(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性ビヒクルと着色剤と第１および第２のカチオン種とを含むインクジェットインクであって、
ｉ）前記着色剤が、アニオン分散剤により、前記水性ビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料を含み、
ｉｉ）前記第１のカチオン種が、Ｌｉ＋であり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ１を有し、
ｉｉｉ）前記第２のカチオン種が、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋からなる群から選択される構成要素または構成要素の組み合わせであり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ２を有し、
ｉｖ）第１のカチオン種対合計カチオン濃度（Ｍｔｏｔ）のモル比が、以下の式２：
０．２０＜Ｍ１／Ｍｔｏｔ＜０．４５      （式２）
を満たし、式中、Ｍｔｏｔは、インクの単位重量当たりの第１および第２のカチオン種の累積モル濃度（Ｍｔｏｔ＝Ｍ１＋Ｍ２）である、インクジェットインク。
【請求項２】
２−ピロリドンからなる第１の保湿剤と、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールからなる群の構成要素または構成要素の組み合わせから選択される第２の保湿剤とをさらに含む請求項１に記載のインクジェットインク。
【請求項３】
ｐＨが約６．５を超える請求項１に記載のインクジェットインク。
【請求項４】
前記アニオン分散剤が、カルボキシル基から実質的になるアニオン部分を含む請求項１に記載のインクジェットインク。
【請求項５】
前記第２のカチオン種が、主にＫ＋である請求項１から４のいずれかに記載のインクジェットインク。
【請求項６】
アンモニウムカチオンをさらに含む請求項１に記載のインクジェットインク。
【請求項７】
デキャップ時間が、第１のカチオン種のみを有する同様の組成の対照インク（第１の対照インク）、または第２のカチオン種のみを有する同様の組成の対照インク（第２の対照インク）より、実質的に長いことを特徴とし、
前記デキャップ時間は、インクを充填したインクジェットプリントヘッドをキャップしないまま使用しないでいても、方向を誤ったり、色が失われたり、速度が許容できないほど減少することなく、そのインクの液滴を噴射できる時間の量と定義される、
請求項１に記載のインクジェットインク。
【請求項８】
前記着色剤が、アニオン分散剤により、水性ビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料から実質的になる請求項１から７のいずれかに記載のインクジェットインク。
【請求項９】
前記着色剤が、カーボンブラック顔料である請求項１から８のいずれかに記載のインクジェットインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェットインクに関し、特に、アニオン分散剤により安定化された顔料を含み、特定のモル比で、リチウムと、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよび／またはセシウムのうち１つ以上との特定の混合物を含むインク中に存在するカチオンを有する水性インクジェットインクに関する。インクは、非常に長いレイテンシーを示す。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷は非衝撃印刷プロセスであり、インク液滴を、紙等の基材に付着して、所望の画像を形成するものである。液滴は、マイクロプロセッサにより生成される電気信号に応答して、プリントヘッドから吐出される。インクジェットプリンタは、低コストで高品質の印刷を行うものであり、他のタイプのプリンタに代わって普及してきている。
【０００３】
インクジェットインクには、特に、色、噴射性、デキャップ時間（レイテンシー）、乾燥時間および貯蔵寿命をはじめとした、必要な特性が数多くある。しかしながら、ある特性を改善すると、他の特性を劣化させるため、これらの特性は両立しないことがよくある。
【０００４】
インクのデキャップ時間とは、プリントヘッドをキャップしないまま使用しないでいても、液滴を適切に、すなわち、方向を誤ったり、色が失われたり、速度が遅くなりすぎたりせずに噴射できる時間である。デキャップは、当技術分野では「レイテンシー」と呼ばれることがあり、これら２つの用語は区別なく用いられる。
【０００５】
プリントヘッドの全てのノズルが常時印刷するわけではないので、印刷の欠陥を排除するために、プリンタ保守ルーチンで、使用していないノズルを定期的に、廃棄容器（液つぼ）に向かって吐出（「放出」）させる必要がある。しかしながら、インクが無駄になり、印刷速度が遅くなるので、プリントヘッドをできる限り低い頻度で保守することが望ましい。保守の必要を減じるには、インクは長いデキャップ時間を有しているのが好ましい。
【０００６】
デキャップの問題の一因となるのは、プリントヘッドが小液滴を噴射して、画像解像度を増やす傾向である。より小さい液滴の容積のために表面積を広くすると、ノズル面での揮発性ビヒクル成分の蒸発が早くなって、デキャップ時間が減少する傾向がある。
【０００７】
可溶（染料）および不溶（顔料）着色剤の両方が、インクジェットインクに用いられてきており、両方共、特定の利点を有する。顔料は、染料インクより水堅牢かつ光堅牢な画像を与える傾向があるため有利である。
【０００８】
