JPH1135863A

JPH1135863A - 検出可能な標識物質を有するインクジェット記録用インク組成物

Info

Publication number: JPH1135863A
Application number: JP10119034A
Authority: JP
Inventors: Xin Wen; ウェンシン; George L Oltean; レスリーオルティーンジョージ; Robert O James; オーエンジェームスロバート
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1997-04-30
Filing date: 1998-04-28
Publication date: 1999-02-09
Also published as: EP0875545A1; US5792380A

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】インク着色剤の濃度を容易に監視でき、ま
た、インクの種類を容易に検出できるような記録用イン
クを提供すること。【解決手段】キャリア、着色剤およびインク組成物に
サインを与える所定濃度の磁化可能的質等の標識物質を
含み、着色剤に対する標識物質の重量比が１未満であ
る、インクジェット記録用インク組成物。標識物質を検
出することによりインクの種類を識別する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、デジタル
制御されたインク移送機構に関し、更に詳細には、イン
クジェット記録用のインク組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録は、例えば、そのノ
ンインパクト性、低ノイズ性、その無地紙の使用および
そのトナー移送と定着の回避といった理由から、デジタ
ル制御の電子記録分野で突出した競争相手として認知さ
れるようになってきた。インクジェット記録のメカニズ
ムは、連続型インクジェットあるいはドロップオンデマ
ンド型インクジェットのいずれかに類型化できる。１９
７０年に発行されたＫｙｓｅｒ等の米国特許第３，９４
６，３９８号明細書には、高電圧を圧電結晶に印加して
結晶に曲げを発生させ、インク溜めに圧力を与えてオン
デマンドに液滴を噴射させるドロップオンデマンド型の
インクジェットプリンターが開示されている。その他の
タイプの圧電式ドロップオンデマンド型プリンターで
は、押圧様式、剪断様式、および圧搾様式で圧電結晶を
利用する。圧電式ドロップオンデマンド型プリンターで
は、家庭用およびオフィス用プリンター向けの７２０dp
i までの画像解像度での商業的成功を成し遂げている。

【０００３】１９７９年に発行されたＥｎｄｏ等の英国
特許第２，００７，１６２号明細書には、ノズル中の水
性インクと熱接触している電熱ヒーターに電力パルスを
印加する電熱式ドロップオンデマンド型のインクジェッ
トプリンターが開示されている。少量のインクが急速に
蒸発して泡を形成し、それがヒーター基体の端部に沿っ
た小さな開口部から滴状インクを噴射させる。この技術
は、バブルジェット（日本のキャノンＫ．Ｋ．の商標）
として知られている。

【０００４】１９８２年に発行されたＶａｕｇｈｔ等の
米国特許第４，４９０，７２８号明細書には、また泡の
形成によって、ヒーター基体の平面に対して法線方向に
液滴を噴出するように作用する電熱式ドロップ噴出機構
が開示されている。本明細書で使用しているように、
“サーマルインクジェット”なる用語は、この方式およ
びバブルジェット（商標）として通常知られている方式
の両者に対して言及する際に用いられる。

【０００５】サーマルインクジェット記録は、典型的
に、インクを加熱して２８０℃〜４００℃の温度にし、
急速で、均一な泡を形成させるために、約２μ秒の期間
にわたる約２０μＪのヒーターエネルギーを必要とす
る。この急速な泡形成によって、液滴噴射の速力を与え
る。泡の崩壊により、泡の内破に起因する巨大な圧力パ
ルスが、薄膜のヒーター材料上に発生する。

【０００６】Ｃｉｅｌｏ等の米国特許第４，２７５，２
９０号明細書には、インクが所定圧力下にインク溜めに
供給されて、電気的に印加された抵抗ヒーターからの熱
によって表面張力が低下するまで表面張力によりオリフ
ィス内に保持されるようにされ、インクがオリフィスか
ら噴出すると紙受容体と接するようになる液体インク記
録方式が開示されている。この方式では、インクが温度
に伴って表面張力に変化を示す（好ましくは大きくな
る）ように設計されていることが要求される。紙受容体
は、また、オリフィスから液滴を分離するために、オリ
フィスに極く接近していなければならない。

【０００７】また、Ｃｉｅｌｏ等に発行された米国特許
第４，１６６，２７７号明細書には、インクがインク溜
めに特定圧力下で供給されて、表面張力によってオリフ
ィスに保持される、関連の液体インク記録方式が開示さ
れている。表面張力が、インクオリフィスの上方に整列
して配置される一個以上の電極に印加される電圧により
得られる静電力によって弱められると、選定されたオリ
フィスからインクが噴出され、それによって紙受容体と
接触する。この噴出の程度は、“インクジェット”に対
向するものとして、紙との接触が主要なインク滴の記録
手段である上記Ｃｉｅｌｏ特許では極く小さいことが要
求される。

【０００８】斉藤に発行された米国特許第４，７５１，
５３１号明細書では、ヒーターは、二つの対向する壁間
に含まれるインクのメニスカスの下に配置される。この
ヒーターが、ヒーター近くに配される電極によって印加
される静電場と関連して、インク滴の噴出を起させる。
複数のヒーター電極対はあるが、オリフィスの配列はな
い。液滴噴出を起すインクの駆動力は電場によって与え
られるが、この駆動力は、単独では液滴噴出を起すには
不充分である。つまり、ヒーターからの熱も、電場の駆
動力が液滴噴出を起すに充分である前に、ヒーター近く
のインクの粘稠な抗力および／または表面張力のいずれ
かを低下させるために必要である。静電気力のみを使用
する場合には、高電力が必要となる。

