(57)【要約】  結合剤としてポリマーインク添加剤を含有する水性インクジェットインクが開示される。結合剤は、セルロースと相互作用することが可能な成分を含有する。セルロースと同様のハンセン溶解パラメーターを有する、ある種のアクリレートモノマーが、ポリマー結合剤に組み込まれた。これらのインクからの印刷は、セルロースと相互作用することが可能な成分を有さない同様の添加剤よりも良好な耐久性を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
着色剤と、水性媒体と、結合剤としてのポリマーインク添加剤とを含んでなる水性インクジェットインクであって、前記ポリマーインク添加剤が、ランダムまたは構造化ポリマーであり、かつ少なくとも３種のモノマーＡ、ＢおよびＣを含んでなり、モノマーＡが疎水性アクリレートモノマーであり、モノマーＢが親水性アクリルモノマーであり、かつモノマーＣが、式（Ｉ）：
【化１】
2016532749.tif 000008
（式中、Ｗは、ＯまたはＮＨであり、
Ｒ１は、Ｃ１〜Ｃ８アルキルであり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ５アルキルである）の構造を有するアクリレートモノマーである、水性インクジェットインク。
【請求項２】
前記モノマーＡが、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ラウリルエタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートおよびスチレンからなる群から選択される、請求項１に記載のインク。
【請求項３】
前記モノマーＢが、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、クロトン酸、クロトン酸モノエステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルアクリレート、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピリジンおよび２−アクリルアミド−２−プロパンスルホン酸からなる群から選択される、請求項２に記載のインク。
【請求項４】
ＷがＯである、請求項３に記載のインク。
【請求項５】
Ｒ１がＣＨ２ＣＨ２（ＣＨ３）である、請求項４に記載のインク。
【請求項６】
Ｒ２およびＲ３がＨである、請求項５に記載のインク。
【請求項７】
Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルである、請求項５に記載のインク。
【請求項８】
Ｒ１がＣ２Ｈ４である、請求項４に記載のインク。
【請求項９】
Ｒ２およびＲ３がＨである、請求項８に記載のインク。
【請求項１０】
Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルである、請求項８に記載のインク。
【請求項１１】
Ｒ１がＣＨ２である、請求項４に記載のインク。
【請求項１２】
Ｒ２およびＲ３がＨである、請求項１１に記載のインク。
【請求項１３】
Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルである、請求項１１に記載のインク。
【請求項１４】
ＷがＮＨである、請求項３に記載のインク。
【請求項１５】
Ｒ１がＣＨ２である、請求項１４に記載のインク。
【請求項１６】
Ｒ２およびＲ３がＨである、請求項１５に記載のインク。
【請求項１７】
Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルである、請求項１５に記載のインク。
【請求項１８】
Ｒ１がＣ２Ｈ４である、請求項１４に記載のインク。
【請求項１９】
Ｒ２およびＲ３がＨである、請求項１８に記載のインク。
【請求項２０】
Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルである、請求項１８に記載のインク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条の下、２０１３年８月６日出願の米国仮特許出願第６１／８６２５５８号明細書からの優先権を主張する。
【０００２】
本開示は、インクジェットインク、特に、着色剤と、セルロースと相互作用することが可能な少なくとも１種の成分を有するアクリル／アクリレートポリマーから誘導されるポリマーインク添加剤とを含んでなる水性インクジェットインクに関する。
【背景技術】
【０００３】
ポリマーインク添加剤は、インクジェットインクに関して一般的である。それらは、印刷されたインクの耐久性を改善するため、ならびに粘度および他の重要なインク特性などの調節のために、しばしば含まれる。
【０００４】
米国特許出願公開第２００８０２６４２９８号明細書および同第２００７０１０００２３号明細書は、多くの種類の紙に存在するカルシウム成分と相互作用することが可能な分散剤を開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ポリマー添加剤を有する水性分散体をベースとするインクは、インクジェット印刷の多くの態様に、改善されたインクジェットインクを提供するが、特に、サーマルインクジェットプリントヘッドで使用される場合に良好な印刷品質および良好な噴射性を提供する、改善されたインクジェットインク調製物に関する要求が、なお存在する。サーマルインクジェットプリントヘッドは、ピエゾインクジェットプリントヘッドと比較して、その噴射性および信頼性において、ポリマー添加剤の追加に対してより低い耐性を有することは、当業者に周知である。本開示は、分散体安定性、長いノズル寿命などのインク特性の他の態様を維持しながら、改善された印刷耐久性を有する組成物を提供することによって、この要求を満たす。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態は、着色剤と、水性媒体と、結合剤としてのポリマーインク添加剤とを含んでなる水性インクジェットインクであって、上記ポリマーインク添加剤が、ランダムまたは構造化ポリマーであり、かつ少なくとも３種のモノマーＡ、ＢおよびＣを含んでなり、モノマーＡが疎水性アクリレートモノマーであり、モノマーＢが親水性アクリルモノマーであり、かつモノマーＣが、式（Ｉ）：
【０００７】
【化１】
2016532749.tif 000002
（式中、Ｗは、ＯまたはＮＨであり、
Ｒ１は、Ｃ１〜Ｃ８アルキルであり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ５アルキルである）の構造を有するアクリレートモノマーである、水性インクジェットインクを提供する。
【０００８】
別の実施形態は、モノマーＡが、ベンジルメタクリレート、ブチルメタクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ヘキシルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、オクチルメタクリレート、ラウリルエタクリレート、ステアリルメタクリレート、フェニルメタクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、ブチルアクリレート、ヘキシルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、オクチルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、フェノキシエチルアクリレートおよびスチレンからなる群から選択されるものを提供する。
【０００９】
別の実施形態は、モノマーＢが、メタクリル酸、アクリル酸、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、クロトン酸、クロトン酸モノエステル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルメタクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルメタクリレート、ｔ−ブチルアミノエチルアクリレート、ビニルピリジン、Ｎ−ビニルピリジンおよび２−アクリルアミド−２−プロパンスルホン酸からなる群から選択されるものを提供する。