水性インクジェットインク処方において、顔料は、微粉砕粒子の形態にあり、インクビヒクル中で分散液に対して安定化させなければならない。顔料粒子の安定化は、分散剤、例えば、界面活性剤またはポリマー分散剤での処理により行うことができる。あるいは、顔料粒子は、表面処理により安定化して、いわゆる「自己分散可能」または「自己分散性」顔料を形成する。これは、名前から分かるとおり、分散剤なしで分散剤に対して安定なものである。分散剤による顔料の処理は、安定化のより一般的に適用可能な方法となる傾向がある。
【０００９】
米国特許第４，５９７，７９４号明細書には、顔料およびアニオンポリマー分散剤を備えた水性インクジェットインクが開示されている。代表的な対イオンとしては、アルカリ金属、例えば、ＮａおよびＫ、脂肪族およびアルコールアミンが挙げられる。
【００１０】
米国特許第６，１４３，８０７号明細書には、アルデヒドとナフタレンスルホネート塩の反応生成物である顔料および分散剤を含む水性インクジェットインクが開示されている。分散剤塩の対イオンとしては、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｋ、Ｎａ、Ｌｉ置換および非置換アンモニウムが挙げられる。インクは、高解像度プリントヘッドにおいて１０秒以上のレイテンシーを有する。
【００１１】
米国特許第５，０８５，６９８号明細書および同第５，５１９，０８５号明細書には、ブロックコポリマー分散剤を備えた水性インクジェットインク処方が開示されている。分散剤は、アルカノールアミンおよびアルカリ金属水酸化物により中和される。
【００１２】
米国特許第６，８６６，３７９号明細書には、オレイルメチルタウリン塩分散剤により分散された顔料と、アルカリ金属水酸化物により中和された水希釈性の付加ポリマーとを含む水性インクジェットインクが開示されている。一実施例において、分散剤はカリウム塩形態にあり、ポリマーは水酸化リチウムにより中和されていた。しかしながら、リチウム対カリウムのモル比は本発明の範囲外である。
【００１３】
現在の顔料インクジェットインクは、うまく噴射されているが、当該技術分野においては、尚、必要とされており、本発明の目的は、他の有利な印刷特性を保持しながら、長いデキャップ時間を有する顔料インクジェットインクを提供することである。
【００１４】
本発明の目的によれば、水性ビヒクルと着色剤と第１および第２のカチオン種とを含むインクジェットインクが提供される。着色剤は、アニオン分散剤により、水性ビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料を含む。第１のカチオン種は、Ｌｉ+からなり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ１を有する。第２のカチオン種は、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、Ｃｓ+からなる群から選択される構成要素または構成要素の組み合わせであり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ２を有する。Ｍ１対Ｍｔｏｔのモル比は、以下の式１：
０．１≦Ｍ１／Ｍｔｏｔ≦０．５      （式１）
を満たし、Ｍｔｏｔは、インクの単位重量当たりの第１および第２のカチオン種の累積モル濃度（Ｍｔｏｔ＝Ｍ１＋Ｍ２）である。
【００１５】
好ましい実施形態において、水性ビヒクルは、水と第１および第２の保湿剤とを含む。第１の保湿剤は、２−ピロリドンからなり、第２の保湿剤は、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールからなる群の構成要素または構成要素の組み合わせから選択される。
【００１６】
第１および第２のカチオン種の比を調節することによって、本明細書の教示に従って、第２のカチオン種のみ、または第１のカチオン種のみを含む同様の組成のインクに比べて、レイテンシーを大幅に向上させることができる。
【００１７】
本発明のこれらおよびその他特徴ならびに利点は、当業者であれば、以下の詳細な説明を読むことにより、容易に理解されるであろう。明確にするために、上述および別個の実施形態で後述する本発明の特定の特徴もまた単一の実施形態において組み合わせで提供されてもよいものと考えられる。反対に、簡潔にするために、単一の実施形態で記載された本発明の様々な特徴も、別個に、またはサブコンビネーションで提供されてもよい。さらに、特に別記しない限り、単数で参照されたものには、複数も含まれる（例えば、「１つ」は１つ、または１つ以上を参照している）。また、範囲で示された値を参照する場合には、その範囲内のそれぞれ、および各値が含まれる。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のインクジェットインク、および一般にインクジェットインクは、ビヒクル、着色剤および任意のその他の成分、例えば、界面活性剤、バインダー、緩衝剤、殺生物剤等を含む。インクビヒクルは、着色剤および任意の添加剤のための液体キャリア（または媒体）である。インク着色剤とは、色を与えるインクの任意および全ての種のことを指す。インク着色剤は、単色種または最終インク色を集合的に定義する複数色種とすることができる。当該技術分野において公知の典型的な着色剤は、ビヒクルに可溶（染料）または不溶（顔料）とすることができる。
【００１９】
ビヒクル
「水性ビヒクル」という用語は、水と、共溶媒または保湿剤と一般的に呼ばれている１つまたは複数の有機水溶性ビヒクル成分とを含むビヒクルのことを指す。当技術分野では、共溶媒が、印刷基材上のインクの浸透および乾燥を補助できるときは、浸透剤と呼ばれることがある。
【００２０】
