(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１，２−ヘキサンジオールを含む展着性インクジェットインクビヒクルと使用される染料を選択する方法であって、
ａ）  極性原子を有する第一染料と極性原子を有する第二染料を評価して、第一極性指数と第二極性指数を決定し、及び
ｂ）  所望の極性指数に対する、第一極性指数と第二極性指数の比較に基づいて、展着性インクジェットインクビヒクルに含める第一染料又は第二染料を選択することからなり、
前記極性指数に１０を乗ずることにより得られる正規化極性指数は下式に従って計算され、
【式１】
0004094442.tif 000006
前記極性原子の数は、前記染料中の酸素、窒素、硫黄、及びリン原子の数であり、
前記所望の極性指数は０．７から１．２であり、
前記１，２−ヘキサンジオールの濃度が、７ｗｔ％から１５ｗｔ％である、方法。
【請求項２】
染料を評価しインクジェットインクを調合する方法であって、
ａ）  １，２−ヘキサンジオールを含む展着性インクジェットインクビヒクルを用意し、
ｂ）  展着性インクジェットインクビヒクルに含めるために評価される染料又は染料の混合物を選択し、
ｃ）  染料内の炭素原子に対する極性原子の比である極性指数を判定し、
ｄ）  所望の極性指数の範囲を選択し、そして
ｅ）  前記極性指数が、前記所望の極性指数の範囲内である場合に、前記染料又は染料の混合物を展着性インクジェットインクビヒクルと混合することからなり、
前記極性指数に１０を乗ずることにより得られる正規化極性指数は下式に従って計算され、
【式１】
0004094442.tif 000007
前記極性原子の数は、前記染料中の酸素、窒素、硫黄、及びリン原子の数であり、
前記所望の極性指数の範囲は０．７から１．２であり、
前記１，２−ヘキサンジオールの濃度が、７ｗｔ％から１５ｗｔ％である、方法。
【請求項３】
前記所望の極性指数は０．８から１．０である請求項１又は２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、展着性ビヒクルを含むインクジェットインクのオリフィスプレートにおけるパドリング（溜まり）を抑制する方法に関する。より詳細には、本発明は、添加される界面活性剤なしで、１，２−ヘキサンジオールビヒクルのような展着性ビヒクルと併用される染料の選択方法と組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
サーマルインクジェットプリンタは、紙その他の種々の媒体上にインクジェットインクを射出する効果的な手段を提供する。このプリンタは、インクを沸騰するまで加熱するのに抵抗発熱素子を利用し、そして上方のオリフィスプレートからそのインクを射出することによりこれを達成することができる。特に、典型的なインクジェットプリントヘッドは、精密に成形されたノズル列がノズル板上に配置され且つインクジェットプリントヘッドの基板に取付けられている。その基板には、１つ又はそれ以上のインク容器との流体連通により液体インク（溶媒に溶解されるか又は分散された着色剤）を受け取る吐出チャンバー列が組み込まれている。各チャンバーは、ノズルに対向して配置される薄膜抵抗体を備えており、そのためインクは吐出抵抗体とノズルの間に溜まることができる。特定の抵抗体素子に電圧を加えると、インクの液滴がノズルからプリント媒体の方へ吐出される。ヒューレット−パッカード社のＤｅｓｋＪｅｔ（商標）及びＤｅｓｉｇｎＪｅｔ（商標）プリンタによって代表されるような、この種のプリンタは、幾つかの理由から使用するのに望ましいものである。例えば、サーマルインクジェットプリンタは、運転に比較的費用がかからない上、比較的に高い処理能力を備えている。加えて、これらのプリンタは、使用するのが比較的容易であり、且つインクは交換が容易である。
【０００３】
インクジェット印刷が、種々の媒体表面、特に紙の上に画像を記録するポピュラーな方法となったその他の理由が幾つかある。それらの幾つかの理由には、低いプリンタノイズ（騒音）、高速記録能力、及び多色記録が含まれる。加えて、これらの利点が、使用者にとって比較的低価格で実現できることである。一方、インクジェット印刷において多数の改良がなされてはいるが、この改良に伴って、この分野の消費者による要望、例えば、より高速度、より高分解能、フルカラー画像形成、高安定性、新規用途等も高まっている。新規のインクジェットインクが開発される際、印刷表面又は基板との関連でインクを評価する時に考慮すべき伝統的な特性が幾つかある。当該特性は、表面上の画像におけるエッジの鋭さ及び光学濃度、基体上のインクの乾燥時間、基体への付着性、インク滴の偏移が無いこと、全ドットが存在すること、乾燥後のインクの水及びその他の溶媒に対する耐性、長期貯蔵安定、申し分のないドットサイズ及びドットゲイン、カラー対カラーのブリード（にじみ）の軽減、許容できるコアレッセンス（凝集）、及び腐食又はノズル詰りの無い長期信頼性を包含する。特性についての上記リストは、達成する価値のある目標を与えるものであるが、上記特性の全てを満足させることは困難である。しばしば、上記特性の１つを満足させようとして１つのインク成分を含有させると、別の特性が満たされないことがある。従って、インクジェットプリンタに使用されるほとんどの市販インクは、上に挙げた特性の全てを満たす上で少なくとも適切な応答を得ようとする試みの妥協の産物である。
