JP3308992B2

JP3308992B2 - サーマルインクジェット印刷のカラーブリード制御処理法およびサーマルインクジェットインク

Info

Publication number: JP3308992B2
Application number: JP21728492A
Authority: JP
Inventors: アールモファットジョン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1991-07-29
Filing date: 1992-07-23
Publication date: 2002-07-29
Anticipated expiration: 2017-07-29
Also published as: DE69214892D1; EP0526011B1; DE69214892T2; US5133803A; JPH05194884A; EP0526011A1; HK91997A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インクジェット印刷、
特にサーマルインクジェット印刷に用いるインクに関
し、詳しくはカラーブリードが実質的に軽減されるか、
解消されているカラーインク組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】様々のカラーインクの大量の染料がボン
ド紙上に存在すると、ブリードおよび耐水堅牢性の低下
が起こる可能性がある。ここで使用されている“ブリー
ド”とは、紙の上で一つのカラーが他のカラー中に侵入
することを意味し、表面現像である。このことは、紙の
繊維に伴う単一のカラーのインクという文脈で“ブリー
ド”を定義する傾向のある従来技術における用語の使用
と対照的であり、これは表面下の現像である。

【０００３】特開昭63-165465号には、界面活性剤がイ
ンクジェット記録インクに使用される目詰まり防止剤と
して使用されている。この出願に使用されている界面活
性剤は、表面張力が0.020〜0.050Nm(20〜50ダイン/cm)
のものに限定されている。界面活性剤の量は、0.5〜25
重量％の範囲にある。開示された特定の実例は、ドデシ
ルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリン酸ナトリウ
ムおよびポリエチレングリコールモノオレイルエーテル
を含んでいる。

【０００４】特開平1-203483号公報は、インクジェット
記録組成物に関する。インクを使用して印刷することに
関してブリードの軽減が記述されている。組成物はペク
チン（0.01〜２重量％）を必要としている。しかし、ペ
クチンは、その熱安定性が悪い（高温でゲル化する）た
めに、サーマルインクジェットプリンタ用のインクには
役に立たない。

【０００５】特開平1-215875号公報は、インクジェット
印刷に好適なインクに関し、このインクはブリーディン
グなしの急速乾燥によって良好な記録を示す。組成物
は、全てトリグリセライドを必要としている。しかし、
このような化合物は、市販のインクに必要な長期の保存
寿命に対しては安定でない。

【０００６】特開平1-230685号公報は、インクジェット
印刷に好適なインクに関し、このインクは、にじみまた
は汚れなしに通常の事務用紙の表面に迅速な吸収を示
す。組成物は、着色剤および液状溶媒および／または分
散剤を含有し、HO(C₂H₄ O)_a-C₃H₆O(C₂H₄O)_bHなる式にお
いてa+bが50までの数であり、bは任意に０である酸化エ
チレンおよび酸化プロピレンよりなる共重合体が存在す
ることを特徴とする。これらの共重合体は“プルロニク
ス(PLURONICS)”と呼ばれる。大抵の場合は、これらの
化合物はブリードを抑制しないことが明らかになった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】サーマルインクジェッ
トプリンタは、コンピュータとともに通常使用される他
の種類のプリンタに対比して、低コスト、高品質および
比較的騒音のないオプションを提供する。このようなプ
リンタは、プレナム(plenum)から入ってくるインクの出
口を備えたチャンバ内に抵抗体素子が使用されている。
プレナムは、インクを貯蔵するためのインク溜めに接続
される。複数のこのような抵抗体素子は、プリントヘッ
ド中でプリミティブ(primitive)と呼ばれる特定のパタ
ーン状に配列されている。それぞれの抵抗体素子は、ノ
ズルプレート中でノズルに連結されており、このノズル
からインクが印刷媒体に向かって噴射される。印刷ヘッ
ドとインク溜めよりなる集成装置は、インクジェットペ
ンを有している。

【０００８】操作する際には、各抵抗体素子は導電トレ
ースを介してマイクロプロセッサに接続されており、こ
のとき電流搬送信号が選択された少なくとも一つの素子
を加熱する。加熱によりチャンバ内にインクの気泡が発
生し、この気泡がノズルから印刷媒体に向かって噴射さ
れる。このようにして、所定のプリミティブに特定の順
序で配置されたこのような複数の抵抗体素子の瞬間的な
加熱が、文字数字式の活字を形成し、領域を充填し、印
刷媒体上に他の印刷能力を付与する。