水溶性有機溶媒および保湿剤としては、アルコール、ケトン、ケト−アルコール、エーテルおよびその他、例えば、チオジグリコール、スルホラン、２−ピロリドン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンおよびカプロラクタム、グリコール、例えば、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、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、トリメチレングリコール、ブチレングリコールおよびヘキシレングリコール、オキシエチレンまたはオキシプロピレンの付加ポリマー、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等、トリオール、例えば、グリセロールおよび１，２，６−ヘキサントリオール、多価アルコールの低級アルキルエーテル、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、多価アルコールの低級ジアルキルエーテル、例えば、ジエチレングリコールジメチルまたはジエチルエーテル、ウレアおよび置換ウレアが例示される。
【００２１】
一般に浸透剤として作用する共溶剤としては、高級アルキルグリコールエーテルおよび／または１，２−アルカンジオールが例示される。グリコールエーテルとしては、例えば、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モノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテルおよびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが挙げられる。１，２−アルカンジオール浸透剤としては、例えば、１，２−（Ｃ5〜Ｃ8）アルカンジオール、特に、１，２−ペンタンジオールおよび１，２−ヘキサンジオールが挙げられる。
【００２２】
水性ビヒクルは、典型的に、約６５重量％〜約９５％重量の水を含有し、残部（すなわち、約３５％〜約５％）は、有機水溶性ビヒクル成分である。インク中の水性ビヒクルの量は、典型的に、合計インクの約７５重量％〜約９９．８重量％の範囲内である。
【００２３】
本発明の一実施形態において、水性ビヒクルは、第１の保湿剤および第２の保湿剤を含む。第１の保湿剤は、２−ピロリドンからなる。第２の保湿剤は、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールからなる群の構成要素のいずれか１つまたは組み合わせである。
【００２４】
最終インク中の第１の保湿剤の量は、通常、約１重量％〜約３５重量％、より典型的には、約２重量％〜約３０重量％である。好ましい実施形態において、第１の保湿剤は、約４重量％〜約２５重量％の範囲のレベルでインク中に存在する。
【００２５】
第２の保湿剤の量は、通常、約１重量％〜約３５％重量、より典型的には、約２重量％〜約３０重量％である。好ましい実施形態において、第２の保湿剤は、約４重量％〜約２５重量％のレベルでインクに存在する。
【００２６】
上記した第１および第２の保湿剤のパーセンテージは、インクの総重量に基づいた重量パーセントである。
【００２７】
着色剤
インク着色剤は、顔料を含む。原顔料は、インクビヒクルに不溶で、典型的に、非分散性であるため、安定した分散液を形成するには処理しなければならない。本発明によれば、顔料は、分散剤、特に、アニオン分散剤で処理することにより、水性ビヒクル中で分散液に対して安定化される。本明細書で用いる「分散剤（ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔ）」という用語は、当該技術分野において同じく用いられる「分散剤（ｄｉｓｐｅｒｓｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）」および「懸濁剤」と、通常、同義である。
【００２８】
インクジェットインクに有用な色の特性を備えた顔料としては、（シアン）ピグメントブルー１５：３およびピグメントブルー１５：４、（マゼンタ）ピグメントレッド１２２およびピグメントレッド２０２、（イエロー）ピグメントイエロー１４、ピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー９５、ピグメントイエロー１１０、ピグメントイエロー１１４、ピグメントイエロー１２８およびピグメントイエロー１５５、（レッド）ピグメントオレンジ５、ピグメントオレンジ３４、ピグメントオレンジ４３、ピグメントオレンジ６２、ピグメントレッド１７、ピグメントレッド４９：２、ピグメントレッド１１２、ピグメントレッド１４９、ピグメントレッド１７７、ピグメントレッド１７８、ピグメントレッド１８８、ピグメントレッド２５５およびピグメントレッド２６４、（グリーン）ピグメントグリーン１、ピグメントグリーン２、ピグメントグリーン７およびピグメントグリーン３６、（ブルー）ピグメントブルー６０、ピグメントバイオレット３、ピグメントバイオレット１９、ピグメントバイオレット２３、ピグメントバイオレット３２、ピグメントバイオレット３６およびピグメントバイオレット３８ならびに（ブラック）カーボンブラックが例示される。着色剤は、本明細書においては、Ｓｏｃｉｅｔｙ  Ｄｙｅｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｌｏｕｒｉｓｔｓ，  Ｂｒａｄｆｏｒｄ，  Ｙｏｒｋｓｈｉｒｅ，  ＵＫにより「Ｃ．Ｉ．」表示で参照されており、Ｔｈｅ  Ｃｏｌｏｒ  Ｉｎｄｅｘ，Ｔｈｉｒｄ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，１９７１年に公開されている。顔料の商業的供給源は、当該技術分野において通常周知されている。
【００２９】