【００１０】
別の実施形態は、ＷがＯであるものを提供する。
【００１１】
別の実施形態は、Ｒ１がＣＨ２ＣＨ２（ＣＨ３）であるものを提供する。
【００１２】
別の実施形態は、Ｒ２およびＲ３がＨであるものを提供する。
【００１３】
別の実施形態は、Ｒ２およびＲ３がＣ１〜Ｃ５アルキルであるものを提供する。
【００１４】
別の実施形態は、Ｒ１がＣ２Ｈ４であるものを提供する。
【００１５】
別の実施形態は、Ｒ１がＣＨ２であるものを提供する。
【００１６】
さらに別の実施形態は、ＷがＮＨであるものを提供する。
【００１７】
本実施形態のこれらおよび他の特徴および効果は、以下の詳細な説明の読むことによって、当業者により容易に理解されるであろう。開示された実施形態のある種の特徴は、明確にするため、上記および下記において別々の実施形態で記載されるが、これは単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよい。逆にまた、単一の実施形態に関して記載される開示された実施形態の様々な特徴は、別々に、またはいずれかの部分的組み合わせで提供されてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
明示または定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的な用語は、本開示が関する技術の当業者によって一般に理解される意味を有する。
【００１９】
明示されない限り、全てのパーセント、部、比率などは重量による。
【００２０】
量、濃度または他の値またはパラメーターが、範囲、好ましい範囲、または上位の好ましい値および下位の好ましい値の記載として与えられる場合、いずれかの上位範囲限界または好ましい値およびいずれかの下位範囲限界または好ましい値のいずれかの対から形成される全ての範囲を特に開示するものとして理解される。数値的な値の範囲が本明細書に列挙される場合、特に明記されない限り、この範囲は、それらの終点、ならびに範囲内の全ての整数および分数を含むものとして意図される。
【００２１】
他に明示されるか、文脈から明らかでない限り、インクジェットインクの特性または成分を検討する場合、用語「インクジェットインク」は、インクジェットインクセットを含むものとして理解されてもよい。
【００２２】
範囲の値または終点を記載する際に、用語「約」が使用される場合、本開示は、参照される特定の値または終点を含むものとして理解されなければならない。
【００２３】
本明細書で使用される場合、「含んでなる」とは、明示された特徴、整数、ステップまたは成分の存在を参照されるように特定化するが、１つまたはそれ以上である特徴、整数、ステップまたは成分、あるいはそれらの群の存在または追加を排除しないものとして解釈される。追加的に、用語「含んでなる」は、用語「から本質的になる」および「からなる」によって包含される実施例を含むように意図される。同様に、用語「から本質的になる」は、用語「からなる」によって包含される実施例を含むように意図される。
【００２４】
本明細書で使用される場合、用語「分散体」は、１つの相が、バルク物質を通して分配される微細粒子（しばしばコロイド径範囲）からなり、粒子が分散または内部相であり、かつバルク物質が連続的または外部相である、２つの相系を意味する。バルク系は、しばしば水性系である。
【００２５】
本明細書で使用される場合、用語「顔料粒子の分散体」は、インクおよびペイントで通常使用されるポリマー分散顔料の安定性分散体である。
【００２６】
本明細書で使用される場合、用語「水性顔料分散体」は、ポリマー分散剤を使用する顔料の水性分散体である。
【００２７】
本明細書で使用される場合、用語「紙」は、セルロースファイバーの化学的処理によって製造される半合成製品を意味する。紙という用語は、コピー用紙、写真紙、新聞紙、パンフレット紙などの印刷において使用される様々な紙も指す。
【００２８】
本明細書で使用される場合、用語「溶解パラメーター」は、材料間の相互作用の程度の数値的な予想を提供し、かつ特に多くのポリマーなどの非極性材料の溶解性の良好な指標となることができる。
【００２９】
本明細書で使用される場合、用語「分散剤」は、しばしばコロイド径の極めて微細な固体粒子の均一および最大分離を促進するために懸濁媒体に添加される表面活性剤を意味する。顔料に関して、分散剤は、ほとんどポリマー分散剤であり、通常、分散剤および顔料は分散装置を使用して組み合わせられる。
【００３０】
本明細書で使用される場合、用語「構造化ポリマー」は、互いに組成が異なるセグメントから構成されるポリマーを意味する。例としては、ジブロック、トリブロック、グラフトおよび星型ポリマーが含まれる。
【００３１】
本明細書で使用される場合、用語「ランダムポリマー」は、初期モノマー組成物においてほぼ同モル比のモノマーで、ポリマー中にランダムな様式で分配されるモノマーから構成されるポリマーを意味する。
【００３２】
本明細書に使用される場合、用語「イオン安定化分散体」（「ＩＳＤ」）は、安定化が立体的安定化よりもイオン安定化によるものである、重合的に安定させられた分散体である。
【００３３】
本明細書で使用される場合、用語「分散可能な粒子」は、ポリマー分散剤を含む分散剤によって分散することができるそれらの粒子である。
【００３４】
本明細書で使用される場合、用語「安定性分散体」は、分散体が少なくとも１週間、室温で貯蔵される時に、粒径成長が１０％未満の粒径成長であり、かつ凝集がない粒子の分散体を意味する。
【００３５】
本明細書で使用される場合、用語「顔料」は、別の物質または混合物に色を与える、通常粉末の形態のいずれの物質も意味する。分散染料、ホワイト顔料およびブラック顔料は、この定義に含まれる。
【００３６】
本明細書で使用される場合、用語「Ｐ／Ｄ」は、初期分散体調製物における顔料対分散剤の重量比を意味する。
【００３７】
本明細書で使用される場合、用語「周囲条件」は、しばしば、約１気圧の圧力、約５０％の相対湿度および約２５℃である周囲条件を指す。
【００３８】
本明細書で使用される場合、用語「架橋」は、少なくとも２つの異なる化学物質の反応基間での化学反応を意味し、ここで、化学物質の一方は少なくとも二置換である。
【００３９】
本明細書で使用される場合、用語「エマルジョン」は、数パーセントの乳化剤と呼ばれる物質によって懸濁液に保持される２種以上の非混和性液体の安定性混合物を意味する。
【００４０】
本明細書で使用される場合、用語「ミニエマルジョン」は、油、水および界面活性剤を含有する系を剪断することによって調製される５０〜５００ナノメートル領域の径を有する、比較的安定性のある油の液滴の分散体を意味する。
【００４１】
本明細書で使用される場合、用語「非イオン性」は、少なくとも４個のエチレンオキシドまたはプロピレンオキシド基がある、エチレンオキシドおよび／またはプロピレンオキシドから誘導されるオリゴマーまたはポリマーを意味する。
【００４２】
本明細書で使用される場合、用語「複素環」は、環中に炭素原子および少なくとも１個のＮ、ＯまたはＳからなり、かつ環中に全４〜７個の原子を含有する環式化合物を意味する。環上の炭素原子は、カルボニル基を任意に形成してもよい。
【００４３】
本明細書で使用される場合、用語「インク添加剤」は、様々なインクジェットインク成分が組み合わせられてインクが製造される時に添加される成分を意味する。
【００４４】
本明細書で使用される場合、用語「結合剤」は、インクジェットインク中のフィルム形成成分を意味する。この結合剤は通常、インクが調製される時に添加され、かつポリマーインク添加剤と考えられる。
【００４５】
本明細書で使用される場合、用語「ＨＳＤ」は、高速分散を意味する。
【００４６】
本明細書で使用される場合、用語「ＯＤ」は、光学密度を意味する。
【００４７】
本明細書で使用される場合、用語「彩度」は、ＣＩＥＬＡＢ色空間の明度Ｌ＊によって正規化された彩度として定義され、すなわち、
【００４８】
【数１】
