JP2011510108A - 高速印刷用のインクジェット用インクセット - Google Patents
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Abstract
Description
就中特に、本発明は以下のa)〜d)の工程を含むインクジェット印刷方法も提供する;
a)デジタルデータ信号に反応するインクジェットプリンターを準備し、
b)該プリンターにインクジェット記録用の受容体を装着し、
c)該プリンターに、本発明によるインクジェット用インクセットを装着し、
d)デジタルデータ信号に応答して、本発明による該インクセットを使用することで該インクジェット受容体上に画像を印刷する。
本発明によるインクジェット用インクセットは複数の水性インクを含有し、該各インクは少なくとも65重量%、好ましくは少なくとも70重量%の水を含有する。この規定は、蒸発によってインクを急速に乾燥させ、およびインクの粘度を制限する役割を果たすので、本発明に関連する所望のインク特性を補助する。
σ=F/Lcos(θ)
式中、σは液体の表面張力を示し、
Fは、天秤に作用する力(ミリ−ニュートン/メートル)を示し、
Lは、プレートの濡れ長さ(ミリメートル)を示し、
θは、プレートと溶液との間の接触角を示す。
(1)ΔP=Pb−PS=2σ/R
式中、Pbは気泡内の圧力であり、PSは周囲の溶液の圧力であり、σはインクの表面張力であり、Rは気泡の半径である。
気泡の半径Rが毛細管の半径rと等しくなる位置で、気泡内の圧力が最大になり、等式(1)を等式(2)のように書き換えることができる。
(2)σ=ΔPmr/2
式中、ΔPmは、気泡の内側と外側との間の圧力の最大差である。この最大圧力を超えると、気泡は毛細管から放出され、該過程が再び開始される。気泡形成の過程は、該気泡形成の頻度が非常に速い頻度から比較的遅い頻度まで変化するように制御されてもよい。気泡生成の速度は、溶液中での気泡の表面寿命の存続期間に関連する。例えば、気泡形成の頻度が変動することで、10ミリ秒〜50000ミリ秒の表面寿命がもたらされる。その結果、動的表面張力に対する時間(表面寿命の存続期間)のプロットを得ることができる。表面張力を測定するための数々の市販の装置が知られているが、本発明における動的表面張力の値を測定するために使用された装置は、クルス社製BP-2気泡張力計である。本明細書において記載される全てのインクの表面張力値は、24℃〜26度で測定されている。
実施例I:DST剤の効用
42種類の着色インクを以下の配合に従って調製した(%とは、重量%を意味する)。使用する全ての成分(顔料を除く)は、使用量で水溶性を示した。マイクロトラック社製、ナノトラック型の超微細粒度分析器(UPA)を使用してインクの粒子径を測定した。
平行しておこなった実施例において、3種類のインクのうち1種または2種のインクのみがDST減少剤を包含することにより改質されているシアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクを含有するインクセットを調製し、上記のようにして評価した。総合的な粒状性評価の著しい改良が一部の例で観察されたが、該粒状性は再現される色に非常に依存するので、効果は一様ではなく、許容できなかった。例えば、マゼンタインクのみが効果的な量のDST調整剤を包含する場合、マゼンタパッチの粒状性には充分な減少が生じ、レッドパッチおよびブルーパッチの粒状性は中程度で減少し、シアンパッチ、イエローパッチまたはグリーンパッチの粒状性は減少しなかった。DST調整剤は該剤を包含するインクから誘導される色にのみ作用するので、全てのカラー画像に対して、均質で視覚的に好適な粒状性の減少をもたらすために、インクを形成する3原色(シアン、マゼンタおよびイエロー)中にDST減少剤を存在させる必要があることは容易に理解される。
実例として、上記実施例Iの幾つかのマゼンタインクに関する、粘度、静的表面張力、0.01sの表面寿命における表面張力、粘度で正規化された0.01sの表面寿命における表面張力、および発射周波数(firing frequency)の限界値を、以下の表2に記載する。この表によると、インクに直接添加されるDST剤が、インクの粘度を増加させ、同時にインクの静的表面張力と0.01sの表面寿命におけるインクの表面張力を減少させること、ならびに得られる効果は使用されるDST剤の種類に依存することが判る。さらにこの表によると、過剰量のDST剤は、発射周波数の最大値が減少することから示されるように、サーマル噴出器からのインクの適切な噴出を妨げ、不十分な印刷速度と印刷物の不十分な処理量を導くことが判る。
