JP3672579B2 - インキジェットプリンター用インキ - Google Patents
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Description
【０００１】
本発明は、インキジェットプリンター（ink jet printers）に適するインキに関するものである。
【０００２】
本出願人によって、米国特許第３ ５９６ ２７５号には、連続噴射インキジェット印刷装置（continuous-jet ink jet printing device）が記載されており、伊国第１ １８２ ４７８号には、「即時応答」タイプの装置が記載されている。「即時応答」タイプの公知の変型は、いわゆる「バブル」又は「熱インキジェット」タイプであり、前記装置では、インキ液滴を放出するための短い高圧パルスを生起させるために、エネルギー源として熱を用いている。後者のタイプの印刷装置は、米国特許第４７２３ １２９号に記載されており、該装置では、ノズルの上流にあるインキダクトに配置された抵抗器の加熱により瞬間的に生じる蒸気のバブルによって生起される強力な圧力パルスの結果として、インキの液滴が放出される。
【０００３】
特にバブル及び熱インキジェットプリンターで用いられるインキは、以下に示した特定の要求条件に従わなければならない：即ち、
−インキは、無地の紙に、鮮明度とコントラストとに関して高品質である像（image）を生じさせなければならない；
−インキは、紙に対する良い固着特性を有し、迅速に乾燥し、こすっても取れにくくなければならない；
−インキは、優れた貯蔵特性を有するスクリプト（script）を生じさせなければならない、即ち「耐水堅牢性」と「耐光堅牢性」とに関して最適性能を与えるものでなければならない；「耐水堅牢性」とは、水の作用に耐えるスクリプトの能力と定義され、「耐光堅牢性」とは、光の作用に暴露されたときに、光学濃度を失わず、且つ変色しないスクリプトの能力と定義される；
−インキは、ライティングヘッド（writing head）の材料に完全に適合しなければならない；
−ライティングヘッドが長時間不活性であった後でも、インキが原因でノズルが目詰りしてはいけない；
−インキは熱に対して安定でなければならない；特に、バブルヘッド又は熱ヘッドで用いる場合には、抵抗器上に不溶性燃焼残留物が残ってはいけない；
−インキは、使用されていないときでも、沈降の痕跡も生物の繁殖も示さずに、安定していなければならない；
−インキは、生態学的に安全で、毒性が無く、難燃性でなければならない。
【０００４】
上記要求条件の中では、文書の改ざん防止が法律用途で要求される場合には、スクリプトの「耐水堅牢性」と「耐光堅牢性」とが特に重要である、と考えられる。
【０００５】
水に可溶性である又は水−溶媒混合物に可溶性である染料を用いているイ
ンキは、現在の技術状態では、完全に申し分のない様式で、耐水堅牢性と耐光堅牢性に関する要求条件と、一般的な改ざん防止に関する要求条件とを満たしてはいない。
【０００６】
この問題を克服するために、様々なタイプのインキが、溶液中染料や顔料の代わりとして提案され且つ提供されて来た。
【０００７】
その例としては、本出願人による伊国特許第１ １９５ １４６号、並びに欧州特許出願第０ ４２５ ４３９号及び第０ ３７６ ２８４号がある。前記の伊国特許は、顔料が、１０００Å を超えない寸法まで微粉砕されていて、インキの総重量を基準として、０．１ − ２．５重量％の量で含有されているインキを記載している。
【０００８】
他の２つの欧州特許出願は、カルボン酸樹脂を用いて顔料の分散液を得るようなインキに関するものである。
【０００９】
懸濁液の不安定性は、顔料を利用するインキの配合において見出される更に深刻な問題のうちの１つである。
【００１０】
従って、顔料の懸濁液を利用するインキの不安定性に関する問題を克服することが望まれている。即ち、微細沈殿が生成する傾向を最小化することが望まれている。
【００１１】
又、優れた耐水堅牢性、優れた耐光堅牢性、及び、より一般的な優れた改ざん防止特性を有する印刷物を与えるインキも望まれている。
【００１２】
本発明は、２つの液相と１つの固相とを有する三相微細分散系（microdisperse three-phase system）を含むインキを提供する。本発明によるインキは、最適な耐水堅牢性と耐光堅牢性とを有する。
【００１３】
本発明の第一の面に従って、連続液相、不連続液相、及び固相（好ましくは顔料）から成る微細分散三相懸濁液を含むインキジェットプリンター用の着色インキを提供する。
【００１４】
本発明の第二の面に従って、疎水相、親水相、界面活性剤、殺生物剤(biocide)；及び酸化防止剤を含む、インキジェットプリンター用のインキを提供する。
【００１５】