【０００９】インクジェット印刷用として記載された多
くのインクは、通常、非サーマルインクジェット印刷に
関連している。このような非サーマルインクジェット印
刷の一つの実例は、圧電インクジェット印刷であり、こ
の印刷は、圧電素子を利用してインクの小滴を印刷媒体
に噴射する。このような非熱用途に好適に使用されるイ
ンクは、インク組成物の加熱効果のために、サーマルイ
ンクジェット印刷に使用できないことが少なくない。

【００１０】ここに規定されたブリードを示さないで、
しかもインクが比較的長い貯蔵寿命と他の望ましい特性
を有するインクジェット印刷、特にサーマルインクジェ
ット印刷用のインク組成物に対するニーズ（必要性）は
依然としてある。

【００１１】本発明は、ブリードを抑制することのでき
る方法とインク組成物を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明のインク組成物
は、(a)約0.05〜0.75重量％の高分子量コロイド、(b)少
なくともここで規定されている最小ミセル濃度で存在す
る少なくとも一つの両性イオン界面活性剤および／また
は非イオン性両親媒剤(amphiphile)、(c)約0.5〜20重量
％の少なくとも一つの低蒸気圧溶媒、(d)少なくとも一
つの水溶性染料、および(e)水を含有している。インク
は、この技術分野で通常使用されている少なくとも一つ
の殺生物剤(biocide)、防カビ剤(fungicide)および／ま
たは防粘菌剤(slimicide)も含有している。

【００１３】本発明のインクは、最も過酷な印刷モー
ド、ドット−オン−ドットおよび色彩領域が増強された
場合でも、ほとんどあるいは全くカラーのブリードを示
さない。

【００１４】

【発明の実施の態様】本発明によれば、ブリードが抑制
できるインク組成物が提供される。インク組成物は、
(a)約0.05〜0.75重量％の高分子量コロイド、(b)少なく
とも一つの両性イオン界面活性剤および／または非イオ
ン性両親媒剤、(c)約0.5〜20重量％の少なくとも一つの
低蒸気圧溶媒、(d)少なくとも一つの水溶性染料および
(e)残余の水を含有している。インクは、この技術分野
で通常使用される少なくとも一つの殺生物剤、防カビ剤
および／または防粘菌剤も含有している。

【００１５】更にインクは、インクの小滴を印刷媒体に
向かって噴射するために使用される抵抗体表面に残渣
（コガ《koga》）が堆積するのを防止することを目的と
して、サーマルインクジェットプリンタに使用されるイ
ンクジェットインクのコゲーション(kogation)を抑制す
るために、ナトリウムコラートなどの胆汁酸塩を含んで
もよい。このようなインクにおける胆汁酸塩の使用は、
“サーマルインクジェットインクにおけるコゲーション
を抑制する胆汁酸塩”と題し、本出願と同じ譲受人に譲
渡されたジョンアールモファットによる1991年７月
２日出願の出願番号07/724,649号に開示されクレームさ
れている。

【００１６】ここに示されているすべての濃度は、特に
指示しない限り重量％である。すべての成分の純度は、
サーマルインクジェットインクについて通常の商業的実
施に利用されるものである。

【００１７】ここで使用されている“低蒸気圧溶媒”と
いう用語は、水よりも低い蒸気圧を有する溶媒のことで
あり、“水溶性染料”という用語は、水に対する溶解度
が２重量％を超える染料のことである。

【００１８】低蒸気圧溶媒は、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、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコールなどのグリ
コールおよびそれらの誘導体、ブタンジオール、ペンタ
ンジオール、ヘキサンジオールおよび同族のジオールな
どのジオール、プロピレングリコールラウレートなどの
グリコールエステル、エチレングリコールモノブチルエ
ーテルおよびカルビトール、ジエチレングリコールのモ
ノエチルエーテル、モノブチルエーテルおよびモノヘキ
シルエーテルなどのジエチレングリコールエーテル、プ
ロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコール
エーテルおよびトリエチレングリコールエーテルを含む
セロソルブなどのモノグリコールエーテルおよびジグリ
コールエーテル、ブチルアルコール、ペンチルアルコー
ルおよび同類のアルコールのような長鎖アルコール、お
よびスルホラン、エステル、ケトン、γ-ブチロラクト
ンなどのラクタム、N-ピロリドン、2-ピロリドンおよび
N-(2-ヒドロキシエチル)ピロリドンなどのラクタム、グ
リセロールおよびその誘導体などの他の溶媒を含むが、
これらの溶媒に限定されるものではない。

