JPH09176537A

JPH09176537A - インクジェット用インク組成物

Info

Publication number: JPH09176537A
Application number: JP8323148A
Authority: JP
Inventors: David Allen Mantell; アレンマンテルデビッド; Bing R Hsieh; アールヒシービング; William M Schwarz; エムシュワルツウィリアム; Ian D Morrison; ディーモリソンイアン; Michael P O'horo; ピーオーホロマイケル; Joseph J Wysocki; ジェーワイソッキージョゼフ; Kurt B Gundlach; ビーグンドラックカート; Min-Hong Fu; ホングフーミン; Dale R Ims; アールイムスデイル
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1995-12-13
Filing date: 1996-12-03
Publication date: 1997-07-08
Also published as: DE69618156D1; DE69618156T2; US5641346A; EP0779346A2; EP0779346A3; EP0779346B1

Abstract

(57)【要約】【課題】感熱インクジェットプリンタ用のインクのノ
ズルよりの噴射挙動、浸透性、硬化性を改善したインク
組成物を構成し、記録媒体上に鮮明な像の高速印刷過程
を可能にする。【解決手段】エチレングリコールモノビニルエーテル
の様なビニルエーテル、或いは、1,4-ブタンジオールジ
グリシジルエーテルの様なエポキシ化合物、叉はそれら
の混合物をインクの液状成分の主材とし、これに水、水
溶性有機共溶媒、ベタイン等のインクに可溶の塩類、重
合イニシエータ、着色料、ブロックコポリマーの様な色
素分散剤、湿潤剤、その他の添加物を混合して物理学的
性質を調整し、調製可視光線で硬化可能で、プリンタの
ノズルからの噴射挙動が良好で印字の鮮明なインクジェ
ット用のインクを調製した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はインクジェットプリ
ンタ用の、さらに詳しくは感熱インクジェットプリンタ
用のインクに関する。本発明は更にインクジェット記録
過程に関する。

【０００２】

【従来の技術】現存の感熱インクジェット印刷において
は、プリントヘッドは、アヤタらに対する米国特許第4,
463,359号に開示されている様なインクが充填された一
つ或いはそれ以上のチャネルから成っている。これらの
チャネルの一端は比較的小型のインク供給容器に通じて
いる。これらのチャネルの他端はノズルと呼ばれる開口
部を持つ。熱エネルギー発生器、例えば、抵抗器は、上
記チャネルの夫々に、ノズルから予め定められた距離を
おいて設置されている。上記抵抗器は電流パルスで個々
に呼び出されて対応するチャネル内に一時的にインクを
気化し、それによって泡を形成する。泡が大きくなるに
つれて、インクはノズルから膨れ出すが、インクの表面
張力によりメニスカスとして保持される。この泡が壊れ
はじめる時、ノズルと泡の間のチャネル内になお存在し
ているインクは、崩壊中の泡に向かって移動し始め、ノ
ズル端におけるインクの容積収縮を起こさせ、その結
果、膨れたインクはインク滴として分離する。泡が生長
している間に、インクをノズル外へと加速することは、
上記インク滴に、実質的に直線方向で紙の様な記録媒体
に向けて運動量及び速度を提供する。

【０００３】水は一般に理想的なジェット用の物質と考
えられている。それは気化に際し最大可能な容積拡張で
泡を形成する。しかしながら、加熱器からの熱の略三分
の一がインクに沈積するにも関わらず、実際は、この熱
のほんの小部分が泡の形成に利用されるに過ぎない。残
りの熱は、極めて遠くの使用されるインクに伝達され
る。

【０００４】泡は形成されるにつれて、加熱器上の薄層
の上に凝集する。その生長は、始めは、新たに形成され
た泡内の高圧によって、更には、液体と気体の界面から
の熱伝導とインクの蒸発によって支えられる。最終的に
は、インクは液の沸点以下に冷却され、泡の拡大は運動
量のみによって継続する。

【０００５】水は泡の形成には理想的であるが、一旦、
記録媒体上に像が作られると、水は媒体の表面に止まる
傾向があり、硬化しにくいので像が滲み易い。それ故、
十分な泡を形成するが、同時に、一旦、像が記録媒体上
に作られると硬化され得るインクを作り上げることが望
ましい。

【０００６】更に、水は記録媒体に皺や歪を起こす傾向
がある。従って、水を基調にした既知のインクが原因で
ある記録媒体の皺や歪を軽減、或いは除去するようなイ
ンクを作成することが望ましい。

【０００７】硬化し易いインクは印刷業界では知られて
いる。例えば、ナカモトらに対する米国特許第4,680,36
8号は、以下の構造式を持つポリイソシアネート化合物
（ここで、R₁は水素原子或いはメチル基であり、nは1か
ら20迄の整数である）を、水酸基1個を含むメタアクリ
レートで、一分子中に少なくとも2個のメタアクリロイ
ル基及び少なくとも2個のウレタン結合を持つもの、ラ
ジカルで重合し得る低分子量の化合物、及び、光重合イ
ニシエータとを反応させることによって得られるポリウ
レタンポリメタアクリレートを含み、紫外線によって硬
化し得るインク組成物を開示している。

【０００８】

【化１】更に、モルガン(Morgan)らに対する米国特許第4,443,49
5号は、以下のものから成る熱で硬化し得る電導性イン
クを開示している。即ち、(1)(a)以下の化２に示す構造
式を持つ液性エチレン様不飽和モノマー或いはオリゴマ
ー(ここでRはH或いはCH₃で、R₁は有機部分で、nは少な
くとも2である）、(b) (a)と組み合わせのポリチオー
ル、(c) 以下の化３に示す構造式を持つ液状エチレン様
不飽和モノマー或いはオリゴマーと組み合わせのポリチ
オール（ここでR₂はH或いはCH₃、R₃は有機部分でnは少
なくとも2である）、及び (d) (a)、(b) 及び (c) の混
合物、(2) 熱イニシエータ、及び (3) 電導性物質であ
る。基板上で、所望のパターンにある上記組成物を加熱
すると、その結果、プリントされた電気回路ができる。

