JP2009506166A

JP2009506166A - インクジェットインク

Info

Publication number: JP2009506166A
Application number: JP2008528058A
Authority: JP
Inventors: ジャクソンクリスチャン; トーマスホールウィリアム
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2005-08-22
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2009-02-12
Also published as: US20070040880A1; WO2007024834A1; EP1924656A1

Abstract

本発明は、長いレイテンシーを備えたインクジェットインク、特に、自己分散顔料と、組み合わせると長いレイテンシーを付与する特定の水溶性ビヒクル成分とを含む水性インクジェットインクに関する。

Description

本発明は、長いレイテンシーを備えたインクジェットインク、特に、自己分散性顔料と、組み合わせると長いレイテンシーを与える特定の水溶性ビヒクル成分とを含む水性インクジェットインクに関する。

（関連出願の相互参照）
本出願は、合衆国法典第３５巻、１１９条により、２００５年８月２２日出願の米国特許仮出願第６０／７１０，３１８号の優先権を主張する。

インクジェット印刷は非衝撃印刷プロセスであり、インク液滴を、紙等の基材に付着して、所望の画像を形成するものである。液滴は、マイクロプロセッサにより生成される電気信号に応答して、プリントヘッドから吐出される。インクジェットプリンタは、低コストで高品質の印刷を行うものであり、他のタイプのプリンタに代わって普及してきている。

インクジェットインクには、特に、色、噴射性、デキャップ時間（レイテンシー）、乾燥時間および貯蔵寿命をはじめとし、必要な特性が数多くある。しかしながら、ある特性を改善すると、他の特性を劣化させるため、これらの特性は両立しないことがよくある。

インクのデキャップ時間とは、プリントヘッドをキャップしないまま使用しないでいても、液滴を適切に、すなわち、方向を誤ったり、色が失われたり、速度が遅くなりすぎたりせずに噴射できる時間である。デキャップは、業界では「レイテンシー」と呼ばれることがあり、これら２つの用語は区別なく用いられる。

プリントヘッドの全てのノズルが常時印刷するわけではないので、印刷の欠陥を排除するために、プリンタ保守ルーチンで、使用していないノズルを定期的に、廃棄容器（「液つぼ」）に向かって吐出（「放出」）させる必要がある。しかしながら、インクが無駄になり、印刷速度が遅くなるので、プリントヘッドをできる限り低い頻度で保守することが望ましい。保守の必要を減じるには、インクは長いデキャップ時間を有しているのが好ましい。

デキャップの問題の一因となるのは、プリントヘッドが小液滴を噴射して、画像解像度を増やす傾向である。より小さい液滴の容積のために表面積を広くすると、ノズル面での揮発性ビヒクル成分の蒸発が早くなって、デキャップ時間が減少する傾向がある。

染料と顔料の両方共、インクジェットインクの着色剤として用いられており、それぞれ特定の利点がある。顔料インクは、染料インクよりも水堅牢性および光堅牢性画像を与え、有利である。黒色インクに関して、カーボンブラック顔料は、染料着色剤よりも高い光学密度を与えることができる。

インクに用いるには、顔料をインクビヒクル分散液に対して安定化させなければならない。顔料の安定化は、ポリマー分散液や界面活性剤等、別個の分散剤を用いることにより行うことができる。あるいは、顔料表面を変性させて、分散性付与基を化学的に付与し、別個の分散剤なしで分散剤に安定ないわゆる「自己分散可能」または「自己分散性」顔料（以降「ＳＤＰ」）を形成することができる。

ＳＤＰは、同じ顔料充填量で、安定性が増大し、粘度が低くなる点で、従来の分散剤安定化顔料より有利なことが多い。これにより、最終インクにおける処方の自由度を広げることができる。

米国特許公報（特許文献１）は、レイテンシーの改善したＳＤＰインク組成物に関するものである。米国特許公報（特許文献２）および米国特許公報（特許文献３）は、５〜１０重量％のレベルでスルホランと、４または５重量％のレベルでウレアとを含有するものを含め、様々なＳＤＰインク組成物を開示している。

