(57)【要約】【課題】高分解能と改善された印刷速度の両方を実現するインクジェット印刷用インク組成物を提供する。【解決手段】本発明のインク組成物は、着色剤、水溶性有機溶媒、及び浸透剤として水酸化ペンタンを含有する。また、本発明のインク組成物は、インクジェットプリンタのインク液滴発生器の作動周波数が高い場合にも少なくとも約４．５ｎｇの液滴重量をインク組成物が維持し得るようにする浸透剤を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤と、
水溶性有機溶媒と、
浸透剤と、
を含んで成り、前記浸透剤が水酸化ペンタンである、インク組成物。
【請求項２】
前記浸透剤が、ペンタンジオール又はペンタントリオールから選択される、請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記浸透剤が、インク組成物の約０．０１〜５ｗｔ％にて含まれる、請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
インクジェットプリンタにおいて用いるためのインク組成物であって、
着色剤と、
水溶性有機溶媒と、
インクジェットプリンタのインク液滴発生器の作動周波数が高い場合に少なくとも約４．５ｎｇの液滴重量をインク組成物が維持できるようにする浸透剤と、
を含んで成る、インク組成物。
【請求項５】
前記浸透剤が、インクジェットプリンタのプリントヘッドの作動周波数が高い場合に約４．８ｎｇ〜５．３ｎｇの液滴重量をインク組成物が維持できるようにする、請求項４に記載の組成物。
【請求項６】
前記インク組成物が、約４ｍＳ／ｃｍ〜１０ｍＳ／ｃｍの電気伝導度を有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項７】
前記インク組成物が、約６〜９．５のｐＨを有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項８】
前記インク組成物が、約４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ〜６０ｄｙｎｅｓ／ｃｍの表面張力を有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項９】
前記インク組成物が、約１ｃＰ〜４ｃＰの粘度を有する、請求項４に記載の組成物。
【請求項１０】
前記浸透剤が、３−メチル−１，５−ペンタンジオールであり、且つ前記インク組成物が、
インク液滴発生器の作動周波数が１８ｋＨｚよりも高い場合に約４．８ｎｇ〜５．３ｎｇの液滴重量を維持し、
約６ｍＳ／ｃｍ〜７ｍＳ／ｃｍの電気伝導度を有し、
約７．５〜８．５のｐＨを有し、
約４５ｄｙｎｅｓ／ｃｍ〜５５ｄｙｎｅｓ／ｃｍの表面張力を有し、そして
約１．５ｃＰ〜２．５ｃＰの粘度を有する、請求項４に記載の組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、インクジェットプリンタ用のインク組成物に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェットプリンタは、低コストで高品質出力であるため、最近、レーザープリンタなどの他の形式の非衝撃プリンタに代わり主要なものとなっている。
【０００３】
インクジェット印刷プロセスは、マイクロプロセッサにより発生した電気信号に応答して、紙などの印刷媒体上にインクの微細滴を射出する工程を包含する。典型的には、インクジェットプリンタでは、印刷媒体の表面に相対して移動するキャリッジ上に搭載されたペンセットが利用される。ヒューレット−パッカード社から入手できるＤＥＳＫＪＥＴ（商標）プリンタのような、市販のインクジェットカラープリンタでは、一般に、必要な色の組合せを達成するのに、シアン、イエロー、マゼンタ及びブラックインクを含む４−ペンセットが採用されている。
【０００４】
典型的なペンは、インクの小滴がそれを通って射出されるところの極めて小さいノズル（典型的には、直径１０〜５０μｍ）を有するオリフィスプレートを備えたプリントヘッドを含む。これらのノズルに隣接して、射出に先立ちインクを収容するインクチャンバがある。米国特許第５，１８１，０４５号には、インクチャンバとノズルとの間の典型的なチャネルが開示されている。
【０００５】
インク液滴（ドロップ）の射出は、現在、サーマル又は圧電式の何れかの方式で達成される。サーマルインクジェット印刷では、各ノズルが抵抗体素子と組み合わされている。各抵抗体素子はまたマイクロプロセッサに接続されており、そこからの信号によって１つ又は複数の抵抗体素子が急速に加熱される。抵抗体素子の加熱によってインク蒸気の急速な膨張が生じ、これによって、関連するノズルを通してインク滴が印刷媒体上に押しやられる。圧電式インクジェット印刷では、インク滴は、マイクロプロセッサで発生した電気信号により励起される圧電結晶の振動によって射出される。
【０００６】
インクとペン構造体（例えば、抵抗体素子、ノズル等）との間の相互作用は、ペン性能の信頼性に大きな影響を及ぼす。加えて、インクと印刷媒体表面及びバルクとの間の相互作用は、印刷品質を決める上で重要な役割を果たす。最近、ペン構造体及び印刷媒体の両者に対し有利な相互作用を呈する、インクジェットプリンタ用の改善されたインク組成物を生成すべく、盛んに研究が行われている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
インクジェット印刷に用いられる着色剤及びインクに関しては、多くの性能要件が必要とされる。例えば、それらは、十分な耐水性、耐光性及び光学濃度を有するシャープな、フェザリングの起こらない画像を望ましくもたらし得る。光学濃度は、印刷された色の濃さ及び／又はスペクトル反射率である。
【０００８】
サーマル及び圧電式の両インクジェットプリンタに適し、且つ基材に印刷された際に高い色強度を有し、高い耐光性及び耐水性を有する画像を生成するインクが求められている。産業界では、良好なブリード（にじみ）抑制能を有する速乾性のインクを製造しようと、多くの試みがなされてきた。乾燥時間を改善する目的で界面活性剤を用いると、多くの場合、ブリード抑制能が改善されるが、それは多くの場合、印刷品質（より詳細には、エッジ尖鋭度）が犠牲となる。さらに、インク組成物に界面活性剤を用いると、光学濃度の損失を招来することもある。従って、より速い乾燥時間を有すると共に、耐水性、ブリード抑制、及びハロー抑制のような、インクの望ましい他の特性を維持する、インクジェット印刷用のインク組成物が、今なお必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
