JPH06240189A - 熱インクジェットインク組成物および紙のカールの減少方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱インクジェット印刷に使用されるインク組
成物であって、熱インクジェットプリンタにより紙媒体
に印刷した際に、紙のカールを減少させることができる
技術を提供する。 【構成】 約０．５〜２０重量％の低蒸気圧溶媒、約
０．５〜５重量％の水溶性染料、および残余の水からな
る熱インクジェットインクに、約４〜２０重量％の化１
の構造式を持つ糖を添加する。 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的にはインクジェ
ット印刷に使用されるインク組成物に関し、詳しくは、
熱インクジェットプリンタにより紙媒体に印刷した際に
紙のカールを減少させる技術に関する。

【０００２】

【技術背景】熱インクジェットプリンタは、通常コンピ
ュータとともに使用される他の種類のプリンタに対し
て、低コスト、高品質で、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、プレナムから出て
くるインクの出口を備えたチャンバー内に、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ている。複数のこのような抵抗
体素子は、プリントヘッド内で、プリミティブと呼ばれ
る特定のパターンで配列されている。それぞれの抵抗体
素子はノズルプレートのノズルに連結されていて、ノズ
ルからインクが印刷媒体に向かって噴射される。プリン
トヘッドとインク溜めよりなる集成装置全体が、インク
ジェットペンを構成する。

【０００３】操作するときには、各抵抗体素子は、導電
性トレースによってマイクロプロセッサに接続されてい
て、マイクロプロセッサにおいて、電流搬送信号が、少
なくとも一つの選択された素子を加熱する。この加熱に
よってチャンバー内でインクの泡が生成し、この泡がノ
ズルから印刷媒体に噴射される。このようにして、所定
のプリミティブで特定の順序に配列された複数のこのよ
うな抵抗体素子の瞬間加熱が、媒体上に文字・数字の活
字を形成し、領域を充填し、そして他の印刷能力を付与
する。

【０００４】インクジェット印刷用に説明されている多
くのインクは、通常、非熱インクジェット印刷に関する
ものである。このような非熱インクジェット印刷の一つ
の実例は、圧電素子を利用して印刷媒体にインクの小滴
を噴射する圧電インクジェット印刷である。このような
非熱の用途に好適に使用されるインクは、インク組成物
に対する加熱の影響のために、熱インクジェット印刷に
使用することができないことがしばしばある。

【０００５】加熱されるか、または加熱されないプラテ
ンを通過する紙に印刷されたある種の熱インクジェット
インクについては、紙のカールが問題として残ってい
る。詳しくは、あるインクで、フルページイメージ（ｆ
ｕｌｌ−ｐａｇｅ ｉｍａｇｅ）（８．５インチ×１１
インチの頁の三〜四方に０．２５インチの余白）を印刷
した後で、紙はスクロール状の円筒になってしまい、こ
こではカールと呼ばれる。カールのオンセット（ｏｎｓ
ｅｔ）は、時によっては何日もかかって進展し、幾つか
の明白な欠点を有する。この現象は、印刷工程中に、紙
の表面に、ひだ（ｐｕｃｋｌｅ）が取れたり、うねり
（ｃｒｉｎｋｌｅ）が生じたりして、洗濯板状の表面組
織を生成する紙のしわ（ｃｏｃｋｌｅ）と区別されるべ
きである。

【０００６】紙のカールを防止するために、ある種の熱
インクジェットインクの配合を変更する必要性がある。

【０００７】

【発明の目的】本発明は、上記の必要性を満足させるた
めに、熱インクジェットプリンタにより紙媒体に印刷し
た際に紙のカールを減少させることができるインク組成
物を提供することを目的とする。

