JPS6183268A - ホツトメルト型インパルスインクジエツト用インクおよびこれを使用する印刷方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明はドロップオンデマンド型のインパルスインクジ
ェットプリンタで使用するインクジェット用インクの分
野に関する。さらに特定すれば、本発明は耐割れ性およ
び耐滲み性が良好で、かつ熱安定性があり、ドロップオ
ンデマンド型装置ヲ使用して容易に噴射できるインクジ
ェット用インクに関する。

最初、ホットメルト型インクによる印刷は静電印刷装置
に関連して示唆された。Ｂｅｒｒｙらの米国％許第３，
６５３，９３２号「セバシン酸ジドデシルを含む静電印
刷用組成物」の開示によれば、一つ以上の特定なジエス
テルからなるインクを使用する。このＢｅ　ｒ　ｒｙ法
はインクを加熱して液相とし、液圧によってノズル先端
で凸形メニスカスを形成させる。この圧力によってイン
クの端を静電場に導入する。次にインクを静電的に引出
してノズルの先端とキャリアとの間を横切る一列の液滴
の流れとする。この方法で使用する好ましいインクは炭
素原子１２以下の鎖状パラフイ渇アルコールでエステル
化したセパシン酸ジエステルである。開示されている好
ましいインクはいずれも、「融点が約５１℃以下、凝固
点が３０℃以上であり」、これによって典型的な貯槽の
動作温度すなわち約５６±３０℃において液相とし、か
つ「キャリアからの流出を最少にするように通常の室温
において固体とする。」 Ｋｕｒｚ　らの米国特許第３，７１５，２１９号の開示
によれば、同様な静電印刷法は染料が約３重量％、残部
が一般式ＣＨ３（ｃＨ２）ｎＣＨ２Ｏハ（式中、ｎは１
２〜１６の整数）を有するノ９ラフイン系列の少なくと
も一つのアルコールを含むビヒクルである。

Ｋｕｒｚ　らによれば好ましいホットメルト型インクは
融点が約６１℃以下、凝固点が約３０℃以上である。こ
の方法において液相のインクを一定の流速で供給管１０
から貯槽１１に送シ、この貯槽は毛細管を有するノズル
１２に続く。例示の装置の貯槽１１は開示の方法の動作
中に温度を約６２〜８２℃に保つ。開示のインクは粘度
が動作温度において上限が５０　Ｃ−Ｐ、といわれ、Ｋ
ｕｒｚ　らが例示したインクは粘度が８０℃において４
、Ｃ−１１÷ある。

最近、ホットメルトインクを使用するインパルスインク
ジェット印刷方法が開示された。インパルスインクジェ
ット印刷は静電印刷と違って、圧電ヘッド部材を典型的
に使用して達成される相対的に低い圧力に応じて印刷ヘ
ッドから個別の小滴を放出する。このドロップオンデマ
ンド法は液滴が静電印刷法より大きいのでキャリアに向
って移動する速さが遅い。

新りいインノやルスインクジェット用のホットメルトイ
ンクがＭｅ　ｒ　ｒ　ｉ　ｔ　ｔらの米国特許第４，３
９０，３６９号「天然ワックス含有インクジェットイン
ク」に開示された。この特許の開示によれば、多数の天
然ワックス、たとえば木ろう、カンデリラワックス、カ
ルナバワックスなどを使用する。これらのワックスは０
．５〜９．７、Ｃ重量％をインクの基本的流体ビヒクル
としてか、あるいは他の流体ビヒクル、たとえば脂肪酸
、さらに特定すればオレイン酸もしくはオレイン酸ベン
ジルエーテルに添加して使用することができる。ＭｅＭ
？ｌ　ｔ　ｔらの開示する多数のインクは粘度が約７４
℃（１６５下）において６．７〜１５．７　ｅ、Ｐ、で
ある。

本発明に関連する欧州特許出願第３０３８３９．１号は
多数のホットメルト型インノ４ルスインクジェット用イ
ンクを開示し、これらは常温において固体かまたは半固
体であるとし、好ましいインクとしてステアリン酸を約
５０〜９９チ含むと記載する。この出願に説明するよう
に、通常得られるステアリン酸の製造は、獣脂を鹸化し
、蒸留し、通常は液体の酸６０％と固体の酸４０ｅ１６
とからなり、液体の酸を固体の酸から分離するには水圧
によシ、たとえば−回プレス、二回プレス、三回プレス
してステアリン酸を得る。ハンドズック　オブ　ケミス
トリ　アンド　フィジックス（第４９版）によれば、化
学的に純粋なステアリン酸はオクタデカン酸（ｃＨ３）
（ｃＩ（２）、６Ｃｏ□Ｈ（融点７０．１℃）である。