【０００９】

【化２】

【化３】更に、アデアー(Adair)らに対する米国特許第4,751,102
号は、色素及び光硬化成分を含む放射線硬化性のインク
組成物を開示している。光硬化性組成物は、フリーラジ
カルで重合し得る、或いは架橋し得る化合物、及び、光
化学作用を持つ放射線を吸収して重合性或いは架橋性化
合物のフリーラジカルによる重合或いは架橋を開始する
フリーラジカルを生成する能力を持つイオン性色素に反
応性のある対イオン化合物から成る。

【００１０】ロンバルディ(Lombardi)らに対する米国特
許第4,334,970号には、本質的に溶媒を含まず、不飽和
有機酸とポリヒドロキシ基を含む物質から生成されるエ
ステルと、光イニシエータと、カルボニルイニシエータ
と、アクリル酸モノマーと反応する能力のあるモノマー
と、水酸基を持つ不飽和ポリマー炭水化物とを含む感光
性合成樹脂系が開示されている。

【００１１】モリソン(Morrison)らに対する米国特許第
5,395,724号には、エポキシ類、ビニルエーテル、スチ
レン、インデン、ビニルアセタール、ケテンアセター
ル、脂肪族αーオレフィン、及び／又はそれらの混合物
を含む硬化性液状担体を含有する液状現像剤が開示され
している。参考文献にはインクジェット用インク、或い
は、インクジェット印刷過程は教示されていない。加え
て、参考文献には、エチレングリコールモノビニルエー
テルを含む組成物が教示されていない。更に、参考文献
は、硬化性液状担体に水を加えることが教示されていな
い。事実、現像薬に水を加えると、現像剤を電導性にし
て現像剤としての機能に支障を来す。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】光イニシエータを含む
硬化可能なインクの使用に伴う一つの潜在的な困難は、
インクが時期尚早の重合を受けるかも知れないことであ
る。例えば、十分な迷い光線がプリントヘッドのノズル
に入ると、重合が開始されて、インクを破壊し、潜在的
にプリントヘッドを破損する。一つの可能な解決法は、
迷い光線に対するインクの許容度を増加することであ
る。しかしながら、この増加は、印刷の後になってさえ
も重合の開始の遅延を増大し、達成できる像の質を潜在
的に低下することになる。加えて、高大なプリンタの処
理量のため、或いは、紙の繊維に沿ってのインクの急速
な毛管作用による移送のために、インクの急速な硬化が
要求される可能性がある。硬化の速度は、急速硬化をも
たらす高強度の光源を用いることによって増大し得る
が、この様な光源は又相当量のオゾンを発生し、ある生
成物には許容しがたい安全予防措置が必要となる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、インク、特に
感熱インクジェット印刷過程用で、硬化可能なインクを
提供する。また、本発明は水基調のインクの泡に匹敵す
る十分に大きな泡のサイズを持つインクを提供する。ま
た、本発明は印刷された記録媒体に皺或いは歪が少ない
か全くない高品質の像を作るインクを提供する。

【００１４】本発明は、更に、エポキシ化合物、或いは
ビニルエーテル、或いはこれらの混合物を含む液状成分
から成るインクを提供する。好適には、ビニルエーテル
はグリコールビニルエーテルであり、更に好適には、エ
チレングリコールモノビニルエーテルである。また、こ
のインクは水を含んでもよい。

【００１５】加えて、本発明は、本発明のインクのよう
に、インクジェットのインク滴を孔から射出して記録媒
体上に像を作ることから成るインクジェット記録過程、
好適には、感熱インクジェット過程についてである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態は、ビニルエ
ーテル或いはエポキシ化合物或いはそれらの混合物を含
む液状組成物から成るインクジェット用のインクであ
る。他の実施形態は、ビニルエーテル或いはエポキシ化
合物或いはこれらの混合物を含むインクを用いるインク
ジェット記録過程、好適には、感熱インクジェット記録
過程である。

【００１７】これらの化合物を含むインクは、紙及び透
明フイルムの様な記録基板上に鮮明な像を作ることが見
いだされている。加えて、これらの化合物を含むインク
は良好な泡を形成する。

【００１８】本発明の一実施形態において、液状成分は
硬化性である。硬化可能な液状成分として、一般にビニ
ルエーテル、或いはエポキシ化合物、或いはそれらの混
合物を含む硬化可能な液体がインクの液状成分の実質的
な部分を形成する。液状成分の重量にして少なくとも65
%が硬化可能な液体であることが望ましい。更に望まし
いのは、液状成分の70%から95%が硬化可能な液体である
ことである。

【００１９】一般に、一官能、二官能、三官能、及び、
多官能のエポキシ体を含むいかなるエポキシ化合物も本
発明に使用することができる。本発明に用いることがで
きるエポキシ化合物の例には、1,4-ブタンジオールジグ
リシジルエーテル、3-（ビス（グリシジリオキシメチ
ル）メトキシ）-1,2-プロパンジオール、リモネンオキ
シド、2-ビフェニルグリシジルエーテル、3,4-エポキシ
シクロヘキシルメチル-3',4'-エポキシシクロヘキサン
カルボキシレート、ビフェニル A ジグリシジルエーテ
ル等が含まれるが、これらに限定されるものではない。

