(57)【要約】【課題】基板の表面および基板の厚さ方向に彩度を提供することのできるインクセット、インク組成物、および画像形成方法を提供する。【解決手段】インクセットは、シアンインク組成物中のシアン顔料対シアン染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までのシアンインク組成物と；マゼンタ顔料対マゼンタ染料が重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と；イエロー顔料対イエロー染料が重量で０：１．０であるイエローインク組成物と；ブラック顔料対ブラック染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シアン顔料対シアン染料が、重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までの前記シアンインク組成物と、
マゼンタ顔料対マゼンタ染料が、重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と、
イエロー染料を含むイエローインク組成物と、
ブラック顔料対ブラック染料が、重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物と、
を含むインクセット。
【請求項２】
前記シアンインク組成物が、約０．５〜約１．５重量％のシアン顔料および約１．５〜約２．５重量％のシアン染料を含む
請求項１に記載のインクセット。
【請求項３】
前記マゼンタインク組成物が、約０．５〜約１．５重量％のマゼンタ顔料および約２．５〜約３．５重量％のマゼンタ染料を含む
請求項１又は２に記載のインクセット。
【請求項４】
前記イエローインク組成物が、約２．５〜約５．０重量％のイエロー染料を含む
請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクセット。
【請求項５】
前記ブラックインク組成物が、約１．５〜約１．８重量％のブラック顔料および約１．５〜約１．８重量％のブラック染料を含む
請求項１〜４のいずれか１項に記載のインクセット。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記インクセットを含む
３Ｄインクジェットプリンタ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の前記インクセットで３Ｄ印刷した
紙基材。
【請求項８】
媒体を使用した３Ｄ印刷方法であって、
シアン顔料対シアン染料が、重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までの前記シアンインク組成物と、
マゼンタ顔料対マゼンタ染料が、重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と、
イエロー染料を含むイエローインク組成物と、
ブラック顔料対ブラック染料が、重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物と、
を含むインクセットを提供することと、
前記インクセットで前記媒体に印刷することと、
を含む方法。
【請求項９】
前記インクセットが、３Ｄインクジェットプリンタで印刷された
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記シアンインク組成物が、約０．５〜約１．５重量％のシアン顔料および約１．５〜約２．５重量％のシアン染料を含む
請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
前記マゼンタインク組成物が、約０．５〜約１．５重量％のマゼンタ顔料および約２．５〜約３．５重量％のマゼンタ染料を含む
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記イエローインク組成物が、約２．５〜約５．０重量％のイエロー染料を含む
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記ブラックインク組成物が、約１．５〜約１．８重量％のブラック顔料および約１．５〜約１．８重量％のブラック染料を含む
請求項８〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
前記媒体が、紙基材を含む
請求項８〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材表面の彩度を最大化し、基材を通過する色の透過率を増やすことのできる改良されたインク組成物、および上述した特性を有する改良されたインク組成物の作製方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット記録は、多くの市販品に使用される有利な印刷方法である。利点は、小型、高速、低コスト、および様々な基材への適合性を含む。インクジェット印刷の使用における進歩は、３Ｄ（three dimensional）紙製品の印刷を含み、宝石、立体模型地図（relief map）、形成外科学、医療用実習模型等が含まれる。このような製品は、３Ｄ印刷された画像が紙基材の表面および基材の厚さ方向に高い彩度を有することを必要とする。可溶性着色剤を使用する染料ベースインクは、その厚さ方向に紙基材を浸透するのに適しているが、浸透することによって、基材の上表面がぼやけたり、はっきり見えなくなるため、基材は、色が飽和しているように見えない。可溶性着色剤を含有する顔料ベースインクは、紙基材の表面にシャープな飽和画像を生成するが、このようなインクは、基材を貫通して基材の厚さ方向に基材を飽和させることができない。