米国特許第６０６９１９０号明細書米国特許第６５７２２２７号明細書米国特許第６１５３００１号明細書米国特許第５５７１３１１号明細書米国特許第５６０９６７１号明細書米国特許第５９６８２４３号明細書米国特許第５９２８４１９号明細書米国特許第６３２３２５７号明細書米国特許第５５５４７３９号明細書米国特許第５６７２１９８号明細書米国特許第５６９８０１６号明細書米国特許第５７１８７４６号明細書米国特許第５７４９９５０号明細書米国特許第５８０３９５９号明細書米国特許第５８３７０４５号明細書米国特許第５８４６３０７号明細書米国特許第５８９５５２２号明細書米国特許第５９２２１１８号明細書米国特許第６１２３７５９号明細書米国特許第６２２１１４２号明細書米国特許第６２２１１４３号明細書米国特許第６２８１２６７号明細書米国特許第６３２９４４６号明細書米国特許第６３３２９１９号明細書米国特許第６３７５３１７号明細書米国特許第６２８７３７４号明細書米国特許第６３９８８５８号明細書米国特許第６４０２８２５号明細書米国特許第６４６８３４２号明細書米国特許第６５０３３１１号明細書米国特許第６５０６２４５号明細書米国特許第６８５２１５６号明細書米国特許第５５１９０８５号明細書色指数、第３版（ＴｈｅＣｏｌｏｒＩｎｄｅｘ，ＴｈｉｒｄＥｄｉｔｉｏｎ）１９７１年

現在のＳＤＰインク組成物は、うまく噴射されているが、その他の有益な印刷特性を保持しつつ、より長いデキャップ時間を備えたインクが業界では尚必要とされており、これを提供することが本発明の目的である。

本発明の目的に従って、特定のセットの保湿剤と組み合わせたＳＤＰを含む水性インクジェットインクが、意外にも長いレイテンシーを提供し得ることが見出された。

このように、一態様において、本発明は、水性ビヒクル中に安定して分散された着色剤を含む水性インクジェットインクであって、
（ａ）該着色剤が自己分散性顔料を含み、
（ｂ）該水性ビヒクルが、水、第１の保湿剤、第２の保湿剤および第３の保湿剤を含み、
（ｉ）該第１の保湿剤が、少なくとも２個のヒドロキシル基と、２以下の炭素／酸素比とを有する水溶性有機分子の１種またはその組み合わせであり、
（ｉｉ）該第２の保湿剤が、２−ピロリドン、スルホラン、テトラメチレンスルホキシド、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンおよびこれらの混合物よりなる群から選択され、
（ｉｉｉ）該第３の保湿剤がウレアである、水性インクジェットインクに関する。

スルホランの量が、存在する場合には、５重量％未満に限定される。特に断りのない限り、本発明で用いる重量％は、インクの総重量に基づいている。

第１の保湿剤の群の好ましい部類としては、グリセロール、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、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、糖類、糖類誘導体が例示される。

本発明の他の態様によれば、少なくとも２つの異なった色のインクを含むインクジェットインクセットが提供され、これらインクのうち少なくとも１つは、上述したインクジェットインクである。これらインクのうち少なくとも１つは、自己分散性顔料が自己分散性黒色顔料である、上述したインクジェットインクであるのが好ましい。

本発明のさらに他の態様において、基材にインクジェット印刷をするための方法であって、
（ａ）デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンタを準備する工程、
（ｂ）プリンタに、印刷される基材を装填する工程、
（ｃ）上述および後述するインク、または上述および後述するインクジェットインクセットを、プリンタに装填する工程、および
（ｄ）デジタルデータ信号に応答して、該インクまたはインクジェットインクセットを用いて基材に印刷する工程
を含む方法が提供される。

本発明のこれらおよびその他の特徴ならびに利点は、以下の詳細な説明を読めば、当業者であれば容易に理解されるであろう。明瞭にするために、別個の実施形態で上述および後述される本発明の特定の特徴はまた、単一の実施形態で組み合わせて提供されてもよいものと考えるものとする。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態で説明した本発明の様々な特徴も、別々、または下位の組み合わせで提供されてもよい。加えて、特に断りのない限り、単数には複数も含まれるものとする（例えば、「１つ（種）」は、１つ（種）、あるいは１つ（種）または複数のことを指す）。さらに、範囲で述べた値には、その範囲内の各値が含まれるものとする。

（水性ビヒクル）
インクビヒクルは、着色剤および任意の添加剤の液体キャリア（または媒体）である。「水性ビヒクル」という用語は、水と、共溶媒または保湿剤と一般的に呼ばれている１つまたは複数の有機水溶性ビヒクル成分とを含むビヒクルのことを指す。業界では、共溶媒が、印刷基材上のインクの浸透および乾燥を補助できるときは、浸透剤と呼ばれることがある。

本発明によれば、水性ビヒクルは、少なくとも３つの保湿剤を含む。

第１の保湿剤は、少なくとも２個のヒドロキシル（アルコール）基と、２以下の炭素／酸素比とを有する水溶性有機分子の１種またはその組み合わせである。第１の保湿剤は、２未満、より好ましくは１．５未満の炭素／酸素比を有しているのが好ましい。また、分子量は、好ましくは約６００ダルトン未満、より好ましくは約３５０ダルトン未満である。

