(57)【要約】【課題】インクジェットインクによる画像品質属性、特に彩度（即ち、色飽和度）を改善するのに役立つ界面活性剤を提供する。【解決手段】本発明の界面活性剤で調合されたインクジェットインクは、改善された彩度、ブリード抑制、縁部明瞭度、表面保持率等、１つより多くの望ましい特性を示し、従って、改善された画像品質が提供される。さらに具体的には、本発明は、球形以外の幾何学的形状(geometry)である、比較的大型の凝集体構造（ミセル）を形成し、このためラメラ(lamellae)形成界面活性剤と称される界面活性剤に関する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１／３から１の範囲にある臨界充填パラメータを有する少なくとも１つのラメラを形成する界面活性剤からなる、インクジェット液体組成物用の彩度向上剤。
【請求項２】
前記臨界充填パラメータが、０．５から１．０の範囲にある、請求項１に記載の彩度向上剤。
【請求項３】
前記臨界充填パラメータが、０．８から１．０の範囲にある、請求項２に記載の彩度向上剤。
【請求項４】
前記界面活性剤が、式、
Ｒ１−Ｌ−Ｒ２            （式Ｉ）
（式中、Ｒ１は、Ｃ８〜Ｃ50含有の１より多い基を有する一つの基又はバックボーン(backbone)を含む疎水性の部分(moiety)であるか；又は同一分子中の約８から約50個のメチレン又はメチン単位の少なくとも２つの疎水性の鎖の１組で且つポリヒドロキシ骨格を有するものであり；
Ｌは、結合基であり；そして
Ｒ２は、親水性の部分(moiety)である。）を有する、請求項１に記載の彩度向上剤。
【請求項５】
Ｌが、エーテル、エステル、又はアミドである、請求項４に記載の彩度向上剤。
【請求項６】
Ｒ２が、カルボン酸塩、硫酸塩、又はリン酸塩である、請求項４に記載の彩度向上剤。
【請求項７】
前記界面活性剤が、ソイステロール；フコステロール；ベータシトステロール；カンペステロール；スチグマステロール；コレステロール；スクロースジステラート；グリセリルＣ８〜Ｃ50のエステル、エーテル、及びアミド；ソルビチルＣ８〜Ｃ50のエステル、エーテル、及びアミド；グルコースＣ８〜Ｃ50のエステル、アミド、及びエーテルから成る群より選択される、請求項１に記載の彩度向上剤。
【請求項８】
前記界面活性剤が、コレステロール、Triolin、コール酸、Generol、ビタミンＥコハク酸塩、及びそれらの混合物から成る群より選択される、請求項１に記載の彩度向上剤。
【請求項９】
前記インクジェット液体組成物が、インクである、請求項１〜８の何れか１項に記載の彩度向上剤。
【請求項１０】
前記インクジェット液体組成物が、固定化剤をさらに含有する反応流体である、請求項１〜８の何れか１項に記載の彩度向上剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インクジェット液体組成物用の彩度向上剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷システムの使用は、近年、劇的に増大した。この増大は、目に見えるコストの低減と相まって、印刷解像度及び全体的な印刷品質の十分な改善によるものと考えられ得る。今日のインクジェットプリンタは、多くの産業、商業、事業、及び居住の各用途に許容され得る印刷品質を、わずか数年前に入手可能であった比較製品より、完全に一桁低い費用で提供する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
それら近年の成功にも関わらず、インクジェット画像の印刷品質の改善に向けて集約的な研究及び開発努力が継続されている。従って、インクジェットインクの性能をさらに改善するという目標が残っている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一般に、界面活性剤は、疎水性（水とうまく結合しない、油様）及び親水性（水とうまく結合する、水様）として分類できる２つの異なる領域を含む分子である。界面活性剤は、一般に、後述する化学式Ｉで説明され、この式において、Ｒ１は、疎水基であり；Ｌは、メチレン、エーテル、エステル又はアミド結合などの分子の単に部分であり得る結合基であり；及び、Ｒ２は、エチレングリコールの反復単位などの親水基である。インクに界面活性剤を使用することにより、ブリード抑制(bleed control)（即ち、ブリードの軽減）などの特質を改善し得ることが知られている。しかし、彩度(chroma)即ち、色飽和度を改善する界面活性剤は、これまで知られていない。本発明は、いくつかの画像品質属性、特に彩度（即ち、色飽和度）を改善するのに役立つ界面活性剤に関するものである。
