(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性ビヒクル、Mg2+カチオンを含む沈殿剤、及びデセル軽減成分(decel-alleviating component)を含んで成るインクジェット液であって、前記デセル軽減成分が、カチオン成分とアニオン成分とを有する液可溶性化合物であり且つ加熱に際して急激な熱分解を経ることができる、インクジェット液。
【請求項２】
前記熱分解が、発熱性である、請求項１に記載のインクジェット液。
【請求項３】
前記デセル軽減成分が、還元能又は酸化能を有するカチオン成分及びアニオン成分を有する塩である、請求項１に記載のインクジェット液。
【請求項４】
前記デセル軽減成分の分解生成物が、気体又は液体である、請求項１に記載のインクジェット液。
【請求項５】
前記デセル軽減成分が、NH4NO3、NH4NO2、NH4N3、N2H5NO3、N2H6(NO3)2、(NH4)2S2O8から成る群より選択される化合物を含む、請求項１に記載のインクジェット液。
【請求項６】
前記デセル軽減成分が、NH4NO3である、請求項１に記載のインクジェット液。
【請求項７】
前記デセル軽減成分が、インクの全重量に対して0.05〜0.1重量％の有効濃度で液中に存在する、請求項１、５又は６の何れか１項に記載のインクジェット液。
【請求項８】
前記デセル軽減成分のカチオンと同一のカチオンの液中全濃度が、0.01〜10％である、請求項１、５又は６に記載のインクジェット液。
【請求項９】
前記デセル軽減成分のアニオンと同一のアニオンの液中全濃度が、0.03〜20％である、請求項１、５又は６に記載のインクジェット液。
【請求項１０】
前記デセル軽減成分のアニオン成分と同一の全アニオンに対する前記デセル軽減成分のカチオン成分と同一の全カチオンの比が、１〜４である、請求項１、５又は６に記載のインクジェット液。
【請求項１１】
着色剤をさらに含む、請求項１又は６に記載のインクジェット液。
【請求項１２】
デセル軽減成分及びMg2+カチオンを含む沈殿剤を含んで成る第１の水性液であって、前記デセル軽減成分が、カチオン成分及びアニオン成分を有する液可溶性化合物であり加熱されると急激な熱分解を経ることができる、第１の水性液と、
少なくとも１つの第２の着色剤を含んで成る第２の水性インクであって、前記第２の着色剤が、前記第一の水性液中の沈殿剤と接触すると結合して不溶性の塩、錯体、又は化合物を形成し得る官能基を有し、それによって前記第２の着色剤が固定化され得る、第２の水性インクと、
からなるインクジェット印刷液セット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット用液に関し、より詳細には、インクジェット印刷に使用するための改良された性能を有する液に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷液(printing liquid)は、塗装（描画）(painting)、グラビヤ印刷及びプレス印刷、液体トナー使用の電子写真(xerographic)印刷、及びインクジェット印刷などの、多くの用途に利用されている。印刷液は、典型的には、液体媒体、即ちビヒクル、及びその中の着色剤からなる。例としては、塗料、液状トナー、及びインクが挙げられる。ビヒクルは、有機ベース（溶剤ベース）、又は水ベース（水性ベース）であってよい。着色剤は、染料であるか又は顔料であってよい。印刷液はさらに、特定の用途に基づいて補助的成分を含んでいてもよい。
【０００３】
インクジェット印刷は、インク液滴を紙、透明フィルム、又は織物などの印刷媒体上に堆積させる非インパクト印刷プロセスである。本質的には、インクジェット印刷は、マイクロプロセッサによって生成された電気信号に応答する印刷媒体上へのインク液滴の噴出を包含する。
【０００４】
インクジェット印刷においてインク液滴の噴出を達成するに、現在利用できる基本的方法としては、サーマル式と圧電（ピエゾエレクトリック）式の２つの方式がある。サーマルインクジェット印刷では、液滴噴出のエネルギーは、電気的に加熱された抵抗素子によって生成され、この抵抗素子は、マイクロプロセッサからの電気信号に応答して急速に加熱して蒸気バブルを作り出し、その結果、この抵抗素子に連結されたノズルを通してインクが吐き出される。圧電式インクジェット印刷では、これもマイクロプロセッサによって生成される電気信号に応答したピエゾエレクトリッククリスタル（圧電結晶）の振動によってインク液滴が噴出される。ある一定の順序でのインク液滴の噴出によって、印刷媒体上に、英数字、区画充填（エリアフィル(area fills)）、及びその他のパターンが形成される。
【０００５】
インクジェットプリンタは、比較的ノイズの無い動作で、低コスト、高品質印刷をもたらす。そのようなわけで、インクジェットプリンタは、他方式のプリンタに対して、人気のある代替物となった。
【０００６】
一般に、カラーインクジェット印刷に際して好結果を生むインクセットは、次の特性を持っていなければならない：良好な耐外皮形成性(crusting resistance)、良好な安定性、適度な粘度、適度な表面張力、十分低減されたカラー−カラーブリード（にじみ）、速い乾燥時間、ビヒクルとネガティブな反応が無いこと、使用者の安全性、良好な性能（例えば、耐スミア性(smearfastness)、耐光性、耐水堅牢性）、裏抜けの低さ。インクがサーマルインクジェットシステム中に配置される場合は、そのインクは、コゲーション(kogation)に対する耐性を有し、かつ安定な液滴噴出（放出）性能を示すものでなければならない（例えば、放出の間の液滴速度の低減がほとんど、あるいは皆無）。
【０００７】