第１の保湿剤は、実質的に中性で（酸性でも塩基性でもその塩でもない）、例えば、カルボン酸基は含んでいないのが好ましい。

好ましい実施形態において、第１の保湿剤は、炭素、水素、酸素のみを含む。具体的な好ましい第１の保湿剤としては、グリセロール、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、テトラエチレングリコール、糖類、糖類誘導体、プロピレングリコールおよびこれらの組み合わせが挙げられる。

糖類は、例えば、グルコース、マンノース、フルクトース、リボース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マルトース、セロビオース、ラクトース、スクロース、トレハロースおよびマルトトリオースをはじめとする単糖類および二糖類である。糖アルコール等の糖類誘導体も有用である。一般式
ＨＯＣＨ_２（ＣＨＯＨ）_ｎＣＨ_２ＯＨ
（式中、ｎは２〜５の整数）で表わされる糖アルコールとしては、例えば、トレイトール、エリスリトール、アラビトール、リビトール、キシリトール、リキシトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、グルシトール、タリトール、ガラクチトール、アリトール、アルトリトール、マルチトール、イソマルチトール、ラクチトールおよびツラニトールが挙げられる。

様々な分子のヒドロキシル（アルコール）基および炭素／酸素比含量を以下の表にまとめてある。

上に示すとおり、１，５−ペンタンジオール（Ｃ／Ｏ比２．５）およびジエチレングリコールメチルエーテル（ヒドロキシル基１個）を除いて、全て本発明において第１の保湿剤として適切なものである。

第２の保湿剤は、２−ピロリドン、スルホラン（テトラメチレンスルホンおよびテトラヒドロチオフェン−１，１−ジオキシドとしても知られている）、テトラメチレンスルホキシド（テトラヒドロチオフェンオキシドとしても知られている）、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノンおよびビス−ヒドロキシエチル−５，５−ジメチルヒダントイン（ジ−（２−ヒドロキシエチル）−５，５−ジメチルヒダントインとしても知られている）のうち１つまたは組み合わせである。

スルホランが存在するときは、インクの総重量に基づいて、５重量％未満、好ましくは４．９５％以下である。

第３の保湿剤はウレアである。

最終インク（累積的）に存在する第１の保湿剤の量は、通常、約０．１重量％〜約２５重量％、より典型的には約１重量％〜約２０重量％である。好ましい実施形態において、第１の保湿剤は、約３重量％〜約１５重量％の範囲の量で存在する。

最終インク（累積的）に存在する第２の保湿剤の量は、通常、約０．１重量％〜約１０重量％、より典型的には約０．５重量％〜約６重量％である。好ましい実施形態において、第２の保湿剤は、約６重量％未満、より好ましくは、約５重量％未満の量で存在する。

最終インク（累積的）に存在する第３の保湿剤の量は、通常、約０．１重量％〜約１５重量％、より典型的には約１重量％〜約１０重量％である。好ましい実施形態において、第３の保湿剤は、約２重量％〜約８重量％の量で存在する。

第１、第２および第３の保湿剤の重量パーセントの合計は、通常、約６重量％を超え、典型的には約１０重量％を超え、通常、約２９％未満、典型的には約２５重量％未満である。

水性ビヒクルは、任意で、その他の有機、水溶性ビヒクル成分を含んでいてもよい。例えば、水性ビヒクルは、インクを早く乾燥させるために、グリコールエーテルおよび／または１，２−アルケンジオール浸透剤等の１つまたは複数の浸透剤を含んでいてもよい。

グリコールエーテルとしては、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−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挙げられる。１，２−アルカンジオール浸透剤としては、鎖状１，２−（Ｃ５〜Ｃ８）アルカンジオールおよび特に１，２−ペンタンジオールおよび１，２−ヘキサンジオールが挙げられる。

水性ビヒクルは、典型的に、約６５重量％〜約９４重量％の水と、残部（すなわち、約３５重量％〜約６重量％）の保湿剤等の有機水溶性ビヒクル成分を含有する。好ましい組成物は、水性ビヒクルの総重量に基づいて、約７０重量％〜約９０重量％の水を含有する。

インク中の水性ビヒクルの量は、典型的に、約７０重量％〜約９９．８重量％、好ましくは約８０重量％〜約９９．８重量％の範囲である。

（着色剤）
顔料着色剤は、定義によると、インクビヒクルに実質的に不溶であるため、分散させなければならない。本発明によるインクは、自己分散性顔料（「ＳＤＰ」）を含有する。ＳＤＰは、分散性を付与する基で表面が変性されて、別の顔料分散剤（ポリマー分散剤等）を用いずに安定した分散がなされる。水性ビヒクルにおける分散のために、ＳＤＰは、１個または複数の親水性基が顔料表面に付加した表面変性済み顔料である。最も典型的に、親水性基はイオン性親水性基である。

