JPH09176534A

JPH09176534A - にじみを軽減した水性顔料分散系ベースのインクジェットインク組成物

Info

Publication number: JPH09176534A
Application number: JP8265430A
Authority: JP
Inventors: Palitha Wickramanayake; パリサ・ウィックラマナヤケ
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1995-09-14
Filing date: 1996-09-13
Publication date: 1997-07-08
Anticipated expiration: 2016-09-13
Also published as: JP3986593B2; DE69613780D1; DE69613780T2; KR970015692A; CA2183194A1; EP0763579A1; KR100430659B1; EP0763579B1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】少なくとも１つの水性顔料分散物と少なく
とも１つの水不溶性有機化合物と少なくとも１つのハイ
ドロトロピック両親媒性物質及び水から成るエマルショ
ンを含むインク組成物を調合した水性顔料分散系ベース
のインクジェットインク組成物。ハイドロトロピック両
親媒性物質は、水中の水不溶性有機化合物を可溶化する
のに十分な量がマイクロエマルション中に存在する。【効果】プリント媒体上にプリントするときに、にじみ
の軽減と速い乾燥時間を示し、結果、インクジェット・
プリンタのスループットが向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本願発明は、インクジェット・プリンティ
ングに用いられるインク組成物に関し、より詳細には、
水性顔料分散ベース・インクジェットインク組成物のブ
リード（にじみ、bleed）の低減及び乾燥時間の改善に
関する。

【０００２】

【背景技術】インクジェット・プリンティングは、ノン
インパクトプリンティング工程であり、この場合、イン
ク液滴は、紙、透明フィルム又は織物のようなプリント
媒体上に被着させる。低コストで且つ出来上がりの品質
が高いので、比較的雑音のない運転と相俟って、インク
ジェットプリンタは、今や、コンピュータ併用型の他方
式のプリンタに代わる普及型代替装置となっている。本
質的に、インクジェットプリンティングは、マイクロプ
ロセッサによって発生させた電気信号に応答してプリン
ト媒体上に微細なインク液滴を噴射するものである。

【０００３】インクジェット・プリンティングにおいて
インク液滴噴射を遂行するのに現在利用できる基本的手
段は、熱的に行うものと圧電式の２通りがある。サーマ
ルインクジェットプリンティングでは、液滴噴射のエネ
ルギは、マイクロプロセッサからの電気信号に応答して
急速に加熱されて気泡を生成する電気加熱抵抗素子によ
って生成され、その結果、その抵抗素子に結合されたノ
ズルを通してインクの噴射が行われる。圧電式インクジ
ェット・プリンティングでは、これも、マイクロプロセ
ッサで発生した電気信号に応答して、圧電素子が振動し
てインク液滴を噴射する。特定の順序でインク液滴を噴
射することにより、プリント媒体上に英数字文字、領域
ぬりつぶし(area fills)及びその他のパターンが形成さ
れる。

【０００４】インクジェットインクは、ほとんどが染料
ベースの組成物が入手できる。しかし、極めて限定され
た数の顔料ベースのインクも用いられる。事実、現時点
では僅かに２つの黒色顔料ベースのインクが市販されて
いる：カラー顔料ベースのインクは市販されていない。
恐らく、顔料が提供する最も好ましい性質は、それらの
優れた光堅牢性(lightfastness)である。しかし、顔料
は、部分的に、水性（親水性）媒質中で集塊する傾向を
元々持っているため、インクジェットインク組成物とし
ては広範囲の用途を見い出していない。顔料粒子は、そ
れらの外表面にある遊離基が粒子間に自然的化学的引力
を生ずるため、集塊する傾向にある。顔料粒子の集塊
は、プリント密度の変化とまだら及び信頼性不足から派
生するような欠陥に起因して、結果的にプリント品質を
低下させることになる。典型的には、水溶性の分散剤を
用いて、水性溶液中の顔料粒子をデアグロメレート化す
る。

【０００５】顔料に関連した集塊問題がこれまで扱われ
てきたが、非加熱粒子のブリード制御における困難さの
ため、水性染料ベースのインクと共用したとしても、水
性顔料分散ベースのインクには他の問題箇所が生ずる。
水性媒体における分散物として配合された顔料ベース・
インクは、染料ベース又は顔料ベースに関わらず、他の
水性インク組成物に接近してプリントされると、ブリー
ドを呈する。ここで用いられるように、用語「ブリー
ド」は、色と色の間のぎざぎざした境界で立証されるよ
うに、ある色が別の色に侵入することと定義される。ブ
リードは、紙サブストレート表面のみならずサブストレ
ート自体の内部において複数の色が混ざり合う時に生ず
る。水性の黄色、シアン及びマゼンタのインク組成物が
様々な比率と組合せで互いに及び黒色インクに接近して
印刷されるものと仮定すると、ブリードは、インクジェ
ットカラープリンティングにおいて特に問題となる。優
れたプリント品質を得るためには、カラー間の境界をブ
リードのない状態に保つ必要がある。