【００２０】本発明に使用され得るビニルエーテルは、
以下の化４に示す構造式を持つ。

【００２１】

【化４】R-O-CH=CH₂ ここで、Rはいかなる有機部分であってもよい。有機部
分の例は、置換或いは未置換のアルキル基、特に、アル
キル鎖に1個から20個の炭素原子を含むアルキル基、グ
リコールを含む基、特に、エチレンオキシドの反復ユニ
ットを含むもの等が包含されるが、これらに限定される
わけではない。適当なビニルエーテルの例としては、デ
シルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニル
エーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエ
チレングリコールジビニルエーテル、エチレングリコー
ルモノビニルエーテル、トリエチレングリコールメチル
モノビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールモノビニル
エーテル、1,6-ヘキサンジオールジビニルエーテル、テ
トラエチレングリコールジビニルエーテル、ポリテトラ
ハイドロフランジビニルエーテル、トリメチロールプロ
パントリビニルエーテル、α-エセニル-ω-（エセニル
オキシ）ポリ（オキシ-1,2-エタンジイル）及び t-アミ
ル-ビニルエーテルが含まれるが、これらに限定される
ものではない。

【００２２】本発明の一実施形態において、上記ビニル
エーテルはグリコールビニルエーテルである。好適に
は、上記グリコールビニルエーテルはエチレングリコー
ルモノビニルエーテルである。グリコールビニルエーテ
ル類を含むインクは、水基調のインクよりも遥かに早く
記録媒体に浸透する。その結果、色調間の滲みの程度は
低い。更に、像は非常に汚れにくく、又水に強くて変化
しにくい。その上、これらのインクを用いて作られた像
は記録媒体に皺や歪をつけるとが全くないか、あっても
その程度は低い。

【００２３】本発明の好適な実施形態において、水は上
記液状成分を作成するために用いられるビニルエーテル
及びエポキシ化合物に僅かに溶解する。例えば、好適な
一実施形態において、ビニルエーテル或いはエポキシ化
合物は、少なくとも重量にして1%の水を含む水との溶液
を作ることができる。更に好適には、ビニルエーテル或
いはエポキシ化合物は、少なくとも重量にして5%の水を
含む水との溶液を作ることができる。水との溶液を作る
ことができるビニルエーテル類の例としてはエチレング
リコールモノビニルエーテル及びトリエチレングリコー
ルメチルモノビニルエーテルが含まれるが、これらに限
定されるものではない。

【００２４】実施形態において、上記インクは又水を含
む。水の添加はより大きな泡の形成を可能にし、インク
の噴射能を増大する。水が液状成分と混和可能である限
り、水はいかなる所望の量で加えてもよい。しかしなが
ら、もし、過剰の水が加えられると、水相は有機相から
分離することがあり得る。本発明の実施形態において、
液状成分は重量にして約50%以下の水を含む。もし、液
状成分が、重量にして約40%以下の水を含むならば、記
録媒体の皺及び歪を更に軽減することができる。

【００２５】更に高い水溶解能を持つインクを提供する
ために、インクは他の水に可溶の有機共溶媒を含むこと
がある。適切な水溶性有機溶媒の選択は、望ましい表面
張力及び粘度、選択された色素或いは染料の乾燥時間、
及びインクが印刷される記録媒体のタイプの様な特定の
適用の必要条件次第で決まる。適切な水溶性有機溶媒に
は、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエ
チレングリコール類、グリセリン、ジプロピレングリコ
ール類、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレング
リコール類、アミド類、カルボン酸類、エステル類、ア
ルコール類、有機スルフィド類、スルフォランの様なス
ルフォン類、アルコール誘導体類、カルビトール、ブチ
ルカルビトール、セルソルブ、アミノアルコール類、ケ
トン類、N-メチルピロリジノン、2-ピロリドン、シクロ
ヘキシルピロリドン、ヒドロキシエーテル類、ジメチル
スルフォキシドの様なスルフォキシド類、ラクトン類、
及びこれらの混合物等が含まれるが、これらに限定され
るものではない。

【００２６】追加の共溶媒を使用する場合、液状成分中
の共溶媒の量は、いかなる効果的な量であってもよい。
典型的には、液状成分は重量にして0から50%の共溶媒を
含む。好適な一実施形態において、液状成分は重量にし
て10から30%の共溶媒を含む。勿論、この量は、本発明
の目的が達せられる限り、これらの範囲外であってもよ
い。溶解性を与える以外に、共溶媒は、存在する場合、
湿潤剤として役立つこともある。

【００２７】一実施形態において、インクは硬化可能で
ある。硬化可能なインクを作成するために、液状成分は
重量で約25%以下の水を含むべきである。一実施形態に
おいて、液状成分は重量にして約1%から約10%の水を含
む。更に好適には、液状成分は重量にして約3%から約8%
の水を含む。

【００２８】他の実施形態において、インクは水を全く
含まなくてもよい。水はインクの噴射能を増大するが、
もし、インクが水無しでも十分に噴射できるならば、水
を除外することが望ましい。例えば、本発明者等は、エ
チレングリコールグリコールモノビニルエーテルを含む
インクが、たとえ、水を加えなくても、十分な泡を形成
し、十分な噴射性を持つことができることを見いだして
いる。更なる好適な実施形態において、インクはエチレ
ングリコールモノビニルエーテル並びに他のビニルエー
テル類、及び／又は本発明のエポキシド類を含む。

【００２９】実施形態において、本発明のインクは、
又、インクに可溶性の塩類、特に、軟分極性の塩を含ん
でもよい。可溶性の塩類には、ベタイン、臭化テトラペ
ンチルアンモニウム、トリフルオロ酢酸リチウム、これ
らの混合物等が含まれるが、これらに限定されるもので
はない。塩類は、例えば、インクから空気を抜き、そに
よって更に噴射挙動性を増大するために添加されること
がある。

【００３０】本発明のインクは、液体担体の硬化を起こ
すイニシエータの添加が無くても、水に強い性質を高
め、歪や皺を起こすことを減少した。しかしながら、本
発明の実施形態において、本インクジェットのインク
は、更に、イニシエータを含んでもよい。イニシエータ
は、印字の前、最中、後の様な印刷過程のいかなる時点
でも、添加することができる。もし、本発明の目的が達
成されるならば、いかなる適当なイニシエータでも用い
ることができる。