分散剤は任意の好適なアニオン分散剤とすることができ、例えば、前述した米国特許第４，５９７，７９４号明細書、同第５，０８５，６９８号明細書および同第５，５１９，０８５号明細書および同第６，１４３，８０７号明細書に開示されているようなものである。また、分散剤は、例えば、米国特許第５，７０８，０９５号明細書、同第６，１３６，８９０号明細書および米国特許出願公開第２００５／００９０５９９号明細書に開示されたアニオン分散剤とすることができる。
【００３０】
本発明の好ましい実施形態によれば、アニオン分散剤のアニオン部分は、主にカルボキシル基であり、他の好ましい実施形態において、アニオン分散剤のアニオン部分は、カルボキシル基のみから実質的になる。
【００３１】
分散液を調製するには、顔料および分散剤を予め混合してから、ミリング工程において分散または解膠する。予備混合物は、ミリング工程にウェットミリング操作が含まれるときは、水性キャリア媒体（例えば、水と、任意で水混和性溶剤）を含む。ミリングは、２本ロールミル、媒体ミル、水平ミニミル、ボールミル、アトライタで実施する、または水性予備混合物を、液体ジェット相互作用チャンバ内の複数のノズルに、少なくとも５，０００ｐｓｉの液体圧力で通すことにより、水性キャリア媒体（マイクロフルイダイザー）中の顔料粒子の均一な分散液を生成してもよい。あるいは、加圧下で、分散剤および顔料をドライミリングすることにより濃縮物を調製してもよい。媒体ミル用の媒体は、ジルコニア、ＹＴＺ（登録商標）（株式会社ニッカトー（日本、大阪））およびナイロンをはじめとする一般的に入手可能な媒体から選択される。これらの分散プロセスは、一般的な意味で、当該技術分野において周知であり、米国特許第５，０２２，５９２号明細書、同第５，０２６，４２７号明細書、同第５，３１０，７７８号明細書、同第５，８９１，２３１号明細書、同第５，６７９，１３８号明細書、同第５，９７６，２３２号明細書および米国特許出願公開第２００３／００８９２７７号明細書に立証されている。出来上がった状態の顔料分散液は、典型的に、濃縮形態（分散濃縮物）であり、所望の添加剤を含有する好適な液体により後に希釈されて、最終インクが作製される。
【００３２】
分散後の有用な粒子サイズの範囲は、典型的に、約０．００５ミクロン〜約１５ミクロンである。好ましくは、顔料粒子サイズは、約０．００５〜約５ミクロンの範囲、最も好ましくは、約０．００５〜約１ミクロンでなければならない。動的光散乱により測定される平均粒子サイズは、約５００ｎｍ未満、好ましくは約３００ｎｍ未満である。
【００３３】
処方インクに用いる顔料のレベルは、所望の光学密度を印刷画像に付与するのに必要なレベルである。典型的に、顔料レベルは、約０．０１重量％〜約１０重量％の範囲、より典型的には約１重量％〜約９重量％である。
【００３４】
本発明で規定されるインク着色剤は、アニオン分散剤により安定化された顔料を含んでいなければならないが、他の着色種をさらに含んでいてもよい。好ましい実施形態において、着色剤は、アニオン分散剤により、水性インクビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料のみからなる。すなわち、事実上、インク中のありとあらゆる着色種が、このように安定化された顔料である。
【００３５】
その他の成分（添加剤）
その他の成分、添加剤を、インクジェットインクに処方してもよく、かかるその他の成分が、インクの安定性および噴射性を妨害しない程度とする。これは、所定の実験により容易に求められる。かかるその他の成分は、一般的な意味では、当技術分野で周知である。
【００３６】
一般的に、界面活性剤をインクに添加して、表面張力および湿潤特性を調整する。好適な界面活性剤としては、エトキシル化アセチレンジオール（例えば、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ製Ｓｕｒｆｙｎｏｌｓ（登録商標）シリーズ）、エトキシル化第１級（例えば、Ｓｈｅｌｌ製Ｎｅｏｄｏｌ（登録商標）シリーズ）および第２級（例えば、Ｕｎｉｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ製Ｔｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）シリーズ）アルコール、スルホコハク酸（例えば、Ｃｙｔｅｃ製Ａｅｒｏｓｏｌ（登録商標）シリーズ）、オルガノシリコーン（例えば、Ｗｉｔｃｏ製Ｓｅｌｗｅｔ（登録商標）シリーズ）およびフルオロ界面活性剤（例えば、ＤｕＰｏｎｔ製Ｚｏｎｙｌ（登録商標）シリーズ）が挙げられる。界面活性剤は、典型的に、約５％までの量で、より典型的には、２％以下の量で用いられる。
【００３７】
エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、イミノ二酢酸（ＩＤＡ）、エチレンジアミン−ジ（ｏ−ヒドロキシフェニル酢酸）（ＥＤＤＨＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）、トランス−１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−五酢酸（ＤＴＰＡ）およびグリコールエーテルジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸（ＧＥＤＴＡ）およびこれらの塩等の金属イオン封鎖剤（またはキレート化剤）を含めると、例えば、重金属不純物の有害な影響を排除するのに有利である。
【００３８】
例えば、カチオン比を調節するために、キレート化剤以外の塩を用いてもよい。殺生物剤を用いて、微生物の成長を抑えてもよい。
【００３９】
