JP2001040253A - 相転移インク及び組成物 - Google Patents
相転移インク及び組成物Info
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Abstract
有する新規のインク配合物の提供。 【解決手段】 下記式の材料を含有する相転移インク。 【化1】 (式中、X1、X2、X3、及びX4は周期表の群V及びVI
から選択された原子を含有するセグメントで、ここで、
R1及びR3のうちの少なくとも1つが少なくとも37個
の炭素ユニット(単位)を有し、また、R2、R3、及び
R4はそれぞれが少なくとも1つの炭素ユニットを有す
る。)
Description
移インク及びプリントされる相転移インクの表面に付随
する摩擦係数を減少させる方法に関する。
あるが、上昇したインクジェット印刷装置の動作温度で
は液相である。ジェットの動作温度において、液体イン
クの液滴が印刷装置から射出され、インクの液滴は印刷
媒体の表面に接触した際に凝固し、プリントパターンを
形成する。相転移インクの方法論(概念)は、米国特許
第4,889,560号、第5,372,852号、及
び第5,827,918号に全般的に記述されている。
付与剤と、粘度調節剤とを主要成分として有するのが典
型である。粘度調節剤の例として、相転移インク中で約
50(重量)%以下の濃度に調製されうるステアリルス
テアラミドが挙げられる。
カル・インダストリーズ・リミテッド(Arakawa Chemica
l Industries Ltd.)製の水素添加アビエチン(ロジン)
酸のグリセロールエステルであるKE−311樹脂と、
同様にアラカワ・ケミカル・インダストリーズ・リミテ
ッド製のテトラヒドロアビエチン酸及びグリセロールの
エステルであるKE−100樹脂とが挙げられる。粘着
性付与剤は、相転移インク中で約25(重量)%以下の
濃度で調製されるのが典型である。
イマー酸を有するエチレンジアミンと適切な脂肪酸とを
反応させることによって形成されうる。様々なテトラア
ミド化合物が、米国特許第4,830,671号と第
5,194,638号に記述されている。このような例
示化合物は、下記の一般式から構成される。
R2及びR3は炭素原子数12以下を有する基を表し、R
4及びR5は炭素原子数36以下を有する基を表す。相転
移インクのテトラアミド化合物は、ガラス転移温度(T
g)と付着性を上昇させるためにインク中に約15(重
量)%〜約35(重量)%付与されるのが典型的であ
る。テトラアミド化合物は、更に、硬度、染料溶解性、
熱安定性、及び靱性を相転移インクに付与する。
び第5,372,852号に記述されるように、相転移
インクは、上述の主要成分に加え、例えば、染料、可塑
剤、及び酸化防止剤などの多数の二次成分を含有しう
る。
様の質感を有しうる。相転移インクを用いることの難点
は、蝋様の質感の表面が、ガラス面上で滑らされる際に
比較的高い摩擦係数を有するであろうことである。これ
は、相転移インクで形成された画像を写真複写又は走査
する際に不都合となる。例えば、プリントされた画像が
写真複写機(フォトコピー機)のガラス面に配置される
際に、プリントされた相転移インクの蝋様表面が複写機
のガラス面に貼り付き、汚れ(smudge)の原因となり、ま
た、複写機を故障させることもありうる。そのため、現
在入手可能な組成物よりも低い摩擦係数を有する新規の
相転移インク組成物を創り出すことが望ましい。
表面の摩擦係数を減少させる、用いられて好結果を伴っ
ている方法は、相転移インクにポリエチレンワックスを
採り入れることである。不都合なことに、現在の相転移
インクの配合ではポリエチレンワックスの溶解度が制限
されることが分かっている。ポリエチレンワックスの溶
解度が向上された新規のインク配合物を創出することが
望まれる。
は下記式の材料を含有する相転移インクを含む。
群V及びVIから選択された原子を含有するセグメント
で、ここで、R1及びR3のうちの少なくとも1つが少な
くとも37個の炭素ユニット(単位)を有し、また、R
2、R3、及びR4はそれぞれが少なくとも1つの炭素ユ
ニットを有する。
並びに相転移インクの配合に関する摩擦係数を減少させ
る方法を更に含む。
ントされた相転移インクの表面に付随する摩擦係数が、
テトラアミドに連結される炭素尾の少なくとも1つの長
さを増加(延長)させることによって減少されうる、と
いう認識を含む。本開示の「従来の技術」部分において
述べられた従来技術は、炭素含有尾R4及びR5を有し、
それぞれの尾が36以下の炭素原子数を含有するように