本発明の前記特性及びその他の特性は、以下の態様と実施例を参照することによって更に明確に理解されると思われる。但し、以下の態様は一例であって、本発明を限定するものではない。
【００１６】
着色インキは、２つの液相と１つの固相とを有する三相微細分散系から成る。固相は、２つの液相のうちの一方に分散された有機顔料又は無機顔料から成っている。２つの液相は、連続相（分散媒）（continuous or external phase）と不連続相（分散相）（discontinuous or internal phase）を区別することができる微細乳濁液を形成する。
【００１７】
不連続層は、疎水相であろと親水相であろうと、微細乳濁液の２ − ３０％、好ましくは３ − １０％を占める。
【００１８】
疎水相は、天然油、パラフィン油、ナフテン油、合成油、又はシロキサン油、及び水と混和しない又は前記化合物の混合物と混和しないポリグリコールとポリヘテログリコールから成る。
【００１９】
親水相は、水、又は水と、例えばグリコール、チオグリコール、グリコールエーテル、Ｎ−メチル−ピロリドンなどのような水溶性有機溶媒との混合物から成る。
水性相の粘度は、例えばグリコール、ヘテログリコール、カルボキシメチルセルロース、又はシクロデキストリンのような適当な添加剤を用いることによって、調節することができる。
【００２０】
２つの相の粘度を平衡させることは、インキの安定性に関して良い結果を得るための好ましい条件である。該粘度は、１ − １０ mPa・秒 の範囲内でなければならない。
【００２１】
本発明で用いられる顔料は、有機又は無機のいずれかであることができる。有機顔料としては、アゾ顔料及びそれらの誘導体、例えばフタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、及びキナクリドン顔料のような多環式顔料を挙げることができる。無機顔料としては、カーボンブラックを挙げることができる。いずれにしても、顔料は、１ミクロン未満の寸法まで超微粉砕しなければならない。
【００２２】
本発明による好ましいインキは、更に、少なくとも２つの界面活性剤：液液界面で分散されている乳化剤、及び系を安定化させる補乳化剤（coemulsifier）を含む。
不連続相中の懸濁液を安定化させるために、又、微小液滴を弾性にするために、場合によっては、第三の界面活性剤を用いることができる。
【００２３】
乳化剤としては、オレイン酸トリエタノールアミン、及びドデシル硫酸ナトリウムが挙げられる。
【００２４】
補乳化剤としては、アルキルフェノールエトキシレート、アミン、アルコール、脂肪酸エトキシレート、ソルビトールのエステル、及びソルビトールのエトキシレート化エステルが挙げられる。
【００２５】
第三の界面活性剤は、補乳化剤として記載したものから選択することができる。 親水相中に、例えば Proxel（ICI）又は Preventol D6（Bayer）のような市販の殺細菌剤を添加し、疎水相中には、例えばヒドロキシトルエンブチレートのような酸化防止剤を添加して、インキの配合を完了する。
【００２６】
実施例
【表１】
調製
疎水相と親水相を、別々に、機械撹拌によって混合する。
【００２７】
次に、疎水相を強く機械撹拌しながら（５０００回転／分）、その中にゆっくりと親水相を注ぐ。
【００２８】
得られた乳濁液を水で希釈する。
【００２９】
乳濁液／水 の割合は、重量基準で、好ましくは１：３ − １：１０である。次に、Sonic Material Vibra Cell apparatus（コネチカット州 Danbury）を用いて、３０ワットの電力で、３０分間、その乳濁液を超音波処理する。該方法中、乳濁液の温度は周囲温度に保つ。
【００３０】
本発明の範囲から逸脱せずに、本発明によるインキを改良して向上させることができる、ことが理解される。
本発明は、インキジェットプリンター（ink jet printers）に適するインキに関するものである。
【０００２】
本出願人によって、米国特許第３ ５９６ ２７５号には、連続噴射インキジェット印刷装置（continuous-jet ink jet printing device）が記載されており、伊国第１ １８２ ４７８号には、「即時応答」タイプの装置が記載されている。「即時応答」タイプの公知の変型は、いわゆる「バブル」又は「熱インキジェット」タイプであり、前記装置では、インキ液滴を放出するための短い高圧パルスを生起させるために、エネルギー源として熱を用いている。後者のタイプの印刷装置は、米国特許第４７２３ １２９号に記載されており、該装置では、ノズルの上流にあるインキダクトに配置された抵抗器の加熱により瞬間的に生じる蒸気のバブルによって生起される強力な圧力パルスの結果として、インキの液滴が放出される。