【０００６】カラー対ブラック及びカラー対カラーのブ
リード問題に関する様々な解決方法が提案されている。
いくつかの解決方法には、ブリード低減のためにインク
の環境を変えることが包含される。例えば、ブリード低
減のため、特殊調合の紙と共に、加熱したプラテン及び
他の熱源が用いられた。しかし、加熱プラテンはプリン
タのコスト高となり、又、特殊調合紙は普通紙より価格
が高い。このように、インクジェットカラープリンティ
ングでブリードを低減させるために外部装置を使うこと
は、概して、コスト有効的でない。ブリードを低減させ
るために通常採用される別の方法は、インクジェットプ
リンタにきれいな、ある色から他への侵入のないカラー
間境界を提供するブリード制御アルゴリズムの使用が必
要であるが、アルゴリズムはプリンタの速度を減ずる欠
点がある。

【０００７】ブリード問題に対する他の提案された解決
方法には、インクジェットインクの組成を変更させるこ
とが含まれる。例えば、界面活性剤は、染料ベースのイ
ンク配合においてブリードを低減するのに効果的に用い
られてきた；例えば、全て本願出願と同一の譲受人に譲
渡された、「Bleed Alleviation Using ZwitterionicSu
rfactants and Cationic Dyes」と題する米国特許第5,1
06,416号（John Moffatt 等）；「Bleed Alleviation i
n Inku-Jet Inks」と題する米国特許第5,116,409号（Jo
hn Moffatt ）；及び「High Molecular Weight Colloid
s Which Control Bleed」と題する米国特許第5,133,803
号（John Moffatt ）参照。しかし、界面活性剤は、紙
中へのインクの浸透速度を高め、これがまたエッジ尖鋭
度を低下させることになる。本譲受人に譲渡された特許
で開示されたもので、染料ベースのインク組成物に固有
の他の解決方法は、両方とも本願出願と同一の譲受人に
譲渡された、「Cationic Dyes with Added Multi-Valen
t Cations to Reduce Bleed in Thermal Ink-Jet Ink
s」と題する米国特許第5,198,023号（John Stoffel）及
び「Bleed Alleviation Using pH-Sensitive Dyes」と
題する米国特許第5,181,045号（James Shields 等）に
見い出される。

【０００８】カラー対ブラック及びカラー対カラーのブ
リード問題が多くの研究の主題となってきたが、上述の
解決方法のどれも一般にコスト有効的でない加熱プラテ
ン及び特殊調合紙の使用を除いては、顔料ベースのイン
ク組成物に適用されない。例えば、界面活性剤は、ブリ
ード制御を達成するのに染料ベースの調合に用いられた
のと同じ濃度で加えられたとしても、水溶性分散剤でな
された顔料の分散を不安定にするであろう。これは、そ
れ自体表面活性化合物である分散剤が、顔料表面に付着
しようと競合する添加された界面活性剤によって競争し
て追い出されるためである。

【０００９】本出願と同じ譲受人に譲渡された関連出願
Serial No.08/528,077、「Bleed-Alleviated, Waterfas
t, Pigment-Based Ink-Jet Ink Compositions」は、溶
媒に分散された顔料ベースのインクジェット・インク組
成物のブリード制御を対象としている。より詳細には、
前述のインクのブリード制御は、マイクロエマルション
の形で溶液中に保持されている水不溶性有機化合物に顔
料を分散させることによって達成される。マイクロエマ
ルションは、水、水不溶性有機化合物及び両親媒性物質
の等方性溶液(isotropic solution)であり、水中の水不
溶性化合物を可溶化するに十分な両親媒性物質が存在し
ているものである。顔料は、疎水性分散剤、カプセル化
剤のような手段によって、又は表面改質によって、マイ
クロエマルションの水不溶性部分に分散させる。従っ
て、水不溶性有機化合物は、顔料粒子にとって最初の溶
液として働き、また、水は、両親媒性物質の添加によっ
て既に形成されている、有機化合物のマイクロエマルシ
ョン液滴に対する連続相として機能する。しかし、再度
云えば、ブリードに対するこの解決方法は、水性顔料分
散ベースのインクジェットインクには向けられておら
ず、むしろ、溶媒分散型顔料ベースのインクをとりわけ
対象としている。

【００１０】それ故、ブリード制御は、染料ベースと溶
媒分散型顔料ベースのインクジェット・インク組成物の
組成を調節することにより達成されたとはいえ、水性顔
料分散ベースのインクジェットインク組成物で経験され
るブリードは、加熱プラテン、特殊調合紙及びブリード
制御アルゴリズムを使う以外、大部分は、抑制されない
ままである。

【００１１】インクジェットインク配合における所望の
ブリード制御に加えて、スループット（処理能力）を増
すためインクジェットプリンティングにおける乾燥時間
を改善したインク配合を開発することも、例外なく望ま
れるところである。インクジェット・プリンタは、大部
分はインクジェットインクの乾燥時間が比較的遅いた
め、プリンタに固有のブリード制御アルゴリズムに由来
するプリンタの低速化のため、レーザプリンタで得られ
るスループットのレベルに現時点では対抗できない。上
述のブリード制御を達成するために用いられる解法はま
た、典型的には、乾燥時間も改善するもので、これら２
つの特質は、互いに密接に関連している。

【００１２】従って、ブリード低減を示し且つプリント
媒体に当たると急速に乾燥する性質を持った、インクジ
ェット・プリンティング用水性顔料分散ベースのインク
に対する要求は存在するのである。但し、より速い乾燥
時間を達成するために、インク組成物の印刷品質を犠牲
にしてはいけない。