【０００９】ＫｉａＳｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋの国際出
願、ＷＯ９６／３２２７９号明細書には、液滴粘度と配
置精度、達成可能な記録スピード、実用性、耐久性、熱
歪、その他のプリンター性能特性、生産性および有用イ
ンクの諸特性に関連する先行技術の問題を克服するのに
向けた重要な改良を与える液体記録方式が開示されてい
る。Ｓｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋは、プリントされる液滴の
選定手段に、選定される液滴と選定されない液滴との間
に位置の差を与えるようなドロップオンデマンド型の記
録機構を提供するが、しかし、それは、インクの液滴が
インクの表面張力に打ち勝ち、インク本体から分離する
ように作用するには不充分であって、それ故、付加的な
手段が、前記インク本体から前記の選定される液滴を分
離させるために提供される。Ｓｉｌｖｅｒｂｒｏｏｋに
よって、選定された液滴が記録媒体上にドットを形成す
ることを確実にするためのいくつかの液滴分離技術が開
示されている。液滴分離手段が、非選定の液滴が記録媒
体上にドットを形成しないことを確保するために、選定
液滴と非選定液滴との間を区別している。

【００１０】前述したようなインクジェットプリンター
には、いくつかの機構が含まれる。即ち、上記した記録
方法の一つを利用できるプリントヘッド、インクをプリ
ントヘッドに供給するインク送出機構、プリントヘッド
をページを越えて移送するプリントヘッド移送機構、受
容媒体を記録用のプリントヘッドを越えて移動する受容
体移送機構、デジタル信号をプリントヘッドに与える画
像データ処理および転送機構、プリントヘッドを洗浄す
るプリントヘッドサービスステーション、および上記機
構の全てを支える機械的包装と台枠である。

【００１１】インクジェットプリンターにおけるインク
送出機構は、いくつかの形態で存在してよい。多くのペ
ージ型インクジェットプリンターでは、インクの使用量
が比較的低い。インクは、プリントヘッドに取り付けら
れているか、あるいは一つのユニットで備えつけられて
いる小さなカートリッジに貯えられる。インクカートリ
ッジの例は、米国特許第５，５４１，６３２号および同
第５，５５７，３１０号明細書に開示されている。大形
のインクジェットプリンターでは、プリント当りのイン
ク使用量が通常は高い。大量のインク液体を貯えるため
には、プリントヘッドに近いインクカートリッジに接属
している補助インク溜めが必要である。補助インク溜め
の例は、欧州特許第０７４５４８１号および同第０７４
５４８２号明細書に記載されている。インク溜め中のイ
ンクの残量レベルは、電気的にあるいは光学的に監視さ
れる。例えば、米国特許第５，２５０，９５７号明細書
には、インクの電気抵抗を測定することによってインク
を検知するインク検出器が開示されている。

【００１２】噴射速度、小滴の分離長、液滴サイズおよ
び流れ安定性は、インクの表面張力および粘度に大きく
影響される。特定インクを使用すると、結果として特定
の記録装置と関連する特定範囲の噴出条件、即ち、サー
マルジェット記録装置用の駆動電圧とパルス幅、ドロッ
プオンデマンド型装置あるいは連続型装置用の圧電素子
の周波数、およびノズルの形状とサイズに適合した物性
が得られるので好ましい。

【００１３】インクジェット記録に伴う一つの問題は、
種々の市販のインクジェット用インクの物性および化学
組成におけるバラツキにある。前述したように、種々の
タイプのインクジェットプリンターは、記録中有効に機
能するために、別個の臨界的物性を有するインクを使用
することを要求している。また、カラー記録の場合は、
特定のシアン、マゼンタおよびイエロー着色剤を含むイ
ンクの組合わせも、一般に、全体色域での正確な、視覚
的に満足する再現性を与えることが求められている。プ
リンターと受容媒体に対する誤ったタイプのインクとの
不適合性は、インクジェットプリンターの理想性能を弱
めることになる。例えば、プリント濃度とカラーバラン
スは、インクの物性および化学組成における変動によっ
て逆の影響を受ける。これらの逆効果は、プリント内、
任意プリンターのプリント間、および／または異なるプ
リンターからのプリント間に起こりうる。噴出ノズル内
の栓塞のようなプリントの失敗も、また前述したバラツ
キの結果として起こりうる。特定のインクジェットプリ
ンターに望ましいタイプのインクジェット用インクを使
用することの検証は、ほとんど全てのインクジェット用
インクが視覚上類似したシアン、マゼンタ、イエローお
よびブラックの配合を含み、それが使用前に容易に区別
できないという事実によって複雑である。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的の一つ
は、前述した困難性に打ち勝つことにある。本発明のそ
の他の目的は、色域およびプリント濃度におけるバラツ
キを減少させるために、インク着色剤の濃度を容易に監
視できるようにする記録用インクを提供することにあ
る。本発明の更なる目的は、最高のプリント画像品質と
プリンター性能を達成するために、インクがプリンター
および受容媒体に適合しうるようにインクの補充処理中
および記録操作前にインクの種類を容易に検出しうる記
録用インクを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの実施態様
によれば、インクジェット記録用インク組成物は、プリ
ントヘッド、該プリントヘッドにインクを供給するのに
適したインク送出機構、および特定の記録用インクとの
使用適合性を示すのに用いられ、記録用インク中の標識
物質の濃度に特有な信号を与えるのに適したインク送出
機構と関連するセンサーを含むインクジェット記録装置
での使用に関して開示される。このインク組成物は、キ
ャリア、着色剤およびインク組成物にサインを与える所
定濃度の標識物質を含み、着色剤に対する標識物質の重
量比は１未満である。標識物質は、インク送出機構と関
連するセンサーによって容易に検出される。

【００１６】本発明の種々の好ましい実施態様によれ
ば、標識物質は、静電、もしくは電磁場発生物質、磁化
可能な物質、蛍光光子放出物質、インク組成物の誘電特
性を実質的に変える物質、または、インクに使用される
着色剤のそれとは異なる吸収特性を示す電磁スペクトル
の紫外、可視または赤外域で吸収する物質を含んでよ
い。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明、およびその目的、利点
は、以下に示される好ましい実施態様の詳細な説明にお
いて、一層明らかになろう。

【００１８】本明細書では、本発明によるインク組成物
が使用される装置の一部を形成する要素に、その説明の
一部が向けられ、また、更に直接その装置に関連して説
明されている。該要素が特に示され、または記述されな
い場合には、当業者に周知な種々の形態は、これが採ら
れてよいものと理解されるべきである。