ステアリン酸の他に、Ｌｉｎらの出願はオレイン酸、テ
ィ前ホールブラック、ニゲ四シンペース、ベンジルエー
テル、天然もしくは他の合成物質を含む混合ワックスま
たは化学的に変成したワックス、着色剤または染料、た
とえばオイルもしくは溶剤に可溶な染料ガどを添加剤と
して開示のホットメルトインクを調合する。

本出願人は、ステアリン酸含有インクは噴射性、熱安定
性（１２０℃で３〜５日、９０℃で２０〜３０日に相当
）、および物質相客性が良好で、かつ滲みおよび割れの
挙動がＩＢＭ　Ｐｈｏｔｏｃｏｐｙと同等かまたはやや
悪い程度であることを見出した。

さらに本出願人は、ステアリン酸インキは高温において
蒸気圧を有するので使用する印刷機構の内’Ｃ（１４５
下）、表面張力が８０℃で２８．９　ｄｙｎｅ　・鑞、
粘度が７５℃で１１．　Ｏｃ、Ｐ、＞８５℃で９．Ｏｃ
−Ｐ。

であることがわかった。しかしホットメルトインクジェ
ット用インクを使用する印刷技術は進歩したが、インパ
ルスジェット可能で、熱安定性および物質相容性を有し
、これによって印刷品質が良好で、特に滲みおよび割れ
を生じ表いことが要望されている。

〔発明の要約〕

本発明はＣ２０〜Ｃ２４の酸またはアルコールを含む新
規なホットメルト型インパルスインクジェット用インク
を提供することである。このインクは、融点が相対的に
高いケトン、たとえばステアロンを著しい割合でさらに
含み、これは固化するときにインクを可塑性にし、着色
剤の溶解度に干渉せずにむしろ増加させ、かつ熱安定性
が良好である。

この好ましいインクは僅かの百分率のアクリル樹脂可塑
剤をさらに含み、これはインクが固化するときにさらに
割れや滲みの生成を防ぐ。

さらに本発明のホットメルト型インパルスインクジェッ
ト用インクの好ましいビヒクルは、Ｃ２０””　Ｃ２４
の酸またはアルコール３０〜１００重量％と、融点８０
〜１２０℃、好ましくは８０〜１１０℃のケトンたとえ
ばステアロン０〜５０重量係と、Ｃ１４〜Ｃ１９の酸ま
たはアルコールＯ〜３０重量％とを含む。このインクは
好上記のように、本発明のインクはＣ１４〜Ｃ４９の短
い鎖状脂肪酸の少量を含む。この短い鎖状脂肪酸はＣ２
０〜Ｃ２４の酸またはアルコールの含量と同じ百分率で
含んではならない。

従って本発明の好ましいインクは市販のベヘン酸製品（
商品名Ｈｙｄｒｏｆｏｌ　２２６０　）約８０重量％、
・と、ステアロン１５重量％と、染料たとえばニグロシ
ンベース３重量％と、可塑剤（アクリル樹脂、商品名Ａ
ｃｒｙｌｏｉｄ　Ｄ　Ｍ　−５５）　２重量％とを含む
。

あるいは、本発明のビヒクルは６５℃より高い温度で溶
融するワックス、たとえばカンデリラワックスをさらに
付加して含むことができる。

本発明の主目的は改良されたインノクルスインクジェッ
ト用インクおよびこのインクをジェット印刷する方法を
提供することである。

本発明のこれに付随する目的は噴射性、熱安定性および
物質相容性が良好な改良されたホットメルト型インパル
スインクジェット用インクを提供することである。

本発明のさらに他の目的は滲みおよび割れを生じない改
良されたインクジェット用インクを提供することである
。

本発明のこれらの目的および他の目的は次の詳細な説明
から明かになるであろう。

〔好ましい実施態様〕

本発明は従来公知のものより実質的に有利であり、新規
なホットメルト型インノ臂ルスインクジェット用インク
を提供する。ホットメルト型インパルスインクの重要な
特性としては、噴射適性の他に、熱安定性と、物質相容
性、特にビヒクル中への着色剤たとえばニグロシンベー
スの溶解度または他の相容性と、滲みおよび割れを形成
せずに明瞭かつ鮮明な印画を得る必要があることを認識
した。