【００１３】

【発明の開示】本発明に従い、マイクロエマルションの
水性相に分散した顔料粒子を用いた、水性顔料分散ベー
スのインクジェット・インク組成物が提供される。特
に、本願発明の顔料ベースのインクジェット・インク組
成物は： (a)少なくとも１つの水性顔料分散物と； (b)(i)少なくとも１つの水不溶性有機化合物、(ii)少な
くとも１つのハイドロトロピック（hydrotropic）両親
媒性物質、(iii)水からなるマイクロエマルションとか
ら構成され、ハイドロトロピック両親媒性物質はマイク
ロエマルション中に少なくとも１つの水不溶性有機化合
物からなる。

【００１４】インクジェット・プリンティングの使用に
適する水性顔料分散物はどれも、それがインクジェット
インク組成物に残留している成分と相溶できる状態であ
る限り、本発明の実施において利益を得ることができ
る。水不溶性有機化合物、ハイドロトロピック両親媒性
物質及び水を含むマイクロエマルションは、水と水不溶
性有機化合物との間の界面張力を両親媒性物質によって
最小にした熱力学的に安定な等方溶液である。

【００１５】上述の水性顔料分散ベースのインクを与え
且つその同一物をプリント媒体上にプリントすることを
包含するところの、インクジェットプリンティングにお
けるブリードの低減方法も提供される。代表的なカラー
インクジェット・プリンタは、３色インクと単一のブラ
ックを有するインクセットを用いるので、ブリードを低
減した高品質のプリンティングを達成するためにその４
つのインクのどれか又は全てを本願発明に従って配合し
てよいと考えられる。好ましくは、本発明にしたがっ
て、４色のインクをひとつのインクジェットインクのセ
ットとして構成し、よって、プリント品質は、乾燥時間
の改善、ブリード制御及び覆う(coverage)や厚みの均一
性から最適に利益を受ける。

【００１６】本願の水性顔料分散ベースのインクジェッ
ト・インク組成物とブリードの低減方法は、連続的、圧
電ドロップ・オンデマンド型プリンタ及びサーマル又は
バブルジェット式ドロップ・オンデマンド型プリンタの
ような様々なインクジェットプリンタと共に用いてよ
い。プリンティングは、例えば、紙、繊維及び透明体を
含む、種々の媒体上に行ってよい。インクジェット・プ
リンタは、本発明の実施で達成される水性顔料分散ベー
スのインクのブリードの低減と乾燥時間の改善により、
コスト有効的方法で高い印刷品質を実現できるのであ
る。

【００１７】

【発明を実施するための最良モード】本発明の実施にお
いて、インク媒質としてマイクロエマルションを用いる
ことにより、ブリード軽減と乾燥時間の短縮が水性顔料
分散ベースのインクで立証される。より詳細には、マイ
クロエマルションは、(i)少なくとも１つの水不溶性有
機化合物と；(ii)少なくとも１つのハイドロトロピック
両親媒性物質と；さらに(iii)水とを含有する。ハイド
ロトロピック両親媒性物質は、有機化合物を可溶化する
に十分な量で量で存在し、その結果、澄んだ安定なマイ
クロエマルションが生ずる。

【００１８】本明細書における濃度は全て、別途表示さ
れない限り、重量パーセントである。全ての成分の純度
は、通常の業務上の実践においてインクジェットインク
に採用されているそれである。

【００１９】任意の顔料又はその組合せは本発明の実施
で利益を受けてよいと考えられるので、広範囲の有機も
しくは無機顔料は、単独であろうと組合せであろうと、
本発明の実施において利益を得ることができる。ここで
用いられるような、用語「顔料」は、水不溶性着色剤を
意味する。実際、顔料粒子は、水性媒質中でデアグロメ
レーション化即ち分散されて、インクのプリント品質上
より優れた均一性を実現する。残留インク成分と相溶で
きる顔料粒子を分散する手段は、何れも、発明の実施に
用いてよい。適切な分散手段の例には、ハイドロトロピ
ックな顔料分散剤及び水性溶液との相溶性を得るための
顔料表面の改質がある。顔料と相溶できるハイドロトロ
ピックな分散剤は、何れも、発明の実施において用いて
よい。水性媒質に顔料粒子を分散するのに通常用いられ
るポリマー系の分散剤の種類としては、例えば、ランダ
ム型、ブロック型及び分岐型の重合体が含まれる。その
重合体は、性質上、陰イオン、陽イオン又は非イオンで
あってよい。

【００２０】市販の濃縮水性顔料分散物は、本発明の実
施に用いられると考えられる。該顔料分散物の例には、
Hoechst社から市販されているHostafine YellowとHosta
fineGreen；及び日本のFuji Pigment社から市販されて
いるFuji BBL RedとFuji BBLMagentaがある。前述の市
販の濃縮水性顔料分散物に存在する水は、マイクロエマ
ルションベースのインクの一部分を形成することに注意
する。

【００２１】顔料粒子は、インクジェップリンティング
装置を通してインクの自由な流れを可能にする程十分小
さくなければならないという理由から、顔料の粒子サイ
ズは、インクジェットプリンティングにおいて考慮すべ
き重要問題である。例えば、サーマルインクジェット式
オフイスプリンタの噴射ノズルは、典型的には、約10乃
至60μmのオーダーの直径を有する。顔料の粒子サイズ
はまた、カラー強度と光沢のみならず、顔料分散の安定
性を得る上でも重要問題である。これらを考慮して、有
用な粒子サイズの範囲は、約0.005乃至15μmである。好
ましくは、顔料の粒子サイズは、約0.005から5μmま
で、より好ましくは、約0.005から1μmまでの範囲内に
あるべきである。最も好ましくは、顔料の粒子サイズ
は、約0.005から0.3μmまでの範囲である。しかし、非
オフイス的用途では、大きめの顔料粒子サイズを用いて
よい。