ＳＤＰは、官能基または官能基を含有する分子を、顔料表面にグラフトすることにより、物理的処理（例えば、真空プラズマ）により、または化学処理（例えば、オゾン、次亜塩素酸等による酸化）により調製してもよい。親水性官能基の単一種または複数種を、１つの顔料粒子に結合してもよい。

最も一般的には、イオン性親水性基は、アニオン部分、特に、カルボキシレートおよび／またはスルホネート基であり、これらは、水性ビヒクルに分散させたときに、ＳＤＰに負電荷を与える。アニオン基は、通常、アルカリ金属、アルカリ土類またはアミン対イオンに関連している。

自己分散性顔料は、例えば、米国特許公報（特許文献４）、米国特許公報（特許文献５）、米国特許公報（特許文献６）、米国特許公報（特許文献７）、米国特許公報（特許文献８）、米国特許公報（特許文献９）、米国特許公報（特許文献１０）、米国特許公報（特許文献１１）、米国特許公報（特許文献１２）、米国特許公報（特許文献１３）、米国特許公報（特許文献１４）、米国特許公報（特許文献１５）、米国特許公報（特許文献１６）、米国特許公報（特許文献１７）、米国特許公報（特許文献１８）、米国特許公報（特許文献１９）、米国特許公報（特許文献２０）、米国特許公報（特許文献２１）、米国特許公報（特許文献２２）、米国特許公報（特許文献２３）、米国特許公報（特許文献２４）、米国特許公報（特許文献２５）、米国特許公報（特許文献２６）、米国特許公報（特許文献２７）、米国特許公報（特許文献２８）、米国特許公報（特許文献２９）、米国特許公報（特許文献３０）、米国特許公報（特許文献３１）、米国特許公報（特許文献３２）に記載されている。前述の参考文献の開示内容は、全ての目的について、完全に規定されているように、本明細書において参考文献として援用される。

インクジェット用途に用いるのに好適なＳＤＰの商業源としては、キャボットコーポレーション（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（米国、マサチューセッツ州、ビレリカ（Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡＵＳＡ））、東洋インク（ＴｏｙｏＩｎｋ）ＵＳＡＬＬＣ（米国、イリノイ州、アディソン（Ａｄｄｉｓｏｎ，ＩＬＵＳＡ））、オリエントコーポレーション・オブ・アメリカ（ＯｒｉｅｎｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＡｍｅｒｉｃａ）（米国、ニュージャージー州、ケニルワース（Ｋｅｎｉｌｗｏｒｔｈ，ＮＪＵＳＡ））および本願特許出願人が挙げられる。

表面処理（官能基付与度）の量は変えることができる。官能基付与度（単位表面積当たりに、ＳＤＰの表面に存在する親水性基の量）が、顔料表面１平方メートル当たり約３．５マイクロモル（３．５マイクロモル／ｍ^２）未満、より好ましくは、約３．０マイクロモル／ｍ^２未満である場合に、有利な（高い）光学密度を達成できる。約１．８マイクロモル／ｍ^２未満、さらに、約１．５マイクロモル／ｍ^２未満の官能基付与度も好適であり、特定のタイプのＳＤＰにとって好ましい。

インクジェットインクに有用な色の特性を備えた顔料としては、（シアン）ピグメントブルー１５：３およびピグメントブルー１５：４、（マゼンタ）ピグメントレッド１２２およびピグメントレッド２０２、（イエロー）ピグメントイエロー１４、ピグメントイエロー７４、ピグメントイエロー９５、ピグメントイエロー１１０、ピグメントイエロー１１４、ピグメントイエロー１２８およびピグメントイエロー１５５、（レッド）ピグメントオレンジ５、ピグメントオレンジ３４、ピグメントオレンジ４３、ピグメントオレンジ６２、ピグメントレッド１７、ピグメントレッド４９：２、ピグメントレッド１１２、ピグメントレッド１４９、ピグメントレッド１７７、ピグメントレッド１７８、ピグメントレッド１８８、ピグメントレッド２５５およびピグメントレッド２６４、（グリーン）ピグメントグリーン１、ピグメントグリーン２、ピグメントグリーン７およびピグメントグリーン３６、（ブルー）ピグメントブルー６０、ピグメントバイオレット３、ピグメントバイオレット１９、ピグメントバイオレット２３、ピグメントバイオレット３２、ピグメントバイオレット３６およびピグメントバイオレット３８ならびに（ブラック）カーボンブラックが例示される。しかしながら、これらの顔料のうちいくつかは、ＳＤＰとして調製するには好適でないものもあり、着色剤の選択は、所定の表面処理方法との適合性により決まる。着色剤は、本明細書においては、英国、ヨークシャー、ブラッドフォードの染色業者色彩技術者学会（ＳｏｃｉｅｔｙＤｙｅｒｓａｎｄＣｏｌｏｕｒｉｓｔｓ，Ｂｒａｄｆｏｒｄ，Ｙｏｒｋｓｈｉｒｅ，ＵＫ）により「Ｃ．Ｉ．」表示で参照されており、非特許文献１に公開されている。