インクが染料ベースであるか顔料ベースであるかに関係なく、インクジェットインクは共通して、カラー−カラー又はブラック−カラーのブリード制御という問題に直面する。用語“ブリード(bleed)”は、ここで用いられるとき、インクが印刷媒体上に堆積されると、ぎざぎざで雑な境界線で表されるような、１つのカラーから他のカラーへの侵入と定義される。ブリードは、紙基板の表面上及び基板自体の内部でカラーが混ざり合う際に起こる。ブリードがブラックインクと、近接して印刷されたカラーインクとの間で発生する場合、ますますはっきり見えるために、特に問題となる。従って、良好な印刷品質を得るには、ブリードを十分に減ずるか又は排除して、カラー間の境界を明確にし、１つのカラーの他のカラーへの侵入が無いようにするべきである。印刷された画像間のブリード制御に関してはいくつかのアプローチが利用されており、その多くは反応性インクメカニズムを利用するものである。
【０００８】
ブラック−カラー及びカラー−カラーのブリード問題に対する様々な解決法が提供されてきた。そのいくつかの解決法は、インク環境（周囲の状況）を変えてブリードを減じることを包含するものである。例えば、ブリードを低減するため、特別処方の紙に加えて、加熱プラテン及びその他の熱源が採用されてきた。しかし、加熱プラテンは、プリンタのコスト増につながり、特に、特別処方の紙は、”普通”紙に比べより高価である。このように、インクジェットカラー印刷においてブリードを低減するのに外的備品を使用することは、一般に、コストの面で非効率的である。ブリードを低減するために共通して採用される他の方法としては、明確で１つのカラーから他のカラーへの侵入のないカラー間の境界線を得るために、ブリードコントロールアルゴリズムのインクジェットプリンタへの利用が包含される。しかしながら、このようなアルゴリズムは、プリンタの速度を遅くする。
【０００９】
ブリードの問題に対して提案されているその他の解決法は、インクジェットインクの組成を変えることを包含する。例えば、界面活性剤は染料ベースのインク調合物でのブリードを低減するのに効果的に用いられている。例えば、米国特許第5,106,416号、名称"Bleed Alleviation Using Zwitterionic Surfactants and Cationic Dyes"（John Moffatt等）、米国特許第5,116,409号、名称"Bleed Alleviation in Ink-Jet Inks"（John Moffatt）、及び米国特許第5,133,803号、名称"High Molecular Weight Colloids Which Control Bleed"（John Moffatt）などを参照されたい。しかし、界面活性剤は、紙の中へのインクの浸透率を高めて、エッジの明瞭度の低下が生じることもある。さらに、界面活性剤含有インクの添加は、プリントヘッドのノズルプレート上でのパドル(puddles)を引き起こし、液滴噴出特性が劣化をもたらす。染料ベースのインク組成物に特有な他の解決法は、米国特許第5,198,023号、名称"Cationic Dyes with Added Multi-Valent Cations to Reduce Bleed in Thermal Ink-Jet Inks"（John Stoffel）；米国特許第5,181,045号、名称"Bleed Alleviation Using pH Sensitive Dyes"（James Shields等）；及び米国特許第5,428,383号、名称"Method and apparatus for preventing color bleed in a multi-ink printing system"（Shields等）に見られる。
【００１０】
Shields等の第5,428,383号には、基板上への多色カラー画像印刷の方法を開示しており、その手段とは、第一着色剤含有の第一インク組成物を設けること；第二着色剤含有の第二インク組成物と第一インク組成物中の第一着色剤と反応してその沈殿物を形成する沈殿剤とを設けること；第一インク組成物を基板の第一領域に塗布（適用）すること；基板上で第一領域とじかに近接して接触している該基板上の第二領域へ第二インク組成物を塗布すること；及び第二領域における第一インク組成物と第二組成物の間のカラーブリードを防ぐためにその場所で沈殿が形成されるよう、基板上の第一領域が第二領域と接触する位置で第二インク組成物中の沈殿剤を第一インク組成物中の第一着色剤と反応させること、である。
【００１１】
ときおり、ブリード性能などの印刷品質性能が強化された液を調合することは、印刷適正と信頼性（安定品質）性能における悪化を生ずる。
【００１２】
それ故、すぐれた信頼性とペン性能を維持しつつ、ブリードの軽減が強化されたインクジェット液の必要性が存在する。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、インクジェット液、インクジェット液セット、及びそれらを使用する方法が提供され、該液の１つが水性ビヒクルと、デセル軽減成分とからなり、これらにおいては該デセル軽減成分が、カチオン成分とアニオン成分とを有する液体可溶性(liquid-soluble)化合物であって、さらに、該デセル軽減成分は加熱に際し急激に熱分解を経ることができるものである。
【００１４】
本発明のインクを含むインクジェット液、及びそれらを使用する方法によれば、高いインクジェット液滴噴出性能、特にデセルの軽減を維持しながら、高品質の印刷物を作り出すことができる。
【００１５】
ここで用いられる際、”液(liquid)”という用語は、インク、及び着色剤を含まない透明な液体の何れか、又は両方を包含する。
【００１６】
本発明の調合物は、インクジェット液を調合するのに用いられる。より詳細には、インクジェット液が金属塩あるいは金属配位化合物などの多価金属化合物等の沈殿剤を含む場合に、より詳細には、インクジェット液が多価金属塩と着色剤の両方を含む場合に、デセル（ファイアリングレジスタ（発射抵抗器：firing resistor)の連続作動時の急速な液滴速度(drop velocity)の低下）の防止など、液滴噴出性能を向上させるために用いられる。
【００１７】