【００３１】本発明のインクに適当なイニシエータのタ
イプの例としては、熱イニシエータ、紫外線イニシエー
タや、赤外線イニシエータや、可視光線イニシエータ等
の光イニシエータ、電子線照射、イオン線照射、ガンマ
線照射等に感受性のイニシエータ、及びこれらを混合し
たもの等が含まれるが、これらに限定されるものではな
い。好適な一実施形態において、イニシエータは光イニ
シエータ、特に、紫外線イニシエータである。この様な
イニシエータは、技術界では既知であり、例えば、モリ
ソン(Morrison)らに対する米国特許第5,395,724号に開
示されており、その開示はすべて本申請書に参照して引
用されている。

【００３２】好適には、イニシエータは光化学酸発生イ
ニシエータである。光化学酸発生イニシエータの例は以
下の参考文献に開示されている。J. V. Crivello, "The
Chemistry of Photoacid Generating Compounds,"Proc
eedings of the ACS Divisio n of Polymeric Material
s: Science and Engineering, 61巻, 頁62-66(1989);J.
V. Crivello and J. H. W. Lam,"Redox Cationic Poly
merization: The Diaryliodonium Salt/Ascorbate Redo
x Couple,"Journal of Polymer Science: Poly mer Chem
istry Edition, 19巻、頁539-548 (1981); J. V. Crive
llo and J. L.Lee, "Redox-Induced Cationic Polymeri
zation: The Diaryliodonium Salt/Benzoin Redox Coup
le,"Journal of Polymer Science: Polymer Chemistry
Editio n, 21巻、頁1097-1110 (1983); J. V. Crivello,
T. P.Lockhart and J. L. Lee, "Diaryliodonium Salt
s as Thermal Initiators of Cationic Polymerizatio
n, "Journal of Polymer Science: Polymer Chemis-try
Edition, 21巻、頁97-109 (1983); 及び P. K. T. Old
ring（編集）、"Chemistry and Technology of UVand E
B Formulation for Coatings, Inks and Paints: 3巻、
Photoinitiatorsfor Free Radical and Cationic Polym
erization," SITA Technology Ltd.,London UK (1991),
これらそれぞれの開示はすべて本申請書に参考にして
引用してある。

【００３３】適当なイニシエータの追加例が以下の参考
文献に開示されている。例えば、米国特許第4,683,317
号、4,378,277号、4,279,717号、4,680,368号、4,443,4
95号、4,751,102号及び4,334,970号; J. V. Crivello a
nd J. H. W.Lam, "Complex Triarylsulfonium Salt Pho
toinitiators I. The Identification, Characterizat
ion, and Synthesis of a New Class of Triarylsulfon
ium Salt Photoinitiators, "Journal of Polymer Scie
nce: Polymer Chemistry Edition, 18巻、頁2677-2695
(1980); J. V. Crivello and J. H. W. Lam, "Complex
Triarylsulfonium Photoinitiators II. The Preparat
ion of Several New Complex Triacrylsulfonium salts
and the Influence of Their Structure in Photoinit
iated Cationic Polymerization,"Journal of Polymer
Science: Polymer Chemistry Edi tion, 18巻、頁2697-2
714 (1980); J. V. Crivello and J. H. Lam, "Diaryli
odonium Salts A New Class of Photoinitiators for C
ationic Polymerization,"Macromolecules, 10巻、頁13
07-1315 (1977); 及び、J. V. Crivello, J. L. Lee an
d D. A. Conlon, "Developments in the Design and Ap
plications of Novel Thermal and Photochemical Init
iators for Cationic Polymerization" Mak romol. Che
m. Macromolecular Symposium, 13/14巻、頁134-160 (1
988)、これらそれぞれの開示はすべて本申請書に参考に
して引用してある。

【００３４】特に好ましいのは、ジアリルイオドニウム
塩類及びそれらの誘導体類、トリアリルスルフォニウム
塩類及びそれらの誘導体類、並びにトリフェニルホスフ
ォニウム塩類及びそれらの誘導体類であり、誘導体類の
例としては、アリル環にアルキル、アリル、或いはアル
コキシ置換基を持つものである。

【００３５】イニシエータは、液状成分中に有効量で存
在し、一般に、重量で液状成分の約0.1%から約10%、更
に好適には、重量で液状成分の約0.1%から約3%である。

【００３６】本発明のインクは着色料を含む。インクに
所望の色を与えるためにいかなる着色料を使用してもよ
い。本発明の実施形態において、着色料には少なくとも
一つの色素、染料、或いはそれらの組み合わせが含まれ
てもよい。

【００３７】広範な種類の有機及び無機の色素が、単独
で或いは組み合わせで、本発明のインク成分中に使用す
るために選択されてよい。ここで用いられる「色素」と
いう術語は、液体担体に不溶の顔料を意味し、従って、
固体色素及びいわゆる色素染料が含まれる。色素粒子
は、インク噴射印刷装置を通じて、特に、通常、10ミク
ロンから50ミクロンの範囲の直径を持つ噴射ノズルにお
いてインクの自由な流動を可能にする程度に十分に小さ
くなければならない。また、色素粒子のサイズは色素の
分散安定性に影響を与え、これはインクの寿命を通じて
重要である。また、最大の色調強度を得るために小粒子
を用いることが望ましい。

【００３８】従って、実施形態において、粒子の平均直
径は約0.005ミクロンから約15ミクロンの範囲でよい。
好適には、色素粒子サイズは、約0.005ミクロンから約5
ミクロンの範囲、更に好適には、約0.005ミクロンから
約1ミクロン、最も好適には約0.005ミクロンから約0.3
ミクロンの範囲である。これらの範囲外の色素粒子のサ
イズも、勿論、本発明の目的が達成される限り、使用さ
れてよい。

【００３９】色素は、黒色、藍色、紫紅色、黄色、赤
色、青色、緑色、褐色、これらを混合したもの等が挙げ
られる。例えば、適切な色素材料には、ネプチューンブ
ラックの様なカーボンブラック類が含まれる。適当な色
素の追加例が、例えば、グンドラック(Gundlach)らに対
する米国特許第5,389,133号に開示されており、その全
開示が本書に引用して組み込まれている。