記述されている。本発明の方法では、このような炭素尾
の長さは炭素原子数37以上に、好ましくは炭素原子数
40以上に、また、より好ましくは炭素原子数50以上
に増加される。また、各尾の炭素原子数は約100を超
えないのが好ましく、これは、このような長い炭素鎖が
相転移インクの融点を所望の限度値である約100℃以
上に上昇させうるためである。融点のように相転移イン
クの動作性能に特定の重要性を有しうる物理的性質は、
Tgである。本発明の相転移インクは約−5℃〜約40
℃のTgを有するのが好ましい。
ある。
り、ここで、R1、R2、及びR3は各々が少なくとも1
つの炭素ユニットを有する。特定の実施形態において、
R1、R2、及びR3は本質的に炭素及び水素から成り、
このような実施形態では、R1、R2、及びR3は例えば
アルキル基でありうる。例示化合物は、以下の実施例1
に記述される方法で形成される。
ー酸(エンポール(EMPOL)(商標))を炭素長鎖一酸
(ユナイシッド(UNICID)(商標))及びエチレンジアミ
ンと結合させることを含むことが示される。エチレンジ
アミンは、炭素長鎖をダイマー酸と化合させるためのリ
ンカーとして効果的に機能する。すなわち、エチレンジ
アミンの2つのアミン基はそれぞれが求核原子として機
能し、アミン基のうちの1つはダイマー酸の酸に、アミ
ン基の他方は一酸の酸につながって、ダイマー酸に一酸
を結合させる。これは、図1の化学反応式で示され、式
中、R1は−CH2CH2−であり、R2は炭素と水素から
成る。図1において酸及びアミンは、例示目的のみで選
択された特定の陽子付加状態で図示されている。このよ
うな陽子付加状態は、反応が行われるpHの典型として
示されるのではない。
及び以下の実施例中のもの以外の組成及び工程を含む。
例えば、本発明はジアミンが他のリンカー化合物で置換
される化学作用を含む。例として、以下に示される構造
の材料(物質)を形成するためのジアミンリンカーの代
わりにジオールを用いることができる。
1つの炭素ユニットを有し、ここで、nは36以上の整
数である。特定の実施形態において、R1、R2、及びR
3は本質的に炭素及び水素から成りうる。更なる実施形
態において、R1、R2、及びR3はアルキル基から成り
うる。
に示される式を有する構造を形成するために、結合化合
物としてジアミンの代わりにジチオ化合物(ジチオール
など)を用いることができ、ここで、n、R1、R2、及
びR3はジオールから形成される材料(物質)を参照し
て上述したものと同様である。
原子の混合物を含有する結合化合物が用いられうる。例
えば、求核原子としての酸素原子を一端に、求核原子と
しての窒素原子を他端に有する結合化合物を用いること
ができる。
成するために、上述の様々な結合化合物を用いることが
できる。
の群V(すなわち、窒素を含有する群)と周期表の群VI
(すなわち、酸素及び硫黄を含有する群)とから選択さ
れた原子から成るセグメントで、ここで、R1及びR5の
うちの少なくとも1つは少なくとも37個の炭素ユニッ
トを有し、また、ここでR2、R3、及びR4は、各々が
少なくとも1つの炭素ユニットを有する。X1、X2、X
3、及びX4のセグメントは、互いに同じであるか又は相
違しうる。特定の実施形態において、R1、R2、R3、
R4、及びR5は、それぞれ、本質的に炭素と水素から成
る。R1、R2、R3、R4及びR5の各基は、アルキル基
から成る。更に特定の実施形態において、R1及びR5は
互いに同様であり得、また、R2及びR4は互いに同様で
あり得る。
トラアミドのうちのいくつか又は全ての代わりに本発明
の化合物を用いることができる。詳細には、相転移イン
クを形成するために、粘着性付与剤、粘度調節剤、及び
多数の二次成分(染料、可塑剤、及び酸化防止剤など)
が、本発明に含まれる。このようなインクは、従来技術
の相転移インク中で用いられた濃度に調製された粘着性
付与剤、粘度調節剤、及び二次成分を含有することがで
きる。
ルベントダイ(Color Index (C.I.)Solvent Dye)、ディ
スパーズダイ(Disperse Dye)、改良されたアシッド(Aci
d)及びディレクトダイ(Direct Dye)、ベーシックダイ(B
asic Dye)、スルファーダイ(Sulphur Dye)、バットダイ
(Vat Dye)、本明細書の譲受人に与えられた米国特許第
5,621,022号に開示されるような高分子染料等
の従来の相転移インク着色材料、及び/又は顔料と共に
用いられ得る。また、本発明の化合物を、本明細書の譲
受人に与えられた米国特許第5,780,528号に開