上述のように、他の反応性化学の形態の中でも沈殿剤の使用は、数ある印刷品質属性、例えば、これらに限定されるものではないが、少なくとも第一の液で１つの領域が印刷され、少なくとも第二の液で他の領域が印刷された場合；又は、少なくとも第一の液と少なくとも第二の液で少なくとも部分的に１つの領域が印刷された場合、近接する２つの印刷領域間のブリード制御、のいずれかひとつを強化するために利用することができる。また、本発明に従って調合された液及び液セット、及びそれらを使用する方法は、隣り合う領域の印刷、及び
１つの領域が本発明を利用した液で下刷り又は上刷り印刷される情況において使用され得ることが評価されるべきである。
【００１８】
本明細書で用いられる時、用語“着色剤(colorants)”は、染料及び顔料を包含する。又、用語“顔料(pigment)”は、水性ビヒクル中に不溶な着色剤を意味し、それには分散染料、安定化(self-stabilized)顔料、及び分散剤により分散される顔料が包含される。
【００１９】
代表的な適用例においては、多価金属含有の液が第一の液、好ましくはインクとして使用され、第二のインク中の着色剤の固定化を生じさせ、この場合、第二のインク中の着色剤は官能基を有する少なくとも１つの第二着色剤を含み、これは、例えば印刷媒体上で第一の液と接触すると、金属と結合して不溶性の塩、錯体、あるいは化合物を形成することができ、それにより第二のインク中の第二着色剤が固定化される。
【００２０】
本発明における濃度は、別途指示しない限り、全て、インク組成物全体に対する重量パーセントである。全成分の純度は、インクジェットインクとして通常の業務の実践に使われるものである。
【００２１】
各液は、水性ビヒクルと、任意に添加される後述の成分とからなる。
水性ビヒクル
水性キャリヤー（担体）媒体は、水、又は水と少なくとも１つの水溶性有機溶剤との混合物である。適切な混合物の選択は、所望の表面張力及び粘度、選択された着色剤、インクの乾燥時間、及びインクが印刷される基板の種類などの、特定の用途要件に依存する。選択することのできる代表的な水溶性有機溶剤が、米国特許第5,085,698に開示されている。水と、ジエチレングリコールなどの多価アルコールとの混合物は、水性キャリヤー媒体として望ましい。
【００２２】
水と少なくとも１つの水溶性溶剤の混合物の場合、水性キャリヤー媒体は、通常約30％〜約95％の水分を含有する。好ましい組成物は、水性キャリヤー媒体の全重量に対して約60％〜約95％の水分のものである。
【００２３】
インク中の水性キャリヤー媒体の量は、有機顔料が選ばれる時、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％の範囲であり、無機顔料が選ばれる時は、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％の範囲であり、着色剤として染料が選ばれる時は、約80〜約99.8％の範囲にある。
第一の液
第一の液は、水性ビヒクル、沈殿剤、デセル軽減化合物を含有し、そして好ましくは、さらに少なくとも１つの着色剤を含有する。
沈殿剤
沈殿剤は（例えば印刷媒体上で）接触すると、（染料、又は安定化顔料などの）着色剤に結合しているアニオン基（例えば、カルボキシル酸塩又はスルホン酸塩などのアニオン基）、又は分散顔料と結合している分散剤上のアニオン基、とインク組成物中で反応して、不溶性の塩、錯体又は化合物を生成する類のものである。好ましい態様においては、該沈殿剤は、金属塩又は金属配位化合物などの多価金属化合物からなり、好ましくは金属塩である。多価金属化合物に適した多価金属カチオンとしては、以下の表１記載のカチオンが挙げられる。
【００２４】
【表１】
0004215913.tif 000002
【００２５】
多価金属化合物に好適に使用される多価カチオンには、これらに限定するものではないが、Zn+2、Mg+2、Ca+2、Cu+2、Co+2、Ni+2、Fe+2、La+3、Nd+3、Y+3、およびAl+3が含まれる。これらのカチオンと結合することができるアニオンには、これらに限定するものではないが、NO3-、F-、Cl-、Br-、I-、CH3COO-、及びSO4-2が挙げられる。
【００２６】
さらに、金属化合物は金属配位化合物であってもよい。金属配位化合物は、一般に、金属イオンが該金属イオンと配位することができる電子供与体、即ち、リガンド（配位子）で囲まれている化合物に言及する。金属イオンと配位することができるリガンドを構成する元素は、周期表の第Ｖ族及び第VI族の元素に限定される。典型的な元素とは、Ｎ、Ｏ、Ｐ及びＳである。リガンド中に窒素原子及び酸素原子を含む金属配位化合物は本発明に好ましく用いられる。
【００２７】
これらの元素から構成されるリガンドは、２つのカテゴリ、即ち、リガンド又は分子当り１つの電子供与体基を有する単座配位子、及び、リガンド又は分子当り２つ以上の電子供与体基を有する多座配位子、に分類される。表２に、配位数によって分類されたリガンドの例が示す。
【００２８】
【表２】
0004215913.tif 000003
【００２９】
これらの中でも、配位数が２以上のリガンドを含む金属配位化合物が、本発明に望ましく用いられる。好ましい金属配位化合物は、配位数が３以上のリガンドを含んだものである。しかし、表２で示した化合物以外の、配位数２以上のリガンドを含むその他の金属配位化合物はいずれも、制限無く、適当に用いることができる。
【００３０】