【０００８】

【発明の概要】本発明は、化３に示す構造式を有する飽
和糖をインクに添加することによって、熱インクジェッ
トインクを変性するものである。

【０００９】

【化３】

【００１０】この糖を約４〜２０重量％含むインクは、
この糖を含まないインクよりも、紙のカールが少ない結
果になる。インクは、糖の他に、水、染料および低蒸気
圧溶媒よりなる通常の成分を含み、カラーブリード（ｃ
ｏｌｏｒ ｂｌｅｅｄ）、スレッディング（ｔｈｒｅａ
ｄｉｎｇ）、コゲーション（ｋｏｇａｔｉｏｎ）などを
抑制するために他の成分を含んでいてもよい。

【００１１】ここで言う印刷は、加熱プラテンを使用し
ないで行われることは自明のことであろう。加熱プラテ
ンは、加熱されないプラテンよりも、印刷された紙のカ
ールの程度を大きくする。

【００１２】少なくとも一つの単糖（ｓｉｍｐｌｅ ｓ
ｕｇａｒ）が、通常の熱インクジェットインクに添加さ
れる。このようなインク配合物は、約０．５〜２０重量
％の少なくとも一つの低蒸気圧溶媒、約０．５〜５重量
％の少なくとも一つの水溶性染料、および残余の水を含
んでいる。低蒸気圧とは、溶媒が水の蒸気圧よりも低い
蒸気圧を有することを意味する。

【００１３】低蒸気圧溶媒としては、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
リプロピレングリコール、チオジグリコールなどのグリ
コール、およびこれらの誘導体；ブタンジオール、ペン
タンジオール、ヘキサンジオール、および同族のジオー
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
ルエーテルを含むＣＥＬＬＯＳＯＬＶＥ（ダウケミカル
社の商標）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、ＣＡＲＢＩＴＯＬ（ユニオンカーバイ
ド社の商標）などのジエチレングリコールエーテル、ジ
エチレングリコールのモノエチル、モノブチル、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；ブチルアルコール、ペンチルアルコー
ル、および同族アルコールなどの長鎖アルコール；およ
び他の溶媒、例えば、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）
ピロリドンなどのラクタム、およびグリセロールおよび
これらの誘導体があげられるが、これらに限定されるも
のではない。

【００１４】低蒸気圧溶媒は、ペンタンジオールである
ことが好ましく、１，５−ペンタンジオールおよび／ま
たはチオジグリコールである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、ペンタンジオールまたはチオ
ジグリコールのようには効果的でないことが明らかにな
った。

【００１５】ペンタンジオールおよび／またはチオジグ
リコールの濃度は、約４〜１５重量％の範囲である。こ
の濃度が、約４重量％未満であると、プリントヘッドノ
ズルにおけるインクの長期間目詰まりが生ずる結果にな
るが、約１５重量％より大きいと、許容できる印刷品質
が低下する結果になる。ペンタンジオールおよび／また
はチオジグリコールの濃度は、約５〜９重量％の範囲で
あることが好ましく、約８重量％であることが最も好ま
しい。

【００１６】染料成分は、熱インクジェット印刷に使用
される少なくとも一つの通常の水溶性染料を含んでいれ
ばよい。

【００１７】特定の特性、例えば、カラーブリード、ス
レッディング、コゲーションなどを抑制するために、高
分子量コロイド、界面活性剤、コゲーション抑制剤など
の他の成分もインク配合物中に含まれていてもよい。本
出願人所有の他の特許および特許出願に記載されている
このような他の成分は、本出願の一部を構成するもので
はない。このような他の特許出願としては、１９９１年
７月２９日米国出願の出願番号０７／７３７，１０１
（高分子量コロイド）（日本出願の特願平４−２１７２
８４号）、１９９１年４月１７日米国出願の出願番号０
７／６８６，７３１（界面活性剤）（日本出願の特願平
４−１２２６８０号）、１９９１年８月２８日米国出願
の出願番号０７／７５１，３６９（界面活性剤）（日本
出願の特願平４−２５３８１０号）、および１９９１年
７月２日米国出願の出願番号０７／７２４，６４９（コ
ゲーション抑制剤）（日本出願の特願平４−１９９１６
３号）がある。このような他の特許の中には、１９９１
年１０月２９日発行の米国特許第５，０６１，３１６号
（コゲーション抑制剤）がある。

