(57)【要約】【課題】インクジェット用インクの製造方法を提供する。【解決手段】前記方法は、以下の工程：（Ａ）顔料、顔料用キャリアおよび分散剤を含有する有機顔料分散体を準備する工程、（Ｂ）１００μｍ未満の平均粒度を有する硬質微粉砕媒体で前記顔料分散体を混合する工程、（Ｃ）工程（Ｂ）の混合物を高速ミルに入れる工程、（Ｄ）９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有するような顔料粒度分布が得られるまで、工程（Ｃ）由来の混合物を微粉砕する工程、（Ｅ）工程（Ｄ）で微粉砕した混合物から微粉砕媒体を分離する工程、そして（Ｆ）工程（Ｅ）由来の混合物を希釈して、インクジェット・プリンターに適する顔料濃度を有するインクジェット用インクを得る工程、を含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程：  （Ａ）顔料、顔料用キャリアおよび分散剤を含有する有機顔料分散体を準備する工程、
（Ｂ）１００μｍ未満の平均粒度を有する硬質微粉砕媒体で前記顔料分散体を混合する工程、
（Ｃ）工程（Ｂ）の混合物を高速ミルに入れる工程、
（Ｄ）９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有するような顔料粒度分布が得られるまで、工程（Ｃ）由来の混合物を微粉砕する工程、
（Ｅ）工程（Ｄ）で微粉砕した混合物から微粉砕媒体を分離する工程、そして
（Ｆ）工程（Ｅ）由来の混合物を希釈して、インクジェット・プリンターに適する顔料濃度を有するインクジェット用インクを得る工程、
を含む、インクジェット用インクの製造方法。
【請求項２】
９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル未満のサイズを有するような粒度を有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インク。
【請求項３】
インク受容性紙基板、および９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル未満のサイズを有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インク
を含んで成る、ディジタル・データ信号に応じるインクジェット・プリンター。
【請求項４】
有機顔料がキナクリドン顔料である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項５】
有機顔料がフタロシアニン銅である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項６】
有機顔料がカーボン・ブラックである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項７】
インクの表面張力が２０ダイン／cm〜７０ダイン／cmである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項８】
インクの粘度が１〜５センチポアズである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項９】
インクの粒度が動的光散乱を用いる超微粒子分析器によって測定されている請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１０】
顔料がインク重量に対して０．１〜１０重量％の量でインク中に存在している請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１１】
インク中の顔料対分散剤の重量比が、２０：１〜１：２である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１２】
ピエゾ効果により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１３】
熱により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１４】
オンデマンドで液滴を吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１５】
連続的な流れとしてインクを吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１６】
９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル未満のサイズであり、そしてインクの表面張力が３０ダイン／cm〜５０ダイン／cmである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１７】
インクがイエローである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１８】
以下の工程：
