JP2007277404A - 赤色発光材料を含有するインキ組成物 - Google Patents

赤色発光材料を含有するインキ組成物 Download PDF

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Abstract

【課題】紫外線照射下で十分且つ安定した発光強度と樹脂や有機溶媒に対する高い溶解性を示す赤色発光性インキ組成物を提供すること
【解決手段】式(1)
【化1】
Figure 2007277404

[式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、L、Lは、同一または異なり、それぞれ置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシド]で表されるユウロピウム錯体を含むインキ組成物を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【選択図】なし

Description

本発明は、インキ組成物が無色であるため、偽造防止のために設けられるセキュリティー用途に使用される各種印刷用インキおよびEL分野、LED分野における発光材料を含有する発光性素子を作製するために供せられるインキ組成物に関する。
近年、機能性有機化合物という言葉が用いられるようになり、電子、光学ディバイスに有機物を利用する研究が盛んになってきている。その中でフォトルミネッセンス(PL)現象を有する発光化合物(自発光化合物)が知られている。
発光化合物の用途の一例としてはセキュリティーインキがある。セキュリティーインキとは、可視光線下では筆跡が不可視であるが、紫外線、例えば、ブラックライトランプで照射した場合には筆跡が発光して、記録情報を読むことができるインキをいう。
セキュリティーインキは、秘密保持などの目的で偽造や複写を防止したり、機密情報を記録したりする目的で使用される。例えば、商品のロット番号、暗号等をセキュリティーインキで記録すると、商品の流通経路の追跡、偽造品の防止対策が容易となり、しかも可視光線下では視認されないため、改竄や損傷の怖れも少なくなる。
特許文献1には、可視光領域で実質的に不可視であって、紫外線により励起されて615±20nmに発光中心波長を有するユウロピウム(Eu)を含む色素と、ポリビニル系樹脂とを含有すると共に、ホスフィンオキサイド化合物、ホスフィンサルファイド化合物およびホスフィン化合物の中から選ばれる少なくとも1種のリン酸系化合物を中性配位子として含有し、かつ水または/およびエタノールを溶媒中94重量%以上含有することを特徴とするインキ組成物が提案されている。
特許文献2には、発光材料として4,4,4‐トリフルオロ‐1‐(2‐チエニル)‐1,3‐ブタンジオナート・ユウロピウムキレート化合物の含有量が0.001〜5重量%であり、溶剤としてアルコール系溶剤を70重量%以上含有するインクジェット印刷用インキ組成物が提案されている。また、特許文献3には以下の式:
Figure 2007277404
で表されるユウロピウム化合物を発光材料とするインキ組成物が提案されている。
また、ユウロピウム系錯体の発光化合物を用いるインキ組成物に関し、紫外線照射により視認しうるジェット印刷用水性インキ(特許文献4)、熱転写用蛍光ユーウロピウムコンプレックス(特許文献5)、二配座配位子、例えばビピリジン誘導体やフェナントロリン誘導体が配位したユウロピウム錯体を含有する発光性インキ組成物(特許文献6)、アンモニウム塩を対イオンに有するテトラ(ベンゾイルトリフルオロアセトナート)ユウロピウム錯体を含むインキ組成物(特許文献7、8)等が知られている。一方、特許文献9には、配位子であるジケトンの置換基にトリフルオロメチル基をもち、かつ第二の配位子がスルホキシドである、ユウロピウム錯体のインキ組成物が報告されている。非特許文献1や特許文献10では、ジケトンの置換基にトリフルオロメチル基を有し、かつ第二配位子がスルホキシドである、ユウロピウム錯体がEL、LED用途に対して報告されている。また、特許文献11では第二配位子にスルホキシドをもつ、トリスジケトナトユウロピウム錯体が報告されている。
セキュリティーインキとして実用化することを考えた場合、インキの筆跡や機密情報は紫外線、例えばブラックライトランプ(365nm光)で照射した場合にはっきりと視認できる程度に発光する必要がある。しかしながら、これら従来の発光化合物やインキ組成物では発光強度が未だ不十分であったり、アルコール類を溶媒とするインクの安定性に問題があったりした。
従って、可視光領域で実質的に不可視である筆跡や記録画像を、紫外線照射下ではっきりと視認できる、発光強度に優れた赤色発光性インキ組成物の開発が望まれている。
特開2000‐144029号公報 特開2000‐160083号公報 特開2003‐26969号公報 特公昭54‐22336号公報 特公平6‐15269号公報 特開平3‐50291号公報 特開昭64‐6085号公報 特開昭64‐26583号公報 特表2005‐518472号公報 特開2005‐41941号公報 特開2003‐129045号公報 Mol.Phys.101、1037(2003)
本発明は上記従来の発光強度やインキの溶解安定性や機密情報の堅牢性についての問題を解決しようとするものであり、その目的とするところは、可視光下では実質的に無色でありながら、紫外域波長に吸収を有し、紫外光で励起すると、赤色付近の波長(600〜635nm)に強い発光を呈する赤色発光性インキ組成物を提供することにある。
ジケトンの置換基にパーフルオロアルキル基を導入することにより発光材料の輝度が向上することはAnal.Sci.12、31(1996)に報告されている。しかし、これは第二配位子にリン酸をもつ材料に対する報告であり、第二配位子にスルホキシドをもつ材料でも同様の効果があることは確かめられていなかった。今回、ジケトンの置換基にパーフルオロアルキル基を導入し、第二配位子にスルホキシドをもつトリスジケトナトユウロピウム錯体を検討したところ、発光輝度、溶解性、安定性向上に大きな効果のあること、特にパーフルオロアルキル基の炭素数が2または2以上の時には炭素数が1の時に比べてさらに大きな効果のあることが判明し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、以下の式(1)