したがって、３Ｄ印刷された紙基材は、基材の表面および基材の厚さ方向に多彩な飽和画像を必要とする。基板の厚さ方向に彩度を増やそうとすると、より多くの強力な界面活性剤と、インク配合物（ink formulation）中のより多くの着色剤とを使用し、染料ベースインクに溶媒を追加しても、望ましい結果が得られず、場合によっては、印刷問題を増やすことになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、紙基板の３Ｄ画像印刷に適し、基板の表面および基板の厚さ方向に彩度を提供することのできるインクセットの必要性が依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した点から、本発明の実施形態は、インクセットを提供する。インクセットは、シアン顔料対シアン染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までのシアン（cyan）インク組成物と；マゼンタ（magenta）顔料対マゼンタ染料が重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と；イエロー染料を含むイエローインク組成物と；ブラック顔料対ブラック染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物とを含む。
【０００５】
本発明の別の実施形態は、紙基材の厚さ方向にインク彩度およびインク色鮮明度を上げる方法を提供する。この方法は、シアン顔料対シアン染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までのシアンインク組成物と；マゼンタ顔料対マゼンタ染料が重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と；イエロー染料を含むイエローインク組成物と；ブラック顔料対ブラック染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物とを含むインクセットを提供することと、このインクセットで紙基材を印刷することとを含む。
【０００６】
本発明のさらに別の実施形態は、媒体を使用した３Ｄ印刷方法を提供する。この方法は、シアン顔料対シアン染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までのシアンインク組成物と；マゼンタ顔料対マゼンタ染料が重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と；イエロー染料を含むイエローインク組成物と；ブラック顔料対ブラック染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物とを含有するインクセットを提供することと、このインクセットで媒体に印刷することとを含む。
【０００７】
１つの実施形態において、本発明は、上述したインクセットを含有する３Ｄインクジェットプリンタを提供する。
【０００８】
別の実施形態において、本発明は、上述したインクセットで印刷した紙基材を提供する。
【０００９】
いくつかの実施形態において、シアンインク組成物は、約０．５〜約１．５重量％のシアン顔料および約１．５〜約２．５重量％のシアン染料を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態において、マゼンタインク組成物は、約０．５〜約１．５重量％のマゼンタ顔料および約２．５〜約３．５重量％のマゼンタ染料を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態において、イエローインク組成物は、約２．５〜約５．０重量％のイエロー染料を含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ブラックインク組成物は、約１．５〜約１．８重量％のブラック顔料および約１．５〜約１．８重量％のブラック染料を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本実施形態の利点は、染料ベースの、または顔料ベースのみのインクセットで印刷された紙基材と比較して、インクセットが、インクジェット印刷された紙基材に対して大幅に向上した彩度および色鮮明度を示すことである。そのため、インクセットは、グラフィックアート、装飾装置、宝石、および医療分野等における様々な用途に使用可能な紙基材を印刷することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ブラックインク顔料およびブラックインク染料と比較した本発明の１つの実施形態に係る色強度およびブラックインク組成物の紙浸透率のグラフ表示である。
【図２】シアンインク顔料およびシアンインク染料と比較した本発明の１つの実施形態に係る色強度およびシアンインク組成物の紙浸透率のグラフ表示である。
【図３】マゼンタインク顔料およびマゼンタインク染料と比較した本発明の１つの実施形態に係る色強度およびマゼンタインク組成物の紙浸透率のグラフ表示である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
３Ｄ印刷の進歩に伴い、３Ｄ印刷をサポートする技術の需要が拡大した。一般的な３Ｄ印刷プロセスは、高分子溶液や溶融したプラスチックから３Ｄ物体を構築する。しかしながら、新技術は、従来の紙を使用して、３Ｄ物体を構築する。３Ｄ製紙技術に基づくと、数枚の紙を印刷して、これらを接着積層し、所望の物体を提供する。したがって、各用紙は、表面および用紙の厚さ方向に適切な彩度を有する必要がある。