ディジタル・データ信号に応じるインクジェット・プリンターを準備する工程、
前記プリンターにインク受容性基板を装填する工程、
前記プリンターに９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インクを装填する工程、そして
前記ディジタル・データ信号に応じてインク受容性素子に印刷する工程、
を含む、インクジェット印刷方法。
【請求項１９】
前記基板が紙である請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２０】
プリンターが、ピエゾ効果により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２１】
プリンターが、熱により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２２】
プリンターが、オンデマンドで液滴を吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２３】
プリンターが、連続的な流れとしてインクを吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット印刷の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷は、ディジタル信号に応じて基板（紙、透明なフィルム、織物など）にインクの液滴を被覆することにより画像を生成する非衝撃方法である。インクジェット・プリンターは、工業用ラベリングから机上用文書および絵画イメージングの短時間印刷に及ぶ市場の全域で幅広い用途が見いだされてきた。インクジェット・プリンターに使用されるインクは、一般的には色素ベースとしてかまたは顔料ベースとして分類される。
色素は、分子的に分散されているかまたはキャリアにより溶解された色料である。キャリアは、室温で液体であっても固体であってもよい。通常使用されるキャリアは、水であるかまたは水と有機補助溶剤との混合物である。各々個々の色素分子は、キャリアの分子で取り囲まれる。色素ベース・インクでは、顕微鏡の下では全く粒子が観察されない。色素ベース・インクジェット用インクにおいて近年多数の進歩が存在するとはいえ、そのようなインクは、まだなお普通紙上の低い光学濃度および耐光性が乏しいといった欠点を有する。水がキャリアとして使用される場合、そのようなインクは通常水に対する堅牢性が乏しいという欠点を有する。
【０００３】
顔料ベース・インクは、これらの制限に取り組む手段として人気を獲得してきた。顔料ベース・インクでは、色料は個別粒子として存在する。これらの顔料粒子は、一般的にはキャリアの凝集および沈降から顔料粒子を維持するために供給される分散剤もしくは安定剤として既知である添加剤で処理される。顔料ベース・インクは、色素ベース・インクとはむしろ異なる一連の欠点を有する。これらの欠点は、従来の顔料ベース・インクが、顔料によって広範に変化する粒度および粒度分布を示す事実による。これは、経費と時間のかかる濾過工程を必要とすることが多く、かつインクジェット・プリンターのオリフィスを塞ぐことになることが多い。これは、インクジェット・プリンター処理に使用できる入手可能な顔料の数を劇的に制限する。例えば、多種多様な色彩の顔料が従来技術文献に記載されているとはいえ、商業的に入手可能なインクジェット用インクは、カーボンブラックをベースとするブラック・インクに制限される。
【０００４】
米国特許第 5,026,427号明細書（MitchellおよびTrout ）には、６００〜１３００ｎｍの粒度を有する着色されたインクジェット用インクの調製方法が記載されている。米国特許第 5,085,698号明細書（Ma, Matrick, Shor,およびSpinelli）には、１０７〜２０５ｎｍの範囲の平均粒度からなる着色されたインクジェット用インクが記載されている。米国特許第 5,310,778号明細書（A. Shor およびH. Spinelli ）には、１００および１５７ｎｍの平均粒度を有する着色されたインクジェット用インクを調製するための分散処理方法が記載されている。米国特許第 4,597,794号明細書（Ohta他）には、着色されたインクジェット用インクを調製し、次いで遠心分離して１μｍよりも大きい粒子を取り除く方法が記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
大部分の従来の微粉砕方法の共通の欠点は、それらが、製造業者から供給される顔料の一次粒度より顔料粒度を小さくできないことである。顔料粒子は、凝集粉末または湿ったフィルターケークとして供給される。顔料からインクを調製する方法には、共通して以下の２つの工程が含まれる。（ａ）顔料を一次粒子に分解する分散工程もしくは微粉砕工程、および（ｂ）分散された顔料濃縮物をキャリアおよび別の添加剤で希釈して、使用強度のインクにする希釈工程。微粉砕工程では、一般的には顔料を、硬質不活性微粉砕媒体と共にキャリア（典型的には完成したインクに用いられるものと同じキャリア）中で懸濁する。伝統的な従来の処理では、微粉砕媒体は、通常約３００μｍより大きい直径に制限される。機械的エネルギーをこの顔料分散体に供給すると、微粉砕媒体と顔料との間で衝突が起こり、顔料はその一次粒子に解凝集する。原料顔料の解凝集を促進するために、コロイド粒子安定性を維持するために、そして粒子再凝集および沈降を遅らせるために、通常分散剤もしくは安定剤、または両者を顔料分散体に添加する。