2016532749.tif 000003
【００４９】
本明細書で使用される場合、用語「光沢」は、印刷表面からの反射光の観察を意味し、通常、印刷基材は光沢紙である。
【００５０】
本明細書で使用される場合、用語「ＳＤＰ」は、「自己分散可能」、「自己分散」または「自己分散された」顔料を意味する。
【００５１】
本明細書で使用される場合、用語「水性媒体」は、水、または水と少なくとも１種の水溶性有機溶媒（補助溶媒）との混合物を参照する。
【００５２】
本明細書で使用される場合、用語「イオン化可能な基」は、潜在的イオン基を意味する。
【００５３】
本明細書で使用される場合、用語「実質的に」は、かなりの程度、ほとんど全てであることを意味する。
【００５４】
本明細書で使用される場合、用語「Ｍｎ」は、通常ダルトンで報告される数平均分子量を意味する。
【００５５】
本明細書で使用される場合、用語「Ｍｗ」は、通常ダルトンで報告される重量平均分子量を意味する。
【００５６】
本明細書で使用される場合、用語「Ｐｄ」は、数平均分子量によって割られた重量平均分子量である、多分散を意味する。
【００５７】
本明細書で使用される場合、用語「Ｄ５０」は、粒子の５０％がより小さい粒径を意味する、「Ｄ９５」は、粒子の９５％がより小さい粒径を意味する。
【００５８】
本明細書で使用される場合、用語「ｃＰ」は、センチポアズの粘度単位を意味する。
【００５９】
本明細書で使用される場合、用語「導電率」は、電気を伝達する能力を記載する物質または混合物の特性を意味し、ｍＳ／ｃｍとして報告される。
【００６０】
本明細書で使用される場合、用語「プレポリマー」は、重合プロセスの中間体であるポリマーを意味し、ポリマーと考えられることもできる。
【００６１】
本明細書で使用される場合、用語「ＡＮ」は、固体ポリマーの酸価、ｍｇ  ＫＯＨ／グラムを意味する。
【００６２】
本明細書で使用される場合、用語「中和剤」は、イオン化可能な基を、より親水性のイオン（塩）基に変換するために有用である全ての種類の薬剤を包含するように意味する。
【００６３】
本明細書で使用される場合、用語「ＰＵＤ」は、本明細書に記載されるポリウレタン分散体を意味する。
【００６４】
本明細書で使用される場合、用語「ＧＰＣ」は、ゲル透過クロマトグラフィーを意味する。
【００６５】
本明細書で使用される場合、用語「ＴＨＦ」は、テトラヒドロフランを意味する。
【００６６】
本明細書で使用される場合、用語「ＩＭＥＭＡ」は、イミダゾリルエチルメタクリレート、ＢＡＳＦからのモノマーを指す。
【００６７】
本明細書で使用される場合、用語「ＤＭＰＡ」は、ジメチロールプロピオン酸を意味する。
【００６８】
本明細書で使用される場合、用語「ＴＭＸＤＩ」は、テトラメチルキシリレンジイソシアネートを意味する。
【００６９】
本明細書で使用される場合、Ｅｔｅｒｎａｃｏｌｌ（商標）ＵＨ−５０は、宇部興産株式会社（日本、東京）からのポリカーボネートジオールである。
【００７０】
Ｄｅｎａｃｏｌ（登録商標）３２１は、トリメチロールプロパンポリグリシジルエーテル、ナガセケミカル株式会社（日本、大阪）からの架橋剤である。
【００７１】
本明細書で使用される場合、用語「ＤＥＡ」は、ジエタノールアミンを意味する。
【００７２】
本明細書で使用される場合、用語「ＰＲＯＸＥＬ（商標）殺生物剤」は、Ａｒｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｎｏｒｗａｌｋ，ＣＴから得られる殺生物剤を指す。
【００７３】
本明細書で使用される場合、用語「Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４６５」は、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡ  ＵＳＡ）からの界面活性剤を指す。
【００７４】
本明細書で使用される場合、用語「グリセレス−２６」は、グリセリンの２６モルエチレンオキシド付加物を指す。
【００７５】
本明細書で使用される場合、用語「２−Ｐ（９５／５）」は、５％水混合物として供給される２−ピロリドンを意味する。
【００７６】
特に明記されない限り、上記の化学製品は、Ａｌｄｒｉｃｈ（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）または他の同様の実験室化学製品の供給元から得られた。
【００７７】
ポリマー結合剤
インクジェットインクにおける顔料の有効利用のモデルは、顔料が基材の表面上へ保持され、高い光学濃度および他の望ましい印刷特性が得られるということである。表面上へ顔料を「保持すること」の例には、それが基材上へ噴射される時に、顔料を反応させるか、または生じさせる固定化剤を使用すること、自己分散顔料を使用すること、ならびに米国特許出願公開第２００８０２６４２９８号明細書および米国特許出願公開第２０００７０１０００２３号明細書などで示唆されるように、カルシウムと相互作用するようにデザインされた分散剤を使用することが含まれる。炭酸カルシウムは、しばしば、紙、特にインクジェット印刷に使用されるコピー用紙および同様の紙の成分である。
【００７８】
インクジェットインクから印刷された像のより良好な耐久性を得るためのより新しい方法を求めたところ、一連のモノマーが、紙の支配的成分であるセルロースと相互作用することが可能であるものとして識別された。これらのモノマーは、それらのハンセン（Ｈａｎｓｅｎ）溶解パラメーターをセルロースのものと適合させることによって選択された。これらのモノマーを重合プロセスに含むことによって、本開示のポリマー結合剤が提供される。理論によって束縛されないが、結合剤がセルロースと相互作用することができるモノマーを含有する場合、得られるインクジェットインクが異なって機能すると結論される。紙に噴射すると、即座に結合剤は紙に結合し、改善された耐久性を提供することができる。
【００７９】
したがって、セルロースと相互作用することが可能な官能基を有するポリマー結合剤が調製された。ポリマー結合剤は、少なくとも３種のモノマーＡ、ＢおよびＣを含んでなり、モノマーＡは疎水性アクリレートモノマーであり、モノマーＢは親水性アクリルモノマーであり、かつモノマーＣは、式（Ｉ）：
【００８０】
【化２】
2016532749.tif 000004
（式中、Ｗは、ＯまたはＮＨであり、
Ｒ１は、Ｃ１〜Ｃ８アルキルであり、
Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５およびＲ６は、独立して、ＨまたはＣ１〜Ｃ５アルキルである）の構造を有するアクリレートモノマーである。
【００８１】
モノマーの量は、１０〜８０％のモノマーＡ、５〜５０％のモノマーＢおよび５〜５０％のモノマーＣである。
【００８２】
本開示のポリマー結合剤は、２０００〜３００００ダルトンの数平均分子量を有する。
【００８３】
親水性アクリルモノマーは、イオン含有量をポリマー結合剤に提供する。酸含有量は、酸価（ＡＮ、固体ポリマー１グラムあたりのＫＯＨのｍｇ）として測定されてもよい。酸価の下限は約１０であり、かつ酸価の上限は約２５０である。
【００８４】
ポリマー結合剤は、ランダムまたは構造化ポリマーであってもよい。ポリマー結合剤は、疎水性（モノマーＡ）、親水性（モノマーＢ）モノマーおよび複素環含有アクリレートモノマーＣのコポリマーであることができる。
【００８５】
構造化ポリマー結合剤は、水溶性であってもよく、２５℃において少なくともポリマー１０グラム／水１００グラムの溶解性を有してもよい。溶解性は、その中和された形態で測定される。
【００８６】
着色剤
インクのための適切な着色剤には、可溶性着色剤、例えば、染料、および不溶性着色剤、例えば、分散顔料（顔料および分散剤）、ならびに自己分散顔料が含まれる。
【００８７】
アニオン性、カチオン性、両性、非イオン性染料などの従来の染料が適切である。そのような染料は当業者に周知である。アニオン性染料は、水溶液中で着色したアニオンを生じるそれらの染料である。カチオン性染料は、水溶液中で着色したカチオンを生じるそれらの染料である。典型的に、アニオン性染料は、イオン部分としてカルボン酸またはスルホン酸基を含有する。カチオン染料は、通常、第４級窒素基を含有する。