【００１９】溶媒は、ペンタンジオールを含むことが好
ましく、1,5-ペンタンジオールを含むことが最も好まし
い。サーマルインクジェット印刷に通常使用されるジエ
チレングリコールなどの他の有機溶媒は、ペンタンジオ
ールのようには効果的でないことが明らかになった。

【００２０】ペンタンジオールの濃度は、約４〜15重量
％の範囲である。約４％より下であると、プリントヘッ
ドノズルにおけるインクの外皮生成が長時間起こる結果
になるが、約15％より上であると、粘稠過ぎて噴射でき
ないインクしか得られない。ペンタンジオールの濃度
は、約５〜９重量％の範囲であり、最も好ましい濃度は
約８重量％である。

【００２１】微生物剤はNUOSEPT（ヌーデックス社、ハ
ルス・アメリカル部門）、UCARCIDE（ユニオンカーバイ
ド社）、VANCIDE（RTバンダービルト社）およびPROXEL
(ICIアメリカ社)を含むが、これらに限定されるもので
はない。

【００２２】染料は、C.I.Acid Blue 9(#42090)、C.I.A
cid Red 18(#18)、C.I.Acid Red 27(#16185)、C.I.Acid
Red 52(#45100)、C.I.Acid Yellow 23(#19140)、C.I.D
irect Blue 199(#74190)、C.I.Direct Yellow 86(#2932
5)などの陰イオン性水溶性型およびそれらの一価のイオ
ンの塩、例えばNa⁺、Li⁺、Cs⁺およびNH₄ ⁺、および置換
アンモニウム塩を含むが、これらに限定されるものでは
ない。染料は、インクの約0.1〜10重量％の範囲で存在
する。本発明の実施に際して、サーマルインクジェット
プリンタにおけるインクジェットインクの使用に起因す
るカラーブリードは、高分子量コロイドと少なくとも一
つの両性界面活性剤を組合わせて使用することによって
軽減される。ここで使用される“高分子量コロイド”と
いう用語は、少なくとも約10,000の分子量を有するコロ
イドを示すものである。

【００２３】サーマルインクジェット印刷用としてここ
に開示されている高分子量の多糖類（コロイド）は、約
0.05〜0.75重量％においてブリードの軽減に効果的であ
る。この濃度より著しく高いと、インクの粘度が高くな
り過ぎてペンから噴射することができない。

【００２４】これらの多糖類は、凝集して高分子量のク
ラスター(cluster)を生成することは明かである。この
ことは、アルギン酸塩について特に当てはまる。この挙
動のために、これらは界面活性剤としても通常分類され
るが、ここで使用されるこれらの多糖類界面活性剤は、
同様にインク組成物に含まれている両性界面活性剤とは
区別して考えられる。

【００２５】本発明の実施に際して使用されるコロイド
は、天然資源に由来するコロイド、例えば、アルギン
酸、マンヌロン酸、カラギーナン（海藻類コンドラスク
リスパス《Chondrus crispus》またはロドフィシェ《Rh
odophyceae》の熱水抽出物など）、グアーおよびキサン
タンガム、デキストラン、キチンおよびキトサンの塩を
含む。この他に、カルボキシメチルセルロースなどの合
成コロイドが本発明の実施に使用される。

【００２６】アルギン酸塩は、L−グルロン酸およびD−
マンヌロン酸の塩よりなる天然産のブロック共重合体で
ある。これらは、幾つかの種類の海藻、特にマクロシス
ティス・ピリフェラ《Macrocystis pyrifera》から単離
される。代表的な分析結果は、痕跡量の他の一価のカチ
オンおよび二価のカチオンとともに、5.5重量％のナト
リウム、２重量％のカルシウムおよび9.5重量％のカリ
ウムを主な対イオンとして示し、アルギン酸“ナトリウ
ム”として知られている。