上記インクセット1〜6における各インクの、粘度で正規化された0.01sの表面寿命における表面張力と、インクセットの平均粘度で正規化された0.01sの表面寿命における表面張力と、普通紙の粒状性の変化に関して、上記方法に従い測定された全て結果を以下の表3に纏める。表から判るように、普通紙上の画像の粒子粗さにおける有用な減少(すなわち、少なくとも4種類のグレイン単位による粒子粗さの減少)は、インクセット内のシアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクが、23mN/(m*cP)より小さい、粘度で正規化された0.01sの表面寿命における表面張力を示し、該3種類のインクに関して、22mN/(m*cP)より小さい、平均粘度で正規化された0.01sの表面寿命における表面張力を示す場合にのみ達成される。これらの条件は共に、全ての原色、二次色および混合色における視覚的改良を保証する
シアン、マゼンタまたはイエローの各顔料分散液を、インク101〜118を調製するために異なる粒径に粉砕された対応する顔料分散液へと置き換えることにより、上記インクセットから得られる様なコントロールインクを変化させた。これらのインクをそれぞれコダック社製の光沢のある媒体上に印刷し、光沢計を使用して20度での光沢を測定した。比較的高い光沢値は、常套の写真画像を連想させるような比較的反射性の高い画像に相当する。試験インク中の顔料の体積加重した第50百分位数での粒径と印刷後の光沢値を以下の表4に示す。光沢を有する媒体上での高い光沢値は、比較的小さな粒径の顔料を使用する場合にのみ得られることが表から容易に判る。
単独で使用する際のインク粘度の変化が及ぼす影響と、単独で使用する際の、0.01sの表面寿命におけるインクの表面張力の変化が及ぼす影響と、混合して使用する際の、普通紙上の画像の粒子粗さと写真光沢紙の特性に及ぼす影響とを充分に比較することを目的として、シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクを含む比較用または本発明によるインクジェット用インクもしくはインクジェット用インクセットの配合を、以下のようにして調製した。
本発明によるシアンインク401は、2.2%のPB15:3顔料(米国特許第5679138号明細書、同5651813号明細書、同5985017号明細書に開示されているようにして、オレイルメチルタウリン酸カリウム(KOMT)を同様に使用して分散させた)、7.0%のグリセロール、5%の1,5−ペンタンジオール、3.0%の1,2−ペンタンジオール、1.0%のSURFYNOL-465、1.3%のベンジルメタクリレート-アクリル酸コポリマー(重量比67:33、酸価約200)、1.2%のポリカーボネート−ポリウレタン(酸価76、分子量約26000ダルトン)、抗菌剤として0.02%のKORDEK(登録商標)、ならびに残余量の水を含有した。このインクにおける顔料粒子は、0.060ミクロンの、体積加重した第50百分位数での粒径を示した。このインクは、35.3mN/mの静的表面張力と、2.10cPの粘度と、38.1mN/mの、0.01sでの表面張力と、18.1mN/(cP*m)の、粘度で正規化された0.01sでの表面張力とを示した。
テキストブラックインク505は、自己分散型カーボンとして4.5%のオリエント351、0.4%のベンジルメタクリレート-アクリル酸コポリマー、12%のグリセロール、界面活性剤として0.4%のTERGITOL(登録商標)15s12、0.23%のトリエタノールアミン、抗菌剤として0.02%のKORDEK(登録商標)、ならびに残余量の水を含有した。
Claims (19)
- シアンインクと、マゼンタインクと、イエローインクとを含有するインクジェット用インクセットであって、
該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクがそれぞれ独立して、
少なくとも65重量%の水と、1〜5重量%の分散顔料着色剤と、静的表面張力を減少させる界面活性剤と、該界面活性剤とは異なる動的表面張力減少剤と、該界面活性剤および該動的表面張力減少剤とは異なる少なくとも1種の保湿剤とを含有し;
該界面活性剤、該動的表面張力減少剤および該少なくとも1種の保湿剤が、該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクの間で同一であってもよく異なっていてもよく;
該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクの各インクが、23.0mN/(m*cP)よりも小さい、粘度で正規化された0.01sの表面再生寿命における動的表面張力を示し;
併用される該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクに関する、平均粘度で正規化された0.01sの表面再生寿命における動的表面張力が22.0mN/(m*cP)よりも小さい値であることを特徴とする