簡単に記せば、本発明は、インクジェットプリンタシステムにおいて用いるためのインク組成物を提供する。例示的なインク組成物は、着色剤、水溶性有機溶媒、及び浸透剤として水酸化ペンタン含んで成る。他の例示的なインク組成物は、着色剤、水溶性有機溶媒、及びインクジェットプリンタのインク液滴発生器の作動周波数が高い場合に少なくとも約４．５ｎｇの液滴重量をインク組成物が維持できるようにする浸透剤とを含んで成る。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、サーマル及び圧電式の両インクジェットプリンタに適し、且つ高分解能と改善された印刷速度の両方を実現するインクを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のインク組成物の態様は、添付の図面を参照することでさらに良く理解することができる。図面は、必ずしも、正確な縮尺関係で表されていない。
【００１２】
インク組成物を提供する。詳細には、本発明は、周波数の高いインクジェットプリンタにおけるインク組成物の使用に関する。本発明はまた、周波数の高いインクジェットプリンタにおいて、インク組成物の液滴重量の変動が極めて少ない状態にてインク組成物を使用することに関する。以下、特に、水性インクジェットインク組成物及びその構成材料に関して、本発明のインクジェットインク組成物を詳細に説明する。
Ａ．  低インク液滴重量
高分解能印刷（写真品質の分解能のような）は、液滴重量の小さいインク液滴を発射するインク液滴発生器をインクジェットプリントヘッドに設けることによってある程度達成することができる。低重量のインク液滴は、より高重量のインク液滴で達成されるよりも、小さく、従って、より微細な分解能を有する印刷物をもたらす。
【００１３】
本発明のインク組成物の一実施例では、各インク液滴は、少なくとも、約４．５ナノグラム（ｎｇ）の重量を有する。他の実施形態では、インク液滴は、約４．８〜５．３ｎｇの重量を有する。
Ｂ．  高作動周波数
一般に、インク液滴発生器は、低重量のインク液滴を用いつつ許容印刷速度を維持できるように、高い作動周波数にて作動する。好ましくは、この作動周波数は、キロヘルツ（ｋＨｚ）の範囲にある。液滴発生器の高密度配列とこの高い作動周波数とを組み合わせることにより、高分解能と改善された印刷速度の両方を実現することができる。
【００１４】
一実施例では、インク液滴発生器は、２．２５〜６０ｋＨｚの範囲の周波数にて作動する。詳細には、約３５〜６０ｋＨｚの範囲の周波数にて作動するインク液滴発生器を備えることが望ましい。インク液滴発生器は、本発明の一実施形態のインク組成物を用いて、少なくとも約４．５ｎｇの液滴重量での印刷において、４０ｋＨｚにて作動することができる。
Ｃ．  インク組成物
例示的な実施形態のインク組成物は、（別途指示のない限り、全てのパーセントは重量パーセントあり且つおよその値である）約０．０１〜５０％又は約５〜２５％の有機溶媒と；約０〜４０％又は約０．１〜７％の界面活性剤と；約０．０１〜５％又は約０．０１〜２％の浸透剤（単数又は複数）と；約０．５〜１０％の着色剤とを含んで成る。インク組成物の残りは、ほとんど水であるが、微生物の成長を抑制する殺生物剤、重金属の不純物の有害な影響を排除するＥＤＴＡのようなキレート化剤、緩衝剤、粘度修正剤、及び／又はアクリル及び非アクリルポリマーなどの他の成分を付加することでインク組成物の種々の性質を改善することもできる。
【００１５】
一実施形態では、インク組成物は、約１８ｗｔ％の有機溶媒と、約６ｗｔ％の界面活性剤と、約０．０１〜２ｗｔ％の浸透剤と、約４ｗｔ％の着色剤を含む。
【００１６】
開示するインク組成物は、望ましくは、高い（例えば、１８ｋＨｚより高い）作動周波数においてでさえ、液滴重量を許容レベルに維持し得る特定の物理的特性を有する。例えば、インク組成物は、約４ｍＳ／ｃｍ〜１０ｍＳ／ｃｍ又は約６ｍＳ／ｃｍ〜７ｍＳ／ｃｍの電気伝導度を有し得る。一実施形態では、インク組成物は、約６〜９．５又は約７．５〜８．５のｐＨを有する。開示するインク組成物は、約４０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ〜６０ｄｙｎｅｓ／ｃｍ又は約４５ｄｙｎｅｓ／ｃｍ〜５５ｄｙｎｅｓ／ｃｍの表面張力を有し得る。開示するインク組成物は、約１ｃＰ〜４ｃＰ又は約１．５ｃＰ〜２．５ｃＰの粘度を有することが望ましい。
Ｄ．  インク組成物の材料
１．有機溶媒
１つ又は複数の有機溶媒を用いて、本発明のインク組成物を調製することができる。一実施形態では、当該有機溶媒は水溶性である。本目的に適する典型的な水溶性有機溶媒としては、例えば、脂肪族アルコール、芳香族アルコール、ジオール、トリオール、アミド、ケトン、ポリケトン又はケトアルコール、含窒素ヘテロ環ケトン、エーテル、グリコールエーテル、ポリ（グリコール）エーテル、アルキレングリコール、ポリアルキレングリコール、アルキレン基を含んでいるチオグリコール、多価アルコールの低級アルキルエーテル、及びラクタムが挙げられる。有機溶媒の濃度は、約０．０１〜５０ｗｔ％又は約５〜２５ｗｔ％の範囲とし得る。
２．界面活性剤
１つ又は複数の水溶性界面活性剤をインクビヒクルの調合に用いることができる。便宜上、界面活性剤は２つのカテゴリー、即ち（１）非イオン性及び両性と（２）イオン性、に分ける。前者の種類としては、アルキルポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、アルキルフェニルＰＥＯ、エチレンオキシド／プロピレンオキシドブロックコポリマー、アセチレンＰＥＯ、ＰＥＯエステル、ＰＥＯジエステル、ＰＥＯアミン、ＰＥＯアミド、及びジメチコンコポリオールが挙げられる。米国特許第５，１０６，４１６号（参照することで本明細書に取り入れることとする）は、上記の界面活性剤の多くについてより詳しく検討している。置換アミンオキシドのような両性界面活性剤又はオクチルアミンクロロ酢酸アダクトのオクチルジメチルグリシン類の構成要素もまた、本発明のインク組成物に有用である。プロトン化ＰＥＯアミンのような陽イオン性界面活性剤、及び例えばヘキサデシルジフェニルオキシド二スルホン酸ナトリウムのような二スルホン酸ジフェニル誘導体、及びエトキシル化オレオアルコールリン酸エステルのような陰イオン性界面活性剤も用いることができる。
【００１７】