ある好ましい実施形態において、ＳＤＰにある親水性官能基は、第１級カルボキシル基またはカルボキシルとヒドロキシル基の組み合わせであり、より好ましくは、ＳＤＰの親水性官能基は、直接付加していて、第１級カルボキシル基またはカルボキシルとヒドロキシルの組み合わせである。

親水性官能基が直接付加した好ましい顔料は、例えば、前述した米国特許公報（特許文献３２）に記載された方法により製造してよい。この公開公報に記載された方法により処理されたカーボンブラックは、高表面活性水素含量を有しており、非常に安定した水中分散液を提供するために塩基で中和されている。この方法を着色顔料に適用することも可能である。

処方されたインクに用いるＳＤＰのレベルは、典型的に、所望の光学密度を印刷画像に付与するのに必要とされるレベルである。典型的に、ＳＤＰレベルは、約０．０１重量％〜約１０重量％、より好ましくは約１重量％〜約１０重量％の範囲である。

（その他の成分（添加剤））
その他の成分、添加剤を、インクジェットインクに処方してもよく、かかるその他の成分が、インクの安定性および噴射性を妨害しない程度とする。これは、所定の実験により容易に求められる。かかるその他の成分は、一般的な意味では、業界に周知である。

一般的に、界面活性剤をインクに添加して、表面張力および湿潤特性を調整する。好適な界面活性剤としては、エトキシル化アセチレンジオール（例えば、エアプロダクツ（ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ）製スルフィノール（Ｓｕｒｆｙｎｏｌｓ）（登録商標）シリーズ）、エトキシル化第１級（例えば、シェル（Ｓｈｅｌｌ）製ネオドール（Ｎｅｏｄｏｌ）（登録商標）シリーズ）および第２級（例えば、ユニオンカーバイド（ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅ）製テルジトル（Ｔｅｒｇｉｔｏｌ）（登録商標）シリーズ）アルコール、スルホコハク酸（例えば、サイテック（Ｃｙｔｅｃ）製エアロゾル（Ａｅｒｏｓｏｌ）（登録商標）シリーズ）、オルガノシリコーン（例えば、ウイトコ（Ｗｉｔｃｏ）製シルウェット（Ｓｅｌｗｅｔ）（登録商標）シリーズ）およびフルオロ界面活性剤（例えば、本願特許出願人製ゾニル（Ｚｏｎｙｌ）（登録商標）シリーズ）が挙げられる。界面活性剤は、典型的に、約５重量％までの量で、より典型的には、２重量％以下の量で用いられる。本発明の好ましい実施形態において、界面活性剤は、約０．０１重量％〜０．５重量％の量で存在する。

ポリマーをインクに添加して、耐久性を改善してもよい。ポリマーは、ビヒクルに可溶または分散でき（例えば、「エマルジョンポリマー」または「ラテックス」）、イオンまたはノニオンとすることができる。ポリマーの有用な部類としては、アクリル、スチレン−アクリルおよびポリウレタンが挙げられる。

殺生物剤を用いて、微生物の成長を抑制してもよい。

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）およびこれらの塩等の金属イオン封鎖剤（またはキレート化剤）を含めると、例えば、重金属不純物の有害な影響を排除するのに有利である。

（インク特性）
噴射速度、液滴の分離長さ、液滴サイズおよび流れ安定性は、インクの表面張力および粘度に大きく影響される。顔料インクジェットインクの表面張力は、典型的に、２５℃で約２０ダイン／ｃｍ〜約７０ダイン／ｃｍである。粘度は、２５℃で３０ｃＰと高くすることができるが、典型的にはこれよりやや低い。インクは、広い範囲の吐出条件、材料構造、ノズルの形状およびサイズと適合する物理特性を有している。インクは、インクジェット装置をかなりの程度詰まらせないよう、長期間にわたって良好な貯蔵安定性を有していなければならない。さらに、インクは、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、実質的に無臭かつ無毒でなければならない。