【０００６】
前記のような微粉砕後の顔料の平均粒度は、一般的には、約１００ｎｍ（０．１μｍ）よりも大きい。さらに、粒度分布は比較的広く、粒子の形は粗い球状から極めて非球面状の針状の粒子までの範囲でありうる。比較的大きな平均粒度、広い分布および不規則な形状の組合せは、幾つかのより大きくて不規則な形の粒子により、インクジェット・オリフィスが部分的にまたは完全に塞がれるといった問題をもたらす。この欠点が濾過、遠心分離、もしくは別の手段により解決されるかもしれないとはいえ、これは、複雑さ、経費、およびインクの製造に要する時間の量を追加することになる。より大きくて非球面状の粒子が除去または排除されるような場合でさえ、これらのインクは、約１００ｎｍを越える粒子による光の散乱により透明度が減少する。これにより、投影されたカラー画像の品質が悪くなり、シアン、マゼンタおよびイエローの一次カラーを混合して二次カラーを生成する場合、発生する相互悪影響により色域を低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の工程：
（Ａ）顔料、顔料用キャリアおよび分散剤を含有する有機顔料分散体を準備する工程、
（Ｂ）１００μｍ未満の平均粒度を有する硬質微粉砕媒体で前記顔料分散体を混合する工程、
（Ｃ）工程（Ｂ）の混合物を高速ミルに入れる工程、
（Ｄ）９０重量％の顔料粒子が１００ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有するような顔料粒度分布が得られるまで、工程（Ｃ）由来の混合物を微粉砕する工程、
（Ｅ）工程（Ｄ）で微粉砕した混合物から微粉砕媒体を分離する工程、そして
（Ｆ）工程（Ｅ）由来の混合物を希釈して、インクジェット・プリンターに適する顔料濃度を有するインクジェット用インクを得る工程、
を含む、インクジェット用インクの製造方法を提供する。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の課題を解決または著しく低減する。より簡単であまり時間がかからず、そしてあまり高価ではない、従来のインクジェット用インクに与えられるものよりも小さな顔料粒子および狭い粒度分布を有するインクジェット用インクを生成する方法を提供する。該インクは、従来の方法で調製された顔料ベース・インクと比較した場合、挙動が著しく改良されたこと、および本質的な汚染が著しく低減されたことを示した。そのような微粒子が、従来のインクジェット用インクと比較して十分汚染を免れて調製できることは、特に驚くべきことであった。これらのインクから形成された画像は、色域が拡大すること、高度の画像透明度、および高インク被覆量の領域における画像クラッキングを低減することを示した。該インクは、濾過が容易であり、優れた貯蔵寿命を示し、そしてプリントヘッドを塞ぎにくい。これらのインクは、別の必要なインク成分とうまく混合し、そしてサーマル・ドロップ−オン−デマンド（thermal drop-on-demand）インクジェット・プリンターを用いてうまく印刷される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明では、１００ｎｍ未満の平均粒度のインクジェット用インク顔料分散体が調製される。１００μｍ、好ましくは５０μｍ未満の平均粒度を有するポリマー微粉砕媒体を用いて、９０重量％の顔料を１００ｎｍ未満の粒度に微粉砕する。実に優れた粒度低減が、約５μｍの粒度を有する媒体で達成された。
微粉砕媒体として使用してもよい多数の異なる型の材料、例えば、ガラス、セラミック、金属およびプラスチックが存在する。好ましい態様では、粉砕媒体は、好ましくは実質的に球形の形の粒子、例えば、本質的にポリマー樹脂からなるビーズであってもよい。
【００１０】
一般的には、本明細書で使用に適するポリマー樹脂は、化学的かつ物理的に不活性であり、金属、溶媒およびモノマーを実質的に含まず、そしてそれらが微粉砕中に削られるかまたは破砕されるのを避けることができるのに十分な硬度および破砕性を有する。適するポリマー樹脂には、架橋ポリスチレン、例えば、ジビニルベンゼンで架橋されたポリスチレン、スチレン・コポリマー、ポリアクリレート、例えば、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリカーボネート、ポリアセタール、例えば、Derlin（商標）、塩化ビニル・ポリマーおよびコポリマー、ポリウレタン、ポリアミド、ポリ（テトラフルオロエチレン）例えば、Teflon（商標）、および別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エステル、例えば、酢酸セルロース、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）、シリコーン含有ポリマー、例えば、ポリシロキサンなどが含まれる。