【００８８】
最も適切なアニオン性染料の種類は、例えば、酸性染料、直接染料、食用色素、媒染染料および反応染料である。アニオン性染料は、ニトロソ化合物、ニトロ化合物、アゾ化合物、スチルベン化合物、トリアリールメタン化合物、キサンテン化合物、キノリン化合物、チアゾール化合物、アジン化合物、オキサジン化合物、チアジン化合物、アミノケトン化合物、アントラキノン化合物、インジゴイド化合物およびフタロシアニン化合物からなる群から選択される。
【００８９】
最も適切であるカチオン性染料の種類には、主に塩基性染料、および繊維などの基材上で酸性部位を結合するようにデザインされるいくつかの媒染染料が含まれる。そのような染料の有用な種類には、とりわけ、アゾ化合物、ジフェニルメタン化合物、トリアリールメタン、キサンテン化合物、アクリジン化合物、キノリン化合物、メチンまたはポリメチン化合物、チアゾール化合物、インダミンまたはインドフェニル化合物、アジン化合物、オキサジン化合物およびチアジン化合物が含まれ、これらは全て当業者に周知である。
【００９０】
有用な染料には、（シアン）Ａｃｉｄ  Ｂｌｕｅ  ９およびＤｉｒｅｃｔ  Ｂｌｕｅ  １９９、（マゼンタ）Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ５２、Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ  １８０、Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ３７、ＣＩ  Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｒｅｄ  ２３、ならびに（イエロー）Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ８６、Ｄｉｒｅｃｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １３２およびＡｃｉｄ  Ｙｅｌｌｏｗ  ２３が含まれる。
【００９１】
使用のために適切な顔料は、水性インクジェットインク用に当該技術で一般に周知のものである。因習的に、顔料は、媒体中で顔料の安定性のある分散体を製造するために、ポリマー分散剤または界面活性剤などの分散助剤によって安定化される。代表的な市販の乾燥顔料は、米国特許第５，０８５，６９８号明細書に記載される。分散染料は、本明細書に使用される水性インクにおいて不溶性であるため、顔料と考えられる。
【００９２】
インクを製造するために、多種多様な有機および無機顔料は、単独で、または組み合わせて選択されてもよい。用語「顔料」は、本明細書で使用される場合、インクジェットインクにおいて不溶性であるため、分散染料を含む不溶性着色剤を意味する。顔料粒子は、インクジェット印刷装置を通って、特に噴射ノズルでのインクの自由な流れを可能にするために十分小さく、通常、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの直径を有する。粒径は、インクの寿命を通して重要な、顔料分散体安定性に対する影響も有する。微粒子のブラウン（Ｂｒｏｗｎｉａｎ）運動は、粒子が凝集することを防ぐために有用である。最大色強度および光沢のためにも、小さな粒子を使用することが望ましい。有用な粒径の範囲は、典型的に、約０．００５ミクロン〜約１５ミクロンであり、実施形態において、顔料粒径は約０．００５〜約５ミクロンの範囲であり、実施形態において、約０．００５〜約１ミクロンの範囲である。動的光散乱によって測定された平均粒径は、好ましくは約５００ｎｍ未満、より好ましくは約３００ｎｍ未満である。
【００９３】
選択された顔料は、乾燥または湿潤形態で使用されてもよい。例えば、顔料は、通常水性媒体で製造され、そして得られた顔料は、水湿潤プレスケーキとして得られる。プレスケーキ形態において、それが乾燥形態である範囲まで、顔料は凝塊形成されない。したがって、水湿潤プレスケーキの形態の顔料は、インクの調製プロセスにおいて、乾燥形態の顔料ほど多くの解膠を必要としない。
【００９４】
分散顔料は、分散体プロセスの後、濾過、限外ろ過または分散顔料の精製のために使用される他のプロセスによって精製されてもよい。
【００９５】
重合的に分散された顔料は、分散プロセスの完了後、架橋されたポリマー分散剤を有してもよい。この場合、顔料は、架橋された成分の添加によって、互いに架橋されるそのポリマー分散剤を有することが考えられる。この架橋の種類は、米国特許第６，２６２，１５２号明細書に記載される。
【００９６】
本開示の顔料は、自己分散（または自己分散可能な）顔料であることもできる。
用語自己分散顔料（または「ＳＤＰ」）は、その表面が、親水性の分散性を付与する基によって化学的に変性された顔料粒子を指す。そのような変性によって、顔料は、別々の分散剤を用いずに水性媒体中で安定に分散されることが可能となる。「安定に分散される」とは、顔料が微細分割され、一様に分配されて、粒子成長および凝集に耐性があることを意味する。
【００９７】
ＳＤＰは、物理的処理（例えば真空プラズマ）によって、または化学的処理（例えば、オゾン、次亜塩素酸などによる酸化）によって、顔料の表面上へ官能基、または官能基を含有する分子グラフト化させることによって調製されてもよい。親水性官能基の単一の種類または複数の種類が、１つの顔料粒子に結合されてもよい。親水基は、水性媒体に分散した時に、マイナスの電荷を有するＳＤＰを提供するカルボキシレートまたはスルホネート基である。カルボキシレートまたはスルホネート基は、通常、一価のおよび／または二価カチオン性対イオンと関連している。ＳＤＰの製造方法は周知であり、例えば、米国特許第５，５５４，７３９号明細書および米国特許第６，８５２，１５６号明細書で見ることができる。
【００９８】
ＳＤＰは、ブラック、例えば、カーボンブラックをベースとするものでもよく、または着色顔料でもよい。インクジェットインクで有用な色特性を有する顔料の例には、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：３およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  １５：４（シアン）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １２２およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２０２（マゼンタ）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ７４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  ９５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １１４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １２８およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｙｅｌｌｏｗ  １５５（イエロー）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ５、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ３４、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ４３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ６２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ４９：２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １１２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １４９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７７、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １７８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  １８８、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２５５およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｒｅｄ  ２６４（レッド）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  １、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ７およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｇｒｅｅｎ  ３６２６４（グリーン）；Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｂｌｕｅ  ６０、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  １９、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ２３、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３２、Ｐｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３６およびＰｉｇｍｅｎｔ  Ｖｉｏｌｅｔ  ３８（ブルー）；およびカーボンブラックが含まれる。しかしながら、これらの顔料のいくつかは、ＳＤＰとしての調製のために適切ではない。着色剤は、それらの「Ｃ．Ｉ．」によって本明細書に参照される。
【００９９】
本開示のＳＤＰは、アニオン性基の密度が、顔料表面１平方メートルあたり約３．５モル（３．５モル／ｍ２）未満、特に、約３．０モル／ｍ２未満である官能性度を有してもよい。約１．８モル／ｍ２未満、特に、約１．５モル／ｍ２未満の官能性度も適切であり、ＳＤＰの特定の種類に関して好ましくなり得る。
【０１００】
分散後の有用な粒径の範囲は、典型的に、約０．００５マイクロメートル〜約１５マイクロメートルである。典型例として、顔料粒径は、約０．００５マイクロメートル〜約５マイクロメートル、特に、約０．００５マイクロメートル〜約１マイクロメートルの範囲であるべきである。動的光散乱によって測定された平均粒径は、約５００ｎｍ未満、典型的に約３００ｎｍ未満である。
【０１０１】
インクに存在する顔料の量は、インクの全重量に基づき、典型的に、約０．１％〜約２５重量％の範囲、より典型的に約０．５％〜約１０重量％の範囲である。無機顔料が選択される場合、一般に無機顔料は有機顔料より高い密度を有するため、インクは、有機顔料を利用する相当するインクよりも、より高い重量パーセントの顔料を含有する傾向がある。
【０１０２】
ポリマー分散剤
非自己分散顔料のためのポリマー分散剤は、ランダムまたは構造化ポリマーであってもよい。典型的に、ポリマー分散剤は、疎水性および親水性モノマーのコポリマーである。「ランダムポリマー」は、各モノマーの分子が、ポリマー骨格鎖中に無作為に配置されるポリマーを意味する。適切なランダムポリマー分散剤の参照のために、米国特許第４，５９７，７９４号明細書を参照のこと。「構造化ポリマー」は、ブロック、分枝鎖、グラフトまたは星型構造を有するポリマーを意味する。構造化ポリマーの例には、米国特許第５，０８５，６９８号明細書に開示されるものなどのＡＢまたはＢＡＢブロックコポリマー、欧州特許第０５５６６４９号明細書に開示されるものなどのＡＢＣブロックコポリマー、および米国特許第５，２３１，１３１号明細書に開示されるものなどのグラフトポリマーが含まれる。使用可能な他のポリマー分散剤は、例えば、米国特許第６，１１７，９２１号明細書、米国特許第６，２６２，１５２号明細書、米国特許第６，３０６，９９４号明細書および米国特許第６，４３３，１１７号明細書に記載される。
【０１０３】
顔料粒子の分散体
重合的に分散された顔料のための分散ステップは、超音波装置、メディアミル、水平ミニミル、アトライターにおいて、または少なくとも５，０００ｐｓｉの液体圧力で液体ジェット相互作用チャンバー中で複数のノズルを通して混合物を通過させ、水性キャリア媒体中で顔料粒子の均一な分散体を製造することによって達成されてもよい（マイクロ流動化装置）。メディアミル用の媒体は、ジルコニア、ＹＴＺおよびナイロンを含む一般に入手可能な媒体から選択される。媒体は約０．１ミクロン程度の小ささであることができるが、０．のミクロンより大きい粒子が一般に使用される。これらの様々な分散体プロセスは、米国特許第５，０２２，５９２号明細書、米国特許第５，０２６，４２７号明細書、米国特許第５，８９１，２３１号明細書、米国特許第５，６７９，１３８号明細書、米国特許第５，９７６，２３２号明細書および米国特許出願公開第２００３００８９２７７明細書によって例示されるように、当該技術において周知の一般的な意味である。メディアミルが好ましく、そして少なくとも５，０００ｐｓｉの液体圧力で液体ジェット相互作用チャンバー内の複数のノズルに混合物を通過させることである。プロセスの間に必要とされる混合強度は、より少ない混合プロセスの乱暴な混合ではなく、分散体プロセスと通常関連する混合である。
【０１０４】
分散装置の組み合わせが使用されてもよい。高速分散装置（ＨＳＤ）で溶媒混合物、粒子およびポリマー分散剤を混合し、それに続いて、メディアミルまたはマイクロ流動化装置で製粉することが、より都合がよい。極性溶媒の添加は、プロセスのＨＳＤ部分の間に生じてもよく、次いで、メディアミルにおいて製粉が継続される。
【０１０５】
粒子分散体の最終使用は、溶媒が粒子分散体混合物から除去されることを必要としてもよい。溶媒は、蒸留処理、限外ろ過または他の都合のよい手段によって除去されてもよい。これらの溶媒除去方法のいずれも、プロセスに組み込まれてもよい。分散装置および溶媒除去は連結していてもよく、そして溶媒は、分散プロセスの間、および極性溶媒の追加の間に除去されてもよい。
【０１０６】
分散プロセスの進行を監視する１つの方法は、粒径を測定し、混合物の最終Ｄ５０のターゲット値を設定することである。インクジェットインクに使用される典型的な顔料に関して、Ｄ５０のターゲット値は、１２５ｎｍ以下、好ましくは１００ｎｍ未満である。また、Ｄ９５および２０４ｎｍ未満の粒子も、顔料分散体の試験基準として使用することができる。
【０１０７】
多種多様な有機および無機顔料は、単独で、または組み合わせて、このプロセスによる分散のために選択されてもよい。分散された顔料は、ペイント、インク、特にインクジェットインクで使用されてもよい。用語「顔料」は、本明細書で使用される場合、不溶性着色剤を意味し、本出願において、分散染料を含む。顔料粒子は、インクジェット印刷装置を通って、特に噴射ノズルでのインクの自由な流れを可能にするために十分小さく、通常、約１０ミクロン〜約５０ミクロンの直径を有する。粒径は、インクの寿命を通して重要な、顔料分散体安定性に対する影響も有する。微粒子のブラウン（Ｂｒｏｗｎｉａｎ）運動は、粒子が凝集することを防ぐために有用である。最大色強度および光沢のためにも、小さな粒子を使用することが望ましい。
【０１０８】
分散顔料は、分散プロセスの後、分散顔料の精製のために使用される濾過、限外ろ過または他のプロセスによって精製されてもよい。
【０１０９】
架橋されたポリマー分散剤
顔料分散体が調製された後、ポリマー分散剤は架橋されてもよい。
【０１１０】
アセトアセトキシ、酸、アミン、エポキシ、ヒドロキシル、ブロック化イソシアネートおよびそれらの混合物を含む架橋性部分で置換されたポリマー分散剤では、架橋が可能である。典型的に、架橋剤は、架橋を実行するために添加される。典型的な架橋剤は、アセトアセトキシ、酸、アミン、無水物、エポキシ、ヒドロキシル、イソシアネート、ブロック化イソシアネートおよびそれらの混合物を含む。典型的に、顔料が分散された後にポリマー分散剤の架橋が実行される。架橋ステップの後、過剰量のポリマー分散剤は、限外ろ過などの精製プロセスによって除去することができる。