【００２７】カラギーナンは、ロドフィセア《Rhodophy
ceae》から単離された水溶性の細胞壁多糖類である。三
つの通常の形態、χ（カッパ）型、ι（イオタ）型およ
びλ（ラムダ）型がある。カッパ型およびイオタ型は右
回り二重らせんとして存在するが、ラムダ型はこれらよ
り著しく剛直でない構造を有する。三種類の重合体は、
いずれも相互に作用してカラギーナンを生成する。カラ
ギーナンの代表的な分子量範囲は、約300,000〜500,000
である。

【００２８】幾つかの資源から単離されたグアーガム(g
uar gum)は、非常に変動しやすい構造を示す。これら
は、主として少量のタンパク質と油を伴うガラクトマン
ノサン残渣よりなっている。平均分子量の概算は約500,
000〜2,000,000の範囲である。多くのグアーガムは多分
散系である。

【００２９】キサンタンガム(xanthan gum)は、５個の
糖残基の繰返し、すなわち２個のグルコース、１個のマ
ンノースおよび１個のグルロン酸よりなる構造を有す
る。重合体は本質的にセルロースのバックボーンよりな
っている。バックボーンの繰返し糖残基における３糖側
鎖が、キサンタンガムをセルロースから識別する。幾つ
かのＸ線構造は、キサンタンガムが幾つかの重合体鎖の
組合わせよりなっていることを示している。

【００３０】カルボキシメチルセルロース（約100,000
の桁の低分子量）は、実質的にカルボキシル化されたセ
ルロースである。

【００３１】本発明は、約12,000〜80,000の分子量範囲
と、約60〜400の代表的な重合度範囲を有するアルギン
酸“ナトリウム”を使用することが好ましい。この範囲
は、インクに望ましいブリード抑制効果を付与する。

【００３２】本発明の実施に際して最も好ましく使用さ
れるアルギン酸塩は、比較的低粘度であるという特徴を
有し、例えば１％水溶液は0.06Ns/m ² (60 centipoise(cp
s))の粘度を生じるが、２％水溶液は0.50Ns/m ² (500cps)
の粘度を生じる。このような物質は、アルドリッヒ・ケ
ミカル社（ウィスコンシン州、ミルウォーキー）によっ
て市販されている。

【００３３】インク中のアルギン酸塩の濃度は、約0.05
〜0.75重量％の範囲にあり、使用される特定の種類の両
性または非イオン性の共界面活性剤に応じて変化する。
このような依存関係は、印刷品質およびインクのレオロ
ジーによって容易に決定される。

【００３４】“インクジェットインクにおけるブリード
の軽減”と題する本発明と同じ譲受人に譲渡されたジョ
ンアールモファットによる1991年７月２日出願の出
願番号07/724,649号に記載されクレームされているよう
に、共界面活性剤(co-surfactant)がブリードを軽減す
るために使用される。前述の出願の界面活性剤と関連し
て前述されているコロイドの使用は、テキスト印刷品質
をさらに改善し、互いに隣接するカラー印刷間の線の鮮
明度をよりきわ立たせる。

【００３５】共界面活性剤（主として少なくとも一つが
使用される）は、両性イオン界面活性剤または非イオン
性両親媒剤、例えばアミンオキシドである。ブリードを
軽減する界面活性両性分子（pH感応性の界面活性剤）の
実例は、水中でのpKaが約2.3の下記式に示すN,N-ジメチ
ル-N-ドデシルアミンオキシド(NDAO)などのアミンオキ
シドである。

【００３６】

【化１】

【００３７】この化合物は、分子量が229であり、臨界
ミセル濃度（cmc：以下にさらに詳細に論じられる）が1
3mMである。

【００３８】また、C₁₂H₂₅-の代わりに、どのようなRで
も使用できる。以下に示す部分、その名称、略称、分子
量(MW)および臨界ミセル濃度(cmc)は、本発明の実施に
際して有用である。