高品質のインパルスインクジェット用インクの調製には
多くの重要な因子のバランスを必要とする。たとえば、
融点が相対的に低いホットメルトインクは典型的に滲み
易い。これらのインクの融点が高いと、滲み難くなるが
粘度が高くなる。多くのインクは噴射温度を高めること
によって噴射適性範囲に粘度を低下することができるが
、噴射温度を高めると、熱安定性の問題を生じ、典型的
なドロップオンデマンド型プリンタのなかで長時間加熱
するとインクが分解する。

上述のように、従来の極めて良好なホットメルの粘度は
７５℃で１１．　Ｏｃ、Ｐ、、８５℃で９．Ｏｃ、Ｐ。

である。その表面張力は８０℃で２８．９ｄｙｎｅ−ｃ
ｍ、融点は約６２．７℃（１４５”Ｆ）である。このイ
ンクは噴射適性と、物質相容性と、滲みおよび割れを形
成しないこととはＩＭＢ　ｐｈｏｔｏ　ｃｏｐｙ　と同
等かまたはこれより僅かに悪い程度であるが、このステ
アリン酸インクの熱安定性は１２０℃で試験して僅かに
３〜５日であり、これは噴射特性が認知できる程度に劣
化する前の期間が、９０℃において僅か２０〜３０日に
相当する。

理論的にはＣ２０”””２４の醗は、この長鎖分子中の
カル？ン酸基の重量が少ないために、熱安定性が、熱安
定性と、着色剤たとえばニグロシンベースとの相容性と
が良好なので、インノｆルスインクジェットビヒクルの
適当な主成分であることがわかった。しかしＣ２０〜Ｃ
２４酸は分子量が相対的に高い物質であるので、これに
対応する低分子量の物質に比べて割れを幾分生じ易い。

さらに、アートプリンタの状態で噴射特性を良好にする
ためには、本発明のインクは粘度が８０℃で約１４ｃ、
Ｐ。

以下でなければならない。この粘度な１らば８ｏ〜９０
℃において噴射することができる。

本発明の提供するホットメルト型インパルスインクジェ
ット用インクは、室温において固体であり、粘度が８０
℃で約１４　ｃ、Ｐ、以下であり、着色剤、好ましくは
染料たとえばニグロシンベースを０．１〜１０重量％含
む。さらにこのインクは着色剤を保持するビヒクルを含
み、このビヒクルはＣ２０”””２４の酸またはアルコ
ール３０〜１００重量％と、融点６０〜１２０℃のケト
ン０〜５０重量％と、Ｃ１４〜Ｃ１９の酸またはアルコ
ール０〜３０重量％と、インクの耐割れ性を改良するた
めの可塑剤たとえばアクリル樹脂可塑剤０〜４重量％と
を実質的に含む。

本発明の好ましいインクは、着色剤１〜５重量％、好ま
しくは２〜３重量％と、可塑剤約２重量％゛とを含む。

さらに好ましいビヒクルをインク重量の少なくとも８６
重量％含まなければならない。

このビヒクルはＣ２０””２４の酸まだはアルコールを
好ましくは４０〜９０重量％、さらに好ましくは５０〜
７０重量％含みアルコールよシも酸が好ましい。市販級
のベヘン酸が好ましいので、好ましいビヒクルはＣ２０
’〜Ｃ２４の酸またはアルコールをより少ない量含むこ
とができ、ここでもアルコ−ルよシ酸が好ましい。とに
かく、ビヒクルのＣ２０〜Ｃ２４成分はビヒクルのＣ１
４〜Ｃ１９成分の重量の少なくとも１５０９１＋、好ま
しくは２倍である。