【００１９】本発明によるインク組成物は、インク溜め
およびこれとプリントヘッド間のインク流路を含むイン
ク送出機構を含んでなるプリンターで使用されてもよ
い。このようなインク送出機構でのセンサーは、インク
中の標識物質の濃度を感知するために、これを流路内ま
たはインク溜め内に設定してよい。

【００２０】本発明によるインク組成物は、インク中の
標識物質の存在を検出して、標識物質を含有しないか、
あるいは少なくとも所定濃度の標識物質を含有しないイ
ンク、または所定の濃度範囲内に標識物質を含有しない
インクを拒絶する工程を含む、インク補充工程に使用さ
れてよい。

【００２１】図１は、本発明の好ましい実施態様に従う
インク組成物が用いられる標識物質のセンサーを含むイ
ンク送出機構の好ましい実施態様を説明する。マイクロ
コントローラ２４は、コンピュータ７２、固定記憶装置
（ＲＯＭ）７４、等速呼出記憶装置（ＲＡＭ）７６、お
よびインク溜め２８中のインク圧を調整するインク圧調
整器２６と接続されている。マイクロコントローラ２４
は、また、インク溜め８２〜８５中のインクの所定特性
をそれぞれ検出する４個のインクセンサー７８〜８１と
も接続されている。マイクロコントローラ２４は、ま
た、インク接続管９０〜９３中のインクの特性を検出す
る４個のインクセンサー８６〜８９とも接続されてい
る。マイクロコントローラ２４は、さらに、インクカー
トリッジの存在を検出するためのインクカートリッジホ
ルダー（図示せず）とも接続されている。インクジェッ
トプリンターは、それぞれのプリントヘッドが１個のイ
ンク溜めと接続されているマルチプリントヘッド９４〜
９７を利用することができる。インクのタイプはブラッ
ク、イエロー、マゼンタ、およびシアン色を含み、そし
て、また各色内に数種のインクを含んでもよい。例え
ば、図１の標識“マゼンタ１”および“マゼンタ２”
は、異なる着色剤濃度でのマゼンタインクを表わしても
よい。

【００２２】センサー７８〜８１および８６〜８９は、
インク中の標識物質の存在及び濃度を検出することがで
きるように、本発明によるインクと組合わせて使用する
ように設計される。用語“標識物質”とは、本明細書中
では、インクに添加されて、インク送出機構内のセンサ
ー７８〜８１および８６〜８９によって検出可能なイン
ク成分のことをいゝ、該センサーは、インク中の標識物
質の濃度に特有な信号を発する。標識物質の濃度は、イ
ンクの製造業者によって予め定められ、そして、そのイ
ンクが使用されているサインとして用いられる。着色剤
の濃度に対する標識濃度比は、インク中に一定に保たれ
ている。標識物質は、プリントヘッド中で、あるいは受
容媒体上で他に何らかの機能を果すことが要求されない
ことが好ましい。換言すれば、インクは、標識物質の不
存在下で所望の品質をもって画像をプリントできること
が好ましい。別個の標識物質を含む本発明によるインク
を用いると、インクの補充工程中および記録操作前にイ
ンクのタイプを容易に検出することが可能となり、最高
のプリント画像の品質とプリンター性能を達成するた
め、インクとプリンターおよび受容媒体とのマッチング
を確保し、同時に、色域およびプリント濃度におけるバ
ラツキを減少させるため、インク着色剤の濃度を監視す
ることが容易にできるようになる。

【００２３】本発明による記録用インク組成物には、キ
ャリア、着色剤および標識物質が含まれる。本発明は、
一般に多くの種類のインク、即ち、着色インク、色素ベ
ースインク、水溶液または有機溶媒形態のインクに利用
可能である。着色インクおよび色素インクは、P. Grego
ry著の「Dye Versus Pigment : The Truth（色素対顔
料：その真実）」、第276 頁、Society for Imaging Sc
ience and Technology発行の「Recent Progress in Ink
Jet Technologies （インクジェット技術における最近
の発展）」に見られる。

【００２４】本発明のインクは、ブラックのみで使用し
てもよいし、あるいは、３色または４色のインクジェッ
トプリンター、例えば、シアン、マゼンタおよびイエロ
ー（ＣＭＹの３色プリンター）またはシアン、マゼン
タ、イエローおよびブラック（ＣＭＹＫ４色プリンタ
ー）を記録できるプリントカートリッジを含むプリンタ
ーのようなカラープリンターに使用してもよい。有用な
３色のインクセットは、ピグメントレッド１２２、ピグ
メントイエロー７４およびビス（フタロシアニルアルミ
ノ）テトラフェニルジシロキサンを含む。有用な４色の
着色インクセットは、ピグメントブラック７、ピグメン
トレッド１２２、ピグメントイエロー７４およびビス
（フタロシアニルアルミノ）テトラフェニルジシロキサ
ンを含む。インクは、また当該技術分野で周知な、例え
ば米国特許第４，２３９，５４４号、同第４，２６９，
６２７号および同第５，５６５，０２２号明細書に記載
されるような適当な色素化合物の着色剤から作製されて
もよい。

【００２５】顔料着色剤からのインクの製造方法には、
普通２工程、即ち（ａ）顔料を一次粒子に粉砕する分散
もしくは磨砕工程、および（ｂ）分散した顔料濃縮物を
キャリアおよびその他の添加剤で希釈して使用濃度イン
クにする希釈工程が含まれる。磨砕工程では、顔料が通
常キャリア（典型的には完成インクにおけるそれと同じ
キャリア）中に、硬質で、不活性な粉砕媒体と共に懸濁
される。機械的エネルギーが顔料分散体に供給されて粉
砕媒体と顔料とが衝突し、それによって顔料が解凝結し
てその一次粒子になる。分散剤と安定化剤が、共に通常
は、原料顔料の解凝結を助け、コロイド粒子の安定化を
保持し、かつ粒子の再凝集および沈降を阻止するため
に、顔料分散体に添加される。

