JP3815098B2 - 相変化インク・キャリア組成物 - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、相変化インクに関する。特に、本発明は、少なくとも1つのウレタン樹脂と、少なくとも1つの混合ウレタン/ウレア樹脂と、少なくとも1つのモノアミドと、少なくとも1つのポリエチレン・ワックスとの組み合わせを含有する相変化インク・キャリア組成物に関する。また、本発明は、かかるキャリア組成物に着色材料を添加して形成したプリント・アプリケーションに有用なインクに関する。さらに、本発明は、かかる相変化インクを含有する相変化インク組成物をプリント装置で用いる際の処理に関する。さらにまた、本発明は、写真複写機から文書を供給する能力を改善するために、プリント・サブストレート上に透明オーバーコートとしてポリエチレン・ワックスを用いる処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、相変化インク(「ホット・メルト・インク」と呼ばれることもある)は、周囲温度で固相であるが、インク・ジェット印刷装置の上昇した動作温度では液相で存在する。インク・ジェット動作温度において、液相インク滴が印刷装置から噴射される。このインク滴が印刷媒体の表面に接触すると、これらインク滴は、凝固して、凝固したインク滴の所望パターンを形成する。また、相変化インクは、シエグウェーク・ファベンファブリック・キラー、ドクター・ラングアンド・カンパニー(Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung and Co.)に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5496879号、並びにドイツ国特許公報第DE420536AL号及びDE4205713AL号に記載されているように、グラビア印刷の如き他の印刷技術への利用にも研究されている。
【0003】
カラー印刷用の相変化インクは、一般に、相変化インク相溶性着色剤と化合した相変化インク・キャリア組成物を有する。好適には、着色(カラー)相変化インクは、上述のインク・キャリア組成物と相溶性減法原色の着色剤とを化合して構成される。本発明の減法原色相変化インクは、4つの成分、即ち、シアン、マゼンタ、黄色及び黒の成分から構成できる。アメリカ合衆国特許第4889506号、第4889761号及び第5372852号は、一般的に用いる減法原色着色剤が、カラー・インデックス(C.I.)溶解性染料、分散染料(Disperse Dyes)、改良酸及び直接染料(modified Acid and Direct Dyes)、並びに限られた数の塩基性染料のクラスからの染料で構成してもよいことを開示している。また、着色剤は、コーツ・エレクトログラッフィク・リミティド(Coates Electrographics LTD.)に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5221335号に例示された顔料を含むこともできる。本願出願人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5621022号は、相変化インク組成物内に、ポリマー(高重合体、高分子)の特定等級を使用することを記載している。
【0004】
相変化インクは、輸送中や、長期間の保管などにおける室温にて固相のままなので、インク・ジェット印刷にも望ましい。さらに、インク蒸発によるノズル詰まりに関連した問題を大幅に削減できるので、インク・ジェット印刷の信頼性を改善する。また、インク滴が印刷媒体に直接加えられる上述の従来の相変化インク・ジェット印刷においては、インク滴がサブストレートに接触すると直ちに凝固し、印刷媒体におけるインクの移動を防止し、ドット品質が改善される。これは、本明細書で述べる処理及びインク組成物に関して事実である。
【0005】
相変化インク・ジェットのインクで用いる物質に関して、上述のアメリカ合衆国特許の他にも多くの特許がある。代表的な例としては、アメリカ合衆国特許第3653932号、第4390396号、第4484948号、第4684956号、第4851045号、第4889560号、第5006170号、第5151120号や、ヨーロッパ特許出願第0187352号及び第0206286号などがある。これら物質には、パラフィン蝋、マイクロクリスタリン・ワックス(微晶蝋)、ポリエチレン・ワックス、エステル・ワックス、脂肪酸及びその他のワックス(蝋)物質、脂肪酸アミド(fatty amide)含有物質、スルホンアミド(サルファ剤)物質、異なる天然物(例として、タル油ロジン及びロジン・エステル)及び多くの合成樹脂から作った樹脂物質;オリゴマー(低重合体)、ポリマー(高重合体)及びコポリマー(共重合体)が含まれる。
【0006】