Figure 2007277404
[式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、L、Lは、同一または異なり、それぞれ置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシドである。]
で表される発光化合物を含有することを特徴とするインキ組成物を提供するものであり、それにより上記目的が達成される。
本発明をより好適に実施するために、
上記式(1)中のRが、炭素数2〜10の直鎖パーフルオロアルキル基であり;
上記式(1)中のL、Lが、炭素数1〜10の分岐または直鎖のアルキル基またはフェニル基を有するスルホキシドであり;
上記発光化合物を含むインキ組成物が、下記式(2):
Figure 2007277404
[式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基である。]
で表される第一配位子と、LまたはLで示される第二配位子と、3価のユウロピウム化合物との反応によって得られ;
上記発光化合物を含むインキ組成物が、上記式(2)で示される第一配位子と、以下の式(3):
Figure 2007277404
[式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基である。]
で示されるユウロピウム錯体を3価のユウロピウム化合物から合成した後、このユウロピウム錯体とLまたはLで示される第二配位子と反応させるという、2段階の工程によって製造される;ことが好ましい。
本発明によれば、可視光下では実質上不可視であり、紫外光のもとで赤色領域に強い発光色を示すので、オフィスにおける書類、各種容器のマーキング、バーコード等の目隠し印刷、セキュリティー機能を有する印刷物の分野に有用であり、溶解性、発光輝度、インキ安定性の優れたインキ組成物を提供できる。
本発明は紫外光により赤色に発光するインキ組成物であり、インキ組成物が含有する以下の式(1):
Figure 2007277404
で表される発光化合物が、3価のユウロピウム(希土類金属)に、2‐ナフチル基が結合した特定のβ‐ジケトン誘導体の3分子およびスルホキシド基の2分子が配位した紫外線励起型ユウロピウム錯体である。
式(1)におけるRは、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、より具体的にはC‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、sec‐C‐基、n‐C11‐基、neo‐C11‐基、n‐C13‐基、n‐C15‐基、n‐C17‐基、2‐C17‐基、n‐C19‐基、n‐C1021‐基、n‐C1225‐基、n‐C1837‐基などを例示できる。これらの中でも、炭素数2〜10の直鎖パーフルオロアルキル基が好ましい。
また、式(1)におけるL、Lは、同一または異なり、置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシドである。アリール基の例としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基等を挙げることができる。アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、n‐プロピル基、i‐プロピル基、n‐ブチル基、i‐ブチル基、sec‐ブチル基、n‐ペンチル基、neo‐ペンチル基、n‐ヘキシル基、n‐ヘプチル基、n‐オクチル基、2‐エチルヘキシル基、n‐デシル基、ラウリル基、ステアリル基等を挙げることができる。アリール基またはアルキル基の有する置換基としては、F、Cl、Br、I等のハロゲン基;ニトロ基;シアノ基;メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の低級アルキル基;メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシキ等の低級アルコキシ基;フェニル基、ナフチル基等のアリール基;ベンジル基、α、α‐ジメチルベンジル基、フェネチル基のようなアラルキル基等を挙げることができる。
具体的には、ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシド、ジブチルスルホキシド、ジオクチルスルホキシド、ジフェニルスルホキシド、ビス(1‐クロロフェニル)スルホキシド、ジトリルスルホキシド、ビス(3‐メトキシフェニル)スルホキシド、メチルエチルスルホキシド、メチルブチルスルホキシド、エチルブチルスルホキシド、メチルオクチルスルホキシド、ブチルオクチルスルホキシド、メチルフェニルスルホキシド、エチルフェニルスルホキシド等を挙げることができる。
本発明のインキ組成物が含有する発光化合物(1)は、以下の式(2):
Figure 2007277404
で表されるβ‐ジケトン誘導体、L、Lで表される、置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシド、および3価のユウロピウム塩化物との反応によって製造することができる。
式(2)におけるRは、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、より具体的にはC‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、sec‐C‐基、n‐C11‐基、neo‐C11‐基、n‐C13‐基、n‐C15‐基、n‐C17‐基、n‐C1021‐基、n‐C1225‐基、n‐C1837‐基などを例示できる。これらの中でも、炭素数2〜10のパーフルオロアルキル基が好ましい。
本発明で用いられる式(2)であらわされるβ‐ジケトン誘導体の具体例を以下に示す。
Figure 2007277404