示されるようなイソシアン酸塩誘導着色樹脂と共に用い
ることもできる。
は、好ましくは0〜約90(重量)%、より好ましくは
約5〜約50(重量)%の濃度に調製されたポリエチレ
ンワックスを更に含有するのが好ましいであろう。好適
なポリエチレンワックスは、共にオクラホマ州、トゥル
サのベーカー−ペトロライト社(Baker-Petrolite ofTul
sa, Oklahoma)から入手可能なポリワックス(POLYWAX)8
50(商標)とポリワックス655(商標)とを含む。
本発明の相転移インク配合にポリエチレンワックスを採
り入れることにより、その配合から成るインクの摩擦係
数を減少させることができる。本開示の「従来の技術」
において論述された従来技術の問題点は、従来技術の相
転移インクにおけるポリエチレンワックスの溶解度が低
くなりうることである。従来技術の相転移インクと比較
しての本発明の相転移インクの利点は、本発明のインク
のポリエチレンワックスの溶解度が従来技術のインクの
溶解度に優ることである。
明の相転移インクの更なる利点は、本発明のインクの摩
擦係数を従来技術のインクのものと比較する、図2と図
3を参照して述べられる。摩擦係数は、プリントされた
インクのガラス面に対する水平動から決定される。詳細
には、プリントされたインクはスレッド(sled)(該スレ
ッドは約2.5インチ×約2.5インチの寸法を有し、
約200gの重量を有する)底部に取り付けられ、ガラ
ス面に付与される。スレッドはガラス面に沿って移動さ
れ、プリントされたインクの摩擦係数を決定するため
に、スレッドを移動させるのに必要とされる力が測定さ
れる。静的摩擦係数は、スレッドを移動させるために必
要とされた初期段階の力から決定され、動的摩擦係数
は、2インチ/分の一定速度でスレッドを移動させるた
めに必要とされた力から決定された。
バー「A」は、従来技術の相転移インクから得られたデ
ータに対応し、バー「B」、「C」及び「D」は本発明
の方法を用いて形成された相転移インクから得られたデ
ータに対応する。バー「B」は、下記の実施例2の方法
に従って形成されたインクから得られたデータに対応す
る。実施例2は、実施例1の方法に従って形成された材
料を採り入れる。バー「C」は、下記の実施例3の方法
に従って形成されたインクから得られたデータに対応す
る。実施例3は、実施例1の方法に従って形成された材
料を採り入れ、更に、約5%のポリエチレンワックスを
含有する。バー「D」は、下記の実施例4の方法に従っ
て形成されたインクから得られたデータに対応する。実
施例4は、実施例1の方法に従って形成された材料を採
り入れ、さらに、約75%のポリエチレンワックスを含
有する。
バー「E」は、従来技術のインクから得られたデータに
対応すると共に、バー「F」、「G」及び「H」は本発
明の相転移インクから得られたデータに対応する。バー
「F」は、実施例2の方法に従って形成されたインクか
ら得られたデータに対応する。実施例2は、実施例1の
方法に従って形成された材料を採り入れる。バー「G」
は、実施例3の方法に従って形成されたインクから得ら
れたデータに対応する。実施例3は、実施例1の方法に
従って形成された材料を採り入れ、更に、約5%のポリ
エチレンワックスを含有する。バー「H」は、実施例4
の方法に従って形成されたインクから得られたデータに
対応する。実施例4は、実施例1の方法に従って形成さ
れた材料を採り入れ、更に、約75%のポリエチレンワ
ックスを含有する。
たインクがバー「E」のデータを得るために用いられた
ものと同一であり、バー「B」のデータを得るために用
いられたインクがバー「F」のデータを得るために用い
られたものと同一であり、バー「C」のデータを得るた
めに用いられたインクがバー「G」のデータを得るため
に用いられたものと同一であり、また、バー「D」のデ
ータを得るために用いられたインクがバー「H」のデー
タを得るために用いられたものと同一であることが示さ
れる。図2及び図3のバー「A」、「B」、「C」、
「D」、「E」、「F」、「G」及び「H」でグラフに
よって示されたデータが全てほぼ同様の実験条件下で得
られたことが更に示される。
(オハイオ州、シンシナティのヘンケル社(Henkel of C
incinnati, Ohio)より入手可能なエンポール(EMPOL)1
008(商標))を3首丸底フラスコ中で、N2下にお
いてトルボア(Trubore)攪拌機により、ユナイシッド7
00(商標)(オクラホマ州、トゥルサのベーカー−ペ
トロライト社より入手可能)と呼ばれる長鎖カルボン酸
の約0.27モルの混合液と化合させた。ユナイシッド