【００２２】顔料は、インク組成物の約20 wt%未満を占
めてよいが、一般には、約0.1から10 wt%までの範囲に
入るべきである。好ましくは、顔料は、インク組成の約
0.1乃至8 wt%を占める。

【００２３】本発明により、水性顔料分散物は、得られ
るインクジェットインクの配合でブリード制御と急速な
乾燥を達成するためマイクロエマルションベースのベヒ
クルに入れられる。マイクロエマルションは、水、油及
び両親媒性物質の熱力学的に安定な等方性溶液として定
義され、水不溶性化合物を可溶化するのに用いる。発明
の実施において、マイクロエマルションは、水と、少な
くとも１つの水不溶性化合物と、そして少なくとも１つ
のハイドロトロピック両親媒性物質とから成る。マイク
ロエマルションの組成物の中で、両親媒性物質の機能
は、水と水不溶性有機化合物との間の界面張力を低下さ
せて、安定な系を形成することにある。

【００２４】発明の実施に適切に用いてよい水不溶性有
機化合物の例としては、限定されるものではないが、水
不溶性のモノ−又はポリグリコールエーテル；水不溶
性のモノ−又はポリグリコールフェニルエーテル；水
不溶性アルコール；水不溶性のモノ−又はポリグリコー
ルエステル；及び水不溶性炭化水素がある。一般に、
水不溶性有機化合物又はその組合せは、それをハイドロ
トロピック両親媒性物質で可溶化してよい限り、及びそ
れがインクジェットインク組成物における他の成分と相
溶できる限り、何れも、発明の実施に用いてもよい。発
明の実施に好ましく用いられる水不溶性有機化合物の特
定的な例としては、限定するものではないが、(1)エチ
レン、プロピレン、ポリエチレン及びポリプロピレング
リコールフェニルエーテル；(2)エチレン、プロピレ
ン、ポリエチレン及びアクリル酸塩のようなポリプロピ
レングリコールエステル；及び(3)ベンジルアルコール
がある。さらに、好ましく用いられる炭化水素の特定的
な例には、トルエン、キシレン、ナフタレン、フェナン
トレン及びアントラセンがある。モノ−及びジエチレン
グリコールフェニルエーテル、モノ−及びジプロピレ
ングリコールフェニルエーテル及びベンジルアルコー
ルは、発明の実施において最も好ましく用いられるもの
である。水不溶性有機化合物は、インクジェットインク
組成の約1乃至70 wt%の濃度範囲にあってよい。好まし
くは、水不溶性有機化合物は、インクジェットインク組
成物の約1乃至20 wt%の濃度範囲にある。

【００２５】オイル成分を有するマイクロエマルション
を与えることに加えて、水不溶性有機化合物は、インク
ジェットプリンティングに通常用いられるような本願の
インクジェット・インク組成物における共溶媒として働
く。より詳細には、インクジェット・プリンタのペンが
使われていない時及び大気に露出されている時、インク
ベヒクル中の水は蒸発する。この共溶媒がインクベヒク
ル中に存在すると、クラストの生成及びノズルの閉塞を
防ぐ。故に、有機化合物の蒸気圧は、それがインクジェ
ット・プリンティングの正常な運転中に蒸発しないよ
う、水のそれと比較して十分低いはずである。現在のイ
ンクジェット・インク組成物において水不溶性有機化合
物の濃度を増やすことについての利点は、インクの水含
量の付随的減少に起因する紙のしわの減少にあることが
注目される。

【００２６】発明の実施に用いられるハイドロトロピッ
ク両親媒性物質は、水不溶性有機化合物と水とでマイク
ロエマルションを生ずるハイドロトロピック両親媒性物
質である。適切なハイドロトロピック両親媒性物質は、
一般に他の界面活性剤と同じように、化合物を極めて小
さい液滴に粉砕し且つこれらの液滴をマイクロエマルシ
ョン状態に維持することによって水中の水不溶性有機化
合物を可溶化する。しかし、他の種類の界面活性剤と異
なり、ハイドロトロピック両親媒性物質は、顔料の表面
に対して親水性分散剤（同じく表面活性化合物）と競合
せず、これが顔料分散を不安定にすることもある。さら
に、ハイドロトロピック両親媒性物質を用いても、他の
界面活性剤の使用に関連して起こるような表面張力の急
勾配の降下は起こらず、結果として、発明の実施におい
てハイドロトロピック両親媒性物質を用いているインク
に関する表面張力の減少が比較的抑制されるようにな
る。これとは対照的に、インクジェットインクに他の界
面活性剤を混ぜることによって表面張力の急な降下が引
き起こされると、プリントヘッドのノズルプレート上に
溜まり(puddles)が生じ、よって、液滴噴射特性にマイ
ナスに影響することが分かっている。さらに、これらの
他の界面活性剤は、エッジ尖鋭度が影響を受けることが
ある位の程度まで紙中へのインクの浸透速度を早める。
このように、ハイドロトロピック両親媒性物質は、(1)
顔料分散の不安定化；(2)ノズルプレートのよごれ(pudd
ling)；又は(3)エッジ尖鋭度の損失という危険を冒さず
に、水不溶性有機化合物を可溶化するのに必要な表面張
力低減を実現する働きがある。