特定の粘土範囲またはプリントヘッドに限定されないが、本発明のインクは、低粘度用途に特に向いている。このように、本発明のインクの粘度（２５℃）は、約７ｃｐｓ未満、約５ｃｐｓ未満、さらに有利には約３．５ｃｐｓ未満とすることができる。サーマルインクジェットアクチュエータは、インク液滴を吐出するのに瞬間的な加熱／発泡に依存しており、液滴形成のこのメカニズムには、通常、低粘度のインクが必要である。このように、本インクは、サーマルプリントヘッドに特に有利である。

（インクセット）
本発明によるインクセットは、好ましくは少なくとも２つの異なった色のインク、より好ましくは３つの異なった色のインク（ＣＭＹ等）、さらにより好ましくは少なくとも４つの異なった色のインク（ＣＭＹＫ等）を含む。これらインクのうち少なくとも１つは、上述した水性インクジェットインクである。

インクセットの他のインクは、水性インクであるのも好ましく、着色剤として、染料、顔料またはその組み合わせを含有していてもよい。かかるその他のインクは、一般的な意味では、業界の当業者に周知である。

インクセットのインクの少なくとも１つは、黒色であるのが好ましく、自己分散性顔料が、自己分散性黒色顔料である。

典型的なＣＭＹＫインクに加えて、本発明によるインクセットは、さらに、１つまたは複数の「ありとあらゆる」インクを含んでいてもよく、オレンジインク、緑インク、赤色インクおよび／または青色インク等の異なった色のインク、そのままの濃度と、明るいシアンや明るいマゼンタ等の薄い濃度の組み合わせが含まれる。

（印刷方法）
本発明のインクおよびインクセットは、インクジェットプリンタにより印刷することができる。基材は、一般的な電子写真感光紙等の普通紙、処理済み用紙、例えば、写真品質インクジェット紙、テキスタイル、およびポリ塩化ビニルやポリエステル等のポリマーフィルムを含む非多孔性基材をはじめとする好適な基材とすることができる。

特に断りのない限り、水は脱イオンであった。成分量は、インクの総重量の重量パーセントである。スルフィノール（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ）（登録商標）４６５は、エアプロダクツ（ＡｉｒＰｒｏｄｕｃｔｓ）（米国、ペンシルバニア州、アレンタウン（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡＵＳＡ））製界面活性剤である。

記録した光学密度値は、グレタグマクベススペクトロリノ（ＧｒｅｙｔａｇＭａｃｂｅｔｈＳｐｅｃｔｒｏｌｉｎｏ）分光計により測定したものであり、キャノン（Ｃａｎｏｎ）ｉ５６０プリンタにより、３枚の異なる普通紙（ＨＰオフィス（ｏｆｆｉｃｅ）、ゼロックス（Ｘｅｒｏｘ）４０２４およびハンマーミルコピープラス（ＨａｍｍｅｒｍｉｌｌＣｏｐｙＰｌｕｓ）に行った印刷の平均である。粘度は、ブルックフィールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）粘度計により測定された２５℃での回転粘度測定値である。

（分散剤１）
カーボンブラック（デグサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）製ニペックス（Ｎｉｐｅｘ）１８０、表面積１５０ｍ^２／ｇ）を、前述の米国特許公報（特許文献３２）に記載されたプロセスに従ってオゾンで酸化した。回収後、３．５ｃｐｓ（２５℃）の粘度で、水中１２．８重量パーセントの自己分散性カーボンブラック顔料の分散液が得られた。平均粒子サイズは約９８ｎｍであった。水酸化カリウムを用いて、処理済み顔料をｐＨ７まで中和した。

中和した混合物を、限外濾過により精製して、遊離酸、塩および汚染物質を除去した。精製プロセスを行って、混合物の導電性がならされ、比較的一定のままとなるまで、顔料を脱イオン水で繰り返し洗浄した。

（分散剤２）
分散液２は、約１５重量パーセントの濃度で水に分散したＣａｂ−Ｏ−Ｊｅｔ（登録商標）３００（キャボットコーポレーション（ＣａｂｏｔＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製自己分散性カーボンブラック顔料）であった。

（分散剤３）
分散液３は、分散剤がメタクリル酸／／ベンジルメタクリレート／／エチルトリエチレングリコールメタクリレート（１３／／１５／／４）を備えたブロックコポリマーであった以外は米国特許公報（特許文献３３）（その開示内容は、全ての目的について、完全に規定されているように、本明細書において参考文献として援用される）の実施例３と同様のやり方で、ポリマー安定化カーボンブラック分散液であった。中和剤は、水酸化カリウムであった。顔料含量を１５重量％となるように調製した。分散剤の数平均分子量は約５，０００、重量平均分子量は約６，０００ｇ／モルであり、示した比率を与えるようにモノマーレベルを調整した以外は、前述の米国特許公報（特許文献３３）に記載した「調製４」と同様のやり方で調製した。