(商標)は、少なくとも炭素ユニット数38を有するカ
ルボン酸を含有し、炭素ユニット数50を有するカルボ
ン酸を含んだ。ユナイシッド(商標)とエンポール(商
標)の混合液を攪拌しながら120℃まで加熱し、加熱
された混合液に約0.245モルのエチレンジアミンを
高速攪拌下で添加した。134℃に至る発熱量が観察さ
れた。温度を150℃まで上昇させ、約1時間保持した
(この時、水蒸気が発生するのが観察された)。減圧蒸
留アセンブリによって窒素を補充し、温度を約200℃
まで上昇させて、全ての水が濃縮され、反応混合液から
蒸留されるまで約2時間保持した。室温において最終生
成物は、(約140℃でフェランティ−シャーレー円錐
形プレート粘度計(Ferranti-Shirley cone-plate visco
meter)によって測定した際)約48.9cPsの粘度に特
徴づけられる半透明の固体樹脂であった。
製造方法を説明する。固形相転移インクスティックを以
下のように製造した。 成分:ノーガード(Naugard)445酸化防止剤(ユニロ
ーヤル・ケミカル・コーポレイション・インコーポレイ
テッド(Uniroyal Chemical Co., Inc., Middlebury, C
T))0.7g、ケマミド(Kemamide)S−180(ウィツ
コ・コーポレイション(Witco Corporation, Greenich,
CT))162.8g、パインクリスタル(PINECRYSTAL)K
E−100樹脂(アラカワ・ケミカル・USA・インコ
ーポレイテッド(Arakawa Chemical USA, Inc., Chicag
o, IL))82.7g、サンティサイザ(Santicizer)27
8可塑剤(モンサント・コーポレイション(Monsanto Co
rporation, St. Louis, MO))29.1g、ダイマー酸
とエチレンジアミンと実施例1によるユナイシッド70
0(ベーカー−ペトロライト社ポリマー部(Baker Petro
lite Polymers Division, Tulsa, OK))とから成るテト
ラアミド樹脂71.6g、サビニルブラック(Savinyl B
lack)RLSN(C.I.ソルベントブラック(Solvent
Black)45)(クラリアント・コーポレイション(Clari
ant Corporation, Charlotte, NC))8.19g。
ス鋼のビーカーに加え、135℃のオーブン中で2時間
保持した。その溶融混合体をオーブンから取り出し、混
合体が115℃に維持される加熱マントルに配置した。
混合体を攪拌すると共に実施例1のユナイシッド700
TAを添加し、その後黒の染料を添加した。その溶融混
合体を均質化するまで4時間攪拌した。測定されたイン
クの粘度は、140℃において13.01cPsであっ
た。濾過を援助するため、ハイフロスーパーセル(Hyflo
Super Cel)(3.5g)(フルカ・ケミ(Fluka Chemi
e, Switzerland))をインクに添加した。加熱されたモ
ット装置(モット・メタラージカル(Mott Metallurgica
l)より入手可能)でワットマン(Whatman)濾紙#3及び
窒素圧力15psiを用い、インクを濾過した。その濾液
を金型に注入し、冷却して黒の固形インクスティックを
形成した。
製造方法を説明する。固形相転移インクスティックを以
下のように製造した。 成分:ノーガード445酸化防止剤(ユニローヤル・ケ
ミカル・コーポレイション・インコーポレイテッド)
0.7g、ケマミドS−180(ウィツコ・コーポレイ
ション)153.4g、パインクリスタルKE−100
樹脂(アラカワ・ケミカル・USA・インコーポレイテ
ッド)78.3g、サンティサイザ278可塑剤(モン
サント・コーポレイション)24.8g、ダイマー酸と
エチレンジアミンと実施例1によるユナイシッド700
(ベーカー−ペトロライト社ポリマー部)とから成るテ
トラアミド樹脂67.2g、ポリワックス(Polywax)P
E−850(ベーカー−ペトロライト社ポリマー部)1
7.5g、サビニルブラックRLSN(C.I.ソルベ
ントブラック45)(クラリアント・コーポレイショ
ン)8.19g。
ス鋼のビーカーに加え、135℃のオーブン中で2時間
保持した。その溶融混合体をオーブンから取り出し、混
合体が115℃に維持される加熱マントルに配置した。
混合体を攪拌すると共に実施例1のユナイシッド700
TAを添加し、その後、ポリワックスPE−850と黒
の染料とを添加した。その溶融混合体を均質化するまで
3時間攪拌した。測定されたインクの粘度は、140℃