【００１６】
本発明の実施形態は、３Ｄ印刷に適したインクセットを提供する。インクセットは、フルカラー印刷を提供する染料および顔料ベースインクのハイブリッド結合を含む。
【００１７】
１つの実施形態において、インクセットは、シアン顔料対シアン染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：５．０までのシアンインク組成物と；マゼンタ顔料対マゼンタ染料が重量で約１．０：１．５〜約１．０：７．０までのマゼンタインク組成物と；イエロー染料を含むイエローインク組成物と；ブラック顔料対ブラック染料が重量で約１．０：１．０〜約１．０：１．５までのブラックインク組成物とを含む。したがって、シアンインク組成物は、約０．５〜約１．５重量％のシアン顔料および約１．５〜約２．５重量％のシアン染料を含む。マゼンタインク組成物は、約０．５〜約１．５重量％のマゼンタ顔料および約２．５〜約３．５重量％のマゼンタ染料を含む。イエローインク組成物は、約２．５〜約５．０重量％のイエロー染料を含む。ブラックインク組成物は、約１．５〜約１．８重量％のブラック顔料および約１．５〜約１．８重量％のブラック染料を含む。
【００１８】
使用できる適切な顔料は、有機および無機顔料を含み、本質的には、特に、通常約１０μ〜約５０μの範囲の直径を有する噴射ノズルにおいて、インクがインクジェット印刷装置をフリーフロー（free flow）するのに十分な粒子サイズの、本分野において従来使用される任意のクラスの顔料を含む。そのため、適切な顔料粒子サイズは、約０．０２〜約１５であり、好ましくは、約０．０２〜約５であり、より好ましくは、約０．０２〜約１μである。本発明で使用するのに適した顔料は、例えば、アゾレーキ（azo lake）、不溶性アゾ顔料、縮合アゾ顔料、およびキレート（chelate）アゾ顔料等のアゾ顔料、多環式（polycyclic）顔料、ペリレン（perylene）顔料、アントラキノン（anthraquinone）顔料、キナクリドン（quinacridone）顔料、ジオキサジン（dioxazine）顔料、チオインジゴ（thioindigo）顔料、イソインドリノン（isoindolinone）顔料、キノフタロン（quinophthalone）顔料、およびドライレーキ（dry lake）を含む。適切な有機顔料は、ニトロ（nitro）顔料、アニリンブラック（aniline black）、および昼光蛍光（daylight fluorescent）顔料を含む。好ましい顔料は、カーボンブラック、ピグメントレッド１２２、ピグメントレッド２０２、ピグメントブルー１５：３、およびピグメントブルー１５：４を含む。
【００１９】
顔料は、水性キャリア流体（aqueous carrier fluid）に溶解しないため、１つまたはそれ以上の分散剤または自己分散性顔料を使用してもよい。使用する時、分散剤は、本分野に周知のもの、例えば、米国特許第５，７１９，２０４号において教示されたアクリルターポリマー（acrylic terpolymer）、および他の周知の分散剤から選択される。
【００２０】
適切な分散剤を選択する際に考慮すべき要因は、以下のことを含む。まず、分散剤は、顔料粒子表面にしっかり固定され、剪断力（shear force）および他の化学種の競合に耐えられるものでなければならない。したがって、分散剤は、２つの全く別なセグメント：親水性セグメントと疎水性セグメントから成る。親水性セグメントは、水溶液媒体中の重合体溶解を制御する。そのため、この部分の分散ポリマーは、いくつかの親水基を含むモノマーから成り、十分な溶解性を確保する。
【００２１】
一般的な親水性官能基は、カルボン酸、スルホン酸、リン酸塩、およびカルボニル基を含む。これらの高カルボキシ含有量の結果として、多くの場合、アクリルおよびメタクリル酸モノマーを使用して、高分子分散剤の親水性セグメントを生成する。疎水性セグメントは、高分子分散剤を顔料粒子に固定する。好ましい分散剤は、約０．２％〜約０．８％のアクリルターポリマーから成る。
【００２２】
この固定を確実にするため、顔料粒子表面と分散剤中の疎水基の極性を慎重に調和する必要がある。次に、分散剤中の疎水基の物理的な大きさは、顔料表面を完全に覆うのに十分でなければならず、そうでなければ、吸収されたポリマーが凝集剤として作用する。３つ目に、水溶液媒体内に粒子が凝集するのを防ぐため、粒子の周りに必要な厚さの静電層が必要である。顔料対分散剤の（重量）比率は、重量で約１：１〜約９：１の範囲であり、一般的に、重量で約３：１〜約５：１である。
【００２３】
上述した顔料と組み合わせて使用することのできる染料は、例えば、酸性（Acid）、直接（Direct）、食用（Food）、および反応（Reactive）染料等のインクジェットインクに通常使用される染料であり、いずれも本発明において着色剤として使用するのに適している。本質的に、記録媒体にカラー可視画像を形成できる染料であればどの染料であってもよい。
【００２４】
このような染料の例は、ニトロ染料、ニトロソ（nitroso）染料、モノアゾ（mono-azo）、ジアゾ（di-azo）、およびポリアゾ（poly-azo）等のアゾ染料、媒染染料（mordant dye）、ホルマザン導錯体（formazan copper complex）、ピラゾロン（pyrazolones）、およびスチルベン（stilbene）等の予備成形された金属錯体、チアゾール（thiazole）、ジフェニルメタン（diphenylmethane）、トリフェニルメタン（triphenylmethane）、キサンテン（xanthene）、アクリジン（acridine）、 アジン（azine）、オキサジン（oxazine）、チアジン（thiazine）、キニーネ（quinine）、およびインジゴイド（indigoid）を含むが、本発明はこれに限定されない。特に、染料が水溶性であることが好ましい。