【００４０】色素は、分散剤を含む分散液の形式であっ
てもよいが、その必要はない。例えば、分散剤はポリマ
ー分散剤でもよい。本発明の実行に適切なポリマー分散
剤にはAB或いはBABブロックコポリマーが含まれ、ここ
でAブロックは疎水性で色素との結合に役立ち、Bブロッ
クは親水性で色素を媒体中に分散するのに役立っている
が、これらに限定されるものではない。特定の適用に対
するポリマー分散剤の選択が、選択された色素及び液体
成分に左右され、このことは当業者には明かであろう。
ポリマー分散剤は又米国特許第5,205,861号に記載され
ている様なポリマーであってもよく、その全開示は本申
請書に引用して組み込まれている。

【００４１】本発明にポリマー分散剤として有用なブロ
ックコポリマーは、一般に、約20,000以下、好適には約
15,000、及び典型的には約1,000から約3,000の範囲にあ
る数平均分子量を有する。好適なブロックコポリマー
は、各A及びBブロックについて、約500から約1,500の範
囲にある数平均分子量を有する。

【００４２】ポリマー分散剤に加え、或いはその代わり
に、界面活性剤化合物を分散剤として用いてもよい。界
面活性剤化合物は、又、インクの記録媒体への浸透を促
進するためばかりでなく、インクの表面張力の変更にも
役立つことがある。これらの化合物は、必要に応じて、
陰イオン性、陽イオン性、非イオン性、或いは両性の分
散剤であってもよい。ポリマー性のみならず非ポリマー
性分散剤の詳細なリストが、例えば、McCutcheon's Fun
ctional Materials, North American Edition,Manufact
uring Confectioner Publishing Co., Glen Rock, N.J.
（マックカチェオン著、機能性物質、ノースアメリ
カン版、マヌファクチュアリングコンフェクショナー出
版社、グレンロック、ニウジャーシー）、頁 110-129
(1990) に開示されており、その全開示が本申請書に参
照して引用されている。

【００４３】ランダムコポリマーも又本発明の実施形態
に用いることができるけれども、これらのものは色素の
分散を安定化するのに効果的ではない。これらの中で、
マレイン酸の半エスエル／スチレンコポリマー類、リグ
ニンスルホン酸誘導体類、アクリル酸及びメタアクリル
酸のスチレンとのコポリマー等が挙げられる。

【００４４】本発明の実施形態において、インクジェッ
トのインクは色素粒子の代わりに、或いはそれに加えて
染料を含むこともできる。適当な染料には、すべて、オ
ンタリオ州、ミッシサウガのチバガイギー社から入手で
きるオラソルピンク 5BLG(Orasol Pink 5BLG)、ブラッ
クRLI(Black RLI)、ブルー2GLN(Blue 2GLN)、レッドG(R
ed G)、イエロー2GLN(Yellow 2GLN)、ブルーGN(Blue G
N)、ブルーBLN(Blue BLN)、ブラックCN(Black CN)及び
ブラウンCR(Brown CR) 、すべて、オンタリオ州、エイ
ジャックスのモートンケミカルカンパニー(Morton Chem
ical Company, Ajax, Ontario) から入手できるモルフ
ァーストブルー100(Morfast Blue 100)、レッド101(Red
101)、レッド104(Red 104)、イエロー102(Yellow 10
2)、ブラック101(Black 101)及びブラック108(Black 10
8)、アルドリッチ社(Aldrich)から入手できるビスマー
クブラウン R(Bismark Brown R)、チバーガイギー(Ciba
-Geigy)から入手できるネオランブルー(Neolan Blue)、
すべて、オンタリオ州、ミッシサウガのサンドックス社
から入手できるサビニルイエローRLS(Savinyl Yellow R
LS)、ブラックRLS(Black RLS)、レッド 3 GLS(Red 3 GL
S)、及びピンクGBLS(Pink GBLS) 等が含まれる。他の例
は、上に引用した米国特許第5,389,133号に開示された
ものを含む。

【００４５】本発明の一実施形態において、オラソール
のアルコール溶解性染料類が望ましい。これらは本発明
のインクに良好な溶解性を持つ。更に、これらの染料を
含むインクは一段と優れた水で変化を受けない強さを持
っている。

【００４６】色素及び／或いは染料は、インク組成物中
に、一般に、インク重量の約1%から20%のいかなる効果
的な量で存在してもよい。好適には、染料を基調とする
インクの場合、インクはインク重量の2%から10%の染料
を含む。本発明の目的が達せられるならば、他の量が存
在してもよい。

【００４７】インクは、他の成分をそれらのそれぞれの
機能を得るために適当な量で含むことがある。例えば、
本発明のインクには湿潤剤が添加されてもよい。適当な
湿潤剤には、グリコール類、N-メチル-ピロリドン、2-
ピロリドン、N-メチル-2-ピロリドン、1,2-ジメチル-2-
イミダゾリジノン、これらの混合物等が含まれるが、こ
れらに限定はされない。湿潤剤は、水の蒸発及び沈澱を
防止するためにインクに含まれることがある。加えて、
N-メチル-ピロリドン及び2-ピロリドンの様なある種の
湿潤剤はインクへの溶解性を改善し、かくして上述の様
に湿潤剤と共溶媒として二重の役割をしていることが見
いだされている。更に、2-ピロリドンの様なある種の湿
潤剤は、長期印刷の間にジェット面にインクが蓄積する
のを防ぐことが見いだされており、これはカートリッジ
の再充填能にとって好ましいことである。本発明のイン
クに組み入れられる場合、重量で約1%から約10%パーセ
ントの一種またはそれ以上の湿潤剤がインクに添加され
てもよい。