ポリマー（バインダーと呼ばれることもある）をインクに添加して、耐久性を改善してもよい。ポリマーは、ビヒクルにおいて可溶、または分散させることができ、イオンまたはノニオンとすることができる。
【００４０】
好ましいアニオンポリマーは、ポリマーに組み込まれたカルボン酸基（酸形態または「カルボキシレート」として中和されたもの）を有するカルボキシ基含有ポリマーである。ポリマーは、エーテル、ヒドロキシルおよびアミド基等の他のイオンまたはノニオン親水性基を含有していてもよい。
【００４１】
可溶ポリマーとしては、鎖状ホモポリマー、コポリマーまたはブロックコポリマーが挙げられ、それらは、グラフトまたは分岐ポリマー、スター、デンドリマー等を含む構造化ポリマーとすることもできる。分散ポリマーとしては、例えば、ラテックスおよびヒドロゾルが挙げられる。ポリマーは、これらに限られるものではないが、フリーラジカル、基転移、イオン、ＲＡＦＴ、縮合およびその他の種類の重合をはじめとする公知のプロセスにより作製してよい。それらは、溶液、乳化または懸濁重合プロセスにより作製される。可溶／分散性カルボキシル基含有ポリマーの部類としては、アクリル、スチレン−アクリルおよびポリウレタンポリマーが挙げられる。
【００４２】
可溶ポリマーが存在するとき、そのレベルは、通常、インクの総重量に基づいて、約０．０１重量％〜約３重量％である。上限は、インク粘度またはその他物理的な制限により決まる。
【００４３】
カチオン
本発明によれば、インクは、第１のカチオン種（Ｌｉ+）および第２のカチオン種（Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+およびＣｓ+のうちの１つまたはいずれかの組み合わせ）を含有している。本明細書に規定されたとおり、第１および第２のカチオン種の相対比を調節することにより、第２のカチオン種のみまたは第１のカチオン種のみを含む同様のインクに比べて、大幅に向上したデキャップが得られる。
【００４４】
インクの単位重量当たりの第１のカチオン種のモル濃度を「Ｍ１」と称す。インクの単位重量当たりの第２のカチオン種のモル濃度を「Ｍ２」と称す。インクの単位重量当たりの第１のカチオン種および第２のカチオン種の累積モル濃度は、Ｍｔｏｔである（すなわち、Ｍ１＋Ｍ２＝Ｍｔｏｔ）。
【００４５】
Ｍｔｏｔは、インクの単位重量当たりの分散剤のアニオン基のモル含量（Ｍ＿アニオンと称す）の９０％以上であるのが好ましい。インク中のアニオン基のモル含量は、分散剤の酸価、顔料対分散剤の比（Ｐ／Ｄ）およびインク中の顔料分散液の量（重量パーセント）の関数である。
【００４６】
本明細書で参照した第１および第２のカチオンは、「利用可能な」形態でなければならない。すなわち、ビヒクルに可溶または少なくとも不安定であることを意味する。
【００４７】
最良（最長）のデキャップを得るための第１および第２のカチオンの比の範囲（「最適比」）は極めて狭い。そして、最適比は、分散剤の種類、顔料およびどのカチオンが存在するかに応じてシフトさせることができる。本明細書になされた教示により、当業者であれば、適切なカチオンレベルおよび比を容易に決めることができる。通常、最適のＭ１／Ｍｔｏｔ比は、約０．１〜約０．５である。より典型的には、Ｍ１対Ｍｔｏｔの比は、約０．２〜約０．４５である。
【００４８】
ナトリウムは環境に広がっており、ナトリウムカチオンは、故意に添加しなくても、インク中で検出される（例えば、１または２ｐｐｍ以上）。しかしながら、他のアルカリ金属およびアンモニウムのレベルは、故意に添加しないと典型的に皆無（例えば、約１または２ｐｐｍ未満）である。
【００４９】
カチオンの源としては、アニオン顔料分散剤に関連した少なくとも対イオンが挙げられ、またアニオンポリマーおよび界面活性剤等の任意のインク添加剤および追加された塩も挙げることができる。
【００５０】
本発明の一実施形態において、第２のカチオン種は、主に、Ｋ+である。他の実施形態において、第２のカチオン種は、Ｋ+のみから実質的になる。
【００５１】
顔料インク中に存在するカチオンは、標準的な方法、例えば、カチオン交換カラム（ＣＳ１２Ａカラム、Ｄｉｏｎｅｘ  Ｃｏｒｐ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，Ｃａｌｉｆ．）製）を備えたイオンクロマトグラフィー、および、例えば、ＰＥ  Ｏｐｔｉｍａ（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌｉｆｅ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｓｈｅｌｔｏｎ，Ｃｏｎｎ．））等の市販の計器を備えた誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ／ＯＥＳ）等により測定することができる。
【００５２】
分析前、塩酸の添加による沈殿で、顔料をインクから除去する。沈殿した顔料は、超遠心分離により分離され、得られる透明な上澄みのカチオンを分析する。
【００５３】
インク特性
噴射速度、液滴の分離長さ、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。顔料インクジェットインクの表面張力は、典型的に、２５℃で約２０ｍＮ．ｍ-1〜約７０ｍＮ．ｍ-1である。粘度は、２５℃で３０ｍＰａ．ｓと高くすることができるが、典型的にはこれよりやや低い。インクは、広い範囲の吐出条件、材料構造、ノズルの形状およびサイズと適合する物理特性を有している。インクは、インクジェット装置をかなりの程度詰まらせないよう、長期間にわたって良好な貯蔵安定性を有していなければならない。さらに、インクは、接触するインクジェット印刷装置の部品を腐食してはならず、実質的に無臭かつ無毒でなければならない。
【００５４】