ポリマーは、生物分解性であってもよい。具体的な生物分解性ポリマーには、ポリ（ラクチド）、ポリ（グリコリド）、ラクチドおよびグリコリドのコポリマー、ポリアンヒドリド、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・コポリマー、ポリ（オルトエステル）、ポリ（カプロラクトン）、ならびにポリ（ホスファゼン）が含まれる。ポリマー樹脂は、０．９〜３．０g/cm３  の密度を有することができる。高密度樹脂は、これらがより効率よく粒度を低減すると信じられているので、好ましい。最も好ましいものは、スチレンをベースとする架橋されたまたは架橋されていないポリマー媒体である。
【００１１】
微粉砕は、高速ミルで行われる。高速ミルとは、本発明者らは毎秒約５メートル以上の速さに微粉砕媒体を加速できる微粉砕装置を意味する。ミルは、１つ以上の羽根車を備えた回転軸を含む。そのようなミルでは、媒体に与える速度は、羽根車の周囲速度にほぼ等しく、それは、１分間あたりの羽根車の回転数、πおよび羽根車の直径による。十分な微粉砕媒体速度は、例えば、９０００ rpmで操作した場合、直径４０ｍｍを有するカウルス型（Cowles-type)のこ歯羽根車で達成される。微粉砕媒体、顔料、液状分散媒および分散剤の好ましい割合は、広い制限範囲内で変化することができ、かつ例えば、選択された特定の材料、ならびに微粉砕媒体の大きさおよび密度などに依存する。方法を、連続、バッチまたは半バッチ・モードで実施してもよい。
【００１２】
バッチ式微粉砕
単純混合を用いて、＜１００μｍの微粉砕媒体、液体、顔料および分散剤のスラリーを調製する。このスラリーを従来の高エネルギー・バッチ式微粉砕方法、例えば、高速アトリッター・ミル、振動ミル、ボール・ミルなどで微粉砕してもよい。このスラリーを、活性材料が粉砕する予め決められた時間微粉砕して、粒度を最低限にする。微粉砕が完了した後、単純な篩分けまたは濾過により、活性材料の分散体は粉砕媒から分離される。
【００１３】
連続媒体再循環微粉砕
＜１００μｍの微粉砕媒体、液体、顔料および分散剤のスラリーを、回路の隅から隅まで媒体の自由な通過を許すように＞１００μｍに調節された媒体分離スクリーンを有する従来の媒体ミルを通して保持容器から連続的に再循環させてもよい。微粉砕が完了した後、単純な篩分けまたは濾過により、活性材料の分散体は粉砕媒から分離される。
【００１４】
混合媒体微粉砕
前記＜１００μｍの微粉砕媒体、液体、顔料および分散剤のスラリーを、＞２５０μｍの分散媒体を含有する従来の媒体ミルを通して保持容器から連続的に再循環させてもよい。このミルは、大きな媒体を微粉砕室中に保留し、一方小さな媒体が微粉砕室を通過するのを許すスクリーン分離器を有するべきである。微粉砕が完了した後、単純な篩分けまたは濾過により、活性材料の分散体は粉砕媒から分離される。
微粉砕が完了した後、従来の分離技法、例えば、濾過、メッシュ・スクリーンを介する篩分けなどを用いて、微粉砕媒体は微粉砕された粒状生成物（乾燥もしくは液状分散体型のいずれか）から分離される。
【００１５】
ミル粉砕物の成分の好ましい量および比は、特別な材料および目的の用途により幅広く変化するだろう。微粉砕混合物の内容物には、ミル粉砕物および微粉砕媒体が含まれる。ミル粉砕物には、顔料、分散剤および液状キャリア、例えば、水が含まれる。水性インクジェット用インクについては、通常、顔料がミル粉砕物に微粉砕媒体を除いて１〜５０重量％で存在する。顔料対分散剤の重量比は、２０：１〜１：２である。高速ミルは、高攪拌装置、例えば、Morehouse-Cowles, Hockmeyer 他により製造されたものである。
微粉砕時間は、幅広く変化できるが、顔料、機械的手段および選択される滞留時間、初期および所望の最終粒度などに依存する。好ましい顔料、分散剤および前記微粉砕媒体を用いる水性ミル粉砕物について、典型的には微粉砕時間が１〜１００時間の範囲であるだろう。好ましくは、微粉砕された顔料濃縮物が濾過により微粉砕媒体から分離される。
【００１６】
本発明では、既知有機顔料のいずれかを使用できる。顔料は、例えば、米国特許第 5,026,427号、同第 5,085,698号、同第 5,141,556号、同第 5,160,370号および同第 5,169,436号明細書に開示されるものから選択できる。顔料の厳密な選択は、プリンターおよび用途の特定の色再現および画像安定性の要件に依存するだろう。４色プリンターには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラック（ＣＭＹＫ）顔料の組合せを使用するといい。具体的な一組の色は、フタロシアニン銅（顔料  青色１５）、キナクリドンマゼンタ（顔料  赤色１２２）、パリオトールイエロー  Ｄ０９６０ＨＤ（顔料  黄色１３８）およびカーボンブラック（顔料  黒色７）である。