【００１８】本発明は、高分子量コロイドとして、約１
２，０００〜８０，０００の分子量と、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
いブリード抑制性を付与する。アルギン酸ナトリウム
は、大抵は、主な対イオンとして、５．５重量％のナト
リウム、２．２重量％のカルシウム、および９．５重量
％のカリウムを、極微量の一価または二価の他の陽イオ
ンとともに含んでいる。

【００１９】本発明の実施に使用される最も好ましいア
ルギン酸塩は、例えば、１％水溶液が６０ｃｐｓの粘度
を生ずるような比較的低い粘度を有するという特徴があ
る。使用されるときには、アルギン酸塩の量は、約０．
０５〜０．５重量％の範囲である。このような物質は、
アルドリッチケミカル社（ウイスコンシン州、ミルウオ
ーキー）から市販されている。

【００２０】一つの好ましい界面活性剤は、化４に示す
Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ドデシルアミンオキシド（ＮＤ
ＡＯ）などのアミンオキシドである。

【００２１】

【化４】

【００２２】化４において、Ｃ_１２Ｈ_２５部分の代わり
に、任意のアルキル基部分を使用してもよい。表１に示
すものが、本発明の実施において有用である。

【００２３】

【表１】

【００２４】界面活性剤は、例えば、米国特許出願番号
０７／６８６，７３１（日本出願の特願平４−１２２６
８０）および米国特許出願番号０７／７５１，３６９
（日本出願の特願平４−２５３８１０号）において論じ
られているように、少なくともインク中でミセルを生成
するのに十分な濃度で含まれている。

【００２５】インクのビヒクルは、低蒸気圧溶媒として
約４〜１５重量％の１，５−ペンタンジオールおよび／
またはチオジグリコール、界面活性剤として約０．５〜
５重量％のアミンオキシド、およびカラーブリードを抑
制するために約０．０５〜０．５重量％のアルギン酸塩
を含んでいることが好ましい。

【００２６】インクのビヒクルは、約８重量％のペンタ
ンジオールおよび／またはチオジグリコール、界面活性
剤としての約１重量％のＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（Ｚ−
９−オクタデセニル）−Ｎ−アミンオキシド（ＯＯＡ
Ｏ）、および約０．２５重量％のアルギン酸ナトリウム
を含んでいる。

【００２７】インクは、この技術分野で通常行われてい
るように、少なくとも一つの微生物毒（ｂｉｏｃｉｄ
ｅ）、殺菌剤（ｆｕｎｇｉｃｉｄｅ）および／またはス
ライミサイド（ｓｌｉｍｉｃｉｄｅ）も含んでいる。

【００２８】ここに記載されているすべての濃度は、特
に指示しない限り、重量％で示されたものである。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
常の工業的実施において使用されるものである。

【００２９】糖は、前記した化３の構造式によって現さ
れるものである。カールを減少させるためには、少なく
とも約４重量％の濃度の糖が必要である。糖の量は、イ
ンク中で約２０重量％（インク中の全溶解度として）ま
でが許容される。この量が約２０重量％以上になると、
インクの粘度を好ましくない程度に増大させる。糖の濃
度は、約６〜１０重量％であることが好ましい。

【００３０】インク中の全有機物含量を最低限にするた
めに、特に糖の濃度が比較的高いときに、低蒸気圧溶媒
の濃度を減少させることが望ましい。

【００３１】本発明の実施に際して使用される糖は全体
として減少されるが、糖の実例としては、ソルビトー
ル、マンニトール、グリセロール、グリシトール、およ
びミオイノシトールがある。糖は、単独で、またはこれ
らの任意の混合物として使用される。