【００３９】 N,N-ジメチル-N-テトラデシルアミンオキシド(NTAO) MW:257、cmc:６〜８mM N,N-ジメチル-N-ヘキサデシルアミンオキシド(NHAO) MW:285、cmc:0.8mM N,N-ジメチル-N-オクタデシルアミンオキシド(NOAO) MW:313、cmc:小さい N,N-ジメチル-N-(Z-9-オクタデセニル)-N-アミンオキシ
ド(OOAO) MW:311、cmc:小さいもう一つの実例は、下記式に示すN-ドデシル-N,N-ジメ
チルグリシンである。

【００４０】

【化２】

【００４１】エヤ・プロダクツ＆ケミカルス社から市販
されているアセチレン系ポリエチレンオキシド界面活性
剤であるSURFYNOLも本発明の実施に有用であり、下記の
式で表される。ただし、nとmの合計は０〜50である。

【００４２】

【化３】

【００４３】本発明の好ましいインクは、本質的に、約
４〜15重量％の1,5-ペンタンジオール、約0.05〜0.75重
量％のアルギン酸ナトリウム、アセチレン系ポリエチレ
ンオキシド、N,N-ジメチル-N-(Z-9-オクタデセニル)-N-
アミンオキシド、N,N-ジメチル-N-オクタデシルアミン
オキシド、ココベタイン(cocobetaine)およびナトリウ
ムコラートよりなる群から選ばれた0.1〜５重量％の少
なくとも一つの共界面活性剤、少なくとも一つの前述の
染料および残余の水よりなっている。

【００４４】〔ブリードを軽減する両親媒剤の例〕インクの幾つかの実例を以下の表１〜表２に示す。カラ
ーは、ドット・オン・ドット（ダブルパス）アルゴリズ
ム（計算法）を利用し、サイドバイサイドで同時に印刷
した。使用した染料は、1.33％のC.I.Acid Red 52(#451
00)、1.65％のC.I.Acid Blue 9(#42090)および1.33％の
C.I.Direct Yellow 86(#29325)であった。SURFYNOL 465
とOOAOは、ブリードの程度を著しく改良するが、ブリー
ドは解消されない。表１〜表２には、実質的にブリード
を解消するアルギン酸ナトリウム濃度の増加による効果
も示されている。ビヒクルは、インクを含む残余の水と
ともに０〜15％の1,5-ペンタンジオールを含有してい
た。

【００４５】表１〜表２に列記されたカラーブリード指
数値は、図１に示すスケールから得られるものであり、
図１のスケールは、イエローインクのバックにレッド
（マゼンタ）インクの線を印刷したものである。テキス
トの高品質の印刷物を得るためには、≦2.5という数値
が好ましいと考えられる。箱への印刷、プロット（グラ
フ）などの比較的低品質の要求に対しては、約３〜４の
数値が好ましいと考えられる。現在商業的に通常使用さ
れているインクは、主として余り好ましくない約６また
はそれ以上の数値を有する。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【表２】

【００４８】これらの結果は、アルギン酸塩（および示
された多糖類）が効果的なブリード軽減に対する濃度依
存性を発現することを示している。n-ブチルカルビトー
ル、n-ブチルプロパゾール、n-ヘキシルカルビトール、
アミンオキシド、およびアルギン酸塩を含まないSURFYN
OL型の界面活性剤（表１〜表２には示されていない）な
どの非イオン性界面活性剤の場合には、濃度効果が観察
された。

【００４９】ソルビトールの存在に関しては、この物質
は外皮生成の限界を増大させるための添加剤である。表
１〜表２におけるソルビトールの存在は、ポリオールお
よび他の非イオン性添加剤がカラーブリードに対して悪
い影響を及ぼさないことを示している。

【００５０】ナトリウムコラートは、これらのインクに
おけるコゲーションを軽減するが、この化合物がインク
中に存在するか否かはカラーブリードには影響がない。

【００５１】これらのブリードを軽減する界面活性剤の
中には共通の構造的特徴が認められるのは興味のあるこ
とである。これらの界面活性剤は、共通の特徴、すなわ
ち極性の（親水性の）頭基を有する長鎖炭化水素（疎水
性の）尾基を有する。もし、これらが共通の構造的特徴
を有するならば、ブリードを解決するために、類似の構
造の他の洗剤(detergent)をインク中に配合することが
できる。このことは、ブリードを軽減する挙動がすべて
の洗剤について固有のものであることを意味しない。