該インクセット。 - シアン、マゼンタおよびイエローの分散顔料着色剤の各着色剤が、1〜85nmの、体積加重した第50百分位数での粒径を有する請求項1に記載のインクセット。
- インクセットの少なくとも1種のインクに対して、該分散顔料着色剤が、オレイルメチルタウレートのカリウム塩で分散させた界面活性剤分散型顔料である請求項1に記載のインクセット。
- インクセットの少なくとも1種のインクに対して、該分散顔料着色剤が、自己分散型顔料着色剤またはポリマー分散型顔料着色剤である請求項1に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクが、更にポリウレタンバインダーポリマーを含有する請求項1に記載のインクセット。
- インクセットの少なくとも1種のインクが、更にベンジルメタクリレート−アクリル酸コポリマーを含有する請求項5に記載のインクセット。
- フォトブラックインク、テキストブラックインク、透明インク、ライトシアンインク、ライトマゼンタインク、オレンジインク、グリーンインク、ホワイトインク、レッドインク、バイオレットインク、ブルーインクおよびブラウンインクから選択される少なくとも1種の補助的なインクをさらに含有する請求項1に記載のインクセット。
- 少なくとも1種の補助的なインクが、動的表面張力減少剤を含有する請求項7に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクに関する動的表面張力減少剤が、非対称の多価アルコール、または多価アルコールから誘導されるモノアルキルエーテルを含有する請求項1に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクに関する動的表面張力減少剤が、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテル、ポリエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1-フェニル-1,2−エタンジオール、1,2,6-ヘキサントリオール、1,2−ヘプタンジオール、1,2−オクタンジオールまたは1,3−ヘキサンジオールを含有する請求項9に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクに関する動的表面張力減少剤が、76〜350ダルトンの分子量と、96℃よりも高い引火点とを有する請求項9に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクに関する動的表面張力減少剤が、90〜350ダルトンの間の分子量と、96℃よりも高い引火点とを有する請求項1に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクが、43mN/mよりも小さい、0.01sの表面寿命における表面張力を示す請求項1に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの平均粘度が3.0cPよりも低い請求項1に記載のインクセット。
- シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクが、12.5mN/(m*cP)より大きい、粘度で正規化された0.01sの表面再生寿命における動的表面張力を示し;
併用される該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクに関する、平均粘度で正規化された0.01sの表面再生寿命における動的表面張力が14.0mN/(m*cP)よりも大きい値であることを更に特徴とする請求項1に記載のインクセット。 - シアンインク、マゼンタインクおよびイエローインクの各インクの粘度が3.0cPよりも低く、併用される該シアンインク、該マゼンタインクおよび該イエローインクの平均粘度が2.9cPよりも低い請求項15に記載のインクセット。
- サーマル噴出、ストリーム噴出(stream ejection)またはピエゾ噴出によって、記録媒体に請求項1に記載のインクセットを塗布することを含むインクジェット記録方法。
- 以下の工程を含む請求項17に記載のインクジェット記録方法:
a)デジタルデータ信号に反応するサーマルインクジェットプリンター、ストリームインクジェットプリンターまたはピエゾインクジェットプリンターを準備し、
b)該プリンターにインクジェット用の記録要素を装着し、
c)該プリンターに請求項1に記載のインクジェット用インクセットを装着し、および、
d)該デジタルデータ信号に応答して、該インクセットを使用することで該インクジェット用の記録要素上にカラー画像を印刷する。 - プリンターがサーマルプリントヘッドを含む請求項18に記載のインクジェット記録方法。
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