【０１１１】
架橋部分／架橋剤の対の特定の例は、ヒドロキシル／イソシアネートおよび酸／エポキシである。
【０１１２】
この架橋プロセスによって、安定な分散顔料が製造される。この安定な顔料分散体は、分散体が少なくとも１週間、室温で貯蔵される場合に１０％未満の粒径成長を有し、凝集しないものである。１週間またはそれ以上の試料の加熱による促進試験を伴うより厳密な試験を、粒子分散体の安定性を決定するために使用することもできる。最適な粒子分散体安定性は、分散体の特徴および／または最終使用次第である。安定な分散粒子の別の基準は、通常の分散プロセス条件で、ゲルに変化することなく、または他の不都合な特性を有することなく、加工することができるということである。
【０１１３】
成分の量／比率
インクジェットインクに関して、ポリマーインク添加剤の量は、全インク組成物の重量に基づき、０．０５〜１２重量％の範囲であることができる。あるいは、量は０．２〜７重量％であることができる。
【０１１４】
インクジェットインクに関して、顔料対ポリマー分散剤の質量比は、０．３３〜４００の範囲であることができる。この比率は、顔料の質量および分散体に添加されるポリマー分散剤の質量に基づく。有機顔料に関して、比率は０．３３〜１２、任意に０．５〜１０である。無機顔料に関して、比率は３〜４００、任意に５〜２００である。
【０１１５】
有機顔料の場合、インクジェットインクは、インクの全インク重量に基づき、約３０重量％、任意に０．１１〜２５重量％、さらに０．２５〜１５重量％の顔料を含有してもよい。無機顔料が選択される場合、一般に無機顔料は有機顔料より高い密度を有するため、インクは、有機顔料を利用する相当するインクよりも、より高い重量パーセントの顔料を含有する傾向があり、そして場合によっては、インクは７５重量％程度の高さであってもよい。無機顔料の例は、二酸化チタン、酸化鉄などが含まれる。
【０１１６】
水性キャリア媒体
上記のカプセル化された顔料を利用するインクジェットインクのための水性キャリア媒体（水性媒体）は、水、または水と少なくとも１種の水混和性有機溶媒との混合物である。適切な混合物の選択は、所望の表面張力および粘度などの特定の用途の必要条件、選択された顔料、着色インクジェットインクの乾燥時間、そしてインクが印刷される紙の種類次第である。選択されてもよい水溶性有機溶媒の代表的な例には、（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）ケトンまたはケトアルコール、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ジグリコール；（６）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、例えば、エチレングリコールモノ−メチル（または−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−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−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−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−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。
【０１１７】
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、水性キャリア媒体は、通常、３０％の水／７０％のジエチレングリコール〜９５％の水／５％のジエチレングリコールを含有する。好ましい比率は、約６０％の水／４０％のジエチレングリコール〜約９５％の水／５％のジエチレングリコールである。パーセントは、水性キャリア媒体の全重量に基づく。水とブチルカルビトールとの混合物も有効な水性キャリア媒体である。
【０１１８】
インク中の水性キャリア媒体の量は、インクの全重量に基づき、典型的に７０％〜９９．８％、好ましくは８０％〜９９．８％の範囲にある。
【０１１９】
水性キャリア媒体は、グリコールエーテルおよび１，２−アルカンジオールなどの界面活性剤または浸透剤を含むことによって、急速に浸透（急速に乾燥）するように製造することができる。グリコールエーテルには、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、およびジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテルが含まれる。１，２−アルカンジオールは、好ましくは１，２−Ｃ４〜６アルカンジオール、最も好ましくは１，２−ヘキサンジオールである。適切な界面活性剤には、エトキシル化アセチレンジオール（例えば、Ａｉｒ  ＰｒｏｄｕｃｔｓからのＳｕｒｆｙｎｏｌｓ（登録商標）シリーズ）、エトキシル化第１級（例えば、ＳｈｅｌｌからのＮｅｏｄｏｌ（登録商標）シリーズ）および第２級（例えば、Ｕｎｉｏｎ  ＣａｒｂｉｄｅからのＴｅｒｇｉｔｏｌ（登録商標）シリーズ）アルコール、スルホサクシネート（例えば、ＣｙｔｅｃからのＡｅｒｏｓｏｌ（登録商標）シリーズ）、有機シリコーン（例えば、ＷｉｔｃｏからのＳｉｌｗｅｔ（登録商標）シリーズ）そして、フルオロ界面活性剤（例えば、ＤｕＰｏｎｔからのＺｏｎｙｌ（登録商標）シリーズ）が含まれる。
【０１２０】
添加されるグリコールエーテルおよび１，２−アルカンジオールの量は、適切に決定されなければならないが、典型的に、インクの全重量に基づき、１〜１５重量％、より典型的に２〜１０重量％の範囲である。界面活性剤は、インクの全重量に基づき、典型的に０．０１〜５％、好ましくは０．２〜４％の量で使用されてもよい。
【０１２１】
他の添加剤
他の成分、添加剤は、そのような他の成分がインクジェットインクの安定性および噴射性に干渉しない範囲で、インクジェットインクに調製されてもよい。当業者は、これを通常の実験によって容易に決定し得る。
【０１２２】
界面活性剤は、一般に表面張力および湿潤特性を調節するためにインクに添加される。適切な界面活性剤には、上記の媒体の項目で開示されるものが含まれる。界面活性剤は、インクの全重量に基づき、典型的に約５％まで、より典型的に２重量％までの量で使用される。
【０１２３】
エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、イミノ二酢酸（ＩＤＡ）、エチレンジアミン−ジ（ｏ−ヒドロキシフェニル酢酸）（ＥＤＤＨＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ジヒドロキシエチルグリシン（ＤＨＥＧ）、トランス−１，２−シクロヘキサンジアミン四酢酸（ＣｙＤＴＡ）、ジエチレントリアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’’，Ｎ’’−五酢酸（ＤＴＰＡ）およびグリコールエーテルジアミン−Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−四酢酸（ＧＥＤＴＡ）およびそれらの塩などの金属イオン封鎖（またはキレート）剤を含有することは、例えば、重金属不純物の悪影響を排除するために有利となり得る。
【０１２４】
耐久性または他の特性を改善するために、ポリマーがインクに添加されてもよい。ポリマーは、媒体中で可能性であることができるか、または分散された形態であることができ、かつイオン性または非イオン性であることができる。可溶性ポリマーは、直鎖ホモポリマーおよびコポリマー、またはブロックポリマーを含む。それらは、グラフトまたは分枝鎖ポリマー、星型およびデンドリマーを含む構造化ポリマーであることも可能である。分散ポリマーは、例えば、ラテックスおよびヒドロゾルを含んでもよい。ポリマーは、限定されないが、フリーラジカル、基移動、イオン性、縮合および他の種類の重合を含み得る製造プロセスによって製造されてよい。それらは、溶液、エマルジョンまたは懸濁重合プロセスによって製造されてもよい。ポリマー添加剤の典型的な種類には、アニオン性アクリル、スチレン−アクリルおよびポリウレタンポリマーが含まれる。