【００２５】
ブラック染料の例は、Ｃ．Ｉ．ダイレクトブラック２、４、９、１１、１４、１７、１９、２２、２７、３２、３６、４１、４８、５１、５６、６２、７１、７４、７５、７７、７８、８０、１０５、１０６、１０７、１０８、１１２、１１３、１１７、１３２、１４６、１５４、１６８、１７１、および１９４等の直接染料を含むが、本発明はこれに限定されない。本発明のインク組成物に使用するのに特に好ましいダイレクトブラック染料は、ダイレクトブラック１５４およびダイレクトブラック１６８を含む。Ｃ．Ｉ．アシッドブラック１、２、７、１６、１７、２４、２６、２８、３１、４１、４８、５２、５８、６０、６３、９４、１０７、１０９、１１２、１１８、１１９、１２１、１２２、１３１、１５５、および１５６等の酸性染料を使用してもよい。また、ブラック染料は、Ｃ．Ｉ．ベーシックブラック２および８等の塩基性染料、Ｃ．Ｉ．リアクティブブラック１、３、５、６、８、１２、および１４等の反応染料、Ｃ．Ｉ．フードブラック１および２等の食用色素から選択される。したがって、他の好ましいブラック染料は、ニュージャージー州パラマス（Paramus）にあるイルフォードイメージング社（Ilford Imaging USA, Inc.）から入手可能なイルフォード（ILFORD）Ｋ−１３３４、イルフォードＫ−１３３２、ファストブラック（Fast Black）、バスアシッドブラック（Basacid Black）Ｘ３８、およびベイスクリプトスペシャルブラック（Bayscript Special Black）ＳＰを含む。
【００２６】
マゼンタ染料の例は、日本マゼンタＪＰＤ  ＬＭ−１リキッド（アントラピリドンジスルホン酸（anthrapyridone disulfonic acid））、および米国特許第５，２５４，１６０号に開示されたマゼンタ染料を含むが、本発明はこれに限定されない。他のマゼンタ染料は、アシッドレッド３５、アシッドレッド５２、アシッドレッド８１、アシッドレッド２４９、アシッドレッド２８９、ダイレクトレッド２８９、ダイレクトレッド２２７、ダイレクトバイオレット１０７、プロジェクト（PROJET）マゼンタ２、プロジェクトマゼンタ３ＢＯＡ、デュアシン（DUASYN）マゼンタＮＭ−ＳＦ、イルフォードＭ３７７、１−（２，４−キシリルアゾ）−２−ナフトール−３，６−ジスルホン酸ジナトリウム塩（1-(2,4-xylylazo)-2-naphthol-3,6-disulphonic acid disodium salt）（アシッドレッド２６；３−ヒドロキシ−４−（４−スルホナト−１−ナフチルアゾ）−２，７−ナフタレンジスルホン酸三ナトリウム（trisodium 3-hydroxy-4-(4-sulfonato-1-naphthylazo)-2,7-naphthalenedisulfonate）（アシッドレッド２７）；７−ナフタレンジスルホン酸（7-naphthalenedisulfonicacid）、４−アミノ−５−ヒドロキシ−６−フェニルアゾ−ジナトリウム塩（4-amino-5-hydroxy-6-phenylazo-disodium salt）（アシッドレッド３３）；スルホローダミンＢモノナトリウム塩（sulforhodamine B monosodium salt）（アシッドレッド５２）；２−（２，４，５，７−テトラブロモ−６−ヒドロキシ−３−オキソ−３ｈ−キサンテン−９−イル）−安息香酸二ナトリウム（2-(2,4,5,7-tetrabromo-6-hydroxy-3-oxo-3h-xanthen-9-yl)-benzoic acid disodium）（アシッドレッド８７）；２’，４’，５’，７’−テトラブロモ−４，５，６，７−テトラクロロ−フルオレセイン二ナトリウム塩（2',4',5',7'-tetrabromo-4,5,6,7-tetrachloro-fluoresceidisodium salt）（アシッドレッド９２）；４，５，６，７−テトラクロロ２’，４’，５’，７’−テトラヨード−フルオレセイン二ナトリウム塩（4,5,6,7-tetrachloro-2',4',5',7'-tetraiodo-fluoresceidisodium salt）（アシッドレッド９４）；およびキサンチリウム，９−（２−カルボキシフェニル）−３−［（２−メチルフェニル）アミノ］−６−［（２−メチル−４−スルホフェニル）アミノ］−ヒドロキシド，分子内塩，モノナトリウム塩（xanthylium, 9-(2-carboxyphenyl)-3-[(2-methylphenyl)amino]-6-[(2-methyl-4-sulfophenyl)amino]-hydroxide, inner salt, monosodium salt）（アシッドバイオレッド９）、およびその組み合わせから選択される。
【００２７】