従って、上述のカチオン及びアニオンから誘導される好ましい多価金属塩には、これらに限定するものではないが、Ca(NO3)2、CaCl2、Ca(CH3COO)2、Al(NO3)3、Nd(NO3)3、Y(NO3)3、Cu(NO3)2、CuCl2、CoCl2、Co(NO3)2、NiCl2、Ni(NO3)2、MgCl2、MgBr2、MgSO4、Mg(CH3COO)2、及びMg(NO3)2が包含される。留意すべきは、上述のカチオン及びアニオンから誘導されるその他の多価金属塩もまた、ここで説明する方法で調製して使用することができるということである。しかし、適切な多価金属塩を選択する際、基本的な化学的技法を実行することにより、どの化合物が最適であり、また、そうでないかが示される。例えば、AlCl3が水と結合すると激しい反応が起きる（例えば、HClガスの生成）ことは、当該技術分野では周知である。従って、適正かつ熟練した化学者は、この材料が、本発明に用いるには特に望ましくないと結論するであろう。同様に、その他の多価金属塩又は配位化合物の望ましさもこの方法で確認することができる。さらに留意すべきは、ある場合において、第一の液のpHを、第一の液に使用されている特定の金属化合物、例えば、金属塩、に従って調整することができるということである。特に、第一の液のpHが高すぎると、副反応が起こり、第一の液中の金属カチオンが不溶性の金属水酸化物を形成することがある。選択された液組成物での事前予備試験（パイロットテスト"preliminary pilot test"）を行うことで、こうした事態が起こるかどうかについての指標が与えられる。もし必要なら、選択した酸（例えば、HNO3）を使って第一の液のpHを下方に調整することにより、副反応を制御してもよい。pH調整剤の量と種類、並びに第一の液に関するpH調整の一般的な必要性は、全て、当該技術分野で周知の日常的な化学的処理の実行と共に上述のようなパイロットテストを利用することで決定される。
【００３１】
好ましい実施例では、第一の液は、約0.3〜約40重量％、好ましくは、約１〜約15重量％、そして最も好ましくは、約0.5〜約５重量％、の多価金属化合物を含む。
デセル軽減成分
第一の液中に、ある多価金属、例えば、Mg2+、が存在すると、その液の液滴噴出（排出）性能（例えば、”デセル”）に影響を与えることがある。用語”デセル”は発射された液滴の液滴速度における急激な減速を意味し、これは、サーマルインクジェット抵抗体の連続加熱が原因であり、より高い液滴噴出頻度でさらに悪化すると考えられている。図１（ａ）〜図４（ｅ）は、デセルを呈する液、及び本発明の実施の結果、デセルが軽減もしくは排除されたインクの例を示す。インクジェット印刷システムのより速いスループットに対する需要が増大にるにつれ、より高頻度でインクジェット液滴を噴出することになり、デセルを軽減することがさらに重要になってきた。
【００３２】
本発明のインクジェット液は、”デセル軽減成分”を含むように第一の液を調合することによってデセルを軽減する。デセル軽減成分は、加熱の際急激で、好ましくは発熱性の熱分解を経ることができる、液可溶性(liquid-soluble)化合物と、好ましくは還元又は酸化能力を有する、カチオン成分とアニオン成分との塩（例えば、NH4+及びN2H5+カチオンは、より還元剤となり易く；一方、NO3-、S2O82-及びNO2-アニオンは、より酸化剤となり易い）とからなる。デセル軽減成分の熱分解生成物は、好ましくは、ガス及び／又は液体であって、固体化合物ではない。
【００３３】
デセル軽減成分の例には、これらに限定されるものではないが、NH4NO3、NH4NO2、NH4N3、N2H5NO3、N2H6(NO3)2、(NH4)2S2O8があり、好ましくは、NH4NO3である。
【００３４】
デセル軽減成分のカチオン成分及びアニオン成分は、それぞれ異なる独立の起源のものを、液体中に存在させることができる。例えば、硝酸アンモニウムの場合において、アンモニウムカチオンは、いくつかのアニオン染料と結合しているカチオンとして、pH調整剤（例えば、NH4OH添加）として、アニオン界面活性剤と結合しているカチオンとして、ブリード軽減補助剤（例えば、NH4Cl、(NH4)2SO4、CH3COONH4）として第一インクに添加される無機アニオン又は単純な有機アニオンと結合しているカチオンとして、又は硝酸アンモニウムを添加することによって、液体に導入することができる。一方、硝酸アニオンは、いくつかのカチオン染料と結合しているアニオンとして、pH調整剤（例えば、HNO3添加）として、カチオン界面活性剤と結合しているアニオンとして、金属塩（例えば、ブリード制御添加剤）と結合しているアニオンとして、又は硝酸アンモニウムを添加することによって、液体に導入することができる。
【００３５】
本発明のデセル軽減添加物の性能に関するメカニズムとして、本発明の範囲を制限することなく、以下の理論が考慮される。
【００３６】
インクジェットインクに使用される染料のほとんどは、Na+、Li+又はTMA+対イオンと結合している。これらの対イオンは、MgCl2又はCaCl2などのMg2+又はCa2+の塩が（例えば、ブリード制御ツールとして）インクに添加されると、少なくとも部分的に、Mg2+又はCa2+で置換される。
【００３７】
いくつかの染料のある種の金属（例えば、Mg2+）塩は、その他の金属（例えば、Ca）の塩より、さらに水性溶液に可溶性であり、SO42-、PO43-、C2O42-、及びCO32-などのアニオン汚染物質に対してより高い耐性（トレランス）を有することが見出されている。また、デセルが、インク組成物中に形成されたこれらの金属（例えば、Mg）塩の低い熱安定性に関係があること、及びこれらの金属（例えば、Mg）塩の分解生成物が、インクジェットプリントヘッドの発熱抵抗素子上で事前核生成中心(pre-nucleation center)として作用するためにデセルを生ずることがあることも見出された。
【００３８】
さらに、発熱抵抗体作動中（例えば、約300℃〜約450℃程の高さの温度において）に、その上で金属塩が熱分解を経る際、その金属の酸化物が生成されることがあるということも見出された。
【００３９】
Mgのような、ある種の金属の塩が多価金属塩として用いられる時、発熱抵抗体上のMgOの蓄積が、一転して今度は、駆動バブル(drive bubble)の核生成特性に影響を及ぼすことがある。これらの酸化マグネシウム部位は、駆動バブルの前核生成を生じるマイクロバブル(micro-bubble)を捕捉し得ることがある。これは、他の金属の塩（例えば、Ca2+塩）より低い熱安定性を有する金属の塩（例えば、Mg2+塩）を使用する時はより問題となると考えられる。さらに、マグネシウムなどのある種の金属の酸化物の水に対する溶解度は、カルシウムなどのいくつかの他の金属のものよりも数桁低く、何故前者の金属を含んでいる液が後者の金属を含んでいる液より大きいデセルを呈するかというもう１つの理由でもある。