【０１２５】
ポリマーが存在する場合、その量は、インクの全重量に基づき、典型的に約０．０１％〜約３重量％である。上限は、インク粘度または他の物理的限界によって指定される。
【０１２６】
インクセット
用語は「インクセット」は、インクジェット印刷機が噴射のために備える全ての個々のインクまたは他の流体を指す。インクセットは、典型的に、少なくとも３つの異なる色のインクを含んでなる。たとえば、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）およびイエロー（Ｙ）インクは、ＣＭＹインクセットを形成する。より典型的に、インクセットは少なくとも４つの異なる色のインクを含み、例えば、ＣＭＹインクセットにブラック（Ｋ）インクを添加することによって、ＣＭＹＫインクセットが形成される。インクセットのマゼンタ、イエローおよびシアンインクは、典型的に水性インクであって、着色剤として、染料、顔料またはそれらの組合せを含有してもよい。そのような他のインクは、一般的な意味で当業者に周知である。
【０１２７】
典型的なＣＭＹＫインクに加えて、インクセットは、オレンジインク、グリーンインク、レッドインクおよび／またはブルーインクなどの異なる色のインク、ならびに全強度および淡強度インク、例えば、淡シアンおよび淡マゼンタの組み合わせを含む、１つまたはそれ以上の「色域を拡張する」インクをさらに含んでもよい。そのような他のインクは、一般的な意味で当業者に既知である。
【０１２８】
典型的なインクセットは、マゼンタ、イエロー、シアンおよびブラックインクを含んでなり、ブラックインクは、水性媒体および自己分散カーボンブラック顔料を含んでなる本開示によるインクである。特に、マゼンタ、イエローおよびシアンインクのそれぞれの中の着色剤は、染料である。
【０１２９】
インク特性
噴射速度、液滴の分離長さ、液滴径および流れ安定性は、インクの表面張力および粘度に非常に影響を受ける。着色インクジェットインクは、典型的に、２５℃で約２０ダイン／ｃｍ〜約７０ダイン／ｃｍの範囲の表面張力を有する。粘度は、２５℃で３０ｃＰ程度の高さであることができるが、典型的にいくらかより低い。インクは、広範囲にわたる噴射条件、すなわち、ピエゾ素子の駆動周波数、またはドロップオンデマンドデバイスもしくは連続デバイスのサーマルヘッドの噴射条件、ならびにノズルの形状および径と適合可能な物理的特性を有する。インクは、インクジェット装置中で有意な範囲で詰まらせないために、長期間の優れた貯蔵安定性を有さなければならない。さらにまた、インクは、それが接触するインクジェット印刷装置の部品を腐食してはならず、かつ、それは本質的に無臭および非中毒性でなければならない。
【０１３０】
いずれかの特定の粘度範囲またはプリントヘッドに制限されないが、本発明のインクセットは、特に、サーマルプリントヘッドにおいて必要とされるものなどの、より低粘度の用途に適切である。したがって、２５℃における本発明のインクの粘度は、約７ｃＰ未満、典型的に約５ｃＰ未満、より典型的に約３．５ｃＰ未満であることができる。サーマルインクジェットアクチュエータは、インク液滴を噴射するために、瞬間的な加熱／気泡形成に依存し、そして液滴形成のこの機構は、一般により低粘度のインクを必要とする。
【０１３１】
基材
本実施形態は、特に、普通紙、例えば、一般的な電子写真コピー紙および写真紙、光沢紙およびインクジェット印刷機で使用される同様の紙などにおける印刷のために有利である。
【実施例】
【０１３２】
以下の実施例は、本開示の様々な実施形態を、限定することなく例示する。ここで記載される試験は、試験顔料分散体およびインクジェットインクに一般に使用されるものである。
【０１３３】
顔料分散体およびインクの粒径は、Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ／Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ（Ｍｏｎｔｇｏｍｅｒｙｖｉｌｌｅ  ＰＡ）からのＭＩＣＲＯＴＲＡＣ  ＵＰＡ  １５０分析器を使用して、動的光散乱によって決定した。
【０１３４】
この技術は、粒子の速度分布および粒径の関係に基づく。レーザ生成光は各粒子から散乱して、粒子のブラウン運動によってドップラーシフトする。シフトした光およびシフトしていない光の周波数差異を増幅して、デジタル化し、分析して粒径分布を回収する。結果は、Ｄ５０およびＤ９５、ならびに２０４ｎｍ未満の粒子として報告される。
【０１３５】
ポリマーインク添加剤のＭＷ特徴決定
予測された分子量および分子量分布を確認するために、ゲル透過クロマトグラフィーまたはＧＰＣを使用した。ＧＰＣシステムは、４０℃に設定されたＷａｔｅｒｓ  Ｃｏｌｕｍｎ  Ｈｅａｔｅｒセットと連続して、Ｗａｔｅｒｓ  １５１５  Ｉｓｏｃｒａｔｉｃ  ＨＰＬＣ  Ｐｕｍｐ、Ｗａｔｅｒｓ  ２４１４  Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ、７１７  ｐｌｕｓ  Ｗａｔｅｒｓ  Ａｕｔｏｓａｍｐｌｅｒ、Ｆｏｕｒ  Ｓｔｙｒｅｇｅｌ  Ｃｏｌｕｍｎｓ（ＨＲ０．５、ＨＲ１、ＨＲ２およびＨＲ４）を含んだ。試料を、１ｍＬ／分の流速でテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶離した。幅が狭い分子量、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）標準から校正曲線を作成して、Ｂｒｅｅｚｅ  ３．３０  Ｓｏｆｔｗａｒｅを使用して試料を分析した。Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ  Ｌｔｄ．からの光散乱データに基づき、ＰＭＭＡ標準の公称ピーク分子量は、３０００００、１５００００、６００００、３００００、１３０００、６０００、２０００および１０００であった。
【０１３６】
ＥｐｓｏｎおよびＨＰ印刷機を用いて様々な基材に印刷することによってインクを試験した。普通紙、光沢紙およびパンフレット紙を試験した。
【０１３７】
光学密度は、Ｇｒｅｙｔａｇ−Ｍａｃｂｅｔｈ  ＳｐｅｃｔｒｏＥｙｅ（商標）機器（Ｇｒｅｙｔａｇ−Ｍａｃｂｅｔｈ  ＡＧ，Ｒｅｇｅｎｓｄｏｒｆ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して測定した。
【０１３８】
ポリウレタン分散剤
窒素雰囲気下、滴下漏斗、凝縮器および撹拌器を備えた乾燥した塩基および酸を含まないフラスコに、Ｔｅｒａｔｈａｎｅ  ６５０、ＤＭＰＡ、スルホランおよびＤＢＴＬを添加した。得られた混合物を６０℃まで加熱し、完全に混合した。この混合物に、フラスコに取り付けられた滴下漏斗を介してＩＤＰＩを添加し、続いて、スルホランを用いて、滴下漏斗中に残ったいずれのＩＤＰＩもフラスコ中にすすぎ入れた。反応混合物の温度を８５℃まで高め、１．２％以下のイソシアネート含有量が達成されるまで８５℃で維持した。次いで、温度を６０℃まで冷却し、５分間かけて滴下漏斗を介してＤＥＡを添加し、続いて、スルホランを用いて、滴下漏斗中に残ったいずれのＤＥＡもフラスコ中にすすぎ入れる間、温度を６０℃に維持した。１時間、６０℃の温度に保持した後、１０分間かけて滴下漏斗を介してＫＯＨ水を添加し、続いて、脱イオン水を添加した。混合物を１時間６０℃に保持し、そして室温まで冷却して、８０ｍｇ／ＫＯＨの酸価および２０．１６％の固体を有するポリウレタン分散剤を提供した。
【０１３９】
着色分散体の調製