において12.77cPsであった。濾過を援助するた
め、ハイフロスーパーセル(3.5g)(フルカ・ケ
ミ)をインクに添加した。加熱されたモット装置(モッ
ト・メタラージカルより入手可能)でワットマン濾紙#
3及び窒素圧力15psiを用い、インクを濾過した。そ
の濾液を金型に注入し、冷却して黒の固形インクスティ
ックを形成した。
溶性アミド樹脂から生成される黒インク。
スPE655(ベーカーペトロライト社より入手可能な
ポリエチレンワックス)700gとをステンレス鋼ビー
カー中で化合させた。それらの材料をオーブン中で約1
35℃の温度において互いに溶融させ、次に135℃に
温度制御されたマントル中で1/2時間攪拌することに
より、混合した。この時、ソルベントブラック45(ク
ラリアント・ケミカル(Clariant Chemical, Charlotte,
NC)よりサビニルブラックRLSNとして入手可能であ
る)染料27.84gを混合体に添加し、混合体を更に
2時間攪拌した。インクが混合された後、ハイフロスー
パーセル濾過助剤(フルカ・ケミより入手可能)10g
を添加し、溶融インクを5分間攪拌した。次に、加熱さ
れた(135℃)モット装置(モット・メタラージカル
より入手可能)で、ワットマン#3濾紙を用いて5psi
でインクを濾過した。濾過されたインクを金型に注入
し、凝固させてインクスティックを形成させた。この最
終の黒インク生成物は、以下の物理的性質によって特徴
付けられた。フェランティ−シャーリー円錐形プレート
粘度計で測定された際に140℃において約13.8cP
sの粘度、デュポン(Dupont)2100熱量計を用いた示
差走査熱量測定によって測定された際に約92℃の融
点。このインクのTg及びスペクトル強度は測定しなか
った。このインクを、直接印刷工程を用いるフェーザ(P
haser)300プリンタ中に配置した。140℃のプリン
トヘッド温度を用いてインクをプリントした。仕上がっ
た印刷物は、スイング−アルバート(Thwing-Albert)摩
擦/剥離テスタ(225−1型)によって測定された際
にガラスに対して約0.28の摩擦係数を有することが
分かった。
係数により、本発明の相転移インクの摩擦係数を従来技
術の相転移インクと比較して示す棒グラフである。
係数により、本発明の相転移インクの摩擦係数を従来技
術の相転移インクと比較して示す棒グラフである。
Claims (3)
- 【請求項1】 下記式の材料及び着色剤を含有する相転
移インク。 【化1】 (式中、X1、X2、X3、及びX4は、それぞれ、周期表
の群V及びVIから選択された原子を含有するセグメント
であり、セグメントX1、X2、X3、及びX4中の前記周
期表の群V及びVIから選択された原子は、互いに同じか
又は異なり、ここでR1及びR5のうちの少なくとも1つ
は少なくとも37個の炭素ユニットを有し、また、ここ
でR2、R3、及びR4は、各々が少なくとも1つの炭素
ユニットを有する。) - 【請求項2】 下記式の材料及び着色剤を含有する相転
移インク。 【化2】 (式中、nは39〜99の整数であり、ここで、R1、
R2、及びR3は、それぞれが少なくとも1つの炭素ユニ
ットを有する。) - 【請求項3】 下記式の組成物。 【化3】 (式中、X1、X2、X3、及びX4は、それぞれ、周期表
の群V及びVIから選択された原子を含有するセグメント
であり、セグメントX1、X2、X3、及びX4中の前記周
期表の群V及びVIから選択された前記原子は、互いに同
じか又は異なり、ここでR1及びR5はそれぞれが少なく
とも37個の炭素ユニットを有し、本質的に炭素及び水
素から成り、また、ここでR2、R3、及びR4は、各々
が少なくとも1つの炭素ユニットを有し、本質的に炭素
及び水素から成る。)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/354,237 US6174937B1 (en) | 1999-07-16 | 1999-07-16 | Composition of matter, a phase change ink, and a method of reducing a coefficient of friction of a phase change ink formulation |
US354237 | 1999-07-16 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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