特定の粘土範囲またはプリントヘッドに限定されないが、本発明のインクは、低粘度用途に特に向いている。このように、本発明のインクの粘度（２５℃）は、約７ｍＰａ．ｓ未満、約５ｍＰａ．ｓ未満、さらに有利には約３．５ｍＰａ．ｓ未満とすることができる。サーマルインクジェットアクチュエータは、インク液滴を吐出するのに瞬間的な加熱／発泡に依存しており、液滴形成のこのメカニズムには、通常、低粘度のインクが必要である。このように、本インクは、サーマルプリントヘッドに特に有利である。
【００５５】
インクセット
インクジェットインクは、通常、セットで用いられる。インクセットは、少なくとも２つの異なる着色インク、より典型的には、少なくとも３つの異なる着色インク、例えば、シアン、マゼンタおよびイエロー（ＣＭＹ）、より一般的には、少なくとも４つの異なる着色インク、例えば、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック（ＣＭＹＫ）を含む。インクセットは、上述したとおり、１種類以上のインクを利用する。
【００５６】
典型的なＣＭＹＫインクに加えて、インクセットは、１つ以上の「色域の広がる」インクをさらに含んでいてもよく、オレンジインク、グリーンインク、レッドインクおよび／またはブルーインク、ライトシアンおよびライトマゼンタ等のフルストレングスおよびライトストレングスインクの組み合わせをはじめとする異なる着色インクが含まれる。
【００５７】
印刷の方法
本発明のインクは、任意の好適なインクジェットプリンタで印刷することができる。基材は、一般的な電子写真感光紙等の普通紙、処理済み用紙、例えば、写真品質インクジェット紙、テキスタイル、およびポリ塩化ビニルやポリエステル等のポリマーフィルムを含む非多孔性基材をはじめとする好適な基材とすることができる。
以下に、本発明の好ましい態様を示す。
［１］  水性ビヒクルと着色剤と第１および第２のカチオン種とを含むインクジェットインクであって、
ｉ）前記着色剤が、アニオン分散剤により、前記水性ビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料を含み、
ｉｉ）前記第１のカチオン種が、Ｌｉ+であり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ１を有し、
ｉｉｉ）前記第２のカチオン種が、Ｎａ+、Ｋ+、Ｒｂ+、Ｃｓ+からなる群から選択される構成要素または構成要素の組み合わせであり、インクの単位重量当たりのモル濃度Ｍ２を有し、
ｉｖ）第１のカチオン種対合計カチオン濃度（Ｍｔｏｔ）のモル比が、以下の式１：
０．１＜Ｍ１／Ｍｔｏｔ＜０．５      （式１）
を満たし、式中、Ｍｔｏｔは、インクの単位重量当たりの第１および第２のカチオン種の累積モル濃度（Ｍｔｏｔ＝Ｍ１＋Ｍ２）である、インクジェットインク。
［２］  ２−ピロリドンからなる第１の保湿剤と、エチレングリコール、ジエチレングリコールおよびトリエチレングリコールからなる群の構成要素または構成要素の組み合わせから選択される第２の保湿剤とをさらに含む［１］に記載のインク。
［３］  ｐＨが約６．５を超える［１］に記載のインクジェットインク。
［４］  前記アニオン分散剤が、カルボキシル基から実質的になるアニオン部分を含む［１］に記載のインク。
［５］  前記第２のカチオン種が、主にＫ+である［１］〜［４］のいずれか一項に記載のインク。
［６］  アンモニウムカチオンをさらに含む［１］に記載のインク。
［７］  第１のカチオン種対合計カチオン濃度（Ｍｔｏｔ）のモル比が、以下の式２：
０．２０＜Ｍ１／Ｍｔｏｔ＜０．４５      （式２）
を満たす［１］に記載のインク。
［８］  デキャップ時間が、第１のカチオン種のみを有する同様の組成の対照インク（第１の対照インク）、または第２のカチオン種のみを有する同様の組成の対照インク（第２の対照インク）より、実質的に長いことを特徴とし、
前記デキャップ時間は、インクを充填したインクジェットプリントヘッドをキャップしないまま使用しないでいても、方向を誤ったり、色が失われたり、速度が許容できないほど減少することなく、そのインクの液滴を噴射できる時間の量と定義される、［１］に記載のインク。
［９］  約２重量％〜約３０重量％の範囲の第１の保湿剤と、約２重量％〜約３０重量％の範囲の第２の保湿剤とを含み、パーセンテージは、インクの総重量に基づくものである［２］に記載のインク。
［１０］  前記着色剤が、アニオン分散剤により、水性ビヒクル中で分散液に対して安定化された顔料から実質的になる［１］〜［９］のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
［１１］  前記着色剤が、カーボンブラック顔料である［１］〜［１０］のいずれか一項に記載のインクジェットインク。
【００５８】
以下の実施例は本発明を例示するものであるが、それに限定されない。
【実施例】
【００５９】
示した処方の成分を分散液に混合しながら添加し、２．５ミクロンのフィルタを通してろ過して、大き過ぎる材料を除去することにより、以下の実施例のインクを調製した。別記しない限り、水を脱イオンした。成分量は、インクの総重量の重量パーセントである。Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４６５は、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ，ＵＳＡ）製である。Ｄａｎｔｏｃｏｌ（登録商標）ＤＨＥは、Ｌｏｎｚａ，Ｉｎｃ．（Ａｌｌｅｎｄａｌｅ，ＮＪ，ＵＳＡ）製ジ−（２−ヒドロキシエチル）−５，５−ジメチルヒンダトイン（ＣＡＳ  Ｎｏ．２６８５０−２４−８）である。
【００６０】
ポリマー１