製造方法をより具体的に示す。まず第1段階として、式(2)で表されるβ‐ジケトン誘導体と3価のユウロピウム塩化物および1N‐aq.NaOHを、好ましくはそれぞれ3モル、1モル、および3モルの比率で、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4‐メトキシ‐4‐メチルペンタノン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール、1,2‐ヘキサンジオール、2,4,6‐ヘキサントリオール等のポリオール類、ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジ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等のエーテル系溶剤、ジメチルスルホキシド、N‐メチル‐2‐ピロリドン、γ‐ブチルラクトン等の有機溶剤、好ましくはアセトン、エタノール、エチレングリコール等、少量の水と混合できる溶剤中、室温から60℃で10分〜5時間、好ましくは0.5時間〜2時間、加熱混合することにより、以下の式(3):
Figure 2007277404
で表されるユウロピウム錯体を得る。
式(3)におけるRは、炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、より具体的にはC‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、n‐C‐基、i‐C‐基、sec‐C‐基、n‐C11‐基、neo‐C11‐基、n‐C13‐基、n‐C15‐基、n‐C17‐基、n‐C1021‐基、n‐C1225‐基、n‐C1837‐基などを例示できる。これらの中でも、炭素数2〜10のパーフルオロアルキル基が好ましい。
本発明で用いられる式(3)であらわされるユウロピウム錯体の具体例を以下に示す。
Figure 2007277404
次に、式(3)で表されるユウロピウム錯体および前記LまたはLで表される、置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシドを、好ましくはそれぞれ1モルおよび2モルの比率で、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n‐ペンタン、n‐ヘキサン、n‐ヘプタン等の炭化水素系溶剤、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン化炭化水素系溶剤、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4‐メトキシ‐4‐メチルペンタノン等のケトン系溶剤、LまたはLで示されるスルホキシド系溶剤等の有機溶剤、好ましくはクロロホルム、ジクロロメタン、DMSO等の有機溶剤中、室温〜溶剤の沸点下、均一な混合状態下好ましくは20〜50℃で、10分〜5時間、好ましくは0.5時間〜2時間、加熱混合することによって本発明のインキ組成物が含有する発光化合物(1)を製造する。
また、発光化合物(1)の他の製造方法として以下の方法を示す。β‐ジケトン誘導体と前記LまたはLで表される、置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシド、3価のユウロピウム塩化物および1N‐aq.NaOHを、好ましくはそれぞれ3モル、2モル、1モルおよび3モルの比率で、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、4‐メトキシ‐4‐メチルペンタノン等のケトン系溶剤、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコール系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリン、ジプロピレングリコール、1,2‐ヘキサンジオール、2,4,6‐ヘキサントリオール等のポリオール類、ジオキサン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ジ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等のエーテル系溶剤、ジメチルスルホキシド、N‐メチル‐2‐ピロリドン、γ‐ブチルラクトン等の有機溶剤、好ましくはアセトン、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール等、少量の水と混合できる溶剤中、室温から60℃で10分〜5時間、好ましくは0.5時間〜2時間、加熱混合することにより、式(1)で表されるユウロピウム錯体を得る。
本発明のインキ組成物が含有する発光化合物(1)の具体例を以下に示す。
Figure 2007277404
Figure 2007277404
Figure 2007277404
得られる発光化合物は無色であり、本発明のインキ組成物の紫外線励起型蛍光発色剤として用いる。この発光化合物を液媒体、好ましくはアルコール系溶剤に溶解し、必要によりバインダー樹脂、各種界面活性剤等のインキ組成物に通常含まれる成分と混合して本発明のインキ組成物が得られる。尚、アルコール系溶剤とは、アルコールを主成分として含む溶剤をいう。例えば、アルコールと水との混合物は、アルコールを主成分として含む場合はアルコール系溶剤に含まれる。ここで、主成分とは、その溶剤中に60重量%以上、好ましくは80重量%以上の量で含まれている成分をいう。
発光化合物の配合量は、インキ組成物全量中の発光化合物の濃度が0.001〜5重量%、好ましくは0.1〜3重量%となる量とする。インキ組成物中の発光化合物の濃度が0.001重量%未満になると発光量が少なくなり、発光の読み取りが難しくなり、5重量%を越えると自己吸収が生じて、発光強度が小さくなる恐れがある。
本発明のインキ組成物に用いられるアルコール系溶剤としては、具体的にはメタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等の脂肪族アルコール類、およびこれらの混合物が挙げられる。アルコール系溶剤は30重量%まで、好ましくは10重量%までの水を含有していてもよい。アルコール系溶剤をインキ組成物に配合する量は、インキ組成物全量に対して60重量%以上、すなわち、60重量%〜残量全て、とすることが好ましい。より好ましくは、アルコール系溶剤の配合量は、インキ組成物全量に対して80〜95重量%とする。