【００２７】マイクロエマルションにおけるハイドロト
ロピック両親媒性物質の適切な量は、水不溶性有機化合
物を可溶化するような量である。顔料の分散を不安定に
するかもしくは本願のインク組成物の利点を否定しうる
過剰の量の両親媒性物質を混入しないように注意しなけ
ればならない。ハイドロトロピック両親媒性物質の混合
物を発明の実施に用いてよいことが注目される。与えら
れたハイドロトロピック両親媒性物質とその濃度の決定
には、本発明の教示からみて過度の実験を設定しなくて
よいと思われる。

【００２８】ハイドロトロピック両親媒性物質は、陰イ
オン性でも、陽イオン性でも又は非イオン性であっても
よい。発明の実施において適切に用いられる陰イオン性
ハイドロトロピック両親媒性物質の例には、限定される
ものではないが、安息香酸ナトリウム、サリチル酸ナト
リウム、スルホン酸ナトリウムベンゼン、ジスルホン酸
ナトリウムベンゼン、スルホン酸ナトリウムトルエン、
スルホン酸ナトリウムキシレン、スルホン酸ナトリウム
クメン、スルホン酸ナトリウムシメン、ケイ皮酸ナトリ
ウムがある。発明の実施において適切に用いられる陽イ
オン性ハイドロトロピック両親媒性物質の例には、限定
されるものではないが、パラアミノ安息香酸塩酸塩、塩
酸プロカイン及びカフェインがある。発明の実施におい
て適切に用いられる非イオン性ハイドロトロピック両親
媒性物質の例には、限定されるものではないが、レゾル
シノールとピロガロールがある。

【００２９】随意に、コサーファクタントを本願のイン
クジェットインク組成物に添加してよい。適切に用いら
れるコサーファクタントの例には、限定されるものでは
ないが、2-ピロリドンのようなラクタム；グリコール；
ジオール；エチレングリコールモノブチルエーテル、ジ
エチレングリコールエーテル、ジエチレングリコールモ
ノエチル、ブチル、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及び
トリエチレングリコールエーテルを含む、モノ−及びジ
ー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、及び相同(homologous)アルコールのような中
鎖(mid-chain)アルコール；及びアセチレンポリエチレ
ンオキサイドがある。好ましくは、コサーファクタント
を用いる場合は、コサーファクタントは、3〜8個の炭素
原子を持っている中鎖アルコール又はジオールを含む。
コサーファクタントは、インク組成物の10 wt%未満を占
めてよく、別成分としてか又はハイドロトロピック両親
媒性物質に対する部分的置換物として働く。

【００３０】特定のマイクロエマルションに適切に用い
られるハイドロトロピック両親媒性物質の量は、少なく
とも２つの方法で、即ち、省略方法又はより体系的方法
により決めてよい。省略方法では、先ず、水不溶性有機
化合物と水とをインクジェット・インク組成物に使える
マイクロエマルションの所望の最終的配合を反映する比
で組み合わせなければならない。その後、得られる２相
の液体は、その結果単相の溶液が得られる有機化合物の
可溶化を示す、透明溶液が得られるまで、選択したハイ
ドロトロピック両親媒性物質を用いて滴定する。約1%の
過剰のハイドロトロピック両親媒性物質を随意に付加し
て安定溶液を確保してよい。このように、上述の滴定処
理によって、水不溶性有機化合物、水及びハイドロトロ
ピック両親媒性物質について適切な関係濃度が決定され
る。

【００３１】より体系的アプローチでハイドロトロピッ
ク両親媒性物質の適量を決める場合、第一段階は、水不
溶性有機化合物と水との組合せを表す状態図を作ること
になる。より詳細には、状態図は、水と水不溶性有機化
合物とを種々の比率で組み合わせ、透明な単相領域がそ
の状態図内で定められるまで各混合物をハイドロトロピ
ック両親媒性物質に対して滴定することにより作図され
る。その透明点を越えてさらに滴定を進めれば、多相又
は半固体組成といった他の領域を定めることができる。
これらの結果は、慣用の三角プロット法でプロットする
と、三元状態図となる。例えば、図１は、プロピレング
リコールフェニルエーテル、スルホン酸ナトリウムキシ
レン、及び水から成るマイクロエマルションに関する前
述の三元状態図を示し、ここで、領域Aは２相を有する
白濁(milky)領域を表し、領域Bは単相の等方領域を表
し、そして領域Cは半固体領域を表す。単相の等方領域
（図１の領域B）は、インクジェット・インク組成物に
使うのに最も適している有機化合物、水及びハイドロト
ロピック両親媒性物質の配合を示す。従って、その配合
が特定のインクジェット・インク組成物に対する他のど
の基準も満足しさえすれば、発明の実施においてこの単
相領域から任意の配合を選択してよい。別例では、図２
は、ベンジルアルコール、スルホン酸ナトリウムキシレ
ン及び水から成るマイクロエマルションについての三元
状態図を示し、ここで、領域Bは、これも単相の等方領
域を表す。