イエロー染料の例は、日本イエローＪＰＤ  ＬＭ−ＮＬリキッド、ダイレクトイエロー１３２、ダイレクトイエロー８６、アシッドイエロー４２、アシッドイエロー１７、ダイレクトイエロー４４、ダイレクトイエロー５０、ダイレクトイエロー８６、ダイレクトイエロー１７３、プロジェクトファストイエロー２、プロジェクトイエロー７４６、イルフォードＹ１１８９、２，４−ジニトロ−１−ナフトール−７−スルホ二ナトリウム塩（2,4-dinitro-1-naphthol-7-sulfo disodium salt）（アシッドイエロー１）；ベンゼンスルホン酸（benzenesulfonic acid）、４−４，５−ジヒドロ−３−メチル−５−オキソ−４−（フェニルアゾ）−１Ｈ−ピラゾール−１−イル−，ナトリウム塩（4-4,5-dihydro-3-methyl-5-oxo-4-(phenylazo)-1H-pyrazol-1-yl-,sodium salt）（アシッドイエロー１１）：１Ｈ−ピラゾール−３−カルボン酸（1H-Pyrazole-3-carboxylic acid）、４，５−ジヒドロ−５−オキソ−１−（４−スルホフェニル）−４−［４−スルホフェニルアゾ］−，三ナトリウム塩（4,5-dihydro-5-oxo-1-(4-sulfophenyl)-4-[(4-sulfophenyl)azo]-,trisodium salt）（アシッドイエロー２３）；５−クロロ−２−（５−ヒドロキシ−３−メチル−４−（４−（（４−メチルフェニル）スルホニルオキシ）フェニルアゾ）−ピラゾール−１−イル）ベンゼンスルホネートナトリウム（Sodium 5-chloro-2-(5-hydroxy-3-methyl-4-(4-((4-methylphenyl)sulphonyloxy)phenylazo)-pyrazol-1-yl)benzenesulphonate）（アシッドイエロー４０）；および９−（ｏ−カルボキシフェニル）−６−ヒドロキシ−３ｈ−キサンテン−３−オン，二ナトリウム塩（9-(o-carboxyphenyl)-6-hydroxy-3h-xanthen-3-one,disodiumsalt）（アシッドイエロー７３）、およびその混合物を含むが、本発明はこれに限定されない。
【００２８】
シアン染料の例は、フジプロジェクトシアン（Fuji PROJET Cyan）ＧＬＦ、日本シアンＪＰＤ  ＬＭ−１リキッド、ベンゼンメタンアミニウム，Ｎ−エチル−Ｎ−［４−［［４−［エチル［（３−スルホフェニル）メチル］アミノ］フェニル］（４−ヒドロキシ−２−スルホフェニル）メチレン］−２，５−シクロ−ヘキサジエン−１−イリデン］−３−スルホ−，分子内塩，二ナトリウム塩（benzenemethanaminium, N-ethyl-N-[4-[[4-[ethyl[(3-sulfophenyl)methyl]amino]phenyl](4-hydroxy-2-sulfophenyl)methylene]-2,5-cyclo-hexadien-1-ylidene]-3-sulfo-,inner salt, disodium salt）（フードブルー２）；１−アミノ−９，１０−ジオキソ−４−フェニルアミノアントラセン−２−スルホネートナトリウム（sodium 1-amino-9,10-dioxo-4-phenylaminoanthracene-2-sulphonate）（アシッドブルー５）； ベンゼンメタンアミニウム，Ｎ−エチル−Ｎ−［４−［［４−［エチル［（３−スルホフェニル）メチル］−アミノ］フェニル］（２−スルホフェニル）メチレン］−２，５−シクロヘキサジエン−１−イリデン］−３−スルホ−，分子内塩，二アンモニウム塩（benzenemethanaminium, N-ethyl-N-[4-[[4-[ethyl[(3-sulfophenyl)methyl]-amino]phenyl](2-sulfophenyl)methylene]-2,5-cy-clohexadien-1-ylidene]-3-sulfo-,inner salt, diammonium salt）（アシッドブルー９）；およびベンゼンメタンアミニウム，Ｎ−［４−［［４−［（４−エトキシ−フェニル）アミノ］フェニル］［４−［エチル［（３−スルホフェニル）−メチル］アミノ］−２メチルフェニル］メチレン］−３−メチル−２，５−シクロゲキサジエン−１−イリデン］−Ｎ−エチル−３−スルホ−，分子内塩，モノナトリウム塩（benzenemethanaminium,N-[4-[[4-[(4-ethoxy-phenyl)amino]phenyl][4-[ethyl[(3-sulfophenyl)-methyl]amino]-2-methylphenyl]methylene]-3-methyl-2,5-cyclohexadien-1-ylidene]-N-ethyl-3-sulfo-, inner salt, monosodium salt）（ブリリアントブルー）、およびその混合物を含むが、本発明はこれに限定されない。
【００２９】
インクセットにおける各インク組成物は、ジプロピレングリコール（dipropylene glycol）、トリプロピレングリコール（tripropylene glycol）、トリエチレングリコール（triethylene glycol）、テトラエチレングリコール（tetraethylene glycol）、１，（２，−ヒドロキシエチル）−２−ピロリドン（1,(2,-hydroxyethyl)-2-pyrrolidone）、トリメチロールプロパン（trimethylolpropane）、１，２−プロパンジオール（1,2-propanediol）、１，３−プロパンジオール、１，５−プロパンジオール、２−ピロリドン（2-pyrrolidone）、ポリエチレングリコール（polyethylene glycol）、ジエチレングリコール（diethylene glycol）、トリエチレングリコール（triethylene glycol）、テトラエチレングリコール（tetraethylene glycol）、２，２−チオジエタノール（2,2-thiodiethanol）、およびその混合物から成る群より選ばれた潤滑剤（humectant）；および１，２−ヘキサンジオール（1,2-hexandiol）、ヘキシルカルビトール（hexyl carbitol）、ジエチレングリコールブチルエーテル（diethylene glycol butyl ether）、ジエチレングリコールベンジルエーテル（diethylene glycol benzyl ether）、ｎ−プロピルアルコール（n-propyl alcohol）、第二級アルコールエトキシレート（secondary alcohol ethoxylate）、エトキシル化したアセチレンジオール（ethoxylated acetylenic diol）、ポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン（polyalkyleneoxide modified heptamethyltrisiloxane）、およびその混合物から成る群より選ばれた浸透剤（penetrant）を含む。