また、1994年7月7日に発行され、コーツ・ブラザーPLCに譲渡されたPCT特許出願第WO94/14902号は、着色剤と;ホット・メルト・インク用のビヒクルとして、融点が少なくとも65゜Cのオリゴウレタンとを含有したホット・メルト・インクを開示している。このオリゴウレタンは、脂肪族又は芳香族ジイソシアネートを少なくとも計算量の(a)一価アルコール成分、又は(b)別の異なる一価アルコール成分の結果としての一価アルコール成分、又は(c)一価アルコール成分の結果としての二価アルコール成分の結果としての一価アルコール成分と反応させて得ている。
【0007】
このPCT特許出願では、一価アルコール成分を、一価脂肪族アルコール(例えば、C1〜C22のアルコール);エーテル化二価脂肪族アルコール(例えば、プロピレン・グリコール・メチル・エーテル(PGME)、ジプロピレン・グリコール・メチル・エーテル(DPGME)、エチレン・グリコール・ブチルエーテル(EGBE)、ジエチレン・グリコール・ブチルエーテル(DPGBE)、トリプロピレン・グリコール・ブチルエーテル(TPGBE)及びプロピレン・グリコール・フェニル・エーテル(PPL));エーテル化二価脂肪族アルコール(例えば、エステル化酸(esterifying acid)が、エチレン化された未飽和酸(アクリル酸又はメタクリル酸)でもよいので、エチレンの未飽和をオリゴウレタンに導入し、ホット・メルト印刷によりサブストレートに加えた後に、最後の更なる付加的な重合(硬化)に適するようにする);又は二価ポリアルキシレン・グリコールとしている。さらに、このPCT特許出願は、二価アルコール成分を、二価脂肪族アルコール又は二価ポリアルキレン・グリコール(例えば、エチレン・グリコール、ポリエチレン・グリコール(PEG1500)、ポリプロピレン・グリコール(PEG750、1000及び1500)、トリメチレン・グリコール、ジプロピレン・グリコール、メチルプロパンジオール及び1、6ヘキサンジオール)としている。
【0008】
また、ゼネラル・エレクトリック・カンパニーに譲渡されたPCT特許出願第WO94/04619号は、アイオノマー(ionomeric)物質を画像形成薬剤と組み合わせて、ホット・メルト・インク・ジェット用インクを形成することを記載している。アイオノマー物質は、多くの異なる形式のコポリマー又はポリマー・アイオノマーを含むことができる。これらアイオノマーには、ジオール又はポリオール及びヒドロキシル酸から調製したカルボキシル機能性ポリウレタンを含んでいる。このPCT特許出願では、多くの他のキャリア物質及び着色剤が、その発明の画像形成薬剤用に含まれている。
【0009】
さらに、本願出願人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5830942号(特開平10−101981号に対応)は、ウレタン樹脂とウレタン/ウレア樹脂との化合から成る相変化インク・キャリア組成物を開示している。(なお、「/」は、その両側に記載された組成物の化合した組成物を意味する。)これは、モノアミドや、ポリエチレン・ワックスなどの他の成分をオプションとして含んでもよい。しかし、このアメリカ合衆国特許は、本発明のキャリア組成物の4つの重要な成分を含んだ相変化キャリア組成物を記載していないし、明示的に示唆もしていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
相変化キャリア組成物と、かかるキャリア組成物を含んだインクの新規で異なるアプリケーション用に、新たな材料が依然、必要とされている。また、相変化インク・ジェットや、他の形式の相変化インク印刷用に、非高重合体(ノンポリマー)樹脂を含む比較的粘性の低い樹脂や、ワックスも必要とされている。さらに、出力の表面に付着しない美的に満足のいくインク・スティックやインクのためのキャリア組成物を用いた相変化インクに対しても、上述の必要性がある。
したがって、本発明は、特定の用途に応じて、これら樹脂材料の特性を調整する改良された手段を提供することにより、上述の必要性を満足させるものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の概念の1つは、(1)少なくとも1つのウレタン樹脂、及び(2)少なくとも1つの混合ウレタン/ウレア樹脂(ウレタン樹脂及びウレア樹脂を組み合わせた組成物)との一方又は両方と;(3)少なくとも1つのモノアミドと;(4)少なくとも1つのポリエチレン・ワックスとの混合剤を含む相変化インク・キャリア組成物を得ることである。
【0012】
本発明の他の概念は、(a)上述の相変化キャリア組成物と;(b)相変化インク相溶性着色剤と:の混合剤を含む相変化インク組成物を得ることである。
【0013】
本発明の更に他の概念は、直接又は間接印刷により、サブストレートの表面に相変化着色インクの層を形成する方法を達成することである。なお、固相の相変化着色インク組成物は、(a)上述の相変化キャリア組成物と、(b)相変化インク相溶性着色剤との混合剤を含む。
【0014】