【０００５】
何らかの特定の理論を持ち出すまでもなく、インク膜が乾燥する間に媒体表面上に二重膜(bilayers)又はベシクル(vesicles)などの大きい凝集体(aggregate)構造を迅速に形成する界面活性剤は、本発明の実施に際して有用であることが期待される。これらの構造（例えば、ラメラ(lamellae)又はベシクル）は、インク中に必ずしも存在しないが、溶媒の乾燥中のある時点で形成され、従って、観察された、向上した印刷属性がもたらされる。界面活性剤の挙動及び期待される臨界充填(critical packing)パラメータ値に関する一般的な説明を以下に記述する。
【０００６】
着色剤は、染料ベースのものでも又は顔料ベースのものでもよい。本明細書に用いられる時、用語”顔料”は、水性ビヒクルに不溶性である着色剤を指し、且つ、分散染料を包含し、同様に分散剤の支援で分散されるか又は自己分散性である顔料も含む。
【０００７】
全ての成分の純度は、通常の販売を目的とするインクジェットインク組成物の実施に採用されているものである。重量パーセントは、別途指定しない限り、全インク組成物の百分率を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、ラメラ相(lamella phase)を形成でき、米国デラウェア州所在のヒューレット・パッカード・カンパニー製ＤＥＳＫＪＥＴ（登録商標）プリンタなどの市販のインクジェットプリンタ、及びその他の市販されている家庭用あるいは事務用インクジェットプリンタで使用するためのインクジェットインクに使用した場合、媒体のある範囲にわたって、増大された彩度、より強い縁部明瞭度、強化されたブリード軽減、及び表面保持率を示す界面活性剤、を用いて調合されたインクジェットインクに関する。
【０００９】
一般に、界面活性剤は、疎水性（水とうまくうまく結合しない、油様）及び親水性（水とうまく結合する、水様）として分類できる２つの異なった領域を含む分子である。インクへの界面活性剤の使用が、ブリード軽減などのいくつかの属性を改善し得ることは、この技術分野に精通した者には周知である。しかし、彩度(chroma)、即ち、色飽和度を改善する界面活性剤は、これまでに知られていない。本発明は、いくつかの画像属性、特に、彩度（即ち、色飽和度）の改善に役立つ界面活性剤、及び、改善された彩度、ブリード抑制、縁部明瞭度(edge-acuity)、及び表面保持率(surface retention)などの望ましいの諸性質の１つ以上を示し、インクを作製するために、この界面活性剤を用いて調合されたインクジェットインクに関する。それにより、画像品質を改善する。より詳細には、本発明は、球形以外の幾何形状(geometry)である、比較的大きい凝集構造（ミセル）を形成し、以後ラメラ(lamellae)形成界面活性剤と呼ばれる界面活性剤に関する。特に、溶媒乾燥中のある時点でラメラ又はベシクル（二重膜）構造を形成する界面活性剤が、これらの印刷属性を示すものと予想され、かつ注目される。さらに、本発明の界面活性剤は、インクそれ自体において、ラメラ又はベシクルの形で存在する必要はない。本発明の界面活性剤は、約１／３〜1.0、より好ましくは、約0.5〜約1.0、最も好ましくは、約0.8〜約1.0の範囲の臨界充填パラメータ（CPP：数式Ｉを参照）を有する。界面活性剤の挙動と臨界充填パラメータの関係に関する説明は、米国ニューヨーク州1088、VCH Publishers Inc.、Drew Myresによる"Surfactant Science Technology"、ISBN 0-89573-339-0などの文献において入手可能である。ベシクルを形成するいくつかの界面活性剤は類似の挙動を示すが、本発明は、ベシクルがインク中に存在することを必ずしも要求しない。
【００１０】