また本発明のインキ組成物には、インクの安定性の向上やペン先やノズルでの乾燥防止のために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エチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル系溶剤、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール系溶剤(2価のアルコール系溶剤)、1,2‐ヘキサンジオール、2,4,6‐ヘキサントリオール等のポリオールを添加することができる。添加量は、本発明のインキ組成物に対して30重量%未満であることが好ましい。
本発明のインキ組成物は、必要であればアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、4‐メトキシ‐4‐メチルペンタノン等のケトン系溶剤、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、n‐ペンタン、n‐ヘキサン、n‐ヘプタン等の炭化水素系溶剤、酢酸エチル、酢酸n‐プロピル等のエステル系溶剤、ジメチルスルホキシド、n‐メチル‐2‐ピロリドン、γ‐ブチルラクトン、トルエン、キシレン、高沸点石油系溶剤を用いることができ、これらの溶剤は単独または複数種を混合して用いられる。
好ましい溶剤は、本発明のインキ組成物が含有する発光化合物の発光強度が最大となるような比較的高濃度で、かつ安定に溶解することができるアルコール系溶剤である。
本発明のインキ組成物に用いられるバインダー樹脂は発光化合物を被記録体に良好に定着させるための成分である。バインダー樹脂には上記溶剤(溶媒)に対する溶解性が良好であり、インキ組成物の粘度を適度に調整できるものを用いる。好ましいバインダー樹脂の具体例には以下のような樹脂を挙げることができる。すなわち、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルピロリドン、ビニルピロリドン‐酢酸ビニル共重合体等のポリビニル系樹脂;ポリアリルアミン、ポリビニルアミン、ポリエチレンイミン等のポリアミン系樹脂;ポリメチルアクリレート、ポリエチレンアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルメタアクリレート等のポリアクリレート系樹脂;およびアミノ樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエステルイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、ロジン、ロジン変性樹脂(フェノール、マレイン酸、フマル酸樹脂等)、石油樹脂、エチルセルロース、ニトロセルロース等のセルロース系樹脂、天然樹脂(アラビアゴム、ゼラチン等)等が例示される。
特に好ましいバインダー樹脂は、筆記具用インキやインクジェットインキ、あるいは印刷インキに通常用いられるポリビニル系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリアミン系樹脂等である。
これらのバインダー樹脂の配合量としては、インキ組成物全量に対して0〜30重量%が例示され、好ましくは1〜20重量%である。0.5重量%よりも少ないと非浸透性の被記録体に対して発光化合物を十分に定着できない。また、30重量%よりも多くなると、インキ組成物の吐出安定性を低下させることがある。また、発光化合物の周囲をバインダー層が厚く覆うことになり、発光化合物の発光の低下を招く恐れがあるばかりか樹脂に起因する発光の発生も障害になる可能性をもっている。
また、アルコール系溶剤としてアルコールと水との混合物を用いる場合は、各種界面活性剤(例えば、アルキル硫酸エステル類、リン酸エステル類、ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、アルキルアミン塩等のアニオン性、ノニオン性、カチオン性界面活性剤、両イオン性界面活性剤、あるいはフッ素系界面活性剤、あるいはアセチレングリコール系界面活性剤)、分散剤(例えば、ロジン酸石鹸、ステアリン酸石鹸、オレイン酸石鹸、Na‐ジ‐β‐ナフチルメタンジサルフェート、Na‐ラウリルサルフェート、Na‐ジエチルヘキルスルホサクシネート)、あるいはシクロデキストリン(CD)(例えば、β‐CD、ジメチル‐β‐CD、メチル‐β‐CD、ヒドロキシエチル‐β‐CD、ヒドロキシプロピル‐β‐CD等)、消泡剤等を添加することができる。これらの添加剤は、インキ組成物に対して0.1〜5重量%、好ましくは1〜3重量%程度用いることができる。
本発明のインキ組成物が含有する発光化合物は、上記各種の溶剤および/または樹脂等に一般に可溶性もしくは良分散性を示し、これに紫外光で励起すると赤色域(610〜630nm)に発色光を示す(実施例参照)。例えばブラックライトランプのような紫外線ランプにより紫外光(約365nm)を、本発明の発光化合物の有機溶剤液(例えばエタノール溶液)に照射して、発光化合物を励起させ、赤色域に発光させることができる。したがって、本発明のインキ組成物による機密情報は可視光のもとでは発光せず、紫外光のもとでは赤色に発光し、セキュリティーインキとして有用である。
(合成例1)
前述の化学式で表される構造を有するユウロピウム錯体1[1.0g、0.865ミリモル]をジメチルスルホキシド(DMSO)5mLに加え、加熱撹拌(約40℃で約1時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物1‐a(NEFA‐Eu‐DMSO)0.9gを得た。
上記発光化合物1‐aについて、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図1に示す。これらの結果は発光化合物1‐aが上記化学式の構造であることを支持する。
β‐ジケトン誘導体、4,4,5,5,5‐ペンタフルオロ‐1‐(2‐ナフチル)‐1,3‐ブタンジオン(NEFA)[0.95g、3.0ミリモル]と塩化ユウロピウム(III)六水和物[0.37g、1.0ミリモル]を、1NのNaOH[3mL、3.0ミリモル]の存在下にDMSO(15mL)中で加熱混合することにより、発光化合物1‐b(NEFA‐Eu‐DMSO)を1.0g得た。原子吸光分析および元素分析、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルから発光化合物1‐aと同等のものであることを確認した。