本発明の別の概念は、一片の紙の如きプリント媒体上の相変化インク層の上にオーバーコート層としてポリエチレン・ワックスを用いる方法を達成することである
【0015】
本発明の相変化インク・キャリア組成物の特徴は、粘性が低く、実質的に透明であり、表面の摩擦係数が下がっていることである。
【0016】
本発明の相変化インクの特徴は、インク・ステックの表面の外見が改善され、モールド及び廃棄物収集トレイが不要なことである。また、本発明の相変化インクの別の特徴は、完了したプリントの粘着(ブロッキング)特性が改善されていることである。
【0017】
本発明の利点は、本発明の相変化キャリア組成物の特性を、特定の印刷プラットホーム及びアーキテクチャに対して望ましくできることである。
【0018】
本発明の他の利点は、相変化インクが、充分に同質である樹脂又はワックスであり、塩類及び他の不溶性異物に制限されないことである。
【0019】
【発明の実施の形態】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「求核試薬」は、ジョン・ウィレイ・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)から1985年に出版されたジェリ・マーチ(Jerry March)著「先進の有機化学(Advanced Organic Chemistry)」3版の179ページで定義されているの同様に用いる。なお、この出版物は、電子対を反応させて、新たな化学結合を形成することを記載している。本発明の好ましい求核試薬は、アルコール又はアミンであるが、イソシアネート成分と反応できる他の求核試薬機能グループも、本発明に利用できる。
【0020】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「オリゴマー(低重合体)」は、1984年にマーセル・デッカ・インコーポレイテッド(Marcel Dekker, Inc.)が発行したポール・ヒエマンズ(Paul Hiemenz)著「ポリマー化学、基本概念(Polymer Chemistry-The Basic Concepts)」の7ページに定義されているのと同様である。なお、この出版物は、n(繰り返しモノマー単位の数を表す)が10未満の分子を意味する用語を記載している。
【0021】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「イソシアネート誘導樹脂」は、モノ・イソシアネート、ジ・イソシアネート又はポリ・イソシアネートを、適切な求核試薬分子との混合物と反応させて誘導した任意の非重合体(モノマー)、低重合体(オリゴマー)、又は非高重合体(ノンポリマー)の樹脂物質と定義される。
【0022】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「イソシアネート誘導ワックス」は、脂肪族イソシアネートと適切な求核試薬との反応、脂肪族求核試薬と適切なイソシアネートとの反応、又は脂肪族求核試薬と脂肪族イソシアネートとの反応から導出した任意の結晶性又は半結晶性ワックス物質と定義される。
【0023】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「ウレタン樹脂」及び「ウレタン・イソシアネート誘導樹脂」は、イソシアネート及びアルコールの反応生成物であるウレタンである任意の樹脂と定義される。
【0024】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「混合ウレタン/ウレア樹脂」及び「ウレタン/ウレア・イソシアネート誘導樹脂」は、イソシアネート、アルコール及びアミンの反応生成物である混合ウレタン/ウレアである任意の樹脂と定義される。
【0025】
アルコール及び/又はイソシアネートを縮合(凝縮)させて、ウレタン樹脂又は混合ウレタン/ウレア樹脂を作るための適切な反応条件が、本発明の実施例で使用できる。好適には、ジブチル錫ジラウレート、ビスマス・トリス−ネオデカノエート、コバルト・ベンゾアート、リチウム・アセテート、オクタン酸第一錫、又はトリエチルアミドなどのウレタン反応触媒が存在する中での上昇した温度(例えば、約60゜Cから約160゜C)で、反応を実行する。好ましくは、この反応条件は、アルゴン又は窒素ガス、又は他の適切な不活性ガス体中で処理されて、反応生成物が酸化したり黄変するのを防止すると共に、望ましくないサイド反応も防止する。反応物のモル比を調整して、一般的に残留したわずかなモルのアルコール又はアミンとの反応において、イソシアネート官能価を完全に消費する。したがって、この反応物を、互いに任意の順序に追加できるし、及び/又は物理的混合物として反応に添加できる。しかし、本発明の好適な実施例においては、いくつかの理由により、反応条件と、反応物を添加する順序を注意深く制御する。。第1に、反応条件及び反応物の添加を選択して、発熱反応を制御する。