本発明の界面活性剤は、印刷媒体上で溶媒が失われると（例えば、乾燥消失）、大きい構造（例えば、ラメラ相）を形成することができ、その構造の形状は、数式１により決定される。
【００１１】
ＶＨ／Ｌｃa０ ＝ １／３〜１                    （数式１）
式中、
ＶＨ／Ｌｃaｏは、臨界充填パラメータ(CPP)であり；
ＶＨは、ミセル核中で疎水基により占められた容積であり；
Ｌｃは、ミセル核中の疎水基（尾部）の長さであり；及び
a０は、ミセル−溶液界面における親水基（頭部）により占められた断面積である。
【００１２】
本発明の界面活性剤は、大きくてかさばった(bulky)、疎水基、及び、小さくて、密に充填された(close-packed)親水基を有し、又、その状態図内のある濃度において、水性媒体中でラメラ(lamellae)又は円筒状のミセルを形成する傾向があり、その濃度はインク中のその濃度と同一でなくてもよい。
【００１３】
大きい構造（例えば、ラメラ相）を形成することができる界面活性剤の例としては、これらに限定するものではないが、Ｒ１の疎水基（化学式Ｉを参照）が、８〜50の炭素単位(C8〜C50)のいくつかの基を有する基又はバックボーン(backbone)である界面活性剤、例えば、コレステロール、スチグマステロール、及びそれらの誘導体などのステロイドが包含される。本発明の範囲内にあると予想される、その他の界面活性剤は、Ｒ１が、同一分子中で、８〜50個のメチレン又はメチンの疎水性の鎖の、２つ又はより多くの組であり、且つ、親水基としても作用し得る、グリセロール、グルコース、ソルビタン、スクロース、マンノース骨格などのポリヒドロキシバックボーン（骨格）を有するものが含まれる。コハク酸塩などの極性基と結合したビタミンＥなどのその他の疎水基も、類似の諸性質を示す。より具体的な例としては、以下の化学式が含まれる。
【００１４】
Ｒ１−Ｌ−Ｒ２                               （化学式Ｉ）
式中、
Ｒ１は、C８〜C50の疎水基であるか；又はステロール骨格(sekeleton)；又はソイステロール；又はフコステロール；又はベーターシトステロール；又はカンペステロール；又はスチグマステロール；コレステロール；又はビタミンＥ；又はスクロースジステラート；又はグリセリルC８〜C50エステル、エーテル、アミド；又はソルビチルC８〜C50エステル、エーテル、アミド；又はグルコースC８〜C50エステル、アミド、エーテルであり；
Ｌは、エーテル；エステル；又はアミドであり；及び
Ｒ２は、カルボン酸塩；硫酸塩；又はリン酸塩である。
【００１５】
さらに具体的には、本発明の界面活性剤は、Generol、コレステロール、及びビタミンＥ及び、極性基がカルボキシレート、コハク酸塩、又はPEG３−1000誘導体（PEGはポリエチレングリコールを意味し、数値はその平均重合度を示す。）であるものから成る群より選択される。
【００１６】
本発明による界面活性剤の具体例としては、これらに限定するものではないが、下記が含まれる。
【００１７】
【化１】
2007056272.tif 000002
【００１８】
化学式IIは、Ｒ２がＨのときコレステロールであり、Ｒ２がトリエチレングリコールのときTriolinである。
【００１９】
【化２】
2007056272.tif 000003
【００２０】
化学式IIIは、Ｒ２がCOOHのときコール酸（胆汁酸）である。
【００２１】
【化３】
2007056272.tif 000004
【００２２】
化学式IVは、Ｒ２がPEG25のときGenerol 122E25である。
【００２３】
【化４】
2007056272.tif 000005
【００２４】
化学式Ｖは、Ｒ２がポリエチレングリコールであり、ｎ＝３から1000である。
【００２５】
【化５】
2007056272.tif 000006
【００２６】
化学式IVは、ビタミンＥコハク酸塩である。
水性ビヒクル
水性のキャリア媒体は、水又は水と少なくとも１つの水溶性有機溶媒との混合物である。適した混合物の選択は、所望の表面張力及び粘性、選択された着色剤、インク乾燥時間、及びインクがその上に印刷される基板の種類など、特定用途の要件に依存する。選択し得る代表的な水溶性有機溶媒は、米国特許第5,085,698号に開示されている。ジエチレングリコールなどの、水と多価アルコールとの混合物は、水性キャリア媒体として好ましい。
【００２７】