特に好ましい潤滑剤は、数平均分子量が約４００（ＰＥＧ４００）のポリエチレングリコールと２−ピロリドンの混合物である。インク組成物中のＰＥＧ４００の量は、インク組成物の合計重量に対し、好ましくは、約３〜約１０重量％の範囲であり、最も好ましくは、約７〜約８重量％の範囲である。インク組成物中の２−ピロリドンの量も、インク組成物の合計重量に対し、好ましくは、約３〜約１０重量％の範囲であり、最も好ましくは、約７〜約８重量％の範囲である。
【００３０】
本発明に係るインク組成物は、インク組成物の主要部分であるインク媒体（ink vehicle）または分散媒（carrier fluid）も含む。インク組成物中のインク媒体の量は、一般的に、インク組成物の合計重量に対し、約６０〜約８０重量％の範囲である。特に適切なインク媒体は、脱イオン水であるが、本実施形態は、インク媒体として水を使用することに限定されないため、有機系インク媒体で作られたインク組成物および有機系インク媒体と水の混合物を含んでもよい。
【００３１】
適切な担体混合物の選択は、例えば、所望の表面張力および粘度を含む特定の応用条件、選択した着色剤の組み合わせ、所望のインクの乾燥時間、およびインクを印刷する紙の種類によって決まる。選択できる水溶性有機溶媒の代表例は、（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、ｓｅｃ−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（furfuryl）アルコール、およびテトラヒドロフルフリルアルコール等のアルコール；（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等のケトンまたはケトアルコール；（３）テトラヒドロフラン（tetrahydrofuran）およびジオキサン（dioxane）等のエーテル；（４）酢酸エチル、乳酸エチル、炭酸エチレン、および炭酸プロピレン等のエステル；（５）エチレングリコール、ジ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、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（glycerol）、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、およびチオジグリコール等の多価アルコール；（６）エチレングリコールモノメチル（またはモノエチル）エーテル、ジエチレングリコールモノメチル（またはモノエチル）エーテル、プロピレングリコールモノメチル（またはモノエチル）エーテル、トリエチレングリコールモノメチル（またはモノエチル）エーテル、およびジエチレングリコールジメチル（またはジエチル）エーテル等のアルキレングリコールから誘導された低級アルキルモノ−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−イミダゾリジノン等の窒素含有環式化合物；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等の硫黄含有化合物を含む。他の有用な有機溶媒は、ラクトン（lactone）およびラクタム（lactam）を含む。適切な置換または非置換のラクタムの例は、２−ピロリドン、１−メチル２−ピロリドン、およびＮ−（２−ヒドロキシエチル）−２−ピロリドンを含む。
【００３２】
共溶媒は、一般的に、約５〜約３０重量％の量で存在し、より好ましくは、約１０〜約３０重量％であり、ここで包含される全ての範囲を含む。上記の内容からわかるように、共溶媒の量は、一部、インクの別の組成物によって決まる。
【００３３】
本実施形態のインク組成物にバインダーを選択的に使用して、インク内に顔料粒子を埋めて、印刷媒体に接着するのを助けてもよい。バインダーの使用により、インク耐久性および画像性能が上がる。適切なバインダーは、アクリル系バインダー、一般的なメタクリレートおよびアクリレートを含み、粒子サイズは、２００〜５００ｎｍの範囲であり、好ましくは、２５０〜３５０ｎｍの範囲である。高ＴＧバインダーは、通常、長期間噴射条件に対して好ましいが、低ＴＧバインダーは、シミ耐久性に対して好ましい。単峰型（unimodal）ランダム（ブロックではない）ポリマーバインダーも好ましい。
【００３４】
好ましいバインダーは、インク組成物中に約０〜約５重量％のアクリジェット（ACRYJET）３６６６を含むことができる。アクリジェット３６６６は、ロム・アンド・ハース（Rohm & Haas）から得られる専有の単峰型アクリル系エマルジョン（proprietary unimodal acrylic emulsion）であり、ブチルメタクリレートおよびメチルメタクリレートモノマーから成るランダムコポリマーを含む。
【００３５】