【００３２】同様の結果は、次の三元系で得られる：
(1)水−サリチル酸ナトリウム−エチレングリコールフ
ェニルエーテル；(2)水−サリチル酸ナトリウム−プロ
ピレングリコールフェニルエーテル；(3)水−安息香酸
ナトリウム−エチレングリコールフェニルエーテル；
(4)水−安息香酸ナトリウム−プロピレングリコールフ
ェニルエーテル；(5)水−スルホン酸ナトリウムキシレ
ン−エチレングリコールフェニルエーテル；(6)水−ピ
ロガロール−ベンジルアルコール；及び(7)水−スルホ
ン酸ナトリウムキシレン−ベンジルアルコール。

【００３３】留意すべきは、領域A内の配合は、長い貯
蔵寿命を要しないような用途、例えば、織物のプリンテ
ィングに用いることができることである。同様に、加熱
プリントカートリッジを使えば、領域C内の配合を用い
ることが可能となる。

【００３４】本願発明の要件に一致して、様々な種類の
添加剤をインクに用いて、特定の用途に使うインク組成
物の諸特性を最適化してよい。例えば、当業者に周知の
通り、１つ以上の殺虫剤、殺真菌剤及び／又は殺粘液菌
剤（殺菌剤）を当該分野で通常実施されるようにインク
組成物に用いてよい。適切に用いられる殺菌剤の例に
は、限定するものではないが、NUOSEPT (Nudex,Inc.),
UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt C
o.)及びPROXEL (ICI America)がある。加えて、重金属
の不純物の有害な影響を排除するために、EDTAのような
金属イオン遮蔽剤(sequestering agents)を包含させて
もよく、また、インクのpH調節に緩衝溶液を使用しても
よい。他の既知の添加剤、例えば、粘度調節剤及び他の
アクリル系又は非アクリル系ポリマーを添加して、イン
ク組成物の種々の特性を望まれるように改善してもよ
い。

【００３５】インクジェット・インク組成物を配合する
ため、水、ハイドロトロピック両親媒性物質、及び水不
溶性有機化合物をまず調合する。次いで、この混合物
を、低流量で顔料分散濃縮物中に降下(let down)させ、
同時にその顔料分散物を撹拌する。任意のコサーファク
タントをその混合物に付加してもよい。次いで、その混
合物を、例えば、かき混ぜるか、振動させるか又は他の
撹拌手段によって、均一にして、マイクロエマルション
ベースのインクを作る。成分全てを単に一緒に加えてマ
イクロエマルションを調合しようとしても、結果的にそ
の顔料分散物を凝集させることになるだけである。

【００３６】本発明に従って調合された水性顔料分散ベ
ースのインク組成物は、ブリードが軽減される上、速い
乾燥時間と優れた印刷品質を示す。以下の例はまさにこ
れを示すものである。

【００３７】＜例＞図１に示した状態図を作って予めベ
ヒクル成分の濃度を決めて、着色剤として3 wt%のHosta
fine Yellow（Hoescht社より市販）；10 wt%のプロピレ
ングリコールフェニルエーテル；13 wt%のスルホン酸ナ
トリウムキシレン；バランスする水から成るインクジェ
ット・インク組成物を調製した。より詳細には、図１に
示した状態図は、プロピレングリコールフェニルエーテ
ルと水とを種々の比で配合し、次いで、各混合物を透明
な単相領域が定められるまでスルホン酸ナトリウムキシ
レンに関して滴定することにより作図した。従って、図
１の領域Aは、プロピレングリコールフェニルエーテ
ル、スルホン酸ナトリウムキシレン及び水の様々な組合
せを表し、それは白濁した外観から明らかな２相領域を
生じた。図１の領域Bは、プロピレングリコールフェニ
ルエーテル、スルホン酸ナトリウムキシレン、及び水の
様々な組合せを表し、それは透明な単相領域を生じた。
図１の領域Cは、プロピレングリコールフェニルエーテ
ルと水との混合物を、スルホン酸ナトリウムキシレンを
用いて、半固体領域が定められるまで透明点を越えてさ
らに滴定することにより定めた。図１の単相等方領域
は、プロピレングリコールフェニルエーテル、スルホン
酸ナトリウムキシレン、及び水についての、発明の実施
において適切に用いてよい配合を表すものである。領域
AとCで示した配合は、本発明の範囲外のインクベヒクル
を表す。

【００３８】本実施例のインクジェット・インク組成物
は、図１の領域Bの単相等方領域内に入るものである。
より詳細には、このインク組成物のベヒクルは、全イン
クベヒクルのパーセントとして、約10 wt%のプロピレン
グリコールフェニルエーテルと；約13 wt%のスルホン酸
ナトリウムキシレンと；バランスする水とを含有したも
のである。図１の点Dは、この例のインク組成物のベヒ
クルが、実際に、透明な単相領域、即ち三元状態図の領
域B内に入ることを示す。

【００３９】45ピコリットルの滴下容積のペンを使い、
300 dpiの分解能で、本実施例のインクジェット・イン
ク組成物を普通紙上にプリントした。インクは、普通紙
に衝突すると瞬間的に乾いた。比較では、2-ピロリドン
のような、水溶性共溶媒を有するインクジェット・イン
ク組成物は、普通紙上にプリント時、有限の、測定可能
な乾燥時間を示し、ブリード制御が欠けていることが知
られている（例えば、本出願と同じ譲受人に譲渡され
た、米国特許第4,963,189号、表題：「WaterfastInk Fo
rmulations with a Novel Series of Anionic Dyes Con
taining Two orMore Carboxyl Groups」（Suraj Hindag
olla等）参照）。さらに、上記の例のインクを、同一の
ベヒクルで、但し異なった着色剤、即ち、Hostafine Gr
eenを含む別のインクを隣りにプリントした時、ブリー
ド軽減を示した。