【００４０】
そのため、硝酸アンモニウムなどのデセル軽減成分は、200℃を上回る温度での急激な発熱分解を経ると考えられる。発熱抵抗体上でのこれらの微小爆発の発生によって、駆動バブル核生成にマイナス的に影響しかねない異質物質のないように抵抗体表面をきれいにしておくことが促進される。異常のない均一な駆動バルブの存在は、デセルを排除又は十分に軽減し、ノズルの方向性(directionality)を改善する。
【００４１】
又ある金属の酸化物（例えば、CaO）は、他（例えば、MgO）ほどには問題とならないとしても（例えば、より溶け易い）、本発明のデセル軽減成分の存在は、これらの液のデセル性能をさらに高めることが発見された。
【００４２】
デセル軽減成分は、好ましくは、発熱抵抗体の適切な清浄化を許容するに十分な有効濃度で存在させる。好ましくは、デセル軽減成分は、インクの初期重量に対して約0.05〜約0.1重量％、より好ましくは、約0.5〜約1.5重量％のデセル軽減成分の有効濃度を与えられる程十分な濃度で液中に存在させる。好ましくは、該液は十分な濃度、即ち：約0.01〜約10％、好ましくは、約0.02〜約３％、最も好ましくは、約0.1〜約１％の範囲のデセル軽減成分のための濃度と同じ濃度ののカチオン；約0.03〜約20％、好ましくは、約0.06〜約10％、最も好ましくは、約0.2〜６％の範囲のデセル軽減成分のための濃度と同じ濃度のアニオンを含有する。
【００４３】
デセル軽減成分の個々のイオン成分（即ち、カチオン成分及びアニオン成分）は、それぞれの開始ソースに関係なく液中に存在させることができる、ということに留意すべきである。デセル軽減成分の濃度は、後述の簡略化方程式(I)を使って概算することができる。方程式(I)は、最初の試みとして、デセル軽減成分の量を見積るための簡略化された方法であること、並びに液中に潜在的に存在する全てのイオンに関連する全ての項目は含まれないということが留意されるべきである。
【００４４】
【数１】
DAC有効％＝(M.W.DAC)×[（インク100g当りのDACのカチオン成分のモル含有量）×（インク100g当りのDACのアニオン成分のモル含有量）]／[インク100g当りの全アニオンのモル含有量の和]
式中、
DAC＝デセル軽減成分
M.W.＝分子量
方程式(I)に示されるように、液に添加されるNH4NO3の効率は、もしあるとすれば、液中の他のイオン種の存在に左右される。例えば、他のソースからの(Mg(NO3)2・6H2Oなどの）硝酸塩含有の液に１重量％NH4NO3を添加することは、硝酸塩（酢酸マグネシウムなど）を含有しない数重量％成分含有の液に、前記と同じ量のNH4NO3を添加することよりもさらに効果的であろう。
【００４５】
好ましくは、該液において、デセル軽減成分のアニオン成分と同じ全アニオンに対するデセル軽減成分のカチオン成分と同一である全カチオンの比は、約１〜約４である。例えば、デセル軽減成分としてのNH4NO3の場合、全NO3-に対する全NH4+の好ましい比は、イオン源に関係なく、約１〜約４である。
第一着色剤
第一の液は、インクであるか又は透明液であってよい。第一の液がインクとして用いられる時、さらに、少なくとも１つの着色剤を含有する。
【００４６】
第一インクの着色剤は、種々の理由から慎重に選択されなければならない。まず最初に、着色剤は、第二インク組成物に使用される着色剤より好ましくは色の淡い種類のものでなければならない。黒色の着色剤が第二インク組成物に使用される場合、ほぼいずれの他の色も第一インクの着色剤として適して選択することができる。次に、第一インクの着色剤は、着色剤と沈殿剤の２つの材料が同一インクに調合される時は、該沈殿剤と反応しない種類のものでなければならない。より詳細には、第一インクの着色剤は、沈殿剤と共に調合される時に可溶性が維持される種類のものでなければならない。これは、溶解度が主としてカルボキシル基及び／又はカルボキシレート基から獲得せず、中位から高位のイオン強度をもつ溶液中への可溶性が維持されるような着色剤が使われる時に、通常、生ずるものである。着色剤は、染料でも、顔料でも、自己安定化する又は分散剤の助けにより分散する顔料であってもよく、該着色剤は、好ましくは染料である。
【００４７】
これに関連して、第一インク用として適する代表的かつ好ましい染料には、これらに限定するものではないが、以下の表３に示される次の材料がある。
【００４８】
【表３】
0004215913.tif 000004
【００４９】
注）  ＊M377：スイス国フリブルグ(Fribourg)CH-1700、リュ・ド・インダストリ(Rue de l'Industrie)のIlford AGから市販
これらの材料の多くは、参考としてここに引用されている上記Color Indexの第4,132頁、第4,385頁、及び第4,419頁にリストアップされている。さらに、ここで説明した”着色剤”の定義に従い、種々の顔料分散材料も第一インクに用いることができる。該顔料分散材料は、前出の沈殿剤と反応しない種類のものでなければならない。例えば、この目的に適する組成物は、事前予備研究(preliminary pilot studies)で定められたように、ここで説明する沈殿剤と反応しない、当分野で周知の非イオン性顔料分散剤、リグノスルホン酸塩分散剤、及び／又はアミン分散剤を包含する。
【００５０】
着色剤は、染料、顔料、又は両方の組合せとしてインク中に存在する時は、インクの全重量に対して、約0.05〜約20重量％、好ましくは、約0.1〜約８重量％、より好ましくは、約0.5〜約５重量％、存在させてよい。
第二インク
第二着色剤
第二インクは、少なくとも１つの第二着色剤を含み、該第二着色剤は、例えば印刷媒体上で、第一の液と接触すると該液中の金属と結合して不溶性の塩、錯体、又は化合物を生成することでき、これにより第二着色剤が第二インク中に固定されるような官能基を有する。第二着色剤は、好ましくは、少なくとも１つの、好ましくは２つ以上の、カルボキシル基及び／又はカルボキシレート基を有する。本発明の使用に適するカルボキシル化染料成分は、参考としてここに引用されている米国特許第4,963,189号(Hindagolla)に例示されている。該成分は黒色であり、下記の基本構造を包含する。