【０００３】
特にバブル及び熱インキジェットプリンターで用いられるインキは、以下に示した特定の要求条件に従わなければならない：即ち、
−インキは、無地の紙に、鮮明度とコントラストとに関して高品質である像（image）を生じさせなければならない；
−インキは、紙に対する良い固着特性を有し、迅速に乾燥し、こすっても取れにくくなければならない；
−インキは、優れた貯蔵特性を有するスクリプト（script）を生じさせなければならない、即ち「耐水堅牢性」と「耐光堅牢性」とに関して最適性能を与えるものでなければならない；「耐水堅牢性」とは、水の作用に耐えるスクリプトの能力と定義され、「耐光堅牢性」とは、光の作用に暴露されたときに、光学濃度を失わず、且つ変色しないスクリプトの能力と定義される；
−インキは、ライティングヘッド（writing head）の材料に完全に適合しなければならない；
−ライティングヘッドが長時間不活性であった後でも、インキが原因でノズルが目詰りしてはいけない；
−インキは熱に対して安定でなければならない；特に、バブルヘッド又は熱ヘッドで用いる場合には、抵抗器上に不溶性燃焼残留物が残ってはいけない；
−インキは、使用されていないときでも、沈降の痕跡も生物の繁殖も示さずに、安定していなければならない；
−インキは、生態学的に安全で、毒性が無く、難燃性でなければならない。
【０００４】
上記要求条件の中では、文書の改ざん防止が法律用途で要求される場合には、スクリプトの「耐水堅牢性」と「耐光堅牢性」とが特に重要である、と考えられる。
【０００５】
水に可溶性である又は水−溶媒混合物に可溶性である染料を用いているイ
ンキは、現在の技術状態では、完全に申し分のない様式で、耐水堅牢性と耐光堅牢性に関する要求条件と、一般的な改ざん防止に関する要求条件とを満たしてはいない。
【０００６】
この問題を克服するために、様々なタイプのインキが、溶液中染料や顔料の代わりとして提案され且つ提供されて来た。
【０００７】
その例としては、本出願人による伊国特許第１ １９５ １４６号、並びに欧州特許出願第０ ４２５ ４３９号及び第０ ３７６ ２８４号がある。前記の伊国特許は、顔料が、１０００Å を超えない寸法まで微粉砕されていて、インキの総重量を基準として、０．１ − ２．５重量％の量で含有されているインキを記載している。
【０００８】
他の２つの欧州特許出願は、カルボン酸樹脂を用いて顔料の分散液を得るようなインキに関するものである。
【０００９】
懸濁液の不安定性は、顔料を利用するインキの配合において見出される更に深刻な問題のうちの１つである。
【００１０】
従って、顔料の懸濁液を利用するインキの不安定性に関する問題を克服することが望まれている。即ち、微細沈殿が生成する傾向を最小化することが望まれている。
【００１１】
又、優れた耐水堅牢性、優れた耐光堅牢性、及び、より一般的な優れた改ざん防止特性を有する印刷物を与えるインキも望まれている。
【００１２】
本発明は、２つの液相と１つの固相とを有する三相微細分散系（microdisperse three-phase system）を含むインキを提供する。本発明によるインキは、最適な耐水堅牢性と耐光堅牢性とを有する。
【００１３】
本発明の第一の面に従って、連続液相、不連続液相、及び固相（好ましくは顔料）から成る微細分散三相懸濁液を含むインキジェットプリンター用の着色インキを提供する。
【００１４】
本発明の第二の面に従って、疎水相、親水相、界面活性剤、殺生物剤(biocide)；及び酸化防止剤を含む、インキジェットプリンター用のインキを提供する。
【００１５】
本発明の前記特性及びその他の特性は、以下の態様と実施例を参照することによって更に明確に理解されると思われる。但し、以下の態様は一例であって、本発明を限定するものではない。
【００１６】
着色インキは、２つの液相と１つの固相とを有する三相微細分散系から成る。固相は、２つの液相のうちの一方に分散された有機顔料又は無機顔料から成っている。２つの液相は、連続相（分散媒）（continuous or external phase）と不連続相（分散相）（discontinuous or internal phase）を区別することができる微細乳濁液を形成する。
【００１７】
不連続層は、疎水相であろと親水相であろうと、微細乳濁液の２ − ３０％、好ましくは３ − １０％を占める。
【００１８】
疎水相は、天然油、パラフィン油、ナフテン油、合成油、又はシロキサン油、及び水と混和しない又は前記化合物の混合物と混和しないポリグリコールとポリヘテログリコールから成る。
【００１９】
親水相は、水、又は水と、例えばグリコール、チオグリコール、グリコールエーテル、Ｎ−メチル−ピロリドンなどのような水溶性有機溶媒との混合物から成る。