【００２６】例えば、ガラス、セラミック、金属および
プラスチックのような粉砕媒体として用いられるものに
は多くの種類の物質がある。有用な実施態様では、その
粉砕媒体に粒子、好ましくは実質的に球状の、例えば本
質的にポリマー樹脂からなるビーズ、が含まれる。

【００２７】一般に、粉砕媒体としての使用に好適なポ
リマー樹脂は、化学的、物理的に不活性であり、実質的
に金属、溶媒およびモノマーを含まず、そして磨砕中に
小片化されたり、破砕されたりすることが回避できるに
十分な硬さと脆破性を有しているものである。適当なポ
リマー樹脂には、ジビニルベンゼンで架橋されたポリス
チレンのような架橋ポリスチレン、スチレン共重合体、
ポリ（メチルアクリレート）のようなポリアクリレー
ト、ポリカーボネート、ＤＥＬＲＩＮ（商標）のような
ポリアセタール、塩化ビニルポリマーおよびその共重合
体、ポリウレタン、ポリアミド、例えばＴＥＦＬＯＮ
（商標）のようなポリ（テトラフルオロエチレン）およ
びその他のフルオロポリマー、高密度ポリエチレン、ポ
リプロピレン、セルロースエーテルおよび酢酸セルロー
スのようなエステル、ポリ（ヒドロキシエチルメタクリ
レート）、ポリ（ヒドロキシエチルアクリレート）、ポ
リシロキサン等のようなポリマーを含むシリコーンが含
まれる。ポリマーは生分解性であってよい。典型的な生
分解性ポリマーには、ポリ（ラクチド）、ポリ（グリコ
リド）、ラクチドとグリコリドの共重合体、ポリ酸無水
物、ポリ（イミノカーボネート）、ポリ（Ｎ−アシルヒ
ドロキシプロリン）エステル、ポリ（Ｎ−パルミトイル
ヒドロキシプロリノ）エステル、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、ポリ（オルソエステル）、ポリ（カプロラク
トン）およびポリ（ホスファゼン）が含まれる。ポリマ
ー樹脂は、密度０．９〜３．０ｇ／cm³を有してよい。
より高密度の樹脂は、その方が粒径の減少に一層効果的
であると考えられているから、特に好ましい。特に有用
なものは、スチレンベースの架橋または非架橋ポリマー
媒体である。

【００２８】磨砕は、どんな適切な磨砕ミルで行っても
よい。適当なミルには、エアージェットミル、ローラー
ミル、ボールミル、アトリッターミルおよびビーズミル
が含まれる。高速ミルは特に有用である。

【００２９】高速ミルとは粉砕媒体を速度５ｍ／秒以上
に加速できる粉砕装置のことを意味する。このミルには
一以上の羽根車を有する回転軸を有していてもよい。か
かるミルでは、媒体に加えられる速度は、およそ羽根車
の周速に等しく、それは、羽根車の毎分回転数、π、お
よび羽根車の直径の結果である。十分な磨砕の媒体速度
は、例えば４０mmの直径を有するＣｏｗｌｅｓ型のノコ
歯羽根車が９０００rpm で回転するときに達成される。
粉砕媒体、顔料、液体分散媒体および分散剤の有効な割
合は、広い範囲内で変えることができ、また、例えば選
定される特定物質および粉砕媒体等の粒径と密度に左右
される。この方法は、連続法あるいはバッチ法で実施し
てよい。

【００３０】典型的なバッチ磨砕法では、１００μｍ未
満の粉砕媒体液体、顔料および分散剤のスラリーが単純
混合を用いて準備される。このスラリーは、高速アトリ
ッターミル、振動ミル、ボールミル等のような通常の高
エネルギーバッチ磨砕法で粉砕されてよい。このスラリ
ーは、活性物質の粉末化が最小の粒径になるまで所定の
時間粉砕される。粉砕が完了した後、活性物質の分散体
が簡単な櫛分けまたは濾過によって粉砕媒体から分離さ
れる。

【００３１】典型的な連続媒体再循環磨砕法では、１０
０μｍ未満の粉砕媒体、液体、顔料および分散剤のスラ
リーが、保持容器から循環全体にわたって媒体が自由に
通過することができるように１００μｍ超に調整された
媒体の分離スクリーンを有する普通の媒体ミルを通して
連続的に再循環される。粉砕が完了した後、活性物質の
分散体が簡単な篩分けまたは濾過によって粉砕媒体から
分離される。

【００３２】上記方法のいずれによっても、ミル磨砕の
成分の有用な量および割合は、特定物質と意図する用途
に応じて広く変わる。粉砕混合物の内容物には、粉砕物
と粉砕媒体が含まれる。ミル粉砕物には、顔料、分散剤
および水のような液体キャリアが含まれる。水性インク
ジェット用インクの場合は、顔料が通常ミル粉砕物中
に、粉砕媒体を除いて１：５０重量％で存在している。
顔料対分散剤の重量比は２０：１〜１：２である。高速
ミルは、Morehouse-Cowles, Hockmeyer 等によって製造
されたもののような高速撹拌装置である。

【００３３】この分散剤は、ミル粉砕物中の他の重要な
成分である。水性インクジェット用インクのための有用
な分散剤には、米国特許第５，０８５，６９８号および
同第５，１７２，１３３号明細書に開示されるもののよ
うな、ドデシル硫酸ナトリウム、アクリルとスチレンア
クリルの共重合体、および米国特許第４，５９７，７９
４号明細書に開示されるもののようなスルホン化ポリエ
ステルおよびスチレン樹脂が含まれる。顔料の利用可能
性との関連で上記に述べたその他の特許には、また、広
範囲の種類の有用な分散剤について開示されている。そ
の実施例に用いられた分散剤は、ナトリウムＮ−メチル
−Ｎ−オレイルタウレート（ＯＭＴ）である。

【００３４】磨砕時間は、広く変えることができ、ま
た、顔料、選定される機械的手段と滞留条件、初期およ
び所望の最終粒径等に左右される。前述した有用な顔
料、分散剤および粉砕媒体を用いる水性のミル粉砕物の
場合には、磨砕時間は、典型的に１〜１００時間であ
る。その磨砕した顔料濃縮物は、好ましくは濾過によっ
て粉砕媒体から分離される。