本発明の好ましいインクは融点が少なくとも６５℃であ
るが、意図する動作温度の８０〜９０℃で前記粘度の要
求を満足させることが望ましい。

着色剤の溶解性、および得られるインクの割れ耐性を向
上させ、インクに対する前述の要求を満足させるために
、ビヒクルは融点６５〜１２０℃のケトンを０〜５０重
量％、好ましくは５〜２５重量％、さらに好ましくは１
０〜２０重量％含むことが好ましい。この目的に好まし
いケトンはステアロン（１８−ペンタトリアコンタノン
）であり、その融点は８７．８℃である。他の適当なケ
トンはラウロンである。

本発明の理解を深めるために次に例を示す。

シ 実験のためにインノぐルスインクジェット用インクをＨ
ｙｄｒｏｆｏｌ　２２６０　・９７重量％と、Ｃａ１ｃ
。

ニグロシンベース３重量％から製造した。Ｈｙｄｒｏｆ
ｏｌは次の分子量分布を示す市販級ベヘン酸であった。

炭素原子数　　　　　百分率 Ｃ１４０，１２ Ｃ１６１９３０ Ｃ１８２８，４７ Ｃ２０８，５０ Ｃ２２５９，７７ Ｃ２４１９３４ 得られたインクは粘度が８５℃で１１．４　ｃ、Ｐ、、
９５℃で８．７ｃ、Ｐ、であった。例１以下すべての例
において同一の型のインクジェット装置を使用してイン
クの噴射適性を試験した。例１のインクは噴射は適格で
あったが、割れ特性は不適格であった。

例２ インパルスインクジェット用インクをＨｙｄｒｏｆｏ１
９５重量％と、　Ｃａ１ｃｏニグロシンペ一ス３重量％
、と、アクリル樹脂可塑剤２重量％とを使用して調製し
た。この可塑剤はフィラデルフィア市、Ｒｏｈｍ＆Ｈａ
ａｓ社発売の商品名Ａｃｒｙｌｏｉｄ　Ｄ　Ｍ　−５５
であった。得られたインクは噴射適格であったが、割れ
耐性は不適格であった。

例３ インノぐルスインクジェット用インクを、　Ｈｙｄｒｏ
ｆｏ１９３重量％と、Ａｃｒｙｌｏｉｄ　ＤＭ　−５５
４重量％と、Ｃａ１ｃｏニグロシンペ一ス３重量％とか
ら調製高すぎると考えられた。

匈Ａ インパルスインクジェット用インクを、Ｈｙｄｒｏｆｏ
１７８重量％と、ステアロン１５重量％と、Ａｃｒｙｌ
ｏｉｄＤＭ−５５４重量％と、Ｃａ１ｃｏニグロシンペ
一ス３重量係とから調製した。粘度は８０℃で１５，２
であった。

塊１ インノぐルスインクジェット用インク（試料４１）を、
Ｈｙｄｒｏｆｏｌ　　８０重量％と、ステアロン１５重
量％と、アクリロイド樹脂２重量％と、Ｃａ１ｃｏニゲ
四シンペ一ス３重量％とから調製した。このインクは粘
度が８０℃で１３．８〜１４．Ｏｃ、Ｐ、であり、滲み
耐性は前記ステアリン酸インクと同等であり、割れ耐性
は前記インクおよびＩＢＭ　Ｐｈｏｔｏｃｏｐｙ（ＩＢ
Ｍ　５ｅｒｉｅｓ　Ｉ［［ｃｏｐｉｅｒ）より良好であ
りだ。またこのインクの相容性は極めて良好であって前
記ステアリン酸インクとほぼ同等であり、噴射特性も極
めて良好であった。恐らく一層重要なことは、１２０℃
の熱安定性促進試験において、このインクは噴射状態を
ペースとして７〜１４日継続することがわかった。これ
はステンレス鋼容量のなかでは９０℃で５０〜１００日
に相当し、７０日までの安定性を示すとと罠なる。この
インクは粘度が１００℃で９．　Ｏｃ−Ｐ、　、表面張
力が８０℃で２７．５ｄｙｎｅ　”ｍ、融点が約６８℃
（約１５５７）であった。

