与する重要な役割が果たせないように、
カルシウムイオンを除去するのであろう。ＥＤＴＡ−カ
ルシウムイオン、およびクエン酸−カルシウムイオンの
錯体の生成定数は、非常に大きい。ブリードの抑制を効
果的にするためには、少なくとも約４ｐｐｍのＣａ＋２
が必要である。
【００６３】添加された塩（ＮａＣｌ）およびテトラホ
ウ酸ナトリウム１０水化物は、アルギン酸塩のブリード
抑制特性に悪影響を及ぼす。これに反して、コゲーショ
ンを抑制するためのナトリウムコラートの存在は、カラ
ーブリードには全く悪影響を及ぼさないように思われ
る。
【００６４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
熱インクジェット印刷におけるインクのカラーブリード
を良好に抑制することができる。特に、最も過酷な印刷
モード、ドット−オン−ドットおよび色彩領域が増強さ
れた場合であっても、ほとんどあるいは全くカラーブリ
ードを示すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブリードのパターンを示す図であって、高いブ
リードは許容できないブリードを示している（≦２．５
のブリードスケールが、高品質テキスト印刷を得るため
に許容できとると考えられる）。
【図２】テキスト印刷品質（左の軸）またはブリード
（右の軸）と界面活性剤濃度との関係を示すグラフであ
る。
【図３】染料濃度と洗剤（界面活性剤）濃度との関係を
示すグラフであって、ミセルへの染料の吸着の程度を示
しており、（ａ）は染料がミセルに弱く吸着している場
合で、（ｂ）は染料がミセルに強く吸着している場合で
ある。
【符号の説明】
〔Ｄ〕ｍ ミセル中の洗剤（界面活性剤）濃度 〔Ｄ〕ｗ 水中の洗剤（界面活性剤）濃度 〔ＤＹＥ〕ｍ ミセル中の染料濃度 〔ＤＹＥ〕ｗ 水中の染料濃度 〔Ｄ〕Ｔ トータル洗剤（界面活性剤）濃度 〔ＤＹＥ〕Ｔ トータル染料濃度

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）（１）少なくとも約１０，０００
    の分子量を有する高分子量コロイドを約０．０５〜０．
    ７５重量％、（２）両性イオン界面活性剤および非イオ
    ン性両親媒剤からなる群から選ばれる少なくとも１つを
    その臨界ミセル濃度と少なくとも等しい量、および
    （３）少なくとも１つのミセル形成をサポートする少な
    くとも１つの有機溶媒を０〜約２０重量％からなるベヒ
    クル； （ｂ）少なくとも１つの水溶性染料を約０．１〜１０重
    量％；および （ｃ）水を残部 の組成を有するインクにて媒体上に印刷することを特徴
    とする熱インクジェット印刷のカラーブリード制御方
    法。
  2. 【請求項２】 （ａ）（１）少なくとも約１０，０００
    の分子量を有する高分子量コロイドを約０．０５〜０．
    ７５重量％、（２）両性イオン界面活性剤および非イオ
    ン性両親媒剤からなる群から選ばれる少なくとも１つを
    その臨界ミセル濃度と少なくとも等しい量、および
    （３）少なくとも１つのミセル形成をサポートする少な
    くとも１つの有機溶媒を０〜約２０重量％からなるベヒ
    クル； （ｂ）少なくとも１つの水溶性染料を約０．１〜１０重
    量％；および （ｃ）水を残部 からなることを特徴とする熱インクジェットインク。
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