ここで説明したインク組成物の別の成分は、浸透剤である。浸透剤は、１，２−ヘキサンジオール、ヘキシルカルビトール、ジエチレングリコールブチルエーテル、ジエチレングリコールベンジルエーテル、ｎ−プロピルアルコール、コネチカット州ダンベリーのユニオンカーバイド（Union Carbide）から入手可能なタージトール（TERGITOL）１２−Ｓ−７およびタージトール１５−Ｓ−９等の第二級アルコールエトキシレート、ペンシルベニア州アレンタウンのエアープロダクツ・アンド・ケミカルズ（Air Products and Chemicals, Inc.）から入手可能なサーフィノール（SURFYNOL）４６５およびサーフィノール４８５等のエトキシル化したアセチレンジオール、コロラド州グリーリーのラブランド・インダストリーズ（Loveland Industries, Inc.）から入手可能なシルウェット（SILWET）Ｌ等のポリアルキレンオキシド変性ヘプタメチルトリシロキサン、およびその混合物から成る群より選択される。特に好ましい浸透剤は、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル（ｎ−ヘキシルカルビトール）と１，２−ヘキサンジオールの混合物である。インク組成物中のヘキシルカルビトールの好ましい量は、インク組成物の合計重量に対し、約０．１〜約１．０重量％の範囲であり、最も好ましくは、約０．３〜約０．５重量％の範囲である。インク組成物中のヘキサンジオールの量は、インク組成物の合計重量に対し、約０．５〜約５重量％の範囲であるのが好ましく、最も好ましくは、約１〜約３重量％の範囲である。
【００３６】
他の従来の添加剤、例えば、殺生物剤（biocide）、防カビ剤（mildew proofing agent）、ｐＨ調整剤、抗酸化剤、伝導性改良剤（conductivity modifiers）、界面活性剤、キレート剤（chelating agent）、粘度調整剤、および酸素吸収剤をインク組成物に含んでもよい。殺生物剤の具体例は、安息香酸ナトリウム（sodium benzoate）、ペンタクロロフェノールナトリウム（sodium pentacholorphenol）、ナトリウム２−ピリジンチオール−１−オキシド（sodium 2-pyridinethiol-1-oxide）、デヒドロ酢酸ナトリウム（sodium dehydroactate）、および１．２−ベンズイソチアゾリン−３−オン（1,2-benzisothiazolin-3-one）（プロキセル（PROXEL）ＧＸＬ）を含む。
【００３７】
例えば、シルウェット等の界面活性剤を追加して、インクの表面張力を変更し、インクの紙への浸透を調整してもよい。このような界面活性剤は、インク組成剤中に含まれるものであって、分散剤の成分ではない。適切な界面活性剤は、非イオン性、両性、イオン性の界面活性剤を含み、好ましい界面活性剤は、アルキル硫酸、ノニルフェニルポリエチレングリコール（nonyl phenyl polyethylene glycol）、シルウェット（ＯＳＩシーラント（OSI Sealants, Inc.））、タージトール（ユニオンカーバイド）、およびサーフィノール（エアープロダクツ・アンド・ケミカルズ）を含む。
【００３８】
例えば、エチレンジアミンテトラアセテート（ethylene diamine tetraacetate, EDTA）等のキレート剤を追加して、金属またはアルカリ金属イオン汚染物質または不純物からの有害作用を防ぐことができる。一般的に、キレート剤は、約０．１〜約１，０重量％の量で組成物に追加される。
【００３９】
また、例えば、１，２−ベンズ−イソチアゾリン−３−オンをインクに追加して、微生物の成長を防止または抑制することができる。好ましい殺生物剤は、デラウェア州ウィルミントンのアビシア（Avecia, Inc.）から入手可能なプロキセルＧＸＬである。一般的に、約０．１〜約１．９重量％の殺生物剤が有効であり、好ましくは、約０．１〜約０．２重量％である。
【００４０】
緩衝材（好ましくは、水酸化カリウム）を追加して、インクに対し所望のｐＨを調整または維持することができる。上記で説明したように、緩衝材の量は、インク中の他の成分によって決まる。しかしながら、少量の緩衝材（例えば、約０．０１〜約０．３重量％）をインクに追加することが有用であることがわかっている。
【００４１】
インク組成物を提供するための成分の追加順は、本発明において特に限定されない。しかしながら、配合を行う好ましい順番は、顔料濃縮液として染料および顔料を水に追加し、その後、他の成分、すなわち、潤滑剤、浸透剤、および殺生物剤を染料と顔料の混合物に追加する。成分をよく混合して、インク組成物を提供する。
【００４２】
本発明のインクは、本質的に、インクジェットインクを作製するための任意のプロセスによって作製することができる。例示的インクを作製するための好ましい手順は、以下の通りである：潤滑剤、浸透剤、および殺生物剤をＤＩ水に追加して、２０分間混合する。その後、顔料濃縮液（分散剤用）および／または染料をゆっくり追加して、さらに２０分間混合する。混合している間、ｐＨ緩衝材で、インクのｐＨを約８．２〜約８．５に調整する。そして、インクを一連のフィルタでフィルタリングし、最終フィルタを１．２ミクロンにする。マイクロトラック（Microtrac）ＵＰＡ１５０で判断した中央の粒子サイズは、約２０ｎｍ〜約１５０ｎｍである。
【００４３】
代表的な染料および顔料インク配合物を以下の表に示す。
【００４４】
【表１】
2018021195.tif 000003
【００４５】
以下の実例において、紙基材を通過する顔料と染料を混合したインク組成物の輝度Ｌ＊を顔料インク組成物および染料インク組成物単独の輝度Ｌ＊と比較する。
【００４６】
（実例１）