第2に、アルコール及び/又はアミンの混合物を、イソホロン・ジイソシアネート(IPDI)の如きジイソシアネートと反応させるとき、イソシアネート及び異なる求核試薬を反応に添加する順序を選んで、最終樹脂内のジウレタン分子、及び/又は混合したウレタン/ウレア、及び/又はジウレア分子の配分を制御する。これを行う際、IPDIにおける2つの分離したイソシアネート・グループの異なる反応性のように、アルコールのイソシアネートと、アミンとの異なる反応性を利用する。1962年にアメリカ合衆国ニューヨーク州ニューヨークのインターサイエンス(Interscience)が発行したジェイ・エッチ・サウンダーズ(J.H. Sanuders)及びケー・シー・フリシュ(K.C. Frisch)の「ポリウレタン第1部、化学(Polyurethanes Part I, Chemistry)」と、オリン・ケミカルズ・ラクセイト(Olin Chemicals' Luxate:商標)IMイソホロン・ジイソシアネート技術生成物情報の印刷物を参照されたい。これらは、この化学について更に説明している。最終樹脂内の分子種の異なる形式を特別に処理したりカストマイズするように、反応条件及び反応物添加順序を制御するので、樹脂は、
(1)特定の用途に向く制御された粘性を有し、
(2)制御されたガラス転移温度及び/又は融点を有し、
(3)バッチからバッチに対して一致した特性を有する。
【0026】
これら反応によるイソシアネート誘導樹脂は、一般に、融点が約20゜Cから約150゜Cの範囲で、150゜Cにおける粘度が約1cPs(センチポイズ)から約5000cPsの範囲で、Tgが約−30゜Cから約100゜Cの透明固体である。これら反応によるイソシアネート誘導ワックスは、一般に、明瞭な(シャープな)融点が約50゜Cから約130゜Cで、140゜Cにおける粘度が約1cPsから約25cPsの範囲の不透明ワックス固体である。 イソシアネート誘導樹脂及びワックスは、Tgを高くし、融点を高くすると、粘度も高くなる特性を示す。構造上の活性化関係は完全には理解されていないが、以下の表1に示すように、反応における求核試薬の混合物を適切に選択することにより、イソシアネート誘導樹脂のTgを制御できることが知られている。化学先駆物質として用いる入手が容易な1種類又はそれ以上の多様な汎用化学薬品により、イソシアネート誘導樹脂及びワックス物質の性質をカスタム調整できる。
【0027】
【表1】
【0028】
本発明のウレタン樹脂又はウレタン/ウレア樹脂のいずれかを作るために、二官能価及びそれよりも高い官能価のイソシアネートと反応する好適なアルコールには、任意の一価アルコールが含まれる。例えば、一価アルコールは、任意の脂肪族アルコール[例えば、メタノール、エタノール、(n−及びイソー)プロパノール、(n−、イソ−、t−)ブタノール、(n−、イソ−、t−などの)ペンタノール、(n−、イソ−、t−などの)ヘキサノール、(n−、イソ−、t−などの)オクタノール、(n−、イソ−、t−などの)ノナノール(nonanol)、(n−及び枝分かれの)デカノール、(n−及び枝分かれの)アンデカノール(undecanoles)、(n−及び枝分かれの)ドデカノール、(n−及び枝分かれの)ヘキサデカノール(hexadecanols)、(n−及び枝分かれの)オクタデカノール(octadecanols)、3−シクロヘキシル−1−プロパノール、2−シクロヘキシル−1−エタノール、シクロヘキシルメタノール、シクロヘキサノール、4−メチル・シクロヘキサノール、4−エチルシクロヘキサノール、4−t−ブチルシクロヘキサノールなどのC1−C22又は高級線形アルコール、任意の枝分かれアルコール、又は任意の環状脂肪族アルコール]と;脂肪族/芳香族アルコール[例えば、ベンジル・アルコール;オクチル;ノニル(nonyl);オクチル、ノニル及びドデシルフェノールのドデシルフェノール・アルコキシル;アルコキシルフェノール]と;フェノール、ナフトールなどの芳香族アルコール及びそれらの誘導体と;溶融環状アルコール(例えば、ロジン・アルコール、ヒドロアビエチル・アルコール、コレステリン、ビタミンEなど)及びその他の適切なアルコール(例えば、N,N−ジメチル−N−エタノールアミン、ステアラミド・モノエタノールアミン、トリプロピレングリコール・モノメチルエーテル、ヒドロキシブタノン(hydroxybutanone)、メントール、イソボルネオール、テルピネオール、12−ヒドリキシ・ステアリル・ステアラミドなど)でよい。望むならば、ポリオールのわずかな量(モルを基準として)も反応混合物に混和して、樹脂内にオリゴマー化学種を作れることが当業者には明らかであろう。好ましいアルコールは、ヒドロアビエチル・アルコール、オクチルフェノール・エトキシレート(ethoxylate)及びオクタデシル・アルコールである。
【0029】