【００５１】
【化１】
0004215913.tif 000005
【００５２】
式中、ＷはCOOH、ＸはＨ又はCOOH、ＹはＨ、COOH又はSO3H、ＺはＨ、COOH又はSO3H、ＲはＨ、CH2COOH又はCH2CH2COOH、である。
【００５３】
この構造において、上に示したように少なくとも２つの-COOH基があること、及び-COOH基の数が-SO3H基の数と等しいか又はそれより多いことが望ましい。特定の典型的な染料構造を以下の表４に示す。
【００５４】
【表４】
0004215913.tif 000006
【００５５】
なお、本発明の使用に適するカルボキシル化染料成分は、参考としてここに引用されており、当分野で周知の標準参考文献である、英国ヨークシャーのThe Society of Dyers and Colouristsによって出版された(1971年)、Color Index, Vol.４, 第３版に記載されている。ここでの使用に適する、Color Indexにリストアップされているカルボキシル化染料成分を以下の表５に挙げる。
【００５６】
【表５】
0004215913.tif 000007
【００５７】
前出の組成物に関するさらに詳しい情報は、上記のColor Indexの第4,059頁、第4,193頁、第4,194頁、第4,340頁、及び第4,406〜4,410頁に示されており、前述のこれらの頁は参考としてここに引用されている。好ましい態様では、第二インクは、約0.5％から、インク組成物中の着色剤の溶解限度までの範囲の着色剤濃度を有する。着色剤の溶解レベルは、使用される特定の着色剤とインク組成物中のその他の成分に依存して、必然的に変化する。好ましい態様では、第二インクは、約２〜約７％の着色剤を含む。
【００５８】
着色剤が顔料である時、該着色剤は基本的に水不溶性着色剤（例えば顔料）からなるカルボキシル化顔料分散材料であってよく、該材料は適切なイオン基（例えばカルボキシル化基、スルホン化基）、好ましくはカルボキシル酸塩可溶化基（例えばアクリル系分散剤）を有する分散剤と結合することによって可溶化される。また、顔料は、顔料表面における官能基の存在によっていずれの分散剤の助けが無くとも自己安定化(self-stabilized)させることができる。前述の顔料分散を生じるのに使用される分散剤と組み合わされた着色剤は、通常、当分野で知られている無機及び有機染料組成物（例えば顔料）からなる。該顔料の例には、これらに限定するものではないが、上記Color Indexに掲載の次の組成物が含まれる。Pigment Black ７(C.I.#77266)、Pigment Blue 15 (C.I.#74160)、Pigment Red ２(C.I.#12310)、及びDisperse Red 17(C.I.#11210)。これら全ての成分は、参考としてここに引用されている、上記Color Indexの第4,018頁、第4,035頁、第4,618頁及び第4,661頁に掲載されている。上で言及したように、前述の顔料は、当分野で知られているアクリル系モノマーとポリマーとから基本的に構成される、少なくとも１つ、好ましくは多数のカルボキシル基を有する分散剤と結合される。典型的な分散剤としては、DAXAD 30-30という商標で米国マサチューセッツ州レキシントンのW.R.Grace and Co.(Lexington Mass.,USA)から販売の製品が含まれる。またあるいは、当該顔料は、Cabojetという商標でCabot Companyから市販されている製品のように、自己分散型であってもよい。ここで述べる目的に適することが適正な調査によって決定される、その他の化学的に類似した材料を用いることもできる。
【００５９】
着色剤は、約0.05〜約20％、好ましくは、約0.1〜約８％、より好ましくは、約0.5〜約５％の範囲で第二インクに存在する。
【００６０】
また留意すべきは、第二インクは、NH4OHなどのpH調整化合物の添加によって、適切なpH、好ましくは、３より大きい、より好ましくは５より大きい値、最も好ましくは、約pH８〜約pH９に調整することができる、ということである。一定の状況下では、着色剤が溶液中に確実に残存するように第二インクのpHを増大させることは、望ましくかつ必要なことであろう。これは、典型的には、完成されたインク組成物を直接観察することによって、着色剤の沈殿が起こったかどうかが示される、第二インクを使った試行試験(pilot test)によって達成される。この状況の発生を制御／防止するためには、好ましくは、塩基（例えば、NH4OH）をインク組成物に添加して、着色剤を溶液中に戻すようにする。次いで、この目的に適する塩基の量と得られる組成物のpHを控えておき、その後の調合に利用する。一般に、（必要なら）pH調整剤の使用は、用いられている着色剤の種類によって決まる。また、pH調整剤の量とその種類は、当分野で周知の日常の化学的処置の実践と共に試行試験を利用することで容易に決定することができる。
補助的成分