(合成例2)
上記ユウロピウム錯体1[2.0g、1.642ミリモル]、ジブチルスルホキシド(DBSO)[0.53g、3.284ミリモル]をクロロホルム30mLに加え、加熱撹拌(約40℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物2(NEFA‐Eu‐DBSO)0.4gを得た。
上記発光化合物2について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図2に示す。これらの結果は発光化合物2が上記化学式の構造であることを支持する。
(合成例3)
上記ユウロピウム錯体1[1.0g、0.865ミリモル]、ジフェニルスルホキシド(DPSO)[0.35g、1.730ミリモル]をクロロホルム30mLに加え、加熱撹拌(約40℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物3(NEFA‐Eu‐DPSO)0.9gを得た。
上記発光化合物3について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図3に示す。これらの結果は発光化合物3が上記化学式の構造であることを支持する。
(合成例4)
前述の化学式で表される構造を有するユウロピウム錯体2[1.248g、1.0ミリモル]、DBSO[0.325g、2.0ミリモル]をクロロホルム25mLに加え、加熱撹拌(約40℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物4(NPFA‐Eu‐DBSO)1.0gを得た。
上記発光化合物4について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図4に示す。これらの結果は発光化合物4が上記化学式の構造であることを支持する。
(合成例5)
上記ユウロピウム錯体2[2.496g、2.0ミリモル]、DMSO[0.156g、2.0ミリモル]DBSO[0.325g、2.0ミリモル]をクロロホルム20mLに加え、加熱撹拌(約40℃で約1.0時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物5(NPFA‐Eu‐DBSO・DMSO)2.2gを得た。
上記発光化合物5について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図5に示す。これらの結果は発光化合物5が上記化学式の構造であることを支持する。
(合成例6)
4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8‐ウンデカフルオロ‐1‐(2‐ナフチル)‐1,3‐オクタンジオンを用い、特開2003‐26969号公報(特許文献3)と同等の方法にて得られたユウロピウム錯体3[1.55g、1.0ミリモル]、DPSO[0.404g、2.0ミリモル]をクロロホルム20mLに加え、撹拌(室温で約1.0時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物6(NPeFA‐Eu‐DPSO)0.7gを得た。
上記発光化合物6について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図6に示す。これらの結果は発光化合物6が上記化学式の構造であることを支持する。
(合成例7)
前述の化学式で表される構造を有するユウロピウム錯体4[1.0g、0.54ミリモル]を40mLのDMSO中で混合、加熱撹拌(80℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物7‐a(NHFA‐Eu‐DMSO)1.0gを得た。
上記発光化合物7‐aについて、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示し、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルを図7に示す。これらの結果は発光化合物7‐aが上記化学式の構造であることを支持する。
β‐ジケトン誘導体、4,4‐ジフルオロ‐4‐パーフルオロヘキシル‐1‐(2‐ナフチル)‐1,3‐ブタンジオン(NHFA)[1.70g、3.0ミリモル]と塩化ユウロピウム(III)六水和物[0.37g、1.0ミリモル]を、1NのNaOH[3mL、3.0ミリモル]の存在下にDMSO(15mL)中で加熱混合することにより、発光化合物7‐b(NHFA‐Eu‐DMSO)を1.5g得た。原子吸光分析および元素分析、H‐NMRおよび13C‐NMRスペクトルから発光化合物7‐aと同等のものであることを確認した。
(比較合成例1)
特開2003‐26969(特許文献3)に従い、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の化合物(NTFA‐Eu)を得た。
上記NTFA‐Eu[5.0g、5.28ミリモル]、DMSO[0.83g、10.56ミリモル]をクロロホルム50mL中で混合、加熱撹拌(50℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物8(NTFA‐Eu‐DMSO)4.4gを得た。
上記発光化合物8について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示す。これらの結果は発光化合物8が上記化学式の構造であることを支持する。
(比較合成例2)
上記NTFA‐Eu[5.0g、5.28ミリモル]、重水素化ジメチルスルホキシド(DMSO‐d)[0.89g、10.56ミリモル]をクロロホルム50mL中で混合、加熱撹拌(50℃で約0.5時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
表される構造の発光化合物9(NTFA‐Eu‐DMSO‐d)4.0gを得た。
上記発光化合物9について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示す。これらの結果は発光化合物9が上記化学式の構造であることを支持する。