ポリマー１は、メタクリル酸／／ベンジルメタクリレート／／エチルトリエチレングリコールメタクリレート（１３／／１５／／４）のブロックコポリマーであった。モノマーレベルを調節して示した比とした以外は、米国特許第５，５１９，０８５号明細書に記載された「調製４」と同様のやり方で調製された。中和剤は、水酸化カリウムであった。
【００６１】
ポリマー２
ポリマー２は、ＫＯＨで中和したベンジルメタクリレートおよびメタクリル酸（１３／／１０）のブロックコポリマーであった。例示の調製方法は、米国特許第６，０８７，４１６号明細書の「分散剤ポリマー１」という見出しのところにある。
【００６２】
分散液１
分散液１は、分散剤としてポリマー１により安定化されたカーボンブラック顔料の分散液であった。米国特許第５，５１９，０８５号明細書の実施例３と同様のやり方で調製された。顔料含量を１５重量％となるように調節した。
【００６３】
分散液２
分散液２は、分散剤としてポリマー２により安定化されたＰＢ１５：４のシアン分散液であった。顔料は、分散剤と共に２本ロールミルでミリングし（顔料／分散剤重量比１．５）、得られるチップを水に落として、１５重量％の顔料を備えた濃縮分散液を作製した。
【００６４】
分散液３
分散液３は、分散剤としてポリマー２により安定化されたＰＲ１２２顔料のマゼンタ分散液であった。顔料は、分散剤と共に２本ロールミルでミリングし（顔料／分散剤重量比１．５）、得られるチップを水に落として、１５重量％の顔料を備えた濃縮分散液を作製した。
【００６５】
分散液４
分散液４は、分散剤としてポリマー２により安定化されたＰＹ１２８顔料の黄色分散液であった。顔料は、分散剤と共に２本ロールミルでミリングし（顔料／分散剤重量比１．２２）、得られるチップを水に落として、１５重量％の顔料を備えた濃縮分散液を作製した。
【００６６】
光学密度
Ｃａｎｏｎ  ｉ５６０プリンタで、１００％適用範囲であるＨＰ  ｏｆｆｉｃｅ、Ｘｅｒｏｘ４０２４およびＨａｍｍｅｒｍｉｌｌ  Ｃｏｐｙ  Ｐｌｕｓ普通紙にインクを印刷した。記録された光学密度（ＯＤ）値および彩度値は、Ｇｒｅｙｔａｇ  Ｍａｃｂｅｔｈ  Ｓｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ分光計で測定された３枚の紙の平均である。
【００６７】
カチオン分析方法
分析前に、添加した塩酸での沈殿により、顔料をインクから除去した。沈殿した顔料は、超遠心分離により分離し、得られた透明な上澄みを、ＰＥ  Ｏｐｔｉｍａ計器（Ｐｅｒｋｉｎ  Ｅｌｍｅｒ  Ｌｉｆｅ  ａｎｄ  Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ（Ｓｈｅｌｔｏｎ，Ｃｏｎｎ．））を用いて、誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ／ＯＥＳ）によりカチオンについて分析した。
【００６８】
このＩＣＰ法によってまた、約２ｐｐｍの感度で、リチウム、ナトリウム、カリウムおよびルビジウムも検出できた。セシウムは正確に検出できず、記録した濃度はいずれも処方に基づいて計算された。ＩＣＰは金属イオンについてのみ好適であるため、アンモニウム濃度もまた、処方に基づいて計算した。
【００６９】
カチオンレベルを、合計インク中の百万分の一（ｐｐｍ）カチオンとしての重量基準と、ＳＤＰ１グラム（ｇ−ＳＤＰ）当たりのカチオンのマイクロモル（μｍｏｌ）としてのモル基準との２つのやり方で記録する。マイクロモルは１０-6モルである。ｇ−ＳＤＰ当たりのμｍｏｌの計算は、（１００）（カチオンｐｐｍ）／（重量％ＳＤＰ）（カチオン分子量）である。
【００７０】
インク中のＳＤＰの特定の重量パーセントから、ｇ−ＳＤＰ当たりのカチオンのμｍｏｌを、インクの単位（単位は請求項に指定されている）重量当たりのカチオンのモルに変換することができる。ただし、単位相殺と比は同じであるため、モル比Ｍ１／Ｍｔｏｔを計算するのに換算は必要ない。
【００７１】
実施例において、括弧「（  ）」で示されたカチオンｐｐｍレベルは、処方に基づいて計算された値であり、括弧なしで示されたものは測定したものである。
【００７２】
レイテンシー試験
試験中、インクカートリッジを保守しないよう変更したＨｅｗｌｅｔｔ  Ｐａｃｋａｒｄ  ８５０プリンタを用いて、以下の手順に従ってレイテンシー（デキャップ時間）を求めた。試験を始める直前、ノズルを準備し、ノズルチェックパターンを実施して、全ノズルが許容できる噴射をするようにした。それ以上の保守は行わなかった。
【００７３】
ページを横切る走査中、ペンは、約１／１６インチ間隔の空いた１４９本の垂直線のパターンを印刷する。１滴を噴射する全てのノズルにより各垂直線は形成された。従って、線は、１滴の幅と、プリントヘッドにあるノズル配列の長さに対応する約１／２インチの高さである。各走査における第１の垂直線は、所定のレイテンシー期間後、各ノズルから噴射された第１の液滴であり、第５の線は、その走査での各ノズルからの第５の液滴であり、全１４９の線についても同様であった。
【００７４】
走査間で時間の間隔（デキャップ時間）を長くして、このパターンを繰り返した。走査間で標準の時間の間隔は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００および１０００秒であった。１０００秒を超えるものは試さなかった。
【００７５】
試験終了時に、各走査の第１、第５、第３２の垂直線の一貫性、誤った方向の液滴付着および印刷の明瞭性について調べた。これらの線は、所定のレイテンシー期間後のノズルから吐出されたインク液滴の第１、第５および第３２の液滴に相当する。デキャップ時間は、大きな欠陥なしで、特定の垂直線を印刷できる最長の時間の間隔であった。
【００７６】