【００１７】
水性キャリア媒体は、水もしくは水と少なくとも１つの水溶性補助溶媒との混合物である。適する混合物の選択は、特定の用途の要件、例えば、所望の表面張力および粘度、選択される顔料、着色されたインクジェット用インクの乾燥時間およびインクが印刷される紙の型に依存する。選択してもよい水溶性補助溶媒の代表的な具体例には、（１）アルコール、例えば、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、フルフリルアルコールおよびテトラヒドロフルフリルアルコール；（２）ケトンもしくはケトアルコール、例えば、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；（３）エーテル、例えば、テトラヒドロフランおよびジオキサン；（４）エステル、例えば、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；（５）多価アルコール、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、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；（６）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−もしくはジ−エーテル、例えば、エチレングリコールモノ−メチル（もしくは−エチル）エーテル、ジエチレングリコールモノ−メチル（もしくは−エチル）エーテル、プロピレングリコールモノ−メチル（もしくは−エチル）エーテル、トリエチレングリコールモノ−メチル（もしくは−エチル）エーテルおよびジエチレングリコールジ−メチル（もしくは−エチル）エーテル；（７）窒素含有環状化合物、例えば、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；ならびに（８）硫黄含有化合物、例えば、ジメチルスルホキシドおよびテトラメチレンスルホンが含まれる。
【００１８】
分散剤は、ミル粉砕物中の別の重要な成分である。水性インクジェット用インクに好ましい分散剤には、ドデシル硫酸ナトリウム、アクリルおよびスチレン−アクリル・コポリマー、例えば、米国特許第 5,085,698号および同第 5,172,133ごに開示されるもの、ならびにスルホン化ポリエステルおよびスチレン、例えば、米国特許第 4,597,794号明細書に開示されたものが含まれる。顔料の有効性に関して先に言及した別の特許にも、選択される多種多様な分散剤が開示されている。実施例で使用される分散剤は、Ｎ−メチル−Ｎ−オレオイルタウレート（ＯＭＴ，sodium N-methyl-N-oleoyl taurate）である。
【００１９】
インク調製
一般的には、濃縮されたミル粉砕物の状態の着色されたインクジェット用インクを作ることが望ましい。それは、次いでインクジェット・プリンティング・システムに使用するのに適当な濃度に希釈される。この技法により、装置から大量の着色されたインクを調製できる。ミル粉砕物を溶媒中で作った場合、それを水でおよび任意に別の溶媒で適当な濃度に希釈する。それを水中で作った場合、追加の水かまたは水混和性溶媒で希釈して所望の濃度のミル粉砕物を調製する。希釈により、インクは所望の粘度、色、色相、彩度、および特定の用途についての印刷面積被覆量に調整される。
【００２０】
有機顔料の場合、インクは、大方のサーマル・インクジェット・プリンティング用の総インク組成物の重量を基準として、約３０重量％までの顔料を含有してもよいが、一般的には、約０．１〜１０重量％、好ましくは約０．１〜５重量％の範囲内であるだろう。水性キャリア媒体の量は、インクの総重量を基準として約７０〜９９．８重量％、好ましくは約９０〜９９．８重量％の範囲内である。水と多価アルコール、例えば、ジエチレングリコールとの混合物が、水性キャリア媒体として好ましい。水とジエチレングリコールとの混合物の場合には、一般的には水性キャリア媒体が、約３０％水／７０％ジエチレングリコールから約９５％水／５％ジエチレングリコールを含む。好ましい比は、約６０％水／４０％ジエチレングリコールから約９５％水／５％ジエチレングリコールである。パーセンテージは、水性キャリア媒体の総重量を基準としている。
【００２１】
噴射速度、液体粒子の分離長さ、一滴の大きさ、および流れ安定性は、インクの表面張力および粘度により著しく影響を受ける。インクジェット・プリンティング・システムに使用するのに適する着色されたインクジェット用インクは、約２０ダイン／cm〜約７０ダイン／cmの範囲内、そしてより好ましくは３０ダイン／cm〜約５０ダイン／cmの範囲内の表面張力を有するべきである。水性インク中の表面張力の調節は、少量の界面活性剤の添加により達成される。使用しようとする界面活性剤のレベルは、簡単な試験および誤差実験を通して決定できる。アニオンおよびカチオン界面活性剤は、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ならびにインクジェット用インクの分野で既知の別の界面活性剤から選択してもよい。市販の界面活性剤には、Surfynols （商標），Air Products市販；Zonyls（商標），DuPont市販；Fluorads（商標），3M市販が含まれる。