水と少なくとも１つの水溶性溶媒との混合物の場合、水性キャリア媒体は、通常、約30％〜約95％の水を含有する。好ましい組成とは、水性キャリア媒体の全重量に対して、約60％〜約95％の水である。
【００２８】
インク中の水性キャリア媒体の量は、有機顔料が選択される場合、インクの全重量に対して、約70％〜約99.8％、好ましくは、約94％〜約99.8％の範囲にあり、無機顔料が選択される場合には、インクの全重量に対して、約25％〜約99.8％、好ましくは、約70％〜約99.8％であり、そして染料が着色剤として選択される場合には、約80％〜約99.8％の範囲にある。
着色剤
着色剤は、顔料又は染料、もしくはCabot、Orient等から入手可能な表面改質(surface modified)着色剤（場合に応じてビヒクル中に不溶性又は可溶性）であってもよく、又、インク中の他の任意成分と不相容性でなければ、いずれの着色剤でもよい。本発明のインクは、インクの全重量に対して、重量で約0.05％〜約20％の着色剤を含み、好ましくは、約0.1％〜約８％、より好ましくは、約0.5％〜約５％の着色剤を含む。
その他の成分
本発明の実施において、固定化剤(immobilizing agents)、緩衝剤、殺生物剤(biocides)、及びその他の界面活性剤をインク中に任意に使用することができる
いくつかの例において、印刷システムは、インクに加えて反応流体をさらに包含してよい（即ち、流体は少なくとも１つの着色剤を含有し、そのインクは１つ又はより多くの領域（例えば、可視、IR、UV）中で吸収する）。ここで用いる時、反応流体(reactant fluid)は、実質的に無色の流体である（即ち、反応流体は、全く着色剤を含まないか、もしくは可視光で吸収しないがIR又はUVの何れか又は両方で吸収し得る着色剤を含んでよい）。反応流体は、インク中に、ある成分（分子又は錯体、又は分子又は錯体中の官能基）との反応性を有するある成分（分子又は錯体、又は分子又は錯体中の官能基）を含み、それゆえ、例えば、反応流体とインクが、印刷媒体上の同じ所定領域上、又は印刷媒体上の互いに隣接した異なる所定領域上に、少なくとも部分的に印刷された場合、増大された耐久性（例えば、耐水堅牢性、耐汚れ堅牢性(smearfastness)）あるいはブリード軽減、改善されたカラー振動(color vibrancy)、改善された縁部明瞭度(edge acuity)、あるいは低減された乾燥時間等の如き、インクで作り出された印刷領域の増強された画像の完全な状態を提供することができる。固定化剤は、反応流体に又はインクに用いることのできる前述の反応性成分の一例である。反応流体は、少なくとも１つのインク、好ましくは、本発明に従って調合されたインクと反応性である。さらに加えて、反応流体は、本発明の界面活性剤を含有し得る。
【００２９】
反応流体を使用する場合、所望の画像属性を付与するのに用いる反応流体の量は（反応流体が本発明の界面活性剤をさらに含んでいるかいないかに関係なく）、画像形成に使用されるインク量の約0.1〜約４倍の範囲であってよい。反応流体は、インクの適用前か又は後の何れか、又は両方に適用し得る。
【００３０】
流体（インクと反応流体の何れか又は両方）中に任意に使用され得る固定化剤の例には、無機塩（好ましくは、Mg(NO３)２、Ca(NO３)２、CaCl２、MgCl２、AlCl３、及び／又はAl(NO３)３などの塩化物及び／又は硝酸塩である二価又は三価の塩）などの沈殿剤；コハク酸、クエン酸、及びモルホリノエタンスルホン酸などの有機酸；及びPEI（ポリエチレンイミン）などの高分子系カチオン試薬がある。
【００３１】
緩衝剤を用いてpHを調整することができる。それらは、有機ベースの生物学的緩衝剤、又はリン酸ナトリウムなどの無機緩衝剤であってよい。使用される緩衝剤は、好ましくは、約４から約９までの範囲のpHを与えるものである。好ましく採用される有機緩衝剤の例には、Aldrich Chemical(Milwaukee, Wisconsin)などの会社から入手可能なTrizma Base、４-モルホリノエタンスルホン酸(MES)、及び４-モルホリノプロパンスルホン酸(MOPS)がある。
【００３２】