(比較合成例3)
上記NTFA‐Eu[1.0g、1.06ミリモル]、DBSO[0.34g、2.12ミリモル]をクロロホルム50mL中で混合、加熱撹拌(40℃で約1.0時間)することにより、以下の式:
Figure 2007277404
で表される構造の発光化合物10(NTFA‐Eu‐DBSO)4.0gを得た。
上記発光化合物10について、原子吸光分析および元素分析を行った結果を表1に示す。これらの結果は発光化合物10が上記化学式の構造であることを支持する。
得られた発光化合物1‐a〜10の物性データを表1にまとめる。
Figure 2007277404
(発光化合物の蛍光強度)
上記合成例で得られた本発明のインキ組成物に用いる発光化合物および比較合成例の発光化合物について蛍光強度の評価を行った。評価の方法は、100mLのクロロホルムまたはエタノールにそれぞれの発光化合物を25mg溶解させ、蛍光分光光度計(島津製作所社製RF‐5300PC)を用いて蛍光強度(フォトルミネッセンス強度PL)を測定した。上記蛍光強度は、発光化合物8の蛍光強度を100としたときの蛍光強度の相対値として以下の表2に示した。
(発光化合物の溶解度)
また、各発光化合物の溶解度について比較した。溶解度の測定は、100mLのエタノール、クロロホルムおよびトルエン(TL)に溶解させ、24時間、室温にて放置後、不溶分を濾過により取り除き、溶解度(g/溶媒100mL)を算出した。溶解度の大きな場合は、約5.0g/100mLの単位で測定した。結果を以下の表2に示す。
Figure 2007277404
発光化合物1‐a〜7‐aは発光化合物8〜10と比較すると、蛍光強度の増加が確認できた。スルホキシドの置換基によらず、パーフルオロアルキル基としてC以上の基を用いることで蛍光強度が増加した。さらに、発光化合物1‐a〜7‐aは発光化合物8〜10と比較すると、代表的溶媒に対する溶解度が、大きく向上しており、一般的インキ溶媒であるエタノールに対する溶解度の向上が確認できた。溶解度向上の観点から考えると、発光化合物1‐a〜7‐aはインキ濃度を上げることが可能であり、発光性の長期維持に寄与できる。
図8に、合成例1〜7における発光化合物1‐a〜7‐aと、比較合成例1〜3における発光化合物8〜10の蛍光スペクトルを示す。
(実施例1〜9および比較例1〜3)
以下の表3に示すようなエタノール:エチレングリコール:2‐ピロリドン:発光化合物の比率が90:5:4:1であるインキ組成Iを有する、上記発光化合物1‐a〜10を含むインキ組成物を、以下のように作製した。
Figure 2007277404
(実施例1)
90gのエタノールと5gのエチレングリコール溶液に合成例1の発光化合物1‐a(1.0g)を溶解し、これに4.0gの2‐ピロリドンを加えてインキ組成物(A‐1)を調製した。インクジェット記録装置「エプソン社製のHG5130」を使用して、普通紙にバーコード印刷し、これをブラックライトランプにより紫外光(約365nm)を照射したところ、鮮明な赤色に発光した。
(実施例2)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例1の発光化合物1‐bに替えた以外は同じインキ組成物(A‐2)を調製し、同様に発光させた。
(実施例3)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例2の発光化合物2に替えた以外は同じインキ組成物(B)を調製し、同様に発光させた。
(実施例4)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例3の発光化合物3に替えた以外は同じインキ組成物(C)を調製し、同様に発光させた。
(実施例5)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例4の発光化合物4に替えた以外は同じインキ組成物(D)を調製し、同様に発光させた。
(実施例6)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例5の発光化合物5に替えた以外は同じインキ組成物(E)を調製し、同様に発光させた。
(実施例7)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例6の発光化合物6に替えた以外は同じインキ組成物(F)を調製し、同様に発光させた。
(実施例8)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐aに替えた以外は同じインキ組成物(G‐1)を調製し、同様に発光させた。
(実施例9)
実施例1の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐bに替えた以外は同じインキ組成物(G‐2)を調製し、同様に発光させた。
(比較例1)
実施例1の発光化合物1‐aを比較合成例1の発光化合物8に替えた以外は同じインキ組成物(a)を調製し、同様に発光させた。
(比較例2)
実施例1の発光化合物1‐aを比較合成例2の発光化合物9に替えた以外は同じインキ組成物(b)を調製し、同様に発光させた。
(比較例3)
実施例1の発光化合物1‐aを比較合成例3の発光化合物10に替えた以外は同じインキ組成物(c)を調製し、同様に発光させた。
Figure 2007277404
Figure 2007277404
(実施例10〜18および比較例4〜6)
以下の表6に示すようなエタノール:エチレングリコール:ポリビニルブチラール:発光化合物の比率が90:5:4:1であるインキ組成IIを有し、一部バインダー樹脂を含有し、上記発光化合物1‐a〜10を含むインキ組成物を、以下のように作製した。
Figure 2007277404
(実施例10)
90gのエタノールと5gのエチレングリコール溶液に合成例1の発光化合物1‐a(1.0g)を溶解し、これに4.0gのポリビニルブチラール「積水化学社製エレックスBL‐1(商品名)」を加えてインキ組成物(H‐1)を調製した。インクジェット記録装置「エプソン社製のHG5130」を使用して、普通紙にバーコード印刷し、これをブラックライトランプにより紫外光(約365nm)を照射したところ、鮮明な赤色に発光した。