【００２２】
許容される粘度は、室温で２０センチポアズ以下であり、好ましくは約１．０〜約１０．０、好ましくは１．０〜５．０センチポアズの範囲内である。
本発明に従うインクは、２．５重量％の顔料を含有するインクの１００ ppm未満の総微量金属汚染濃度を有する。
インクは、広い範囲の吐出条件、すなわち、サーマル・インクジェット・プリンティング装置用の駆動電圧およびパルス幅、ドロップ−オン−デマンド装置もしくは連続装置のいずれかについてのピエゾ素子の駆動周波数、ならびにノズルの形状および大きさを両立できる物理的性質を有する。
【００２３】
別の成分も一般にインクジェット用インクに添加される。湿潤剤もしくは補助溶媒は、プリント・ヘッドのオリフィスのインクが乾燥するかまたは固まり付くのを防ぐことを助けるために一般に添加される。また、インクが受容基板を浸透するのを助けるために、特に基板が大きいサイズの紙である場合、浸透剤を任意に添加してもよい。期間外にインクで生じるかもしれない望ましくない微生物の成長を防ぐために、生命破壊剤、例えば、Zeneca Colours市販のProxel（商標）GXL を、０．０５〜０．５重量％の濃度で添加してもよい。任意にインクジェット用インクに存在してもよいさらなる添加剤には、増粘剤、導電率増強剤、アンチコゲーション剤（anti-kogation agents）、乾燥剤、および脱泡剤が含まれる。
【００２４】
本発明により提供されるインクジェット用インクは、インクジェット・プリンターのプリント・ヘッド中の多数のノズル、またはオリフィスからインクの液滴を吐出させることにより、液状インクの液滴を調節された様式でインク受容層基板に適用する、インクジェット・プリンティングに使用される。
商業的に入手可能なインクジェット・プリンターは、インクの液体粒子の付着を調節するために、幾つかの異なるスキームを用いる。そのようなスキームは、一般的には２つのタイプ：連続的な流れおよびドロップ−オン−デマンドがある。
【００２５】
ドロップ−オン−デマンド・システムでは、例えば、圧電装置、音響装置、またはディジタル・データ信号に従って調節された熱処理により発生する圧力により、インクの液体粒子をオリフィスから直接インク受容層上のある位置に吐出する。インクの液体粒子は、必要とされなければ発生しないしプリント・ヘッドのオリフィスを通して吐出することもない。インクジェット・プリンティング方法および関連プリンターは商業的に入手可能であり、詳細に記載する必要はない。
以下の実施例は、本発明の有用性を具体的に示すものである。
【実施例】
【００２６】
実施例１
本発明に従うインクジェット用インク濃縮物を以下のように調製した。以下の成分を１リットルの容器で２４時間混合し、そして６０ rpm未満で２４時間圧延した：
３００ｇのポリ（スチレン−コ−ジビニルベンゼン）−２０／８０ビーズ（微粉砕媒体），平均直径５０μｍ；
２０４ｇの脱イオン水（液状キャリア媒体）；
１２．８ｇのナトリウム  Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウレート（ＯＭＴ）；
３８．４ｇのサンファスト・キナクリドン・顔料（Sunfast Quinacridone Pigment）（Sun Chemical Corporationより市販されている顔料赤色１２２）。
得られた混合物を円筒形１リットル水冷式容器に移し、カウルス型のこ歯羽根車（直径４０mm）を用いて５時間高速（９０００ rpm）で攪拌した。５時間の微粉砕の終わりに、追加の脱イオン水（４２ｇ）およびＯＭＴ（６．４ｇ）を添加し、そして１４時間高速混合を再開した。さらに３．４ｇのＯＭＴを添加し、そして微粉砕を９時間再開した。その時点で、脱イオン水を添加して混合物を１０重量％顔料に調整し、そして１２時間、微粉砕速度を１００ rpmに下げた。１５μｍフィルターを用いて微粉砕媒体をこの混合物から分離した。
【００２７】
比較例１
５００μｍセラミック微粉砕媒体を詰め込んだ従来の粉砕ミルを用いて比較インジェット用インク濃縮物を調製した。Dyno Mill （Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik Basel Switzerland）の５７０mLの微粉砕室に、有効な容積充填量が可能な室容積の８５％であったので、１１４８ｇ（４８５mL）の珪酸ジルコニウム微粉砕ビーズ（Quartz Products Corporation of Plainfield, N.J. 市販のＳＥＰＲ媒体）を充填した。以下の成分（９２０ｇ）を６０ rpmで２日間圧延した：
１３．５重量％のサンファスト・キナクリドン；
４．５重量％のＯＭＴ；
８２．０重量％の脱イオン水；