【０００４】
一般に、インクジェットインクは、染料型又は顔料型の何れかである。染料型インクジェットインクは、一般に、媒体を特定の色に変えるのに、通常は水性である可溶性着色剤を用いる。一方、顔料型インクは、典型的に、色を得るのに分散された着色剤を用いる。多くの場合、顔料型インクで作り出されるプロットの線質と精度は、染料型インクのそれより優れていることがある。しかし、顔料に関しては一定の問題が存在する。何故なら着色剤は分散物として存在するからである。顔料型インクの場合、固体粒子はビヒクルと共に噴射され、そしてその固体粒子が基材の表面に付着する。ひとたびその溶液中の水が蒸発してしまうと、粒子は、一般には、再び分散せず、そのために乾燥した画像を生成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
染料型インクジェットインクがそれらの印刷可能性に関してより精密になるにつれ、そのようなインクを提供することについて関心の高まりが生じた。しかし、これらのインクジェットインク、特に、インクジェットペンのオリフィスプレート上のパドリングに関する問題が未解決になっている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、インクジェットインクペンのオリフィスプレートにおいて低減されたパドリングを示すインクジェットインクに関する組成物と方法に関する。最初に、展着性ビヒクルと併用できる染料を選択する方法は、第一極性指数と第二極性指数を判定するために、極性原子を有する第一染料と極性原子を有する第二染料とを評価するステップ、及び第一極性指数と第二極性指数の比較に基づいて、展着性ビヒクルに含める第一染料又は第二染料を選択するステップを含んでよい。
【０００７】
一方、染料を評価しそしてインクジェットインクを調合する方法は、展着性インクジェットインクビヒクルを用意するステップ、展着性インクジェットインク媒質に含めるために評価される染料又は染料混合物を選択するステップ、染料内の炭素原子に対する極性原子の比を決定するステップ、所望の極性指数の比の範囲を選択するステップ、及びその比が所望の極性指数の比の範囲内である場合にその染料と展着性インクジェットインクビヒクルとを混合するステップとを含んでもよい。
【０００８】
あるいは、オリフィスプレート上で低減されたパドリングを示すインクジェットインク組成物は、添加された界面活性剤が無い状態で７ｗｔ％から１５ｗｔ％の１，２−ヘキサンジオール溶媒を含んでいるインクジェットインクビヒクル、及び約７から１２の正規化極性指数を有する有効量の染料を包含してもよい。この場合、正規化極性指数は下式に従って計算され：
【０００９】
【式３】
0004094442.tif 000002
【００１０】
そして上式において、極性原子の数は、当該染料中の酸素、窒素、硫黄、リン、及びハロゲン原子（特に、塩素、臭素、及びヨウ素）の数である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の原理の理解を促進する目的で、典型的な実施態様について言及し、それを記述するのに特有の言語を使用する。それでも、本発明の範囲をそれによって制限しないことを意図することは理解されるであろう。関連技術の当業者であって本明細書の開示を把握する者が想起するであろう、ここに示された発明の特徴の任意の変更及びさらなる修正、及びここに説明されたような発明の原理の任意の追加的用途は、本発明の範囲内であると考えられるべきである。
【００１２】
単数で示されているものは、文脈が明確に別のものを示すものでない限り、複数のもの（同等のもの）を包含する。従って、例えば、「染料」の意味は、１つ又はそれ以上の前記染料の意味を含む。
【００１３】
ここで用いる限りでは、「有効量」は、所望の効果を達成するのに十分な、物質又は薬剤の最小量を意味する。例えば、「インクビヒクル」の有効量は、効果的なインク噴射に必要な特性を維持しながら、インク組成物を調製するのに要する最小量である。
【００１４】