【００４８】加えて、本発明のインクは、生物致死剤、
緩衝剤、抗かび剤、pH調節剤、電導性調節剤、キレート
剤、錆防止剤等の様な添加物を含んでもよい。この様
な添加物は、希望に応じて、本発明のインクジェットの
インクにいかなる効果的な量で含まれてもよい。例え
ば、この様な添加物は、インクの重量にして、約0.0001
%から約4.0%の、好適には、約0.01%から約2.0%の範囲の
量で含まれることがある。更に好適には、この様な添加
物は、インク重量の約0.01%から約0.5%の、最も好適に
は、重量で約0.05%から約0.3%の範囲の量で含まれても
よい。勿論、含まれる量は、含まれるその特定の成分に
よって左右される。

【００４９】緩衝剤の例としては、ほう酸ナトリウム、
燐酸水素ナトリウム、燐酸二水素ナトリウム、それらの
混合物等の様な試薬が含まれるが、これらに限定はされ
ない。生物致死剤には（商標名ダウイシル）Dowicil
^TM150、200及び75、安息香酸塩類、ソルビン酸塩類、
それらの混合物等が含まれるが、これらに限定されるも
のではない。

【００５０】もし希望であれば、追加のpH調節剤もイン
クに含んでもよい。本発明のインクに適当なこの様なpH
調節剤の例としては、以下のものが含まれるが、これら
に限定されるものではない。酸類、水酸化リチウム、水
酸化ナトリウム及び水酸化カリウムの様なアルカリ金属
の水酸化物を含む塩基類、燐酸塩類、炭酸塩類、カルボ
ン酸塩類、亜硫酸塩類、アミン塩類、ジエタノールアミ
ン及びトリエタノールアミンの様なアミン類、これらの
混合物等である。存在する場合、pH調節剤は好適には重
量で約1%の量で、好適には約0.01%から約1%の量で含ま
れる。

【００５１】他の添加物も又添加されることがある。例
えば、トリメチロールプロパンが、インクジェットのイ
ンク組成物に、例えば、紙の歪を軽減するために、或い
は皺防止剤として添加されてもよい。

【００５２】他の適当な添加物は、例えば、シマダらに
対する米国特許第4,737,190号に開示されていて、その
全開示は本申請書に引用して組み込まれている。

【００５３】好適には、本発明の実施形態においては、
インク組成物及び特にそれに含まれる着色料-ポリマー
混合物は電気的に中性である。従って、実施形態におい
ては、電荷調節試薬等が、必要に応じて、他の成分の存
在から生じるインク組成物中のいかなる電荷をも中和す
るために添加（或いは除去）されてもよい。

【００５４】本発明の最終的なインクジェットのインク
組成物を作成するに当たっては、一定の物理学的諸性質
が満足されなければならない。例えば、インクジェット
記録過程に使用されるインク組成物は、適当な粘度及び
表面張力特性を持つべきである。本発明においては、イ
ンクジェットのインク組成物は25℃で約0.7cPから約15c
Pの粘度を持つことが望ましい。更に好適には、その粘
度は約1cPから約10cPで、更に一段と好適には、約1cPか
ら約5cPである。又、インクジェットのインク組成物
は、25℃で約10から約75ダイン(dynes)／cmの表面張力
を持つことが望ましい。更に好適には、表面張力は約20
から約70ダイン／cmで、更に一段と好適には、約25から
約60ダイン／cmである。

【００５５】本発明のインクは、孔（オリフィス）から
インクの小滴を噴射して記録媒体上に像を形成すること
を含むインクジェット記録過程に用いることができる。
インクは、噴射可能で、従って、感熱インクジェット、
音波インクジェット、圧電インクジェット等の様な広範
な種類のインクジェット印刷過程における使用に適して
いる。

【００５６】本発明の一実施形態において、インクはベ
ルト或いはドラムの様な中間基板上に印刷されてから、
紙或いは透明フイルムの様な最終的な記録媒体に転送さ
れて記録像を形成することができる。もし、紫外線で都
合よく硬化される様な硬化可能なインクが用いられるな
らば、硬化は、インクが記録媒体に転送されて像を形成
する前で、中間基板上にある間に開始することができ
る。インクは、高度に粘凋な液体を提供するために中間
基板上で少なくとも部分的に硬化されることが望まし
い。

【００５７】十分な粘性を持つこの様な液体は、記録媒
体に転送された場合でさえ、像の高度な鮮明度を維持す
る。加えて、粘凋な液体は広範な記録媒体に転送するこ
とができ、その間、優れた像の質を維持する。更に、イ
ンクを毛管現象で運ぶ繊維を持たない中間基板を選択す
ることができるので、急速な硬化の必要性が減少して、
インクの硬化に更に時間を与えることができる。その結
果、オゾンの発生が少なく、従って有害度の低い低出力
の電源を用いることができる。

【００５８】好適には、この実施形態の過程に用いられ
るインクは、エチレングリコールモノビニルエーテルの
様なモノビニルモノマーを含む。更に好適な実施形態に
おいては、モノビニルモノマーは少量の水及び染料と混
合されて、インクの最終処方が重量で約1〜10%の水及び
重量で約1〜5%の染料を含む様になることが望ましい。
更に一層望ましいのは、インクの処方が重量で約5%の水
及び重量で2〜4%の染料を含むことである。

【００５９】インクジェットのインクに水を含有するこ
とは、連鎖状物質転送試薬として作用することにより、
インクジェット過程を助けるこになる。本質において、
水はインクの硬化の間に連鎖の生長を妨げ、重合反応の
全般的速度を止むを得ず停止或いは低減することなく連
鎖の究極の長さを制限する。このことは、フイルムでは
なく、粘凋な液体が中間基板上に形成されることを可能
にする。