２０ ppmのプロキセル（Proxel）（商標）ＧＸＬ（生命破壊剤）。
次いで微粉砕区画における混合物の平均滞留時間は１２０分間であるように、この得られた混合物をホンプで微粉砕室を通過させた（７５mL／分）。微粉砕サイクル中このミルの軸速度を３２００ rpmに維持した。
【００２８】
粒度
実施例１および比較例１のインク濃縮物の粒度分布を、ミクロトラック超微粒子分析器（Microtrac Ultra Fine Particle Analyzer，Horsham, PA のLeeds およびNorthoursup 製）を用いて測定した。希釈インク濃縮物を分析器の測定室に入れ、以下の粒度データを収集した。
【００２９】
【表１】
2008156649.tif 000002
これらの結果は、本発明の超微粉砕方法により、比較例１に示した従来の微粉砕方法よりもかなり小さな粒度および狭い粒度分布が得られることを示している。
【００３０】
誘導結合プラズマ原子発光分光学を用いて２つのインク濃縮物の総微量金属含有量を測定した。硫酸および硝酸の混合物にインク濃縮物を蒸解し、そしてマッフル炉で蒸解物を乾燥灰化することにより、試料を調製した。乾燥残留物を塩酸および硝酸に溶解し、マトリックス適合標準に対する微量金属についてその溶液を測定した。この方法は、微量金属含有物を測定する際に常用されている。以下のデータは、１０．０重量％顔料の水性スラリーについて測定された微量金属汚染のレベルを示している。微量金属汚染物とは、本発明者らは、原料成分中に存在しないが微粉砕処理により混入した微量金属を意味する。
【００３１】
【表２】
2008156649.tif 000003
【００３２】
従来の比較例１の微量金属汚染は、本発明の実施例１の色素濃縮物のものよりも約１９倍大きい。確かな保存性およびインクジェット画像形成技法を用いて少なくとも２年間までインクジェット印刷可能な性質を有する、コロイド安定インクを生成するためには、高レベルのインク純度が必要とされる。着色されたインクジェット用インク中のイオン含有量が過剰であると、懸濁した色料粒子を不安定にし、かつインクを確実におよび／または均一に印刷するのを妨害しうる。また、若干のイオン不純物は、プリントヘッドの腐食を引き起こし、印刷装置が破壊されうる。
【００３３】
インク挙動
実施例１および比較例１由来のインク濃縮物を、両方とも以下の最終組成物を有する使用強度のインクジェット用インクに希釈した：
２．５重量％顔料；
５重量％ジエチレングリコール；
５重量％グリセロール；
０．６重量％ポリ〔オキシジエチレン−コ−１，４−シクロヘキシルジメチレン（５４／４６）イソフタレート−コ−５−ソディオスルホイソフタレート（８０／２０）；および
バランス−脱イオン水を１００重量％まで。
【００３４】
これらのインクを空のHewlett-Packard 51626Aインク・カートリッジに充填し、そしてHewlett-Packard Desk Writer （商標）モデル５５０Ｃインクジェット・プリンターを用いてプリントを作成した。試験標的を、中間重量コダック写真高級インクジェット用紙（medium weight Kodak Photographic Quality InkJet paper, Cat. #885-9480)、エプソンＡ４光沢白色フィルム（Epson A4 Glossy White Film, Cat. # S041050）およびエプソン透明フィルム（Epson transparent film, Cat. # S041030）に印刷した。
マクベス色分析器ＥＹＥ２１４５（Macbeth Color Analyzer EYE 2145 ）を用いて、光沢紙および白色フィルム上に印刷された試験標的のＤmax 領域の反射スペクトルを測定した。パーキン・エルマーＵＶ／ＶＩＳ分光光度計（Perkin Elmer UV/VIS spectrophotometer ），モデル・ラムダ６を用いて、透明なフィルム上に印刷された試験標的のＤmax 領域の透過スペクトルを測定した。
【００３５】
インクを顔料２５ ppm水溶液に希釈することにより、使用強度のインクの透過スペクトルを測定した。この希釈されたインクを１センチメートルの通路の１０mLのキュベットに入れた。分光光度計で希釈されたインクの各々の可視スペクトル（３５０〜７５０nm）を測定した。液相の吸収を計算に入れないために、希釈された水の試料を参照ビームに置いた。
以下の観察および測定値は、実施例１と比較例１とを比較するものである。
【００３６】
【表３】
2008156649.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成20年1月22日(2008.1.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程：  （Ａ）顔料、顔料用キャリアおよび分散剤を含有する有機顔料分散体を準備する工程、
（Ｂ）１００μｍ未満の平均粒度を有する硬質微粉砕媒体で前記顔料分散体を混合する工程、