ここで用いる限りでは、「インクビヒクル」又は「展着性インクビヒクル」は、インクジェットインク組成物を提供するためにその中に極性染料が添加される組成物を指す。インクビヒクルは当分野で周知であり、本発明の方法及びインク組成物では、広範囲のインクビヒクルを用いることができる。好ましくは、１，２−ヘキサンジオール溶媒を基材としたインクビヒクルは、優れた展着特性及び噴射特性をもたらす。さらに、多くのその他の既知成分によって当該インクビヒクルを定めてよいが、好ましくは、従来の界面活性剤の存在を排除する。
【００１５】
「インクジェットインク」又は「インク組成物」は、展着性インクビヒクル、染料、及び水を含有する。
【００１６】
写真媒体上で良好な写真画像品質を得ることに関する１つの重要な因子は、良好に展着されるビヒクルを含むインクジェットインクを準備することである。そのようなビヒクルは、（粒状性がより少ないため）ほとんど目に見えないドットを形成し、縞模様などのプリンタのアーチファクトを隠すことができる。しかし、この種の高展着性ビヒクルは、またインクジェットプリントヘッドのオリフィスプレート上に溜まる傾向をもっている（即ちパドリング）。このパドリングは、サテライト斑点（サテライト汚れ）の形で、誤った着弾の原因となり、画像品質の劣化を来す。
【００１７】
reactive black 31及びdirect blue 199のような極性染料は、添加された界面活性剤が無い状態で１，２−ヘキサンジオールビヒクルのような展着性ビヒクルに添加されると、オリフィスプレート上のパドリングの程度を軽減するかもしくは実質的に排除することが見出された。従来の技術において、このパドリングを防ぐために使用される従来の溶液は、一定の種類及び含量の界面活性剤の使用を含んでいた。しかし、たいてい界面活性剤は、特に写真タイプの媒体上で、劣ったドット展着を招来する。本発明に関しては、高い極性の染料を、特に１，２−ヘキサンジオールに基づくビヒクルのような展着性ビヒクルと共に使用でき、従来技術の多くの問題を解決する。第一に、前述のように、オリフィスプレート上における低減されたパドリングを実現できる。この低減されたパドリングにより、より良好な着弾方向性と印刷画像上の可視的な縞模様の一層の削減が提供される。加えて、これらのインクは、オリフィスプレートをより清浄に維持することによって、ノズルの状態を良好に維持するのを助ける。良好なノズル状態は、ノズルの信頼性に寄与する１つの因子である。
【００１８】
上記知見の下に、展着性インクジェットインクビヒクルと使用される染料を選択する方法は、第一極性指数と第二極性指数とをそれぞれ判定するために極性原子を有する第一染料と極性原子を有する第二染料を評価するステップ、及び第一極性指数と第二極性指数との比較に基づいて展着性ビヒクルに含める第一染料又は第二染料を選択するステップを包含してよい。
【００１９】
一方、染料を評価しそしてインクジェットインクを調合する方法は、展着性インクジェットインクビヒクルを用意するステップ、展着性インクジェットインクビヒクル中に含めるために評価される染料を選択するステップ、染料内の炭素原子に対する極性原子の比（即ち、極性指数）を判定するステップ、その比について所望の極性指数の比の範囲を選択するステップ、及びその比（決定した極性指数）が所望の極性指数の比の範囲内である場合にその染料と展着性インクジェットインクビヒクルとを混合するステップを包含してもよい。
【００２０】
上記方法の何れかに関して、好ましくは、展着性ビヒクルは１，２−ヘキサンジオールビヒクルを７ｗｔ％から１５ｗｔ％含有する。加えて、添加された界面活性剤の無い展着性ビヒクルの使用が望ましい。
【００２１】
本方法に関しては、極性指数又は当該染料の炭素原子に対する極性原子の比は、下に規定した単純な式（式１）に従って確認することができる。多くの染料に関して、この計算により、例えば、０．３と１．２の間の値が得られる。この値は、比の値に１０を乗ずることにより正規化することができる。１つの好ましい実施態様では、望ましい極性指数は、約０．７から１．２であってよい。さらにより好ましくは、望ましい極性指数は約０．８から１．０である。正規化すると、好ましい値は７から１２、より好ましい値は８から１０となる。これらの数字は両方とも、同一染料の特性を記述するものである。正規化は、単に、便宜のために、比の値に適用されるものである。
【００２２】
極性指数を特定もしくは確認するプロセスを説明するため、式１を下に示す：
【００２３】
【式４】
0004094442.tif 000003
【００２４】
上の式１において、極性原子の数として計数できる原子は、酸素、窒素、硫黄、リン、及びハロゲン原子、例えば、塩素、臭素、及びヨウ素を包含する。この計算では水素を無視する。次に、炭素原子の数を計数し、正の値を特定する。上述のように、１０の増倍係数は、当該指数を正規化するために加入される。典型的に、その数値が高いほど、染料はより極性であり、従って、より水溶性である。
【００２５】