ペンは、第１の液滴に適切に噴射するのが好ましい。しかしながら、第１の液滴が適切に吐出されないときは、第５および第３２の液滴についてのデキャップ時間は、詰まりの程度や、ノズルをいかに容易に元の状態に戻せるかに関する情報を与えることができる。
【００７７】
下記の表の結果には、第１の液滴デキャップ時間のみを示してあり、秒の単位で「デキャップ時間」として単純な値で示してある。
【００７８】
実施例１
以下の表にまとめた本実施例のインクは、リチウムとカリウムカチオンの混合物の利点を立証するものである。このカチオン比は、分散液１とカリウム対イオンおよび酢酸リチウム添加剤の混合物により達成される。最適なカチオン比で、大幅に向上したデキャップが得られる。
【００７９】
示された低レベルのナトリウムは、分散剤ポリマーを中和するのに用いたＫＯＨ中のＮａＯＨ不純物からくる。
【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
実施例２
以下の表にまとめた本実施例のインクは、分散液が分散液２である以外は実施例１と同様である。ここでも、最適なカチオン比で、大幅に向上したデキャップが得られる。
【００８３】
【表３】
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【００８４】
【表４】
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【００８５】
実施例３
以下の表にまとめた本実施例のインクは、分散液が分散液３である以外は実施例１および２と同様である。ここでも、最適なカチオン比で、大幅に向上したデキャップが得られる。示されたとおり、デキャップの改善の大きさは、ビヒクルに対して感度がある。この場合、より好ましいデキャップを与える保湿剤レベルは、前の実施例のものとは異なる。
【００８６】
【表５】
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【００８７】
【表６】
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【００８８】
【表７】
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【００８９】
【表８】
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【００９０】
実施例４
以下の表にまとめた本実施例のインクは、分散液が分散液４である以外は実施例１〜３と同様である。ここでも、最適なカチオン比で、大幅に向上したデキャップが得られる。
【００９１】
【表９】
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【００９２】
【表１０】
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【００９３】
実施例５
以下の表にまとめた本実施例のインクは、実施例１のものと同様に、酢酸アンモニウムのインクへの添加を立証するものである。示されたとおり、非常に高いデキャップ時間が達成されるが、最適なＭ１／Ｍｔｏｔ比は、アンモニウムを含有しない親インクに対してシフトした。
【００９４】
【表１１】
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【００９５】
【表１２】
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【００９６】
例６（比較）
以下の表にまとめた本実施例のインクは、リチウムの代わりにアンモニウムを用いる以外は、実施例１のインクと同様である。示されたとおり、リチウムなしでは、実施例１の非常に高いデキャップは得られなかった。ただし、約２１％のＮＨ4+／Ｍｔｏｔ比で最大とは考えられなかった（この比較例については、ＮＨ4+がＭｔｏｔに含まれていた）。
【００９７】
【表１３】
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【００９８】
【表１４】
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【００９９】
例７（比較）
以下の表にまとめた本実施例のインクは、第１のカチオンとしてリチウムの代わりにテトラブチルアンモニウム（水酸化物として）を用いる以外は、実施例１のインクと同様である。示されたとおり、非常に高いデキャップは得られなかった（この比較例については、テトラブチルアンモニウムが含まれていた）。
【０１００】
【表１５】
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【０１０１】
【表１６】
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【０１０２】
例８（比較）
以下の表にまとめた本実施例のインクは、ナトリウムおよびカリウム塩を添加剤として、カリウム中和ポリマー安定化分散液と共に用いている。示されたとおり、本発明のインクの非常に高いデキャップ時間は達成されなかった。
【０１０３】
【表１７】
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【０１０４】
【表１８】
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【０１０５】
実施例９
以下の表にまとめた本実施例のインクは、保湿剤を変えた以外は、実施例１のインク１Ｄと同様である。示されたとおり、保湿剤選択およびレベルが、特定のＭ１／Ｍ２比で得られるデキャップの改善の大きさに大幅に影響し得る。
【０１０６】
【表１９】
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