本発明の要件に矛盾しないで、様々な種類の添加剤を当該液に用いて、特定用途に使えるよう液組成物の諸特性を最適化することができる。例えば、当業者に周知のように、１つ以上の殺生物剤、殺菌剤、及び／又は殺粘液菌剤(slimicides)（微生物薬剤(microbial agents)）を当分野で通常実施されているように液組成物に用いることができる。適切に使われる微生物薬剤の例には、これらに限定するものではないが、NUOSEPT (Nudex, Inc.)、UCARCIDE (Union Carbide)、VANCIDE(RT Vanderbilt Co.)、及びPROXEL (ICI America)が例示される。アニオン性、非イオン性、又は両性の界面活性剤を用いてもよい。非高分子界面活性剤並びにいくつかの高分子界面活性剤の詳細リストは、Manufacturing Confection Publishing Co.、Glen Rock、N.J.のMcCutcheon's Functional Materials北アメリカ版の第110〜129頁に挙げられている。特定界面活性剤の選択は、特定の液組成物と印刷用媒体基板の種類に大いに左右される。印刷媒体中への液の浸透及び／又はインクジェット印刷メカニズム（例えば、液滴発生器）を改善するために共同溶媒を含有させてもよい。このような共同溶媒は、当分野で周知である。使用できる代表的共同溶媒は、米国特許第5,272,201号に例示されている。粘度改質剤などのその他の既知添加物及びその他のアクリル系又は非アクリル系ポリマーを添加して、液組成物の各種特性を所望するように改善することができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
インク
本発明の有効性を説明するために、以下の表６に挙げる組成からなるインクを作製した。
【００６２】
【表６】
0004215913.tif 000008
【００６３】
注）
＊１
AB-9：Acid Blue ９、
AR-52：Acid Red 52、
DB199：Direct Blue 199、
AY17：Acid Yellow 17、
Y104：Yellow 104（スイス国フリブルグ(Fribourg)CH-1700、リュ・ド・インダストリ(Rue de l'Industrie)のIlford AGから市販；米国特許第5,721,344及び欧州特許公報EP0755984 Al）、
M377：（スイス国フリブルグ(Fribourg)CH-1700、リュ・ド・インダストリ(Rue de l'Industrie)のIlford AGから市販）
＊２
デセル軽減成分の候補として液に添加された成分。
【００６４】
＊３
表６の例では、デセル軽減成分は、NH4NO3であり、従ってNH4+イオン及びびNO3-イオンに相当する。デセル軽減成分と結合する２つのイオンのうちどちらか１つでも存在しない時、液中にはデセル軽減成分は無い。
【００６５】
液４(e)を用いて、上記簡略化方程式(I)による、デセル軽減成分の有効濃度の計算を詳しく説明する。注釈し得る限り、液中にその他の重要なアニオンが存在しないことを仮定している。
【００６６】
【数２】
DAC有効％＝(M.W.DAC)×［（インク100g当りのDACのカチオン成分のモル含量）×（インク100g当りのDACのアニオン成分のモル含量）］／［インク100g当りの全アニオンのモル含量の和］
式中、
DAC＝デセル軽減成分＝NH4NO3
M.W.＝分子量
１．M.W. Mg(NO3)2・6H2O＝256.4
M.W. NH4Cl＝53.5
２．インク100g中のMg(NO3)2・6H2Oのモル含量＝6/256.4＝0.0234Ｍ
インク100g中のNH4Clのモル含量＝1/53.5＝0.0187Ｍ
３．溶液中のNH4+カチオンのモル含量＝0.0187Ｍ（NH4Clと同じ）
４．溶液中のCl-アニオンのモル含量＝0.0187Ｍ（NH4Clと同じ）
５．溶液中のNO3-アニオンのモル含量＝0.0234Ｍ×２＝0.0468Ｍ（Mg(NO3)2・6H2O×２のモル含量）
６．NH4+カチオンが、NO3-及びCl-アニオンのモル分率に従ってNO3-とCl-アニオンの間に分布されると仮定すると、溶液中で生ずるNH4NO3のモル含量は、溶液中のNO3-アニオンのモル分率を掛けたNH4+カチオンのモル含量に等しくなる。
７．溶液中のNO3-アニオンのモル分率＝[NO3-]/([NO3-]＋[Cl-])
８．従って、溶液中で生ずるNH4NO3のモル含量は、
【００６７】
【数３】
[NH4+]×[NO3-]/([NO3-]＋[Cl-])＝0.0187Ｍ×0.0468Ｍ/(0.0468Ｍ＋0.0187Ｍ)＝0.0134Ｍ
９．NH4NO3のモル重量＝80
１０．結果的なインク中のNH4NO3の重量＝80×0.0134＝1.0686ｇ／インク100ｇ、即ち、1.07重量％
サンプル１(c)についての、方程式(I)によるデセル軽減成分の有効濃度の計算は以下の通りである。
１．インク重量＝100グラム
２．[Mg(NO3)2・6H2O]＝0.0234Ｍ
[NH4NO3]＝0.0063Ｍ
[NH4+]＝0.0063Ｍ
３．全[NO3-]＝0.0063＋0.0234×２＝0.05305Ｍ
４．全アニオン（w/oアニオン染料）＝全[NO3-]＝0.05305Ｍ
５．生ずる[NH4NO3]＝[NH4+]×全[NO3-]／全アニオン＝0.0063×0.05305／0.05305＝0.0063
６．NH4NO3の重量％＝80×0.0063＝0.5％
デセル性能
この試験で液滴速度に及ぼす時間の効果を測定した。用語”デセル”は、発射された液滴の滴下速度における急激な低下を意味し、サーマルインクジェットノズルの連続的な加熱に起因するものであり、より高い液滴噴出頻度においてさらに悪化すると考えられる。調合したインクは、Hewlett-Packard Co.（デラウェア州ウィルミントン）から市販の、インクジェットプリントカートリッジに充填される。全てのインク充填ペンをテストし、全てのノズルが作動状態にあることを確認した。次いで、12kHz以上にも関わらず、そのペンをコンスタントに発射し、噴出された液滴速度を時間の関数として測定し。そのデータを図１(a)〜図４(e)に示す。図のデータからわかるように、本発明のデセル軽減成分含有のインクは、液滴速度性能において顕著な改善を示した。本発明のデセル軽減成分は、”インク”及び非透明の液において評価されたとはいえ、上述の本発明は透明な液にも等しく適用できる、ということは評価されるべきである。
【００６８】
以上、本発明による液及び液セット並びにそれらの使用方法は、高いインクジェット液滴噴出性能、特にデセルの軽減を維持しながら、高品質の印刷物の生産を可能にするということが立証された。
【００６９】
以下に本発明の好ましい実施の態様例を述べる。