【００５２】アルギン酸塩および他の前記多糖類は、多
糖類の重合性ストランド(polymericstrand)を凝集する
特徴的な特性を有している。例えば、染料を吸収する能
力のある疎水性ポケットを有する大きな凝集体（少なく
とも約1,000,000の分子量）が生成することはあり得る
ことである。表１〜表２に示すように、効果的なブリー
ド抑制はアルギン酸塩濃度によって左右されるという観
察は注目に値する。

【００５３】インクにおけるcmcすなわちミセル化の開
始を検出することが幾つかの方法によって決定すること
ができる。代表的には、インク中の界面活性剤に対する
表面張力のプロット、あるいはインク中の界面活性剤の
濃度に対する浸透圧のプロットの中に急激な変化が見ら
れる。これらの急激な変化は、臨界ミセル濃度に起因す
るものである。他の方法、例えば導電性、濁り度、当量
導電率の測定は、水溶性インク中で妨害される。

【００５４】〔ブリードの軽減−可能なメカニズム〕図２は、界面活性剤の仮想濃度に対するブリードと、テ
キスト印刷品質のスケールプロフィールとを示してい
る。基本的には、この図は、研究されたすべての界面活
性剤について観察されたブリードと、テキスト品質の応
答の概略とを描いている。図２は、インクビヒクルの他
の成分と染料濃度は一定であること、および界面活性剤
の濃度は従属変数であることを仮定している。図２から
は、少量の界面活性剤を添加するときに、ブリード抑制
とテキスト印刷品質の鮮明さはほとんど変化しないこと
が分る。界面活性剤をさらに添加すると、テキスト印刷
品質の劣化は、（多分ブリード軽減の僅かの劣化が起こ
る場合でも）ブリードは僅かしか改良されないか全く改
善されない結果になる。界面活性剤の濃度は、最終的に
はテキスト印刷の品質が改善され始め、ブリードが減少
する地点に到達する。インク中の界面活性剤の濃度を増
加させると、さらにブリードの減少とテキスト印刷品質
の改善が起こる。

【００５５】ブリードの軽減とテキスト印刷品質の改善
が評価できる程度に効果的になる最低の界面活性剤濃度
は、アルギン酸塩、その他の多糖類を含む大部分のコロ
イド生成物質の臨界ミセル濃度(cmc)または臨界モノマ
ー濃度の近くにあることが見出された。(cmc)は、単純
な電解質または非電解質化学がコロイド化学に対する重
要性を低下させる。前述の両性および非イオン性界面活
性剤については、この濃度はミセルあるいは凝集した界
面活性剤分子が媒体化学に影響を及ぼし始める時点での
界面活性剤濃度である。）ミセル化はエントロピー拘束によって推進され−炭化水
素部分は水の欠乏した領域に追いやられ、親水性で水溶
性の基は水の豊富な領域において相互作用する。生成し
た領域の流体は水の欠乏したポケットと水の豊富なポケ
ットの領域を提供し、これらの領域は、染料、共界面活
性剤および共溶媒分子(co-solvent molecule)などの有
機溶質を、それらの疎水性に応じて区分することができ
る。その上、ミセルおよびコロイドは、大抵は相互に作
用し合って、それらのポテンシャルエネルギーが最小に
なる溶液の領域を見出す。帯電した染料分子を含むコロ
イドは、同様に挙動することが考えられる。

【００５６】コロイド粒子中に染料を含ませることが、
界面活性剤を含むインクのブリードを抑制するための有
望な方法である。流動性の媒体が蒸発するか、あるいは
紙中に吸収する速度は、印刷媒体上のコロイドからの染
料分子の脱着速度、あるいは染料分子がコロイド媒体中
に拡散する速度よりも遥かに速いので、インクジェット
ペンから噴出された一つのカラーの染料を有するコロイ
ド粒子は、紙媒体上に隣接するコロイド粒子中の他のカ
ラーの染料を交換しない。ブリードが軽減される結果に
なる。