【００４０】以上、発明に従って作られたインクジェッ
ト・インク組成物は、インクジェットプリンタによるプ
リンティングでは、ブリードが軽減され且つ速い乾燥時
間を示すことが示された。

【００４１】

【産業上の利用可能性】ここに開示したように、インク
ジェット・プリンティングにおいてブリードを制御し、
乾燥時間を短縮する本願発明のインクジェット・インク
組成物と方法は、インクジェット・プリンティングにお
いて商業上の用途が予測される。

【００４２】このように、水性顔料分散ベースのインク
ジェット・インク組成物とインクジェット・プリンティ
ングにおいてブリードを制御し、乾燥時間を短縮する方
法が開示された。明らかな特性に基づく種々の変更並び
に修正は、本発明の精神から逸脱することなく実施して
よいこと、且つ前述の変更並びに修正の全ては、本願特
許請求の範囲によって規定された発明の範囲内に帰属す
るものであることを当業者にとっては自明のことであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例であるインクジェット・イン
ク組成物に関するマイクロエマルションベースのベヒク
ル成分の配合領域を示す三元状態図。

【図２】本発明の他の実施例であるインクジェット・イ
ンク組成物に関するマイクロエマルションベースのベヒ
クル成分の配合領域を示す三元状態図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料ベースのインクジェットインク組成物
において： (a)少なくとも１つの水性顔料分散物； (b)(i)少なくとも１つの水不溶性有機化合物、(ii)少な
くとも１つのハイドロトロピック両親媒性物質、(iii)
水からなるマイクロエマルションとから構成され、前記
ハイドロトロピック両親媒性物質は前記マイクロエマル
ション中に前記少なくとも１つの水不溶性有機化合物を
可溶化するに十分な量で存在するものである顔料ベース
・インクジェットインク組成物。
【請求項２】前記少なくとも１つの水性顔料分散物は少
なくとも１つの顔料を含み、前記少なくとも１つの顔料
が、約20 wt%未満の量で前記顔料ベース・インクジェッ
トインク組成物に存在する請求項1記載の顔料ベース・
インクジェットインク組成物。
【請求項３】前記少なくとも１つの顔料が、約0.1乃至1
0 wt%の範囲内の量で前記顔料ベス。インクジェットイ
ンク組成物に存在する請求項2記載の顔料ベース・イン
クジェットインク組成物。
【請求項４】前記少なくとも１つの顔料が、約0.005乃
至15μmの範囲の粒子サイズを有することを特徴とする
請求項2記載の顔料ベース・インクジェットインク組成
物。
【請求項５】前記少なくとも１つの水性顔料分散物が、
ランダム、ブロック、分岐ポリマーから成る群から選択
される少なくとも１つの親水性顔料分散物を含む請求項
1記載の顔料ベーシ・インクジェットインク組成物。
【請求項６】前記少なくとも１つの水性顔料分散物が、
少なくとも１つの表面改質顔料を含む請求項1記載の顔
料ベース・インクジェットインク組成物。
【請求項７】前記水不溶性有機化合物は、水不溶性モノ
グリコールエーテル、水不溶性ポリグリコールエーテ
ル、水不溶性モノグリコールフェニルエーテル、水不溶
性ポリグリコールフェニルエーテル、水不溶性アルコー
ル、水不溶性モノグリコールエステル、水不溶性ポリグ
リコールエステル及び水不溶性炭化水素から成る群から
選択される請求項1記載の顔料ベース・インクジェット
インク組成物。
【請求項８】前記の少なくとも１つの水不溶性有機化合
物は、モノエチレングリコールフェニルエーテル、ポリ
エチレングリコールフェニルエーテル、モノプロピレン
グリコールフェニルエーテル、ポリプロピレングリコー
ルフェニルエーテル、エチレングリコールエステル、プ
ロピレングリコールエステル、ポリエチレングリコール
エステル、ポリプロピレングリコールエステル、トルエ
ン、キシレン、ナフタレン、フェナントレン、ベンジル
アルコール及びアントラセンから成る群から選択される
請求項7記載の顔料ベース・インクジェットインク組成
物。
【請求項９】前記少なくとも１つの水不溶性有機化合物
は、約1乃至70 wt%の範囲内の量で前記インクジェット
インク組成物に存在する請求項1記載の顔料ベース・イ
ンクジェットインク組成物。
【請求項１０】前記少なくとも１つのハイドロトロピッ
ク両親媒性物質は、安息香酸ナトリウム、サリチル酸ナ
トリウム、スルホン酸ナトリウムベンゼン、ジスルホン
酸ナトリウムベンゼン、スルホン酸ナトリウムトルエ
ン、スルホン酸ナトリウムキシレン、スルホン酸ナトリ
ウムクメン、スルホン酸ナトリウムシメン、ケイ皮酸ナ
トリウム、パラアミノ安息香酸塩酸塩、塩酸プロカイ
ン、カフェイン、レゾルシノール及びピロガロールから
成る群から選択される請求項1記載の顔料ベース・イン
クジェットインク組成物。
【請求項１１】前記少なくとも１つの水不溶性有機化合