(実施例11)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例1の発光化合物1‐bに替えた以外は同じインキ組成物(H‐2)を調製し、同様に発光させた。
(実施例12)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例2の発光化合物2に替えた以外は同じインキ組成物(I)を調製し、同様に発光させた。
(実施例13)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例3の発光化合物3に替えた以外は同じインキ組成物(J)を調製し、同様に発光させた。
(実施例14)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例4の発光化合物4に替えた以外は同じインキ組成物(K)を調製し、同様に発光させた。
(実施例15)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例5の発光化合物5に替えた以外は同じインキ組成物(L)を調製し、同様に発光させた。
(実施例16)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例6の発光化合物6に替えた以外は同じインキ組成物(M)を調製し、同様に発光させた。
(実施例17)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐aに替えた以外は同じインキ組成物(N‐1)を調製し、同様に発光させた。
(実施例18)
実施例10の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐bに替えた以外は同じインキ組成物(N‐2)を調製し、同様に発光させた。
(比較例4)
実施例10の発光化合物1‐aを比較合成例1の発光化合物8に替えた以外は同じインキ組成物(d)を調製し、同様に発光させた。
(比較例5)
実施例10の発光化合物1‐aを比較合成例2の発光化合物9に替えた以外は同じインキ組成物(e)を調製し、同様に発光させた。
(比較例6)
実施例10の発光化合物1‐aを比較合成例3の発光化合物10に替えた以外は同じインキ組成物(f)を調製し、同様に発光させた。
Figure 2007277404
Figure 2007277404
(実施例19〜27および比較例7〜9)
以下の表9に示すようなエタノール:エチレングリコール:酢酸エチル:ポリアクリレート:発光化合物の比が60:5:30:4:1であるインキ組成IIIを有し、一部バインダー樹脂を含有し、上記発光化合物1‐a〜10を含むインキ組成物を、以下のように作製した。
Figure 2007277404
(実施例19)
60gのエタノールと5gのエチレングリコール溶液に30gの酢酸エチルを加えた溶液に、合成例1の発光化合物1‐a(1.0g)を溶解し、これに4.0gのポリアクリレート系樹脂[Avecia社製の「NeoCRylB‐818(商品名)」]を加えてインキ組成物(O‐1)を調製した。インクジェット記録装置[エプソン社製の「HG5130」]を使用して、普通紙にバーコード印刷し、これをブラックライトランプにより紫外光(約365nm)を照射したところ、鮮明な赤色に発光した。
(実施例20)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例1の発光化合物1‐bに替えた以外は同じインキ組成物(O‐2)を調製し、同様に発光させた。
(実施例21)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例2の発光化合物2に替えた以外は同じインキ組成物(P)を調製し、同様に発光させた。
(実施例22)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例3の発光化合物3に替えた以外は同じインキ組成物(Q)を調製し、同様に発光させた。
(実施例23)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例4の発光化合物4に替えた以外は同じインキ組成物(R)を調製し、同様に発光させた。
(実施例24)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例5の発光化合物5に替えた以外は同じインキ組成物(S)を調製し、同様に発光させた。
(実施例25)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例6の発光化合物6に替えた以外は同じインキ組成物(T)を調製し、同様に発光させた。
(実施例26)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐aに替えた以外は同じインキ組成物(U‐1)を調製し、同様に発光させた。
(実施例27)
実施例19の発光化合物1‐aを合成例7の発光化合物7‐bに替えた以外は同じインキ組成物(U‐2)を調製し、同様に発光させた。
(比較例7)
実施例19の発光化合物1‐aを比較合成例1の発光化合物8に替えた以外は同じインキ組成物(g)を調製し、同様に発光させた。
(比較例8)
実施例19の発光化合物1‐aを比較合成例2の発光化合物9に替えた以外は同じインキ組成物(h)を調製し、同様に発光させた。
(比較例9)
実施例19の発光化合物1‐aを比較合成例3の発光化合物10に替えた以外は同じインキ組成物(i)を調製し、同様に発光させた。
Figure 2007277404
Figure 2007277404
(特性評価)
上記実施例1〜27および比較例1〜9で得られたインキ組成物を、以下の特性に関して試験した。
(1)視認性
印刷されたバーコードが、紫外線照射下ではっきりと視認出来るか否かを、目視観察することにより評価した。評価基準は以下の通りとした。
評価基準
◎:0.001%の濃度で視認できる
○:0.01%の濃度ではっきり視認できる。
△:0.01%の濃度で視認困難
(2)安定性
透明容器に入れたインキ組成物100gを、50℃に調節下インキュベーターに入れて1ヶ月間保存した。その後、保存したインキ組成物について沈殿物の有無を目視観察することにより評価した。評価基準は以下の通りとした。