【００３５】本発明の記録インク組成物のキャリア媒体
は水性型または有機溶媒型溶液のいずれであってもよ
く、そして好ましくは水、あるいは水混合物および少な
くとも一種の水混和性の共溶媒を含む。好適な混合物の
選定は、所望の表面張力および粘度のような特定利用の
要求性能、選ばれる顔料または色素着色剤、インクジェ
ット用インクの乾燥時間、並びにインクがプリントされ
る紙の種類による。選択できる水混和性の共溶媒の代表
例には、（１）メチルアルコール、エチルアルコール、
ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ
−ブチルアルコール、第２級−ブチルアルコール、ｔ−
ブチルアルコール、イソ−ブチルアルコール、フルフリ
ルアルコールおよびテトラヒドロフルフリルアルコール
のようなアルコール；（２）アセトン、メチルエチルケ
トンおよびジアセトンアルコールのようなケトンまたは
ケトアルコール；（３）テトラヒドロフランおよびジオ
キサンのようなエーテル；（４）酢酸エチル、乳酸エチ
ル、エチレン、エチレンカーボネートおよびプロピレン
カーボネートのようなエステル；（５）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、プロピレングリコール、テトラエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、グリセロール、２−メチ
ル−２，４−ペンタンジオール１，２，６−ヘキサント
リオールおよびチオグリコールのような多価アルコー
ル；（６）エチレングリコールモノ−メチル（または−
エチル）エーテル、ジエチレングリコールモノ−メチル
（または−エチル）エーテル、プロピレングリコールモ
ノ−メチル（または−エチル）エーテル、トリエチレン
グリコールモノ−メチル（または−エチル）エーテルお
よびジエチレングリコールジ−メチル（または−エチ
ル）エーテルのようなアルキレングリコールから誘導さ
れる低級アルキルモノ−またはジ−エーテル；（７）ピ
ロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、および１，３
−ジメチル−２−イミダゾリジノンのような窒素含有環
状化合物；および（８）ジメチルスルホキシドおよびテ
トラメチレンスルホンのような硫黄含有化合物が含まれ
る。

【００３６】本発明のインク組成物の標識物質は、それ
ぞれのセンサーによって記録インク中で容易に検出でき
る物質ならどんなものでもよい。一例では、標識物質
は、インクのそれらとは異なる誘電特性を含んでよい。
この標識物質を含むインクにおける誘電特性の変化は、
電磁場を発生するセンサーによって検出できる。その他
の例では、標識物質は、インク中の主たる着色剤によっ
て得られるものとは明確に異なる吸収特性をもって、紫
外、可視、または赤外波長で吸収する。これら標識物質
の存在および濃度は、標識物質の吸収スペクトルを測定
することによって検出できる。さらに別の例では、標識
物質は、それがある光子により照射されるときの特定波
長で蛍光光子を発射させることができる。適当なセンサ
ーで再度これらの蛍光光子を検出すれば、インク中の標
識物質を検知するのに使用することができる。本発明の
好ましい実施態様では、標識物質には、静電もしくは電
磁場発生物質（例えば、γ−酸化第二鉄、コバルト−γ
−酸化第二鉄、磁鉄鋼、コバルト−磁鉄鋼、バリウム酸
化第二鉄、ストロンチウム酸化第二鉄、またはその他の
磁性金属合金）または磁化可能物質（例えば、常磁性物
質）が含まれる。相当する特性を有する記録画像を与え
るために、実質量の赤外吸収物質や磁性物質のような成
分（この種の物質は、本発明に従えば標識物質として機
能するかもしれない）を含む記録用インクは、かって提
案されていたが、本発明は、それが結果的に記録画像を
得ることを必要としないために、その標識物質がインク
着色剤に関して比較的低濃度で使用されるという点で区
別される。

【００３７】本発明によるインク中の標識物質は、慣用
のセンサーで容易に検出でき、特定の記録用インク組成
物に特有な別個の信号を与えることができるものである
のが好ましい。例えば、種々の磁性センサーは、本発明
の好ましい実施態様に従って、インク中の磁性標識物質
の存在および濃度を検出するのに使用できる。例えば、
センサーにより感知される磁界強度の関数として内部抵
抗が変化するセンサーが知られている。このことは、イ
ンク中の磁性標識物質の濃度を示していることになる。
磁性センサーの抵抗は、磁界強度の関数として変化す
る。磁性抵抗センサー用の検出回路の詳細は、米国特許
第４，８４５，４５６号および同第５，４８３，１６２
号明細書に開示されている。磁性抵抗センサーの一つの
タイプは、薄膜磁性抵抗センサーである。このタイプの
センサーは、米国特許第５，２２５，９５１号、同第
５，２７４，５２０号および同第５，３５１，１５８号
明細書に記載されている。米国特許第４，９３１，７１
９号明細書に開示されるようなホール効果磁性センサー
も、本発明の目的のために使用できる。

【００３８】一般に、濃縮したミル粉砕物の形態での着
色インクジェット用インクを製造し、続いてインクジェ
ット記録方式での使用のため適当な濃度に希釈されるこ
とが望ましい。この手法によれば、装置から大量の着色
インクを作ることが可能である。そのミル粉砕物が溶媒
中で製造される場合には、それは水および選択的に他の
溶媒を用いて適当な濃度に希釈される。それが水性で製
造される場合には、それは付加的な水あるいは水混和性
溶媒のいずれかを用いて所望の濃度に希釈される。希釈
に際しては、インクは、特定利用のための所望の粘度、
色、色相、彩度濃度、およびプリント被覆面積に調整さ
れる。

【００３９】着色剤は、典型的に、多くのサーマルイン
クジェット記録用のための全インク組成物の重量当り、
約３０重量％までの濃度でインクジェット記録用インク
組成物に使用されるが、一般には色素の場合には、約
０．１〜１０％（より普通には１〜５％）の範囲で、有
機顔料の場合には、約０．１〜１５％（より普通には１
〜１０％）の範囲で用いられる。無機顔料が選定される
場合には、インクは、有機顔料や色素を使用する対照イ
ンクに比してよい高い重量％の着色剤を含む傾向があ
り、そしてかかる場合には約７５％程度高くなってもよ
い。