１．水性ビヒクル；及びデセル軽減成分(decel-alleviating component)を含み、デセル軽減成分がカチオン成分とアニオン成分とを有する液可溶性化合物であって、該デセル軽減成分は加熱に際し急激な熱分解を経ることができるインクジェット液。
２．前記熱分解が発熱性である、上記１に記載の液。
３．前記デセル軽減成分が、還元又は酸化能力を有するカチオン成分及びアニオン成分を有する塩である、上記１に記載の液。
４．前記デセル軽減成分の分解生成物が、気体又は液体である、上記１に記載の液。
５．前記デセル軽減成分が、NH4NO3、NH4NO2、NH4N3、N2H5NO3、N2H6(NO3)2、(NH4)2S2O8からなる群より選ばれる化合物を含有する、上記１に記載の液。６．前記デセル軽減成分がNH4NO3である、上記１に記載の液。
７．前記デセル軽減成分が、インクの全重量に対して約0.05〜約0.1重量％の有効濃度で液中に存在する、上記１、５又は６のいずれかに記載の液。
８．前記デセル軽減成分と結合したカチオンと同一のカチオンの全濃度が約0.01〜約10％である、上記１、５又は６に記載の液。
９．前記デセル軽減成分と結合したアニオンと同一のアニオンの全濃度が約0.03〜約20％である、上記１、５又は６に記載の液。
１０．デセル軽減成分のアニオン成分と同一の全アニオンに対する前記デセル軽減成分のカチオン成分と同一の全カチオンの比が、約１〜約４である、上記１、５又は６に記載の液。
１１．さらに、沈殿剤を含有する、上記１に記載の液。
１２．前記沈殿剤が、金属塩又は金属配位化合物である多価金属化合物である、上記１又は６に記載の液。
１３．さらに、着色剤を含有する、上記１又は６に記載の液。
１４．デセル軽減成分と沈殿剤とからなる第一の水性液であって、該デセル軽減成分は、カチオン成分とアニオン成分を有する液可溶性化合物であり、加熱されると急激な熱分解を経ることができる；及び
前記第一の液中の沈殿剤と接触すると結合して不溶性の塩、錯体、又は化合物を形成し、これにより第二着色剤を第二インク中に固定することができる官能基を有する少なくとも１つの第二着色剤を含有する第二水性インク、
とを含有してなるインクジェット液セット。
【図面の簡単な説明】
【図１（ａ）】  デセル軽減成分を含んでいないイエローインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図１（ｂ）】  有効濃度0.25％のNH4NO3を含んでいるイエローインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図１（ｃ）】  有効濃度0.5％のNH4NO3を含んでいるイエローインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図２（ａ）】  デセル軽減成分を含んでいないマゼンタインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図２（ｂ）】  有効濃度0.1％のNH4NO3を含んでいるマゼンタインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図２（ｃ）】  有効濃度0.5％のNH4NO3を含んでいるマゼンタインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図３（ａ）】  デセル軽減成分を含んでいないシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図３（ｂ）】  有効濃度0.25％のNH4NO3を含んでいるシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図３（ｃ）】  有効濃度0.5％のNH4NO3を含んでいるシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図３（ｄ）】  有効濃度1.0％のNH4NO3を含んでいるシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図４（ａ）】  デセル軽減成分を含んでいないシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図４（ｂ）】  デセル軽減成分を含んでいないシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図４（ｃ）】  デセル軽減成分を含んでいないシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図４（ｄ）】  デセル軽減成分を含んでいないシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセルを呈している。
【図４（ｅ）】  有効濃度1.07％のNH4NO3を含んでいるシアンインクについての時間に対する液滴速度のプロットであり、デセル軽減における改善を示している。
【図１（ａ）】
0004215913.tif 000009
【図１（ｂ）】
0004215913.tif 000010
【図１（ｃ）】
0004215913.tif 000011
【図２（ａ）】
0004215913.tif 000012
【図２（ｂ）】
0004215913.tif 000013
【図２（ｃ）】
0004215913.tif 000014
【図３（ａ）】
0004215913.tif 000015
【図３（ｂ）】
0004215913.tif 000016
【図３（ｃ）】
0004215913.tif 000017
【図３（ｄ）】
0004215913.tif 000018
【図４（ａ）】
0004215913.tif 000019
【図４（ｂ）】
0004215913.tif 000020
【図４（ｃ）】
0004215913.tif 000021
【図４（ｄ）】
0004215913.tif 000022
【図４（ｅ）】
0004215913.tif 000023