【００５７】このブリード軽減の効率は、コロイド粒子
への染料の吸着の程度、インク中のコロイド粒子の数濃
度および紙表面への染料とコロイドの拡散によって定ま
る。図３(a)および図３(b)は、コロイド粒子への染料の
吸着の程度を、コロイド粒子に強く吸着している染料分
子についての界面活性剤濃度（図３(b)）の関数と、弱
く吸着している染料分子についての界面活性剤濃度（図
３(a)）の関数として仮説的に示している。弱く吸着し
ている染料においては、強く吸着している染料の場合よ
りも、同じ量の染料に結合するのに遥かに高い界面活性
剤濃度が必要であることが分かる。染料がコロイドに吸
着する傾向は、染料分子、界面活性剤、共溶媒および共
界面活性剤（もし含まれていれば）の構造（疎水性）と
相互作用の関数であることが明かである。

【００５８】アルギン酸塩（および列記されている他の
多糖類）は、ブリードを抑制するのに著しく効果的であ
る。OOAOおよびSURFYNOL 465などの界面活性剤を使用す
ると、有機溶媒（1,5-ペンタンジオールとジエチレング
リコールなど）だけの場合よりもブリードが軽減される
が、アルギン酸ナトリウムを添加すると、さらに改善が
起こる。高分子量の多糖類は、その疎水性ポケット中に
染料分子を吸着しなければならない。これらの高分子量
錯体は、拡散係数が小さく、印刷媒体中（または上）で
ゆっくりと移動する。このようにして凝集した多糖類
は、表１〜表２に示されたOOAOおよびNOAOなどの比較的
小さいミセル形成界面活性剤によって付与されるブリー
ド抑制を向上させる。

【００５９】OOAO、ナトリウムコラートおよび８％ペン
タンジオールを伴う低分子量カルボキシメチルセルロー
スは、ブリードの抑制に効果的でない（ブリード指数＞
５）が、少量のカルシウムイオンを添加すると、ブリー
ド抑制能力が大いに向上する。二価のカチオンはミセル
化を増進するのに著しく効果的であって、おそらくカル
シウムイオンがカルボキシメチルセルロースのミセル化
を増進するのであろう。

【００６０】中粘度グレードおよび高粘度グレードのカ
ルボキシメチルセルロースは、ノズルの目詰まりのため
に、インクジェットへの使用ができない。

【００６１】カルシウムイオンの存在は、ブリードを抑
制する上で必要な成分である。表１〜表２は、低濃度の
EDTA、またはクエン酸塩イオン（NOAOかOOAOを含むビヒ
クル中で）がブリードを悪化させることを示している。
多分EDTA（およびクエン酸イオン）は、キレート化する
ことによって、大きなアルギン酸塩錯体の生成に関与す
る重要な役割が果たせないように、カルシウムイオンを
除去するのであろう。EDTA−カルシウムイオン、および
クエン酸−カルシウムイオンの錯体の生成定数は、非常
に大きい。ブリードの抑制を効果的にするためには、少
なくとも約４ppmのCa⁺²が必要である。

【００６２】添加された塩(NaCl)およびテトラホウ酸ナ
トリウム10水和物は、アルギン酸塩のブリード抑制特性
に悪影響を及ぼす。これに反して、コゲーションを抑制
するためのナトリウムコラートの存在は、カラーブリー
ドには全く悪影響を及ぼさないように思われる。

【００６３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
サーマルインクジェット印刷におけるインクのカラーブ
リードを良好に抑制することができる。特に、最も過酷
な印刷モード、ドット−オン−ドットおよび色彩領域が
増強された場合であっても、ほとんどあるいは全くカラ
ーブリードを示すことがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】ブリードのパターンを示す図であって、高いブ
リードは許容できないブリードを示している（≦2.5の
ブリードスケールが、高品質テキスト印刷を得るために
許容できとると考えられる）。

【図２】テキスト印刷品質（左の軸）またはブリード
（右の軸）と界面活性剤濃度との関係を示すグラフであ
る。

【図３】染料濃度と洗剤（界面活性剤）濃度との関係を
示すグラフであって、ミセルへの染料の吸着の程度を示
しており、(a)は染料がミセルに弱く吸着している場合
で、(b)は染料がミセルに強く吸着している場合であ
る。

【符号の説明】

[D]_m ミセル中の洗剤（界面活性剤）濃度 [D]_W 水中の洗剤（界面活性剤）濃度 [DYE]_m ミセル中の染料濃度 [DYE]_W 水中の染料濃度 [D]_T トータル洗剤（界面活性剤）濃度 [DYE]_T トータル染料濃度