【００４０】本発明のインク組成物における標識物質の
濃度は、着色剤の濃度より低い。記録インクの得られる
色および物理的性能特性に関連する標識物質の効果を最
小にするため、着色剤に対する標識物質の重量比は０．
５以下、より好ましくは０．１以下にすることが提案さ
れ、同時に、全インク組成物の重量当りで５％未満、よ
り好ましくは１％未満、そして最も好ましくは０．１％
未満の絶対濃度にすることが提案される。対応するセン
サーからのノイズの応答に対する良好な信号を与えるた
め、着色剤に対する標識物質の重量比は、少なくとも１
０^-6、より好ましくは少なくとも１０^-4、そして更に好
ましくは１０^-2であることが提案され、絶対濃度では、
全インク組成物の重量当りで、少なくとも０．１ppm 、
好ましくは少なくとも０．００１％、そしてより好まし
くは少なくとも０．０１％の標識物質であることが提案
される。使用されるインク用のサインとして、かかる比
較的低濃度での別の標識物質を用いると、実質的にイン
クの色および性能を変化させないで容易にインクの種類
を検出することが可能となる。

【００４１】キャリア媒体の量は、一般に、インクの全
重量に対して約７０〜９９重量％、好ましくは９０〜９
９重量％の範囲である。水とジエチレングリコールのよ
うな多価アルコールとの混合物は、水性のキャリア媒体
として有用である。水とジエチレングリコールの混合物
の場合には、その水性キャリア媒体は、通常約３０％の
水／７０％のジエチレングリコール〜約９５％の水／５
％のジエチレングリコールを含む。有用な割合は、約６
０％の水／４０％のジエチレングリコール〜約９５％の
水／５％のジエチレングリコールである。パーセントは
水性キャリア媒体の全重量に対するものである。

【００４２】ブロック共重合体は、着色剤用の分散剤と
して、特に粉砕顔料用の分散剤として使用される。好ま
しくは、ミル粉砕物に未だ含まれていない場合には、こ
のような分散剤は、０．２〜５重量％の濃度で加えられ
る。以下から選ばれる構造を有するエチレンオキサイド
とプロピレンオキサイドのブロック共重合体が含まれ
る。

【００４３】

【化１】

【００４４】

【化２】

【００４５】

【化３】

【００４６】

【化４】

【００４７】構造は、線状トリブロック（ＡＢＡまたは
ＢＡＢ）の形態学（こゝで、Ａは、ポリエチレンオキシ
ドを表わし、Ｂは、ポリプロピレンオキシドを表わす）
のいずれでもよい。また、有用なブロック共重合体は、
エチレンジアミンに対しプロピレンオキシドおよびエチ
レンオキシドを逐次的に添加することから誘導された分
枝状四官能価型の共重合体を含んでもよい。

【００４８】固体ブロック共重合体（Ａ),（Ｂ),（Ｃ),
（Ｄ）は、所定の分子量を有し、そのポリエチレンオキ
シドおよびポリプロピレンオキシドのブロックは、Ｐｌ
ｕｒｏｎｉｃ（商標）およびＴｅｔｒｏｎｉｃｔｍ（商
標）分散剤の名でＢＡＳＦ社から商業的に入手可能であ
る。インク中のブロック共重合体の濃度は、インク組成
物の全重量に対して、０．２〜５重量％が最も有用であ
る。０．２重量％未満の濃度では限られた効用しかもた
ないし、一方、５％超の濃度では画質が低下する。

【００４９】有用なブロック共重合体の例は、それぞ
れ、Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（商標）の商品名、数平均分子
量、ブロック共重合体単位の数およびそれらのブロック
共重合体における相対比と共に、以下に示される。ＡＢ
Ａブロック共重合体の例は、次のとおりである。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（商標）名称数平均分子量ｎｍｎ／ｍＦ３８４Ｋ４０１０８Ｆ６８８Ｋ８０２０８Ｆ１０８１４Ｋ１４０４０７

【００５０】ＢＡＢブロック共重合体の例は、次のとお
りである。Ｐｌｕｒｏｎｉｃ（商標）名称数平均分子量ｎｍｎ／ｍ１０Ｋ８５Ｋ９０１５６１７Ｋ８７Ｋ１３５２３６２５Ｋ８９Ｋ１６０３０６

【００５１】分枝状ブロック共重合体は、ＢＡＳＦ社か
ら商品名ＴＥＴＲＯＮＩＣの下に入手可能である。構造
（Ｃ）および（Ｄ）の中に入る商品名名称は、ＴＥＴＲ
ＯＮＩＣ７０７，１１０７および１５０８である。

【００５２】噴出速度、液滴の分離長、液滴サイズおよ
び流れ安定性は、インクの表面張力および粘度に非常に
影響される。インクジェット記録方式での使用に好適な
着色インクジェット用インクは、一般に、約２０ダイン
／cm〜約６０ダイン／cmの範囲の、より好ましくは、３
０ダイン／cm〜約５０ダイン／cmの範囲の表面張力を有
する。水性インクの表面張力の調整は、少量の界面活性
剤の添加によって行われる。使用される界面活性剤の量
は、単純な試行錯誤の実験を通して決定することができ
る。アニオン性およびカチオン性界面活性剤は、米国特
許第５，３２４，３４９号、同第４，１５６，６１６号
および同第５，２７９，６５４号明細書に開示されるも
の、並びにインクジェット用インクの分野で知られる多
くのその他の界面活性剤から選んでよい。市販の界面活
性剤には、ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ社製のＳｕｒｆｙ
ｎｏｌｓ（登録商標）、ＤｕＰｏｎｔ社製のＺｏｎｙ
ｌｓ（商標）および３Ｍ社製のＦｌｕｏｒａｄｓ（商
標）が含まれる。