【００６０】中間基板は、インクの成分、イニシエー
タ、及び光或いは他のエネルギー源に対して不活性でな
ければならない。更に、基板は、インクに関して低表面
エネルギーを持ち、色調間の滲出を防ぎ、且つ、記録媒
体への転送の間、粘凋な液体の解離を容易にすべきであ
る。一実施形態において、中間基板はマイラー(Mylar)
基板の様なポリエステル基板でもよい。例えば、硬化し
たインク液は容易に、且つ、完全にマイラー基板から紙
に移動する。更に、硬化したインク液は一旦紙に転送さ
れると、そのまま安定に残留する。加えて、蛍光タイプ
の電球の様な低出力の水銀による硬化源は、マイラー基
板上に粘凋な液を作り出すための十分な力を提供する。

【００６１】本発明の別の実施形態において、インクの
硬化過程に用いられるイニシエータは、インク（オリフ
ィス）が孔から噴射されて基板上に像を形成する迄、硬
化可能なインク組成物から隔離されていることがある。
本発明の一実施形態においては、基板がイニシエータ
を、例えば、処理された或いはコーティングされた紙ス
トックの形態で含んでいる。本発明の更なる実施形態に
おいて、イニシエータは、インクが基板に噴射される
前、最中、或いは後に基板上に沈積される。

【００６２】イニシエータは、インクが基板に噴射され
る前、最中、或いは後に基板上で活性化される。本発明
の好適な実施形態において、イニシエータはインクが基
板に噴射される前に活性化される。この実施形態は、イ
ンクが基板上のイニシエータに接触するやいなや、重合
化の開始を可能にする。

【００６３】基板は記録媒体でもあり、或いは、上述の
如く中間基板でもあり得る。もし、基板が中間基板であ
れば、像は、上述の如く、粘凋な液が部分的硬化によっ
て形成された後、引き続いて記録媒体に転送される。

【００６４】本実施形態の多段階の記録過程では、イン
ク内にある重合可能なモノマー類からイニシエータを隔
離し、別の過程でモノマー類を基板に適用する。その結
果、前面或いはノズルに達する外れ光線の量に関わら
ず、インクは一層安定であり、プリントヘッド内で重合
することがない。更に、モノマー類は、たとえ、高温に
加熱されることがあっても加熱器の表面で硬化すること
がない。

【００６５】本発明におけるイニシエータ溶液は硬化可
能な液体を含まないので、それは迷い光線の存在下でも
安定で重合しない。ヨードニウム塩類の様なある種のイ
ニシエータに対しては、迷い光線はイニシエータから、
それが基板に適用され前に酸ラジカルの解離を引き起こ
す。しかしながら、光分解反応は可逆的である。従っ
て、もし、迷い光線がイニシエータに達すると、pHは一
時的に低下するであろうが、重合はイニシエータ溶液内
では起こらない。

【００６６】更に、ある種の迷い光線は許容され得るの
で、可視光線で活性化されるイニシエータは一層容易に
使用できる。可視光線源は、オゾンを発生せず、目に害
がないので、本質的により安全である。可視光線に対す
る感度は、それ自身、可視光線に感度の高い光イニシエ
ータを用いるか、或いは、通常は紫外線に鋭敏な光イニ
シエータを可視光線に鋭敏にする感光剤を含むことによ
って達成することができる。例えば、低濃度のペリレン
は、ビニルエーテル類と亜硫酸塩の溶液の光ランプ照射
器による硬化速度を一桁以上増大する。J. V. Crivell
o, J. of Polyme r Science, 17巻,頁1059 (1979) 参
照。

【００６７】加えて、イニシエータ溶液の設計は、最適
のイメージの質を得るために工作することができる。ビ
ニルエーテル物質類は紙に急速に浸透するものである
が、一方、イニシエータ溶液のベースは浸透速度を低減
する様に設計することができる。この様にして、浸透の
前にイニシエータ開始するために利用し得る時間が大い
に増大される場合、イニシエータを活性化するために必
要な光源の強度は、著しく低減することができる。

【００６８】イニシエータは、かなり多数の方法で基板
に適用し得る。例えば、それはインクジェットのプリン
トヘッドを用いて適用してもよい。その代わりに、イニ
シエータはインクの適用に用いるプリントヘッドよりも
解像力の低いものによって適用することもできる。即
ち、霧吹き器、或いは電気散布の様な非指向型散布装
置、低解像力の圧電推進プリントヘッド、連続ポンプ推
進インクジェット等である。更に、イニシエータは基板
を溶液に浸すことにより、或いは、毛管現象及びアプリ
ケーターを通じて表面を湿らせることによって適用して
もよい。

【００６９】上述のインクジェット記録過程は、又、上
に説明した様な技術界では既知の他の硬化可能なインク
ジェットのインクでも使用することができる。当業者は
この様な他の硬化可能なインクを使用すべく本書で説明
した過程を応用することができるであろう。

【００７０】本発明は、これより以下の解説用の実施例
を参照して説明されるであろう。特に断らない限り、す
べてのパーツ及びパーセントは重量によるものである。

【００７１】

【実施例】実施例１ 95重量パーセントのエチレングリコールモノビニルエー
テルと、5重量パーセントのネプチューンブラックのカ
ーボンブラック分散液とを混合してインクを調製した。

【００７２】このインクをヒューレットパッカード [He
wlett Packard ("HP")] 1200C プリンタから、空にして
掃除したHP 1200Cインクカートリッジを用いて下塗りさ
れていないマイラー上に、噴射した。大きな泡の形成及
び良好な噴射が観察された。加えて、インクは水に強く
て変化を受けず、典型的な急速乾燥インクの挙動を示し
た。

【００７３】実施例２インクが以下のものを含むことを除き、インクを実施例
１の操作に従って調製して試験した。

【００７４】90重量パーセントのエチレングリコールモ
ノビニルエーテルと、5重量パーセントの水と、5重量パ
ーセントのネプチューンブラックと、を混合してインク
調製した。

【００７５】大きな泡の形成と良好な噴射が観察され
た。事実、形成された泡は標準の水ベースのインクを用
いて形成されるものと同等の大きさであった。加えて、
このインクは水に強くて変化を受けず、典型的な急速乾
燥インクの挙動を示した。