（Ｃ）工程（Ｂ）の混合物を高速ミルに入れる工程、
（Ｄ）９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有するような顔料粒度分布が得られるまで、工程（Ｃ）由来の混合物を微粉砕する工程、
（Ｅ）工程（Ｄ）で微粉砕した混合物から微粉砕媒体を分離する工程、そして
（Ｆ）工程（Ｅ）由来の混合物を希釈して、インクジェット・プリンターに適する顔料濃度を有するインクジェット用インクを得る工程、
を含む、インクジェット用インクの製造方法。
【請求項２】
９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル未満のサイズを有するような粒度を有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インク。
【請求項３】
インク受容性紙基板、および９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル未満のサイズを有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インク
を含んで成る、ディジタル・データ信号に応じるインクジェット・プリンター。
【請求項４】
有機顔料がキナクリドン顔料である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項５】
有機顔料がフタロシアニン銅である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項６】
有機顔料がカーボン・ブラックである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項７】
インクの表面張力が２０ダイン／cm〜７０ダイン／cmである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項８】
インクの粘度が１〜５センチポアズである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項９】
インクの粒度が動的光散乱を用いる超微粒子分析器によって測定されている請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１０】
顔料がインク重量に対して０．１〜１０重量％の量でインク中に存在している請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１１】
インク中の顔料対分散剤の重量比が、２０：１〜１：２である請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１２】
ピエゾ効果により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１３】
熱により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１４】
オンデマンドで液滴を吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１５】
連続的な流れとしてインクを吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１６】
９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル未満のサイズであり、そしてインクの表面張力が３０ダイン／cm〜５０ダイン／cmである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１７】
インクがイエローである請求項３記載のインクジェット・プリンター。
【請求項１８】
以下の工程：
ディジタル・データ信号に応じるインクジェット・プリンターを準備する工程、
前記プリンターにインク受容性基板を装填する工程、
前記プリンターに９０重量％の顔料粒子が５０ナノメートル（ｎｍ）未満のサイズを有する有機顔料粒子を含むインクジェット用インクを装填する工程、そして
前記ディジタル・データ信号に応じてインク受容性素子に印刷する工程、
を含む、インクジェット印刷方法。
【請求項１９】
前記基板が紙である請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２０】
プリンターが、ピエゾ効果により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２１】
プリンターが、熱により活性化される、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２２】
プリンターが、オンデマンドで液滴を吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。
【請求項２３】
プリンターが、連続的な流れとしてインクを吐出する、インク噴射用ノズルを含む請求項１８記載のインクジェット印刷方法。