実施例の方法でこの式を説明するために、染料Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２が検討され得る。Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２は、次に示す通りの化学構造を有する。
Ｃ２７Ｈ２８Ｎ２Ｏ７Ｓ２
式１に従って、次の計算を実行することができる：
【００２６】
【式５】
0004094442.tif 000004
【００２７】
このように、この簡単な計算により、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２の正規化された極性指数は、４．１である。Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２は、展着性ビヒクル中に存在する時、インクジェットペンのオリフィスプレート上に著しい量のパドリングを生ずる染料であることが判明している。これは、１，２−ヘキサンジオールを含有し、且つ添加された界面活性剤の無い展着性ビヒクルを含むインクジェットインクに関して、大いに当てはまる。
【００２８】
１，２−ヘキサンジオールを含む展着性ビヒクル中に存在する幾つかの染料を考察した結果、約０．７より大きい極性指数を有する染料は、オリフィスプレート上のパドリングが全く無いか、又は少なくとも低減されているインクジェットインクを作り出すことが見出された。より詳細には、約０．８から０．９の極性指数の値は、最良の結果を生み出した。約０．７より大きい極性指数を有する代表的な染料は、次のものを含む：reactive black 31、reactive red 23、reactive red 180、direct blue199及びマゼンタM377。
【００２９】
【実施例】
以下の実施例は、現時点で最も良く分かっている本発明の好ましい実施態様を説明するものである。しかし、以下は、本発明の原理の適用性の単なる代表的なもの又は説明的なものであること理解すべきである。数多くの修正及び代替組成、方法、及びシステムは、本発明の精神と範囲から逸脱することなく当業者によって案出することができる。前出の特許請求の範囲は、このような修正及び脚色を網羅することを意図する。従って、本発明を特徴と共に上に説明してきたが、以下の実施例では、現在考えられている、本発明の最も実用的且つ好ましい実施態様に関しての更なる詳細を提供する。
【００３０】
実施例１
下記の調合に従い幾つかのインクジェットインク組成物を作製した（それぞれ重量％）
２．５％    極性染料
０．１０％  エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）
０．１５％  ４−モルホリンプロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）
０．２０％  ＰＲＯＸＥＬ  ＧＸＬ
９．０％    １，２−ヘキサンジオール
０．５０％  ネオペンチルアルコール
バランス量  水
【００３１】
上記の調合に従い、５つの異なった極性染料を使って５つの異なったインクジェットインクを作製した。その組成物に使用した極性染料は、reactive black 31（表中のRB31）、direct yellow 132（表中のDY132）、reactive red 23（表中のRR23）、reactive red 180（表中のRR180）、acid red 52（表中のAR52）、direct blue199であった。
【００３２】
実施例２
実施例１に使用した染料の各々の正規化極性指数を計算し、そしてそのインクジェットインクをサーマルインクジェットペンから噴射した。噴射の数秒後、オリフィスプレートを顕微鏡下で観察して既に発生したパドリングの量を測定した。各インクジェットインクには、滴の射出中にオリフィスプレート上に蓄積したインクジェットインクに基づくパドリング評価点を与えた。１から１０の主観的な評価点を各インクジェットインクに割り当てた。評価点１０は甚だしい量のパドリングを示し、評価点１は実質的にパドリングが無いことを示す。その結果を以下の表１に示す。
【００３３】
【表１】
0004094442.tif 000005
【００３４】
表１を考察して分かるように、約７より大きい正規化極性指数を有する組み込まれた染料を有し、添加された界面活性剤の無い１，２−ヘキサンジオールのインクジェットインクは、より低い極性指数を有する染料を使用した時より、著しく少ないオリフィスプレートのパドリングを示した。約８から９の正規化極性指数が最良の結果をもたらした。
【００３５】
一定の好ましい実施態様を参照して本発明を説明してきたが、様々な修正、変更、省略、及び置換は本発明の精神から逸脱することなく成し得ることは、当業者には明らかであろう。例えば、特定のビヒクルが実施例に示されているが、その他のビヒクルも使用することができる。それ故、本発明は前出の特許請求の範囲によってのみ限定されるものとする。