【００７６】実施例３インクが以下のものを含むことを除き、インクを実施例
１の操作に従って調製して試験する。

【００７７】70重量パーセントのジエチレングリコール
ジビニルエーテルと、20重量パーセントのエタノール
と、5重量パーセントの水と、5重量パーセントのネプチ
ューンブラックとを混合してインクを調製した。

【００７８】大きな泡の形成及び良好な噴射が観察され
た。加えて、インクは水に強くて変化を受けず、又、典
型的な急速乾燥インクの挙動を示した。

【００７９】実施例４インクが以下のものを含むことを除き、インクを実施例
１の操作に従って調製して試験した。

【００８０】45重量パーセントのトリエチレングリコー
ルメチルモノビニルエーテルと、45重量パーセントのプ
ルリオール-E-200 (Pluriol-E-200)ジビニルエーテル、
即ち、α-エチレニル-ω-（エチルオキシ）ポリ（オキ
シ-1,2-エタンジイル）と、5重量パーセントの水と、5
重量パーセントの UVI-6990 光イニシエータ（ユニオン
カーバイドから入手できるスルホニウム塩の混合物）と
を混合してインクを調製した。

【００８１】大きな泡の形成と良好な噴射が観察され
た。加えて、このインクは水に強くて変化を受けず、典
型的な急速乾燥インクの挙動を示した。

【００８２】実施例５インクを実施例４に従って調製した。このインクを HP
1200C プリンタから下塗りされていないマイラー上に、
空にして掃除した HP 1200C プリントカートリッジを用
いて噴射した。インクをスペクトロライン短波長ランプ
を用いて 10 秒間以下露出して粘凋な液体を形成した。
この粘凋な液体は次いで軽く圧力をかけて、手で普通の
事務用紙に転送された。

【００８３】実施例６イニシエータ溶液を、0.5gのジフェニルイオドニウムヘ
キサフルオロひ酸及び0.5gのエルバサイト2008（デュポ
ンから入手の低分子量のポリ（メチルメタアクリル
酸））を95mlのイソプロパノール及び5mlの水の混合物
に溶解して調製した。この溶液を下塗りされていないマ
イラーにドローバーコーティングで塗布した。沈積した
イニシエータによるコーティングは次いでイニシエータ
を活性化するために紫外線光によって露出された。

【００８４】実施例１に従って調製されたインクは次い
で空にして掃除されたHP 1200Cプリントカートリッジを
用いてHP 1200Cプリンタから、下塗りされていないマイ
ラー上に、噴射された。

【００８５】

【発明の効果】以上の様に、本発明により、従来、感熱
インクジェットプリンタ用のインクとして噴射挙動、硬
化度が不満足であったインクを、エチレングリコールモ
ノビニルエーテルを主材に、水、着色料、重合イニシエ
ータ等を混合してインク組成物を作成することにより、
可視光線等による硬化度の調節ができ、インクジェット
ノズルからの噴射挙動が良好で記録媒体に皺、歪を起こ
さずに優れたイメージを残すインクの調製が可能とな
り、更に他のタイプのインクジェット用インク調製への
応用も可能となった。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年１月３０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【化４】R-O-CH=CH₂ ここで、Rはいかなる有機部分であってもよい。有機部
分の例は、置換或いは未置換のアルキル基、特に、アル
キル鎖に1個から20個の炭素原子を含むアルキル基、グ
リコールを含む基、特に、エチレンオキシドの反復ユニ
ットを含むもの等が包含されるが、これらに限定される
わけではない。適当なビニルエーテルの例としては、デ
シルビニルエーテル、トリエチレングリコールジビニル
エーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ジエ
チレングリコールジビニルエーテル、エチレングリコー
ルモノビニルエーテル、トリエチレングリコールメチル
モノビニルエーテル、1,6-ヘキサンジオールモノビニル
エーテル、1,6-ヘキサンジオールジビニルエーテル、テ
トラエチレングリコールジビニルエーテル、ポリテトラ
ハイドロフランジビニルエーテル、トリメチロールプロ
パントリビニルエーテル、α-エテニル-ω-（エテニル
オキシ）ポリ（オキシ-1,2-エタンジイル）及び t-アミ
ル-ビニルエーテルが含まれるが、これらに限定される
ものではない。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８０】45重量パーセントのトリエチレングリコー
ルメチルモノビニルエーテルと、45重量パーセントのプ
ルリオール-E-200 (Pluriol-E-200)ジビニルエーテル、
即ち、α-エテニル-ω-（エテニルオキシ）ポリ（オキ
シ-1,2-エタンジイル）と、5重量パーセントの水と、5
重量パーセントの UVI-6990 光イニシエータ（ユニオン
カーバイドから入手できるスルホニウム塩の混合物）と
を混合してインクを調製した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ビングアールヒシーアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターヘーゼントビューレーン 1092 (72)発明者ウィリアムエムシュワルツアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターサウスボロードライブ 274 (72)発明者イアンディーモリソンアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターリンカーンシャーロード 13 (72)発明者マイケルピーオーホロアメリカ合衆国ニューヨーク州フェアポートイーグルスフィールドウェイ 11 (72)発明者ジョゼフジェーワイソッキーアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスタークレストサークル 544 (72)発明者カートビーグンドラックアメリカ合衆国ニューヨーク州ピッツフォードラーチウッドドライブ 44 (72)発明者ミンホングフーアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターロングブッシュレーン 396 (72)発明者デイルアールイムスアメリカ合衆国ニューヨーク州ウェブスターリトルポンドウェイ 926

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】着色料と液体成分とからなるインクジェ
ット用インクにおいて、水と、エポキ化合物及びビニルエーテルからなるグルー
プより選ばれた少なくとも一つの化合物と、からなるこ
とを特徴とするインクジェット用インク。