約５０重量％のブラック染料および約５０重量％のブラック顔料を含有するブラックインク組成物をインクジェット紙に印刷して、紙を通過するＬ＊値を決定した。結果は、図１に示した通りであり、Ａ１は、染料と顔料インクの混合物で印刷したインクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｂ１は、顔料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｃ１は、染料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値である。紙の裏側は、印刷されたインクの量が１〜３ｍｇ／ｃｍ２の紙上のインクの範囲において比較的高いＬ＊を有し、染料と顔料インクの混合物をＡ２、顔料インクをＢ２、および染料インクをＣ２で示す。しかしながら、染料インクＣ２は、５〜７ｍｇ／ｃｍ２の紙上のインクの範囲で紙の両側において大体同じＬ＊を有する。線Ａ１、Ｂ１、Ｃ１で示したように、Ｌ＊値は、印刷されたインクの量が増えるにつれて、紙の印刷側で減少し、顔料インク（Ｂ１）が紙の印刷側において最も暗い色（最低Ｌ＊値）を有する。予想通り、染料と顔料の混合物（Ａ２）および染料インク（Ｃ２）は、顔料インク（Ｂ２）よりも、印刷されたインク量の増加に対して紙の裏側におけるＬ＊値が大幅に減少し、予想されるように、顔料インク（Ｂ２）は、通常、紙の印刷側に残っている。染料は、最も簡単に紙を浸透するため、染料インク（Ｃ２）は、印刷されたインク量の全ての範囲で最も低いＬ＊値を有する。線Ａ１に示すように、染料と顔料のインク混合物は、紙の印刷側において、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値が顔料インクＢ１と類似しており、紙の裏側においては、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値（Ａ２）が染料インク（Ｃ２）と類似して大幅に減少している。
【００４７】
（実例２）
１．２重量％のシアン顔料と２．２重量％のブルー染料を含有するシアンインク組成物をインクジェット紙に印刷して、紙を通過するＬ＊値を決定した。結果は、図２に示した通りであり、Ｄ１は、染料と顔料インクの混合物で印刷したインクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｅ１は、顔料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｆ１は、染料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値である。線Ｄ１、Ｅ１、およびＦ１で示したように、Ｌ＊値は、印刷されたインクの量が増えるにつれて、紙の印刷側で減少し、通常、インクの混合物（Ｄ１）および顔料インク（Ｅ１）紙が印刷側において最も暗い色（最低Ｌ＊値）を有する。予想通り、染料と顔料の混合物（Ｄ２）および染料インク（Ｆ２）は、顔料インク（Ｅ２）よりも、印刷されたインク量の増加に対して紙の裏側におけるＬ＊値が少し減少し、予想されるように、顔料インク（Ｅ２）は、通常、紙の印刷側に残っている。染料は、最も簡単に紙を浸透するため、染料インク（Ｆ２）は、印刷されたインク量の全ての範囲で最も低いＬ＊値を有する。線Ｄ１に示すように、染料と顔料のインク混合物は、紙の印刷側において、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値が顔料インクＥ１と類似しており、紙の裏側においては、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値（Ｄ２）が染料インク（Ｆ２）と類似して減少している。
【００４８】
（実例３）
１．０重量％のマゼンタ顔料と３．０重量％のマゼンタ染料を含有するマゼンタインク組成物をインクジェット紙に印刷して、紙を通過するＬ＊値を決定した。結果は、図３に示した通りであり、Ｇ１は、染料と顔料インクの混合物で印刷したインクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｈ１は、顔料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値であり、Ｉ１は、染料インクに関する紙の印刷側におけるＬ＊値である。線Ｇ１、Ｈ１、およびＩ１で示したように、Ｌ＊値は、印刷されたインクの量が増えるにつれて、紙の印刷側で減少し、通常、染料と顔料インクの混合物（Ｇ１）が紙の印刷側において最も暗い色（最低Ｌ＊値）を有する。予想通り、染料と顔料の混合物（Ｇ２）および染料インク（Ｉ２）は、顔料インク（Ｈ２）よりも、印刷されたインク量の増加に対して紙の裏側におけるＬ＊値が少し減少し、予想されるように、顔料インク（Ｈ２）は、通常、紙の印刷側に残っている。染料は、最も簡単に紙を浸透するため、染料インク（Ｉ２）は、印刷されたインク量の全ての範囲で最も低いＬ＊値を有する。線Ｇ１に示すように、染料と顔料のインク混合物は、紙の印刷側において、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値が顔料インクＨ１と類似しており、紙の裏側においては、印刷されたインク量の全ての範囲でＬ＊値（Ｇ２）が染料インク（Ｉ２）と類似して減少している。
【００４９】
以上のごとく説明したが、本発明の実施形態において、修正および／または変更が可能であることは、上記説明から当業者には明らかであろう。したがって、上記説明は、好ましい実施形態を例示しただけであり、本発明を限定する意図はなく、本発明の真の精神および範囲は、添付の特許請求の範囲を参照して決定される。
【図１】
2018021195.tif 000004
【図２】
2018021195.tif 000005
【図３】
2018021195.tif 000006