インクジェットインクに通常使用される、例えば、Hals America (Piscataway, N.J.)から市販の、NUOSEPT 95；Zeneca (Wilmington, Del.)から市販の、PROXEL GXL；及びUnion Carbide Company (Bound Brook, N.J.)からUCARCIDE 250の商品名で販売されているグルタルアルデヒドのような殺生物剤はどれも、本発明の実施に使用し得る。
【実施例】
【００３３】
インクを調合し、本発明の実施において達成された諸利益、即ち、彩度(chroma)に対する効果、を評価するために、その調合インクの種々の品質を測定した。
【００３４】
２つのグループのインクを使用した。その２つのグループは、上述したような同一の一般的成分、例えば、少なくとも１つの着色剤、水性ビヒクル、及び任意成分を含有しており、本発明の界面活性剤の有無についてだけが異なっていた。第１のグループ（対照(control)）には本発明の界面活性剤を含めず、一方、第２のグループには本発明の界面活性剤を含有させた。
【００３５】
必要な場合、調合インクの印刷サンプルは、Hewlett-Packard DeskJet（登録商標）を使って準備した。使用した印刷媒体には、Mead製のGilbert Bond紙などの非コート紙が包含された。
【００３６】
各インクについての彩度(C)を、所望のインクビヒクル中に約１〜約５重量％の着色剤を溶解して測定した。各インクについての最大ラムダ(lambda maximum)における望ましい吸光度は、１：10,000希釈で約0.01〜0.20であった。各インクのカラーブロックを最大密度で普通紙上に印刷した。Ｌ＊、ａ＊、及びｂ＊値は、米国バージニア州RestonのHunter Associates Laboratoriesから市販されているHunter Ultrascanなどの市販の比色計を使って測定した。その後、下記数式２により彩度を計算した。データを以下の表Ｉに示す。
【００３７】
Ｃ＊ ＝ （ａ＊２＋ ｂ＊２)１／２              （数式２）
【００３８】
【表１】
2007056272.tif 000007
【００３９】
表Ｉのデータから分かるように、本発明に従って調合されたインクは、改善された彩度を示した。
【００４０】
以下に本発明及びその好ましい実施の態様を要約して示す。
１．  少なくとも１つの大きい構造を形成する界面活性剤を含むインクジェット流体組成物。
２．  前記大きい構造が、約１／３から約１の範囲にある臨界充填パラメータを有する、上記１に記載の流体組成物。
３．  前記臨界充填パラメータが、約0.5から約1.0の範囲にある、上記２に記載の液体組成物。
４．  前記臨界充填パラメータが、約0.8から約1.0の範囲にある、上記３に記載の液体組成物。
５．  前記界面活性剤が、式、Ｒ１−Ｌ−Ｒ２
（式中、Ｒ１は、Ｃ８〜Ｃ50含有の１より多い基を有する一つの基又はバックボーン(backbone)を含む疎水性の部分(moiety)であるか；又は同一分子中の約８から約50個のメチレン又はメチン単位の少なくとも２つの疎水性の鎖の１組で且つポリヒドロキシ骨格を有するものであり；
Ｌは、結合基であり；そして
Ｒ２は、親水性の部分(moiety)である。）を有する、上記１に記載の液体組成物。
６．  Ｒ１が、ステロール骨格(skeleton)；ソイステロール；フコステロール；ベータシトステロール；カンペステロール；スチグマステロール；コレステロール；ビタミンＥ；スクロースジステラート；グリセリルＣ８〜Ｃ50エステル、エーテル、及びアミド；ソルビチルＣ８〜Ｃ50エステル、エーテル、及びアミド；グルコースＣ８〜Ｃ50のエステル、アミド、及びエーテルから成る群より選択される、上記５に記載の液体組成物。
７．  Ｌが、エーテル、エステル、又はアミドである、上記５に記載の液体組成物。
８．Ｒ２が、カルボン酸塩；硫酸塩；又はリン酸塩である、上記５に記載の液体組成物。
９．  前記界面活性剤が、Generol、コレステロール、及びビタミンＥからなる群より選択され、且つ、それらの親水基がカルボン酸塩、コハク酸塩、又はPEG３-1000誘導体である、上記５に記載の液体組成物。
１０．  前記液体組成物がインクである、上記１から９のいずれかに記載の液体組成物。
１１．  前記液体組成物が、固定化剤をさらに含有する反応流体である、上記１から９のいずれかに記載の液体組成物。