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−190771（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−199781（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−129274（ＪＰ，Ａ) 特開平１−272673（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−62005（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−4764（ＪＰ，Ａ) 特開平５−132642（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−63133（ＪＰ，Ａ) 特開平５−194890（ＪＰ，Ａ) 特開平５−1254（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 11/00 - 11/20 B41J 2/00 - 2/21 B41M 5/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】 (a)(1)少なくとも10,000の分子量を有す
る高分子量コロイドの0.05〜0.75重量％、(2)両性イオ
ン界面活性剤および非イオン性両親媒剤からなる群から
選ばれる少なくとも１つのその臨界ミセル濃度と少なく
とも等しい量、および(3)前記少なくとも１つのミセル
形成をサポートする少なくとも１つの有機溶媒の0〜20
重量％からなるビヒクル； (b)その中に溶解された少なくとも１つの水溶性染料を
0.1〜10重量％；および(c)残部の水の組成を有し、前記
高分子量コロイドがアルギン酸、マンヌロン酸、カラギ
ーナン、グアーガム、キサンタンガム、キチン、キトサ
ンおよびカルボキシメチルセルロースからなる群より選
ばれることを特徴とするサーマルジェットインク。
【請求項２】該アルギン酸がその塩として存在し、1
2,000〜80,000の分子量を有し、該カラギーナンが300,0
00〜500,000の分子量を有し、該カルボキシメチルセル
ロースが低分子量形のカルボキシル化セルロースを含
み、約100,000の分子量を有する請求項１に記載のイン
ク。
【請求項３】前記両性界面活性剤がN,N-ジメチル-N-
ドデシルアミンオキシド、N,N-ジメチル-N-テトラデシ
ルアミンオキシド、N,N-ジメチル-N-ヘキサデシルアミ
ンオキシド、N,N-ジメチル-N-オクタデシルアミンオキ
シド、N,N-ジメチル-N-(Z-9-オクタデセニル)-N-アミン
オキシドおよびN-ドデシル-N,N-ジメチルグリシンから
なる群より選ばれる界面活性剤である請求項１〜２のい
ずれか１項に記載のインク。
【請求項４】前記有機溶媒がグリコール、ジオール、
グリコールエステル、グリコールエーテル、モノグリコ
ールエーテルおよびジグリコールエーテル、セロソル
ブ、カルビトール、長鎖アルコール、エステル、ケト
ン、ラクトン、グリセロールおよびこれらの混合物から
なる群より選ばれる請求項１〜３のいずれか１項に記載
のインク。
【請求項５】前記有機溶媒が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、ポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、ブタンジ
オール、ペンタンジオール、ヘキサンジオールおよび同
族のジオール；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エチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコ
ールモノヘキシルエーテル、プロピレングリコールエー
テル、ジプロピレングリコールエーテルおよびトリエチ
レングリコールエーテル；ブチルアルコール、ペンチル
アルコールおよび同族のアルコール；スルホラン、γ-
ブチロラクトン、N-ピロリドンおよびN-(2-ヒドロキシ
エチル)ピロリドン；グリセロールからなる群より選ば
れる請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク。
【請求項６】 (a)４〜15重量％の1,5-ペンタンジオー
ル； (b)0.05〜0.75重量％のアルギン酸ナトリウム； (c)0.1〜５重量％のアセチレン系ポリエチレンオキシ
ド、N,N-ジメチル-N-(Z-9-オクタデセニル)-N-アミンオ
キシド、N,N-ジメチル-N-オクタデシルアミンオキシ
ド、ココベタインおよびナトリウムコラートからなる群
より選ばれる少なくとも１つの界面活性剤； (d)少なくとも１つの水溶性染料； (e)残部の水から本質的になるサーマルインクジェット
インク。
【請求項７】高分子量コロイドがアルギン酸塩又はカ
ルボキシメチルセルロースであり、さらに少なくとも４
ppmのCa⁺²イオンを含む請求項１〜５のいずれか１項に
記載のインク。
【請求項８】請求項１〜７のいずれか１項に記載のイ
ンクを媒体上に印刷することからなる、サーマルインク
ジェット印刷において使用するインクのカラーブリード
を制御するための処理法。