燃上 インパルスインクジェット用インクを、Ｈｙｄｒｏｆｏ
１２２６０　５００重量と、ステアロン５０重量部と、
Ｃａ１ｅｏニグロシンペ一ス３重量部とから調製した。

得られたインクは粘度が８５℃で９１ヘヲ９５℃での着
色剤の溶解度が限界的であると判断された。

例フ インノやルスインクジェット用インク（試料１０Ｃ）を
、Ｈｙｄｒｏｆｏｌ　３０重量％、と、Ｃａ１Ｃｏニグ
ロシンベース１．５重量％と、カンデリラワックス６８
．５重量％とから調製した。得られたインクは噴射適格
であり、熱安定性は噴射状態において１２０℃で２３日
以上であった。従って本発明のビヒクルはさらに、ワッ
クス、たとえば融点６５℃を超える精製カンデリラワッ
クスを０〜７０重量％加えることができる。このような
ワックスはバンブーリーフ、ある種の峰ろう、カランダ
、カルナバ、水素浴比ひまし油、白ろう、綿実、ツルコ
ケモモ、ある種のメグラスモミの樹皮、アフリカハネガ
ヤ、成る種のアマ、インディアンコーン、マダガスカル
、多くの微小結晶性ワックス、モンタン、ウーリキュリ
、オシセライト、ノぐ−ム、泥炭ろう、米ぬか、シェラ
ツク、サイザルヘンプ、モロコシ粒、ス被インコケ、お
よび精製サトウキビのろうを含む。

上記のように本発明が、当該技術において実質的に進歩
した新規なホットメルト型インパルスインクジェット用
インクを提供することが理解されるであろう。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、インクが室温で固体であり、このインクが （ａ）着色剤０．１〜１０重量％と、 （ｂ）この着色剤をインク中に保持するビヒクルとを含
   み、このビヒクルが （ｉ）Ｃ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の酸またはアルコール３
   ０〜１００重量％と、 （ｉｉ）Ｃ＿１＿４〜Ｃ＿１＿９の酸またはアルコール
   ０〜３０重量％と、 （ｉｉｉ）融点６５〜１２０℃のケトン０〜５０重量％
   または融点６５℃以上のワックス０〜７０重量％とを含
   む、 ホットメルト型インパルスインクジェット用インク。 ２、着色剤の重量がインクの２〜３重量％である、特許
   請求の範囲第１項記載のインク。 ３、着色剤がニグロシンベースである、特許請求の範囲
   第２項記載のインク。 ４、Ｃ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の酸またはアルコールがビ
   ヒクルの４０〜９０重量％である、特許請求の範囲第１
   項記載のインク。 ５、Ｃ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の酸がベヘン酸である、特
   許請求の範囲第１項記載のインク。 ６、インクがビヒクルを少なくとも８６重量％含む、特
   許請求の範囲第１項記載のインク。 ７、Ｃ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の酸またはアルコールの重
   量がＣ＿１＿４〜Ｃ＿１＿９の酸またはアルコールの重
   量の１．５〜２倍である、特許請求の範囲第１項記載の
   インク。 ８、ケトンまたはワックスの重量がビヒクルの５〜２５
   重量％である、特許請求の範囲第１項記載のインク。 ９、さらに可塑剤を４重量％以下含む、特許請求の範囲
   第８項記載のインク。 １０、可塑剤がアクリル樹脂である、特許請求の範囲第
   ９項記載のインク。 １１、ビヒクルがＣ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の酸２０〜２
   ５重量％と、Ｃ＿１＿４〜Ｃ＿１＿９の酸５〜１５重量
   ％と、カンディラワックス６５〜７０重量％とを含む、
   特許請求の範囲第１項記載のインク。 １２、（ａ）室温で固体であり、粘度が８０℃で約１４
   ｃ．Ｐ．以下であるホットメルト型インパルスインクジ
   ェット用インクであって、このインクが着色剤０．１〜
   １０重量％と、この着色剤をインク中に保持するビヒク
   ルとを含み、このビヒクルがＣ＿２＿０〜Ｃ＿２＿４の
   酸またはアルコール３０〜１００重量％と、融点６０〜
   １２０℃のケトン０〜５０重量％または融点６５℃以上
   のワックス０〜７０重量％と、Ｃ＿１＿４〜Ｃ＿１＿９
   の酸またはアルコール０〜３０重量％とを含むように調
   製し、 （ｂ）このインクを少なくとも８０℃に加熱し、 （ｃ）この温度のインク滴をインパルスインクジェット
   から印刷基材に向けて放出し、かつ （ｄ）インク滴を印刷基材に打ちつけた後に凝固させて
   、印刷基材の上に印画を形成するインクジェット印刷方
   法。