【００３２】どんな特定の理論の裏付けもないが、詳し
くは、あるインク配合物によって、特に通常の熱インク
ジェットインクを使用して、フルページイメージの条件
で、紙に印刷されるときに、紙表面（セルロース繊維
間）の水素結合が破壊すると思われる。実質的には、イ
ンク中の水が、水素結合を破壊する。そして、乾燥によ
って水が除去され、破壊された水素結合がそのままにな
って紙のカールが生ずる。糖はセルロース繊維間の水素
結合を回復し、繊維は互いに波打たないので、紙のカー
ルを防止すると思われる。

【００３３】

【実施例】

〔例１〕イエロー、シアン、およびレッドのインクは、
２重量％の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）、０．２８
重量％のアルギン酸ナトリウム、８重量％の１，５−ペ
ンタンジオール、染料、および残余の水によって配合さ
れた。イエローインク中の染料は、イエロー染料の混合
物、すなわち、０．５重量％のＤｉｒｅｃｔ Ｙｅｌｌ
ｏｗ ８６（本出願人の米国特許第４，７６１，１８０
号によれば、ナトリウム陽イオンをテトラメチルアンモ
ニウム陽イオンで置換したもの）と、０．５重量％のＡ
ｃｉｄ Ｙｅｌｌｏｗ ２３（やはり、ナトリウム陽イ
オンをテトラメチルアンモニウム陽イオンで置換したも
の）との混合物より構成されている。シアンインク中の
染料は、１．２５重量％のＡｃｉｄ Ｂｌｕｅ ９（ナ
トリウムイオンの置換なし）より構成されている。レッ
ドインク中の染料は、１．５重量％のＡｃｉｄ Ｒｅｄ
５２（やはり、ナトリウムイオンの置換なし）より構
成されている。

【００３４】ギルバートボンド紙（コットン繊維２５
％）が、フルページイメージとして印刷された。具体的
には、ビヒクルと染料を紙に過飽和させて紙のカールを
減少させるための最も極端な条件を助長するために、三
種類のインクが混成黒として、紙に印刷された。印刷さ
れた紙は、ある程度のカールを示した。

【００３５】〔例２〕全有機物含量を減少させるため
に、ペンタンジオール濃度が３重量％に減少されて、８
重量％のソルビトールが添加された以外は、例１と同様
にして、三種類のインクが配合された。ギルバートボン
ド紙（コットン繊維２５％）に、例１と同様にして、フ
ルページイメージとして印刷された。紙は、実質的に全
くカールを示さなかった。

【００３６】〔例３〕ペンタンジオールの代わりに、約
１５重量％のポリエチレングリコール３００が使用され
た。ギルバートボンド紙（コットン繊維２５％）に、例
１と同様にして、フルページイメージとして印刷され
た。紙は、例１におけるよりも幾分カールの程度が大き
いことを示した。

【００３７】前述の例から、インクに糖を添加すると、
紙のカールを減少させることが明らかである。

【００３８】以上のように、フルページイメージの場合
でも、紙のカールを起こさせない熱インクジェットイン
クを説明した。本発明の精神から外れることなく、自明
な性質の様々の変形および変更態様が行われ得るし、こ
のような変形および変更態様はすべて特許請求の範囲に
よって規定される本発明の範囲内に入るものと考えられ
る。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の熱インク
ジェットインクによれば、熱インクジェットプリンタに
より紙媒体に印刷する場合に、この紙のカールを減少さ
せることができる。

【００４０】したがって、本発明の熱インクジェットイ
ンクは、紙のカールが軽減されなければならない用途に
利用されると期待される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 約０．５〜２０重量％の低蒸気圧溶媒、
   約０．５〜５重量％の水溶性染料、および残余の水から
   なる熱インクジェットインクであって、約４〜２０重量
   ％の化１の構造式を持つ糖が添加されてなる熱インクジ
   ェットインク組成物。 【化１】
2. 【請求項２】 熱インクジェットプリンタから紙に熱イ
   ンクジェットインクを印刷して紙のカールを減少させる
   方法であって、 前記インクに、化２の構造式を持つ糖を約４〜２０重量
   ％添加することを特徴とする紙のカールの減少方法。 【化２】