水性相の粘度は、例えばグリコール、ヘテログリコール、カルボキシメチルセルロース、又はシクロデキストリンのような適当な添加剤を用いることによって、調節することができる。
【００２０】
２つの相の粘度を平衡させることは、インキの安定性に関して良い結果を得るための好ましい条件である。該粘度は、１ − １０ mPa・秒 の範囲内でなければならない。
【００２１】
本発明で用いられる顔料は、有機又は無機のいずれかであることができる。有機顔料としては、アゾ顔料及びそれらの誘導体、例えばフタロシアニン顔料、アントラキノン顔料、及びキナクリドン顔料のような多環式顔料を挙げることができる。無機顔料としては、カーボンブラックを挙げることができる。いずれにしても、顔料は、１ミクロン未満の寸法まで超微粉砕しなければならない。
【００２２】
本発明による好ましいインキは、更に、少なくとも２つの界面活性剤：液液界面で分散されている乳化剤、及び系を安定化させる補乳化剤（coemulsifier）を含む。
不連続相中の懸濁液を安定化させるために、又、微小液滴を弾性にするために、場合によっては、第三の界面活性剤を用いることができる。
【００２３】
乳化剤としては、オレイン酸トリエタノールアミン、及びドデシル硫酸ナトリウムが挙げられる。
【００２４】
補乳化剤としては、アルキルフェノールエトキシレート、アミン、アルコール、脂肪酸エトキシレート、ソルビトールのエステル、及びソルビトールのエトキシレート化エステルが挙げられる。
【００２５】
第三の界面活性剤は、補乳化剤として記載したものから選択することができる。 親水相中に、例えば Proxel（ICI）又は Preventol D6（Bayer）のような市販の殺細菌剤を添加し、疎水相中には、例えばヒドロキシトルエンブチレートのような酸化防止剤を添加して、インキの配合を完了する。
【００２６】
実施例
【表１】
疎水相と親水相を、別々に、機械撹拌によって混合する。
【００２７】
次に、疎水相を強く機械撹拌しながら（５０００回転／分）、その中にゆっくりと親水相を注ぐ。
【００２８】
得られた乳濁液を水で希釈する。
【００２９】
乳濁液／水 の割合は、重量基準で、好ましくは１：３ − １：１０である。次に、Sonic Material Vibra Cell apparatus（コネチカット州 Danbury）を用いて、３０ワットの電力で、３０分間、その乳濁液を超音波処理する。該方法中、乳濁液の温度は周囲温度に保つ。
【００３０】
本発明の範囲から逸脱せずに、本発明によるインキを改良して向上させることができる、ことが理解される。
Claims (3)
- 連続液相、不連続液相、および固相からなる微細分散３相懸濁液を含有するインクジェットプリンター用顔料インキであって、
前記固相は、前記２つの液相のうちの一方に分散されている固体顔料を含み、
前記不連続液相は、疎水性液相または親水性液相により形成され、
前記親水性液相は、水、または水と水溶性有機溶媒（グリコール類、チオグリコール類、グリコールエーテル類、ポリビニルピロリドン、およびＮ−メチルピロリドンの中から選択される）との混合物からなり、
前記連続液相および前記不連続液相は、乳化剤、ならびにアルキルフェノールエトキシレート、アミン、アルコールおよび脂肪酸エトキシレート、ソルビトールのエステル、およびソルビトールのエトキシレートエステルの中から選択される補乳化剤が添加され、混合されてエマルジョンが形成され、
前記疎水性液相は、オレイン酸中にカーボンブラックがある微細分散液、および、アルキルフェノールエトキシレート、アミン、アルコールおよび脂肪酸エトキシレート、ソルビトールのエステル、およびソルビトールのエトキシレートエステルの中から選択される補乳化剤を含有し、
前記親水性液相は、乳化剤としてトリエタノールアミンオレエート、および、アルキルフェノールエトキシレート、アミン、アルコールおよび脂肪酸エトキシレート、ソルビトールのエステル、およびソルビトールのエトキシレートエステルの中から選択される補乳化剤を含有することを特徴とする、前記顔料インキ。 - 前記疎水相が、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、およびアルコールエトキシレートから選択される補乳化剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載の顔料インキ。
- 前記親水相が、ソルビタン（２０）ＯＥモノステアレート、ソルビタン（２０）ＯＥモノオレエート、アルコールエトキシレートから選択される補乳化剤を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の顔料インキ。
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