物は、モノエチレングリコールフェニルエーテル、ジエ
チレングリコールフェニルエーテル、モノプロピレング
リコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールフ
ェニルエーテル及びベンジルアルコールから成る群から
選択され、且つ前記少なくとも１つのハイドロトロピッ
ク両親媒性物質は、スルホン酸ナトリウムキシレン、サ
リチル酸ナトリウム及び安息香酸ナトリウムから成る群
から選択される請求項1記載の顔料ベース・インクジェ
ットインク組成物。
【請求項１２】請求項１記載の顔料ベース・インクジェ
ットインク組成物はさらに、約１０wt%までのアルコー
ルとジオールから成る群から選択される化合物からなる
コサーファクタントを含み、前記コサーファクタントは
3個から8個の範囲の炭素原子を有する炭素鎖の長さを有
することを特徴とする請求項1記載の顔料ベース・イン
クジェットインク組成物。
【請求項１３】以下より構成されるインクジェットプリ
ンティングにおいてにじみと乾燥時間を減少させる方
法。 (a)(i)少なくとも１つの水性顔料分散物と； (ii)少なくとも１つの水不溶性有機化合物と、少なくと
も１つのハイドロトロピック両親媒性物質と水とを含む
マイクロエマルションからなる水星顔料分散ベースイン
クジェットインクを提供し、前記ハイドロトロピック両
親媒性物質は前記少なくとも１つの水不溶性有機化合物
を可溶化するに十分な量で前記マイクロエマルションに
存在し、 (b)インクジェットペンを使ってプリント媒体上に前記
水性顔料分散ベース・インクジェットインク組成物をプ
リントし、前記水性顔料分散ベーシ・インクジェットイ
ンク組成物が速い乾燥時間とブリード軽減を呈する。
【請求項１４】前記少なくとも１つの水性顔料分散物が
少なくとも１つの顔料を含み、前記少なくとも１つの顔
料は約0.1乃至10 wt%の範囲内の量で前記水性顔料分散
ベース・インクジェットインク組成物に存在する請求項
13記載の方法。
【請求項１５】前記少なくとも１つの顔料は、約0.005
乃至15μmにわたる粒子サイズを有する請求項14記載の
方法。
【請求項１６】前記少なくとも１つの水性顔料分散物
が、ランダム、ブロック及び分岐ポリマーから成る群か
ら選択される少なくとも１つの親水性顔料分散物を含む
請求項13記載の方法。
【請求項１７】前記少なくとも１つの水性顔料分散物
は、表面改質顔料を含む請求項13記載の方法。
【請求項１８】前記水不溶性有機化合物は、水不溶性モ
ノグリコールエーテル、水不溶性ポリグリコールエーテ
ル、水不溶性モノグリコールフェニルエーテル、水不溶
性ポリグリコールフェニルエーテル、水不溶性アルコー
ル、水不溶性モノグリコールエステル、水不溶性ポリグ
リコールエステル及び水不溶性炭化水素から成る群から
選択される請求項13記載の方法。
【請求項１９】前記少なくとも１つの水不溶性有機化合
物は、モノエチレングリコールフェニルエーテル、ポリ
エチレングリコールフェニルエーテル、モノプロピレン
グリコールフェニルエーテル、ポリプロピレングリコー
ルフェニルエーテル、エチレングリコールエステル、プ
ロピレングリコールエステル、ポリエチレングリコール
エステル、ポリプロピレングリコールエステル、トルエ
ン、キシレン、ナフタレン、ベンジルアルコール、フェ
ナントレン及びアントラセンから成る群から選択される
請求項18記載の方法。
【請求項２０】前記少なくとも１つの水不溶性有機化合
物は、約1乃至70 wt%の範囲内の量で前記インクジェッ
トインク組成物に存在する請求項13記載の方法。
【請求項２１】前記の少なくとも１つのハイドロトロピ
ック両親媒性物質は、安息香酸ナトリウム、サリチル酸
ナトリウム、スルホン酸ナトリウムベンゼン、ジスルホ
ン酸ナトリウムベンゼン、スルホン酸ナトリウムトルエ
ン、スルホン酸ナトリウムキシレン、スルホン酸ナトリ
ウムクメン、スルホン酸ナトリウムシメン、ケイ皮酸ナ
トリウム、パラアミノ安息香酸塩酸塩、塩酸プロカイ
ン、カフェイン、レゾルシノール及びピロガロールから
成る群から選択される請求項13記載の方法。
【請求項２２】前記の少なくとも１つの水不溶性有機化
合物は、モノエチレングリコールフェニルエーテル、ジ
エチレングリコールフェニルエーテル、モノプロピレン
グリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコール
フェニルエーテル及びベンジルアルコールから成る群か
ら選択され、且つ前記少なくとも１つのハイドロトロピ
ック両親媒性物質は、スルホン酸ナトリウムキシレン、
サリチル酸ナトリウム、及び安息香酸ナトリウムから成
る群から選択される請求項13記載の方法。
【請求項２３】約１０wt%までのアルコールとジオール
から成る群から選択される化合物からなるコサーファク
タントを含み、前記コサーファクタントは3個から8個の
範囲の炭素原子を有する炭素鎖の長さを有することを特
徴とする請求項１３記載の方法。