評価基準
○:沈殿物は認められなかった。
△:沈殿物はわずかに認められた。
×:沈殿物が多く認められた。
(3)相対蛍光評価
(i)初期相対蛍光評価
上記各インキ組成物について発光強度を調べるため、前述の発光化合物の蛍光強度と同様に蛍光分光度計を用いて蛍光強度を測定した。各インキ組成物の蛍光強度は、各インキ組成I〜IIIそれぞれについて、比較合成例1の発光化合物8を用いたインキ組成物(比較例1、4および7)の613nmの蛍光強度を100としたときの相対値(%)とした。
(ii)相対蛍光強度の熱安定性評価
上記各インキ組成物について、40℃、常圧下、5日間暗所で保存した後、再度、蛍光強度を測定した。各インキ組成物の相対蛍光強度は、各インキ組成I〜IIIそれぞれについて、比較合成例1の発光化合物8を用いたインキ組成物の初期蛍光強度を100とした相対値で示し、以下の式を用いて、両者の値から計算により消光率(%)を決定した。
Figure 2007277404
各インキ組成物の熱安定性は、以下の評価基準を用いて評価した。
評価基準
○: 3%以下
△: 3〜5%
×: 5%以上
なお、インキ相対蛍光強度(%)の比較は、各組成I〜IIIにおける比較合成例1の発光化合物8を用いて測定した初期の蛍光強度を100とした場合の相対強度で示した。
各実施例に従って作製した初期のインキ評価において、組成I〜IIIいずれにおいても、比較化合物を用いたインキに比べると蛍光強度が数段に優れており、実施例におけるインキの蛍光強度は高く、視認性に優れていた。特に、初期相対蛍光強度が130以上の場合に、視認性「◎」の評価結果を与えた。また、初期インキの安定性評価において、インキ組成I、II、IIIのいずれにおいても本発明の発光化合物を用いたインキは全く沈澱が認められないが、比較化合物を用いた場合には沈澱が認められた。即ち、本発明の発光化合物を用いたインキは、安定性が非常に優れていることが確認された。
こうして作製した各組成のインキを透明サンプル管に入れ、40℃にて暗所で5日間保存した後、再度蛍光強度を測定(測定結果は、各組成の比較合成例1の発光化合物8を作製したインキ作製初期を100とした相対値で示した。)し、消光率(%)を示した。インキ安定性は、組成に依存するところが大きいが、それでも、実施例では評価はほぼ全て「○」であるのに対して、比較例では「×」のものが多数見られた。
総合的判断をおこなうと、本発明に関わる発光材料を発光組成物とする発光性インキの場合、パーフルオロアルキル鎖をC以上にすることにより、発光輝度および溶剤溶解性・樹脂相溶性が向上するだけでなく、インキ安定性に関しても優れた特性を有していることが表6〜11より明らかである。
本発明のインキ組成物は、偽造防止のために設けられるセキュリティー用途に使用される各種印刷用インキおよびEL分野、LED分野における発光材料を含有する発光性素子を作製するために供せられるインキ組成物の用途に利用することができる。
実施例で用いた発光化合物1‐aのH‐NMRスペクトル(1a)である。 実施例で用いた発光化合物1‐aの13C‐NMRスペクトル(1b)である。 実施例で用いた発光化合物2のH‐NMRスペクトル(2a)である。 実施例で用いた発光化合物2の13C‐NMRスペクトル(2b)である。 実施例で用いた発光化合物3のH‐NMRスペクトル(3a)である。 実施例で用いた発光化合物3の13C‐NMRスペクトル(3b)である。 実施例で用いた発光化合物4のH‐NMRスペクトル(4a)である。 実施例で用いた発光化合物4の13C‐NMRスペクトル(4b)である。 実施例で用いた発光化合物5のH‐NMRスペクトル(5a)である。 実施例で用いた発光化合物5の13C‐NMRスペクトル(5b)である。 実施例で用いた発光化合物6のH‐NMRスペクトル(6a)である。 実施例で用いた発光化合物6の13C‐NMRスペクトル(6b)である。 実施例で用いた発光化合物7‐aのH‐NMRスペクトル(7a)である。 実施例で用いた発光化合物7‐aの13C‐NMRスペクトル(7b)である。 溶媒としてエタノールを使用した、実施例で用いた本発明の発光化合物1‐a〜7‐aと、比較合成例1〜3における発光化合物8〜10との蛍光スペクトルである。 溶媒としてクロロホルムを使用した、実施例で用いた本発明の発光化合物1‐a〜7‐aと、比較合成例1〜3における発光化合物8〜10との蛍光スペクトルである。

Claims (5)

  1. 以下の式(1):
    Figure 2007277404
    [式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基であり、L、Lは、同一または異なり、それぞれ置換基を有する若しくは置換基を有しないアリール基またはアルキル基を有するスルホキシドである。]
    で表される発光化合物を含有することを特徴とするインキ組成物。
  2. 前記式(1)中のRが、炭素数2〜10の直鎖パーフルオロアルキル基である請求項1記載の発光化合物を含むインキ組成物。
  3. 前記式(1)中のL、Lが、炭素数1〜10の分岐または直鎖のアルキル基またはフェニル基を有するスルホキシドである請求項1記載の発光化合物を含むインキ組成物。
  4. 以下の式(2):
    Figure 2007277404
    [式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基である。]
    で示される第一配位子と、LまたはLで示される第二配位子と、3価のユウロピウム化合物との反応によって得られる請求項1記載の発光化合物を含むインキ組成物。
  5. 前記式(2)で示される第一配位子と、以下の式(3):
    Figure 2007277404
    [式中、Rは炭素数2〜20のパーフルオロアルキル基である。]
    で示されるユウロピウム錯体を3価のユウロピウム化合物から合成した後、このユウロピウム錯体とLまたはLで示される第二配位子と反応させるという、2段階の工程によって製造される請求項1記載の発光化合物を含むインキ組成物。
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