【００５３】受入れられる粘度は、室温下で一般には２
０c.p.以下、そして好ましくは約１．０〜約１０．０c.
p., より好ましくは１．０〜５．０c.p.の範囲である。

【００５４】付加的な成分が本発明のインクジェット用
インクに添加されてもよい。保湿剤、または共溶媒は、
プリントヘッドのオリフィスでの乾燥または固化からイ
ンクを回避することを助けるために、通常インクジェッ
ト用インクに加えられる。また、浸透剤も、特に基体が
高サイズ紙であるときに、インクが受容基体に浸透する
のを助けるために任意に添加されてよい。Ｚｅｎｅｃａ
Ｃｏｌｏｕｒｓ社製のＰｒｏｘｅｌ（商標）ＧＸＬの
ような殺生剤が、時間の経過に伴ってインク中に発生す
る可能性がある望まれていない微生物の生長を防ぐため
に、０．０５〜０．５重量％の濃度で加えられてもよ
い。インクジェット用インクに任意に存在してもよい付
加的添加剤には、粘稠剤、pH調整剤、緩衝液、導電率強
化剤、凝固防止剤、乾燥剤および消泡剤が含まれる。

【００５５】インクジェット記録用インクは、インクジ
ェットプリンターおよび特定の所望の用途用に最適化さ
れたインクジェット紙または透明媒体と共に使用される
のが最も好都合である。ＥａｓｔｏｍａｎＫｏｄａｋ
社により製造され販売されているもののような写真画質
インクジェット紙は、インクがこの種の紙に落ちるとき
光学濃度および色域が典型的に増すので、特に有用であ
る。しかし、本発明のインク組成物は、また多くの種類
の透明および不透明フィルム、およびいわゆる無地紙上
における記録用にも有用である。

【００５６】

【実施例】一次インクの配合、標識物質、および標識物
質を含むインクは、以下の実施例によってより良く理解
することができる。

【００５７】一次インクの配合本発明において、用語“一次インク”とは、何らの標識
物質も含有していない、インクジェット記録用の先行技
術のインクジェット記録用装置によって使用できるイン
クのことをいう。本発明の以下の実施例で用いる一次イ
ンクは、カラーでのブラックであり、顔料ブラック７、
Ｃａｂｏｔ社より入手したＢｌａｃｋＰｅａｒｌｓ８
８０であった。そしてこれは以下のように調製した。先
ず、次の成分を、１リットルの水冷磨砕容器に加えた。３００ｇポリマービーズ、５０μ平均直径（粉砕媒体）２００ｇ脱イオン水１６ｇＮ−メチル−Ｎ−オレオイルタウレート（ＯＭＴ、分散剤）４０ｇ顔料ブラック７（Black Pearls 880, Cabot 社）

【００５８】混合物を、Ｃｏｗｌｅｓ型分散ブレード
（４０mm直径）を用いて７００rpm で４時間磨砕した。
ミル粉砕物を、１５μのフィルターを通すことによって
粉砕媒体と分離した。次いで、このミル粉砕物を、次の
組成物で使用濃度インクに希釈した。２．２５重量％顔料２．５重量％ジエチレングリコール２．５重量％グリセロール脱イオン水で１００重量％とする。

【００５９】磁性標識物質Ａの分散液磁性標識物質Ａは、７０部の脱イオン水中下で２０部の
Ｃｏで表面処理したγ−酸化鉄粉（商品名ＣＳＦ４０８
５Ｖ２の下に戸田工業より供給）と２０部のＳｙｎＦ
ａｃ８３３７（ＭｉｌｌｉｋｅｎＣｈｅｍｉｃａｌ
社による固体）の５０％溶液を小形媒体ミルで磨砕する
ことにより製造した磁性物質の細分割された濃縮物を含
む。この試料を、平均粒径が０．２５μ以下になるまで
１〜１．５時間磨砕した。磨砕に分散剤を含む磨砕手順
の詳細は、ＮａｉｒおよびＯｌｔｅａｎによる米国特許
第５，４５７，０１２号明細書に開示されている。

【００６０】磁性標識物質Ｂの分散液磁性標識物質Ｂは、濃縮した水性磁性分散液の少量を希
釈することによって調製した希薄水性磁性インクの分散
液である。その濃縮磁性分散液は、以下のような出発組
成物を用いて磨砕した。磁性粒子戸田ＣＳＦ４０８５Ｖ２６００ｇ脱イオン水７２３ｇ分散剤Ｄｅｑｕｅｓｔ２００６１２ｇ ────────────────────────────── 合計１３３５ｇ

【００６１】ミルを水で満たし、Ｄｅｑｕｅｓｔ２００
６をミルに加え、次いで戸田ＣＳＦ４０８５Ｖ２磁性粉
体を、粉砕室を通して循環されるのを待っている粉砕漏
斗中に保持されたスラリーを撹拌しつつミルにゆっくり
と添加した。ミルは、粉砕室の８５容量％に１．３mmの
鋼媒体を装填した２５０mlの小形媒体ミルを含んでい
た。磨砕処理は、約３７００rpm で６５°Ｆ（１８．３
℃）下、３時間続けた。磁性標識物質Ｂの詳細は、Ｏｌ
ｔｅａｎ等による米国特許第５，５２０，９５４号明細
書に見られる。

【００６２】磁性標識物質Ｃの分散液磁性標識物質Ｃは、試料番号Ｆ−２の下に、日産化学工
業社より入手可能なＣｏ−γ−酸化鉄（Ｃｏ−γ−Ｆｅ
₂Ｏ₃）ヒドロゾルである。このヒドロゾルは、水に分
散され、暗褐色を有する。それは、２５℃下で比重１．
１９６ｇ／ccを有し、ＫＯＨによりpH９．３１に安定化
され、そして２５℃下で４５．８c.p.の粘度を有する。
平均粒径は、ガス吸収技術を用いた比表面積で測定し
て、２１．２nmであることが推定されている。