着色分散体は、カーボンブラック顔料によって調製した。ポリウレタン分散剤を用いて着色分散体を調製するために、以下の手順を使用した。プレミックスは、典型的に２０〜３０％の顔料添加で調製し、そして標的分散剤度は、約３．０の顔料／分散剤（Ｐ／Ｄ）比に選択された。任意に、プレミックス段階における顔料湿潤および分散剤の溶解ならびに製粉段階における粉砕の容易さを促進するため、全分散体調製物の１０％で補助溶媒を添加した。他の同様の補助溶媒は適切であるが、トリエチレングリコールものブチルエーテル（Ｄｏｗ  Ｃｈｅｍｉｃａｌから供給されるＴＥＢ）が選択の補助溶媒であった。上記の通りに調製されたポリウレタン分散剤は、水への溶解性および溶解性を促進するために、ＫＯＨによって予め中和することができる。プレミックス段階の間、顔料濃度は典型的に２７％に維持され、その後、製粉段階の間、最適なメディアミル粉砕条件のための脱イオン水の添加によって、約２４％まで低下される。典型的に４時間の製粉段階の完了後、残りの脱イオン水を添加し、完全に混合した。
【０１４０】
補助溶媒を用いて処理される全ての着色分散体は、補助溶媒を除去して、存在し得る他の不純物をろ過するための限外ろ過プロセスを使用して精製された。完了後、分散体の顔料量は約１０〜１５まで低下した。
【０１４１】
架橋ブラック顔料分散体１の調製
架橋ステップにおいて、架橋化合物、Ｄｅｎａｃａｏｌ  ３２１を上記の着色分散体と混合し、そして効率的に撹拌しながら、６〜８時間、６０℃〜８０℃で加熱した。架橋反応の完了後、必要であればｐＨを少なくとも約８．０まで調節した。
【０１４２】
結合剤インク添加剤の調製
インク添加剤１：２０ＨＰＣＡ／６０ＢｚＭＡ／２０ＭＡＡ
機械式撹拌器、水冷凝縮器および窒素パージを備えた２Ｌ丸底反応器に、１２８．７ｇの２−ピロリドン（９５％／５％の水）および２５．８ｇのイソプロパノールを添加した。混合物を１２３〜１２６℃で２０分間還流した。モノマー（２２２．４ｇのベンジルメタクリレート、７４．２ｇのメタクリル酸、および１０５．６ｇのヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート、ＢＡＳＦからのエタノール中７０％のＨＰＣＡ）を混合し、５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。開始剤（１４．８７ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）を、２−ピロリドン（３７０．６ｇ）と混合し、そして一旦透明溶液が得られたら、第２の５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。反応器へのモノマーの最初の１０％の添加後、わずかな還流、１２５〜１２８℃を維持しながら、開始剤およびモノマー供給を４時間にわたって同時に供給した。還流反応時間の追加後、第２の開始剤混合物（２．２３ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１および５５．６ｇの２−ピロリドン）１時間かけて添加し、続いて、さらに４０分間還流させ、反応を終了させた。溶液をさらに１３０〜１３２℃で加熱し、備え付けられたディーントラップによって、ＩＰＡおよび他の揮発性物質を除去した。ＨＰＬＣによる残留モノマーは、０．２％のＭＡＡ、０．９％のＢｚＭＡおよび０．２％のＨＰＣＡであった。最終アクリル溶液は、４０．２０％の固体含有量、１５６．３５ｍｇのＫＯＨ／ｇ固体の酸価、ならびにＭｎ  ７５９２のＧＰＣによる分子量、およびＰＤ  ２．０２を有した。
【０１４３】
インク添加剤２：２０ＨＰＣＡ／６０ＢＭＡ／２０ＭＡＡ
機械式撹拌器、水冷凝縮器および窒素パージを備えた２Ｌ丸底反応器に、１２８．８ｇの２−ピロリドン（９５％／５％の水）および２５．７ｇのイソプロパノールを添加した。混合物を１１６〜１１８℃で２５分間還流した。モノマー（２２２．４ｇのブチルメタクリレート、７４．１ｇのメタクリル酸、および１０５．９ｇのヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート、ＢＡＳＦからのエタノール中７０％のＨＰＣＡ）を混合し、５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。開始剤（１４．８３ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）を、２−ピロリドン（３７０．６ｇ）と混合し、そして一旦透明溶液が得られたら、第２の５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。反応器へのモノマーの最初の１０％の添加後、わずかな還流、１１６〜１２０℃を維持しながら、開始剤およびモノマー供給を４時間にわたって同時に供給した。還流反応時間の追加後、第２の開始剤混合物（２．２３ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１および５５．６ｇの２−ピロリドン）１時間かけて添加し、続いて、さらに１時間還流させ、反応を終了させた。溶液をさらに１３１℃で加熱し、備え付けられたディーントラップによって、ＩＰＡおよび他の揮発性物質を除去した。ＨＰＬＣによる残留モノマーは、０．１％のＭＡＡ、０．１％のＢＭＡおよび０．２％のＨＰＣＡであった。最終アクリル溶液は、４０．２８％の固体含有量、１６２．８３ｍｇのＫＯＨ／ｇ固体の酸価、ならびにＭｎ  ９５７０、Ｍｗ  １８１０３のＧＰＣによる分子量、およびＰＤ  １．８９を有した。
【０１４４】
インク添加剤３：２０ＨＰＣＡ／７０ＢＭＡ／１０ＭＡＡ
機械式撹拌器、水冷凝縮器および窒素パージを備えた２Ｌ丸底反応器に、１２８．７ｇの２−ピロリドン（９５％／５％の水）および２５．８ｇのイソプロパノールを添加した。混合物を１１０℃で２５分間還流した。モノマー（２６０．０ｇのブチルメタクリレート、３７．１ｇのメタクリル酸、および１０６．０ｇのヒドロキシプロピルカルバメートアクリレート、ＢＡＳＦからのエタノール中７０％のＨＰＣＡ）を混合し、５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。開始剤（１４．８３ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１、４，４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）を、２−ピロリドン（３７０．６ｇ）と混合し、そして一旦透明溶液が得られたら、第２の５００ｍＬ滴下漏斗で添加した。反応器へのモノマーの最初の１０％の添加後、わずかな還流、１１０〜１２５℃を維持しながら、開始剤およびモノマー供給を４時間にわたって同時に供給した。還流反応時間の追加後、第２の開始剤混合物（２．２２ｇのＷａｋｏ  Ｖ−５０１および５５．６ｇの２−ピロリドン）１時間かけて添加し、続いて、さらに１時間還流させ、反応を終了させた。溶液をさらに１３１℃で加熱し、備え付けられたディーントラップによって、ＩＰＡおよび他の揮発性物質を除去した。最終アクリル溶液は、３８．４１％の固体含有量、９７．７６ｍｇのＫＯＨ／ｇ固体の酸価、ならびにＭｎ  ９３７８、Ｍｗ  ２９２３１のＧＰＣによる分子量、およびＰＤ  ３．１２を有した。
【０１４５】
インク添加剤１〜３の特性を下記の表１に記載する。
【０１４６】
【表１】
2016532749.tif 000005
【０１４７】
インク添加剤１〜３を、滴定値で９０％塩基性までＫＯＨ水で中和し、そしてポリマー固体含有量が１７〜２０％に達するまで、水中で分散した。
【０１４８】
インク調製
下記の表２に記載される成分を使用して、インク１〜４を調製した。
【０１４９】
【表２】
2016532749.tif 000006
【０１５０】
耐久性試験
次いで、＃９ブレードを使用して、インクをＨＰ  ｍｕｌｔｉｐｕｒｐｏｓｅおよびＸｅｒｏｘ  ４２００紙にドローダウンし、そして１０、２０、３０、４０、６０および８０秒後、そして、Ｘｅｒｏｘ  ４２００紙の小部分に汚れをつけた。ドローダウンから紙へ移されるインクの量を視覚的に評価し、そして結果を下記の表３に示す。
【０１５１】
【表３】
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【０１５２】
ポリマーを含有する本発明のインクは、対照インクと比較して、改善されたスマッジ耐性を示した。
【国際調査報告】
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