（レイテンシー試験）
試験中、インクカートリッジを保守しないよう変更したヒューレットパッカード（ＨｅｗｌｅｔｔＰａｃｋａｒｄ）８５０プリンタを用いて、以下の手順に従ってレイテンシー（デキャップ時間）を求めた。試験を始める直前、ノズルを準備し、ノズルチェックパターンを実施して、全ノズルが許容できる噴射をするようにした。それ以上の保守は行わなかった。

ページを横切る走査中、ペンは、約１／１６インチ間隔の空いた１４９本の垂直線のパターンを印刷した。１滴を噴射する全てのノズルにより各垂直線は形成された。従って、線は、１滴の幅と、プリントヘッドにあるノズル配列の長さに対応する約１／２インチの高さであった。各走査における第１の垂直線は、所定のレイテンシー期間後、各ノズルから噴射された第１の液滴であり、第５の線は、その走査での各ノズルからの第５の液滴であり、全１４９の線についても同様である。

走査間で時間の間隔（デキャップ時間）を長くして、このパターンを繰り返した。走査間で標準の時間の間隔は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００および１０００秒であった。１０００秒を超えるものは試さなかった。

試験終了時に、各走査の第１、第５、第３２の垂直線の一貫性、誤った方向の液滴付着および印刷の明瞭性について調べた。これらの線は、所定のレイテンシー期間後のノズルから吐出されたインク液滴の第１、第５および第３２の液滴に相当する。デキャップ時間は、大きな欠陥なしで、特定の垂直線を印刷できる最長の時間の間隔であった。

ペンは、第１の液滴に適切に噴射するのが好ましい。しかしながら、第１の液滴が適切に吐出されないときは、第５および第３２の液滴についてのデキャップ時間は、詰まりの程度や、ノズルをいかに容易に元の状態に戻せるかに関する情報を与えることができる。

下記の表の結果には、第１の液滴デキャップ時間のみを示してあり、秒の単位で「デキャップ時間」として単純な値で示してある。

（ノズル強度試験）
この試験は、プリントヘッドからいかに良好にインクが噴射されるか、そして、プリントヘッドノズルがいかに良好に準備されるか評価する単純な方法である。

インクを、ＨＰ４５Ａカートリッジに充填し、ＨＰデスクジェット（ＤｅｓｋＪｅｔ）８００シリーズプリンタを用いて、ノズルチェックパターンを印刷した。ノズルチェックパターンは、プリントヘッドで個々のノズルにより印刷された短い線からなっていた。特定のノズルからの噴射についての問題を示す、失われた線や誤った方向の線がないか、パターンを評価した。ノズルチェックパターンを以下の基準により評価した：
良−失われた線や誤った方向のノズルが２以下
可−失われた線や誤った方向のノズルが２〜５
不良−失われた線や誤った方向のノズルが５を超える

（実施例１）
以下の表に挙げた様々な保湿剤の組み合わせを、ＳＤＰ分散液（顔料基準で３．５％）および０．２％スルフィノール（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ）（登録商標）４６５と混合することにより、インクを作成した。処方の残部は水であった。ＳＤＰは、インク１ａ〜１ｋについては分散液１、インク１Ｌについては分散液２であった。第１の保湿剤は、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、第２の保湿剤は２―ピロリドン（２−Ｐ）および第３の保湿剤はウレアであった。

本発明の有利な影響が結果に示されている。第１、第２および第３の保湿剤の適切な組み合わせが、意外なことに、良好な噴射特性を維持しながら、良好な（長い）デキャップ時間を与えた。

保湿剤の比率は、各インクについて最適化するのが好ましく、これらの比率は、処方に存在するその他の成分によって異なる。当業者であれば、最適なものは通常の手順で分かる。

（比較例２）
これらの比較例（インク２ａ〜２ｇ）では、保湿剤の入っていない、または第１、第２、第３の保湿剤のみ、または２つの組み合わせを入れたインクだと、規定した３つの全ての保湿剤を含む本発明のインクの全体の性能が達成されないことが示されている。

（比較例３）
この例では、本発明のインクのＳＤＰを、比較例インク３ａで、従来のポリマー安定化顔料に代えると、有利な性能特製が失われる、つまり、デキャップ時間が短くなり、ノズル強度が不良となることが示されている。

（実施例４）
この例では、第１の保湿剤として、様々なポリヒドロキシ化合物−エチレングリコール、プロピレングリコール、トリエチレングリコール、グリセロール、フルクトースおよびキシロース−が示されている。インク処方および印刷特性を以下の表にまとめてある。