【００６３】磁性標識物質Ｄの分散液磁性標識物質Ｄは、以下の表Ｉに示したように異なる濃
度で用いられることを除いて、磁性標識物質Ｃのものと
同じである。

【００６４】磁性標識物質Ｅの分散液この標識物質は、試料番号Ｆ−３の下に日産化学工業社
から入手可能であるＣｏ磁鉄鉱ヒドロゾル（Ｃｏ−Ｆｅ
₃Ｏ₄）である。このヒドロゾルは水に分散され、明黒
色を有する。それは、２５℃下で比重１．２０４を有
し、ＫＯＨによりpH９．１０に安定化され、そして２５
℃で７９．２c.p.の粘度を有する。粒径は、ガス吸収技
術を用いた比表面積で測定して２３．８nmであることが
推定されている。

【００６５】最終インク組成物磁性標識物質を含む最終インクは、磁性標識物質配合
Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤまたはＥのそれぞれにより調製した磁性
標識物質の分散液を一次インクに混合することによって
得られる。最終インクにおける磁性標識物質の使用可能
な濃度範囲は、０．１ppm 〜５重量％である。最終イン
クにおける着色剤に対する標識物質の最も好ましい割合
は、１：１０〜１：１００である。

【００６６】

【表１】

【００６７】磁性標識物質を含む最終インクは、次の工
程を含むインクジェット記録装置内で試験した。先ず、
インク液をインク溜めに満たした。次いで、インクをイ
ンク溜めおよびインクジェットのプリントヘッドに連結
する接続チューブ中に引き込んだ。ホール効果磁性検出
器を用いて、接属チューブ内の磁性標識物質を検出し
た。検出器がどの磁性物質から離れていても、検出器は
信号を全く出力しなかった。検出器がインク接続チュー
ブまたはインク溜めに近接してくると、電圧がセンサー
に発生した。磁界強度で上昇する電圧信号の量によって
それを検出するが、これはインク中の磁性標識物質の濃
度に相当する。インク中の着色剤の濃度は、表Ｉに挙げ
る重量比に基づいて電圧信号から決定される。

【００６８】前記実施例に記載された磁性物質は、本発
明のインク組成物に用いられる標識物質についての非限
定的な例である。その他の多くの信号発生標識物質が前
述したような各センサーにより検出できるものとして代
替的にインクに使用してもよいことは、当業者に容易に
理解されよう。全く異なる標識物質が、インクジェット
プリンターに使われているインクを識別するための容易
に検出される信号を与えることを目的として、別の機能
を果す記録用インクに使用されることは、重要な特徴で
ある。

【００６９】上記実施例では、ブラックの着色インクと
の関連で、黒色または褐色の標識物質の使用を有する発
明を説明したが、磁性粒子およびその他のタイプの標識
物質は多くのその他の色で存在でき、したがって、得ら
れる最終インクの色に関する標識物質の作用を最小にす
るため、本発明によるインクの色に調和させるのに使用
することができる。着色磁性粒子の調製に係る詳細は、
例えば、米国特許第５，５０６，０７９号明細書に開示
されている。

【００７０】本発明の種々の実施態様によれば、シア
ン、マゼンタおよびイエロー（そして更に任意的にブラ
ック）インクを含むカラーインクジェット用インクセッ
トは、インクが適当なセンサーを用いるインク送出機構
で使用される際に相互に容易に区別できるように、異な
る濃度の標識物質で調製してよい。それに代えて、一セ
ットの全てのインクに、それらが同じセットに属するも
のであることを識別させるために、標識物質を同一の濃
度で用いてもよい。しかしながら、もし望む場合には、
一セットの１または２（または３）のインクに標識物質
を含めるようにしてもよい。

【００７１】本発明のその他の好ましい実施態様につい
て、以下に列挙する。１．前記着色剤に対する標識物質の重量比が１：１００
〜１：１０であることを特徴とするインクジェット記録
用インク組成物。

【００７２】２．前記標識物質の濃度が０．１ppm 〜５
重量％であることを特徴とするインクジェット記録用イ
ンク組成物。

【００７３】３．前記標識物質の濃度が０．００１〜１
重量％であることを特徴とするインクジェット記録用イ
ンク組成物。

【００７４】４．前記着色剤が顔料粒子を含むことを特
徴とするインクジェット記録用インク組成物。

【００７５】５．前記着色剤が色素分子を含むことを特
徴とするインクジェット記録用インク組成物。

【００７６】６．前記キャリアが水溶液を含むことを特
徴とするインクジェット記録用インク組成物。

【００７７】７．前記キャリアが有機溶媒を含むことを
特徴とするインクジェット記録用インク組成物。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインク組成物が使用されるインク送出
機構のブロック図を示す。

【符号の説明】

２４…マイクロコントローラ２６…インク圧調整器７２…コンピュータ７４…ＲＯＭ７６…ＲＡＭ７８，７９，８０，８１…センサー８２…インク溜め（ブラック）８３…インク溜め（イエロー）８４…インク溜め（マゼンタ１）８５…インク溜め（マゼンタ２）８６，８７，８８，８９…センサー９０，９１，９２，９３…インク接続管９４…プリントヘッド（ブラック）９５…プリントヘッド（イエロー）９６…プリントヘッド（マゼンタ１）９７…プリントヘッド（マゼンタ２）１１４…表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ロバートオーエンジェームスアメリカ合衆国，ニューヨーク 14617, ロチェスター，オークリッジドライブ 792

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プリントヘッド、該プリントヘッドにイ
ンクを供給するのに適したインク送出機構、および特定
の記録用インクとの使用適合性を示すのに用いられ、記
録用インク中の標識物質の濃度に特有な信号を与えるの
に適したインク送出機構と関連するセンサーを含むイン
クジェット記録装置に使用するためのインクジェット記
録用インク組成物であって、該組成物が、キャリア、着
色剤およびインク組成物にサインを与える所定濃度の標
識物質を含み、着色剤に対する標識物質の重量比が１未
満である、インクジェット記録用インク組成物。
【請求項２】前記標識物質が、磁場発生物質または磁
化可能な物質であることを特徴とする請求項１に記載の
インク組成物。
【請求項３】着色物質に対する標識物質の前記重量比
が、１：１０，０００〜１：２であることを特徴とする
請求項１または２に記載のインク組成物。