非イオン性及び両性界面活性剤は、時には、イオン性界面活性剤以上に望ましい場合がある。本発明のインク組成物に好ましく用いられる界面活性剤の具体例としては、第二アルコールエトキシラート、ＳＵＲＦＹＮＯＬ（商標）ＣＴ−１１、オクチルジメチルグリシン、ヘキサデシルジフェニルオキシド二スルホン酸ナトリウム、トリエトキシモノ二リン酸オレイル、イソヘキサデシルエチレンオキシド２０（ＩＣＩグループからＡＲＬＡＳＯＬＶＥ（商標）２００として入手可能）、及び／又はＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ドデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−テトラデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ヘキサデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシルアミンオキシド、及びＮ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−（Ｚ−９−オクタデセニル）−Ｎ−アミンオキシドなどのアミンオキシドが挙げられる。本発明のインク組成物は、界面活性剤を約０〜４０ｗｔ％又は０．１〜７ｗｔ％にて含む。
３．浸透剤
界面活性剤に加えて、又は界面活性剤の代わりに、浸透剤を本発明のインク組成物に含有させることができる。浸透剤を用いることで記録媒体の湿潤特性を改善でき、インクの浸透を促進することができる。また、浸透剤を本発明のインク組成物中に用いることで、インク液滴発生器の作動周波数が高い場合にもインク液滴重量を許容パラメータ以内に維持することができる。一実施形態では、当該インク組成物は、約４０ｋＨｚの周波数の場合に液滴重量を約４．５ｎｇ以上に維持することを可能にする浸透剤を含む。
【００１８】
水溶性有機溶媒及び表面活性化剤を浸透剤として用いることができる。詳細には、浸透剤は、低分子量のポリオールとし得る。より詳細には、浸透剤は、水酸化ペンタン（ヒドロキシル化ペンタン、水酸化処理されたペンタン）とし得る。浸透剤はまた、置換水酸化ペンタンとすることもできる。水酸化ペンタン上の置換基には、例えば、アルキル基を用いることができる。当該アルキル基には、例えば、メチル基を用いることができる。
【００１９】
水酸化ペンタンには、例えば、ペンタンジオール又はペンタントリオールのどちらも用いることができる。ペンタンジオールは、例えば、１，３−ペンタンジオール又は１，５−ペンタンジオールとし得る。ペンタントリオールは、例えば、１，３，５−ペンタントリオールとし得る。詳細には、当該浸透剤は、例えば、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、２−メチル−１，３−ペンタンジオール、１，５−ペンタンジオール、又は３−メチル−１，３，５−ペンタンジオールとし得る。
【００２０】
一実施形態において、本発明のインク組成物は、浸透剤を約０．０１〜５ｗｔ％にて含有する。他の実施形態において、本発明のインク組成物は、浸透剤を約０．０１〜２ｗｔ％にて含有する。
４．着色剤
本発明のインク組成物に用いられる適切な着色剤としては、限定はしないが、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  ８６、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  １９９、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３２、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３２、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ９、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ３２、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２３、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １８５、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  ９、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １５、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  ２５、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  ４０、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  ９２、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １０４、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １１３、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １５８、Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  １９３、Ｂａｓｉｃ  Ｂｌｕｅ  ３、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  ８６、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  １９９、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｂｌｕｅ  ４９、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｂｌｕｅ  ２５、Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ３６、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  １７、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２３、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３６、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ４２、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９９、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１４、Ａｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５１、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８６、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３２、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｙｅｌｌｏｗ  ３７、Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２１、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １４、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １８、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ３５、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ７３、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ８５、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ８８、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ９７、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １０６、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １１９、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １３１、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １５１、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ２７、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  １７、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ２４９、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ２８９、Ｂａｓｉｃ  Ｒｅｄ  １、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｒｅｄ  ２２７、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ  １８０、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ  ３１、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ、及びＲｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ  １２０が挙げられる。
【００２１】
加えて、本発明のインク組成物に用いられる適切な着色剤としては、限定はしないが、ブラック着色剤、より詳細にはブラック染料を挙げることができる。ブラック着色剤は、染料及び／又は顔料着色剤とし得る。一実施形態において、ブラック着色剤には、ｐａｃｉｆｉｅｄ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｂｌａｃｋ  ３１、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  １６８、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ５２、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  １７０、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  １、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ２、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  １１、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  １７、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ５８、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ６４、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  １９４、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ２１０、Ａｃｉｄ  Ｂｌａｃｋ  ２３４、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  ２２、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  １９、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  ＩＪ  Ｄｙｅ、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｂｌａｃｋ  １６８、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｂｌａｃｋ  ８、Ｓｏｌｖｅｎｔ  Ｂｌａｃｋ  １３、Ｆｏｏｄ  Ｂｌａｃｋ  ２、Ｂｌａｃｋ  １３３４及びＢｌａｃｋ  ８２０（英国マンチェスターのアビシアカラー社（Ａｖｅｃｉａ  Ｃｏｌｏｕｒｓ  Ｌｔｄ．）製）等をはじめとする染料を用いることができる。本発明のインク組成物の一実施形態では、染料を約０．５〜１０ｗｔ％にて含むことができる。
【実施例】
【００２２】
本発明のインク組成物をさらに詳しく説明するために、幾つかの例示組成物を以下に記載する。表１及び表２に示すようなインクジェットインク組成物を調製した（全ての数値は、およその重量パーセントである）。
【００２３】
【表１】
2006249429.tif 000002
【００２４】
【表２】
2006249429.tif 000003
【００２５】
表１及び表２のインクジェットインク組成物を用いて、液滴重量対周波数テストを実施した。得られた結果を図１に示す。図１に示した結果は、液滴重量の変量（Δ）が表１及び表２に開示したインク組成物の実施形態に関しては許容できることを示している。
【００２６】
上述の実施形態に多くの変更及び修正を施すことができる。そのような修正及び変更は、全て、本明細書の開示の範囲内に包含され且つ添付の特許請求の範囲によって保護されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のインク組成物の実施形態に対して実施された液滴重量対周波数テストの結果
【図１】
2006249429.tif 000004