（実施例５）
この例では、第１の保湿剤として、さらにポリヒドロキシ化合物が、比較例の保湿剤としていくつかのグリコールエーテルが示されている。

（実施例６）
この例では、第２の保湿剤としてその他の化合物、すなわち、スルホラン、テトラメチレンスルホキシド、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、γ−ブチロラクトンおよびビス−ヒドロキシエチル−５，５−ジメチルヒダントイン（ニュージャージー州、アレンデールのロンザ社（ＬｏｎｚａＩｎｃ．，Ａｌｌｅｎｄａｌｅ，ＮＪ）製ダントコール（ＤＡＮＴＯＣＯＬ））ＤＨＥ）が示されている。

（実施例７）
この例では、界面活性剤充填の影響が示されている。インク７ａは、インク６ａでは０．２％なのに対し、１．０％のスルフィノール（Ｓｕｒｆｙｎｏｌ）（登録商標）４６５界面活性剤を含んでいる。界面活性剤の充填量が多くなるにつれて、デキャップ時間が、インク６ａでは１，０００秒を超えていたのに対し、１００秒まで減少している。

Claims

水性ビヒクル中に安定して分散された着色剤を含む水性インクジェットインクであって、
（ａ）前記着色剤が自己分散性顔料を含み、
（ｂ）前記水性ビヒクルが、水、第１の保湿剤、第２の保湿剤および第３の保湿剤を含み、
（ｉ）前記第１の保湿剤が、少なくとも２個のヒドロキシル基と、２以下の炭素／酸素比とを有する水溶性有機分子の１種またはその組み合わせであり、
（ｉｉ）前記第２の保湿剤が、２−ピロリドン、スルホラン、テトラメチレンスルホキシド、γ−ブチロラクトン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、およびビス−ヒドロキシエチル−５，５−ジメチルヒダントインおよびこれらの混合物よりなる群から選択され、
（ｉｉｉ）前記第３の保湿剤がウレアであり、
スルホランの量が、存在する場合には、インクの総重量に基づいて５重量％未満であることを特徴とする水性インクジェットインク。
前記第１の保湿剤が、グリセロール、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、テトラエチレングリコール、プロピレングリコール、糖類、糖類誘導体およびこれらの混合物よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載のインク。
前記第１の保湿剤が、ジエチレングリコールまたはグリセロールのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２に記載のインク。
前記第１の保湿剤が、少なくとも１つの糖類または糖類誘導体を含むことを特徴とする請求項２に記載のインク。
前記第２の保湿剤が、２−ピロリドン、スルホランまたはγ−ブチロラクトンのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク。
（ｉ）前記自己分散性顔料が約０．０１重量％〜約１０重量％の量で存在し、
（ｉｉ）前記第１の保湿剤が約０．１重量％〜約２５重量％の量で存在し、
（ｉｉｉ）前記第２の保湿剤が約０．１重量％〜約１０重量％の量で存在し、
（ｉｖ）前記第３の保湿剤が約０．１重量％〜約１５重量％の量で存在し、
重量％はインクの総重量に基づくものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のインク。
（ｉｉ）前記第１の保湿剤が約３重量％〜約１５重量％の量で存在し、
（ｉｉｉ）前記第２の保湿剤が約０．５重量％〜約６重量％の量で存在し、
（ｉｖ）前記第３の保湿剤が約２重量％〜約８重量％の量で存在することを特徴とする請求項６に記載のインク。
インク中に存在する前記第１、第２および第３の保湿剤の量の合計が、インクの総重量に基づいて、約６重量％〜約２９重量％であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のインク。
１つまたは複数の界面活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のインク。
インク中に存在するすべての界面活性剤の総量が、インクの総重量に基づいて、約０．０１重量％〜約０．５重量％であることを特徴とする請求項９に記載のインク。
前記自己分散性顔料が自己分散性黒色顔料であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のインク。
２５℃での粘度が約７ｃｐｓ未満であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のインク。
少なくとも２つの異なった色のインクを含むインクジェットインクセットであって、前記インクのうち少なくとも１つが、請求項１〜１２のいずれか１項または組み合わせにおいて記載されたインクジェットインクであることを特徴とするインクジェットインクセット。
基材にインクジェット印刷するための方法であって、
（ａ）デジタルデータ信号に応答するインクジェットプリンタを準備する工程、
（ｂ）前記プリンタに、印刷される基材を装填する工程、
（ｃ）請求項１〜１２のいずれか１項または組み合わせにおいて記載されたインクを、前記プリンタに装填する工程、および
（ｄ）前記デジタルデータ信号に応答して、前記インクまたはインクジェットインクセットを用いて前記基材に印刷する工程
を含むことを特徴とする方法。
前記プリンタに、請求項１３に記載のインクジェットインクセットが装填されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。