本発明の混合ウレタン/ウレア樹脂を作るのに二官能価及び高次のイソシアネートと反応させるのに好ましいアミンには、他の求核試薬機能のグループ(例えば、トリエチルアミン)を除いた三次アミンを例外として、任意の一官能価アミンがある。例えば、モノアミンは、メチル・アミン、エチル・アミン、(n−及びイソー)プロピル・アミン、(n−、イソ−、t−)ブチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ペンチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ヘキシル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)オクチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ノニル・アミン、(n−及び枝分かれの)デシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ウンデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ヘキサデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、ジメチル・アミン、ジエチル・アミン、ジ(n−及びイソー)プロピル・アミン、ジ(n−、イソー、t−)ブチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ペンチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)シクロヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘプチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)デシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、シクロヘキシル・アミン、2,3−ジメチル−1−シクロヘキシル・アミン、ピペリジン、ピロリジンなどの任意の脂肪族1次又は2次アミン[例えば、C1−C22又は高級線形アミン、任意の枝分かれアミン、又は任意の環状脂肪族アミン]と;脂肪族/芳香族アミン(例えば、長い又は付加的なアルキル鎖を有するベンジル・アミン又は類似物質);アニリン、アニシジンなどの如き芳香族アミン;ロジン・アミン、デヒドロアビエチル・アミン、ジヒドロアビエチル・アミン、ヒドロアビエチル・アミンなどの溶融環状アミン;及びその他のアミン[例えば、アダマンチル(adamantyl)アミン;イソニペコトアミド(isonipecotamide);アメリカ合衆国テキサス州オースチンのハントスマン(Huntsman)ケミカル・カンパニーから市販されているM−シリーズ・ジェファミンの如きポリオキシアルキレンモノアミン(polyoxyalkylenemonoamines);3,3’−ジアミノ−N−メチル−ジプロピルアミンなどでよい。もし望むならば、わずかな量の(モルを基準として)ポリアミンを反応混合物に混和し、低重合体の化学種を生成できることが、当業者に明らかである。好ましいアミンは、オクタデシルアミンである。
【0030】
本発明の混合ウレタン/ウレア樹脂を作るのに一官能価イソシアネートと反応させるのに好ましいアルコールには、任意の一価アルコールがある。例えば、一価アルコールは、任意の脂肪族アルコール[例えば、メタノール、エタノール、(n−及びイソー)プロパノール、(n−、イソ−、t−)ブタノール、(n−、イソ−、t−などの)ペンタノール、(n−、イソ−、t−などの)ヘキサノール、(n−、イソ−、t−などの)オクタノール、(n−、イソ−、t−などの)ノナノール(nonanol)、(n−及び枝分かれの)デカノール、(n−及び枝分かれの)アンデカノール(undecanoles)、(n−及び枝分かれの)デデカノール、(n−及び枝分かれの)ヘキサデカノール(hexadecanols)、(n−及び枝分かれの)オクタデカノール(octadecanols)、3−シクロヘキシル−1−プロパノール、2−シクロヘキシル−1−エタノール、シクロヘキシルメタノール、シクロヘキサノール、4−メチル・シクロヘキサノール、4−エチルシクロヘキサノール、4−t−ブチルシクロヘキサノールなどのC1−C22又は高級線形アルコール、任意の枝分かれアルコール、又は任意の環状脂肪族アルコール]と;脂肪族/芳香族アルコール[例えば、ベンジル・アルコール、オクチル、ノニル(nonyl)、及びドデシルフェノール・アルコキシレート又はオクチル、ノニル、及びドデシルフェノール、アルコキシフェノール]と;フェノール、ナフトールなどの芳香族アルコール及びそれらの誘導体と;溶融環状アルコール(例えば、ロジン・アルコール、ヒドロアビエチル・アルコール、コレステリン、ビタミンEなど)及びその他の適切なアルコール(例えば、N,N−ジメチル−N−エタノールアミン、ステアラミド・モノエタノールアミン、トリプロピレングリコール・モノメチルエーテル、ヒドロキシブタノン(hydroxybutanone)、メントール、イソボルネオール、テルピネオール、12−ヒドリキシ・ステアリル・ステアラミドなど)と共に;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、ジメチロールプロピオン酸、サッカロース(蔗糖)、ポリテトラメチレン・グリコール(MW<〜3000:分子量が3000以下)、ポリプロピレン・グリコール(MW<〜3000)、ポリエステル・ポリオール(MW<〜3000)、ポリエチレン・グリコール(MW<〜3000)、ペンタエリトリット、トリエタノール・アミン、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、N−メチル−N、N−ジエタノール・アミン、トリメチロール・プロパン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンなどの多官能価アルコールでよい。好ましいアルコールは、オクタデカノールである。
【0031】
本発明のイソシアネート誘導ワックス及び樹脂を作るのに一官能価イソシアネートと反応させるのに好ましいアミンには、他の求核試薬機能のグループ(例えば、トリエチルアミン)を除いた三次アミンを例外として、任意の一官能価アミンがある。例えば、モノアミンは、任意の脂肪族1次又は2次アミン[例えば、メチル・アミン、エチル・アミン、(n−及びイソー)プロピル・アミン、(n−、イソ−、t−)ブチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ペンチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ヘキシル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)オクチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ノニル・アミン、(n−及び枝分かれの)デシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ウンデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)オクタデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ヘキサデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、ジメチル・アミン、ジエチル・アミン、ジ(n−及びイソー)プロピル・アミン、ジ(n−、イソー、t−)ブチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ペンチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)シクロヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘプチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)デシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ドデシル・アミン、シクロヘキシル・アミン、2,3−ジメチル−1−シクロヘキシル・アミン、ピペリジン、ピロリジンなどのC1−C22又は高級線形アミン、任意の枝分かれアミン、又は任意の環状脂肪族アミン]と;任意の脂肪族/芳香族アミン(例えば、長い又は付加的なアルキル鎖を有するベンジル・アミン又は類似物質);アニリン、アニシジンなどの如き芳香族アミン;ロジン・アミン、デヒドロアビエチル・アミン、ジヒドロアビエチル・アミン、ヒドロアビエチル・アミンなどの溶融環状アミン;及びその他のアミン[例えば、アダマンチル(adamantyl)アミン;イソニペコトアミド(isonipecotamide);アメリカ合衆国テキサス州オースチンのハントスマン・ケミカル・カンパニーから市販されているM−、D−及びT−シリーズ・ジェファミン(Jeffamines)の如きポリオキシアルキレンモノ−(polyoxyalkylenemono-)、ジー又はトリアミン;3,3’−ジアミノ−N−メチル−ジプロピルアミンなど;と共に、ポリエチレン・イミンの如き多官能価アミン;エチレン・ジアミン;ヘキサミチレン・ジアミン;シクロヘキシルジアミンの異性体;1,3−ペンタジアミン;1,12−ドデカンジアミン;3−ジメチルアミノプロピルアミン;4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン;ジエチレン・トリアミン;3、3−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン;トリス(2−アミノエチル)アミンなど]でよい。好ましいアミンは、オクタデシルアミンである。
【0032】
さらに、化合物を含有するヒドロキシル/アミノを用いることもできる(ジ−及び高級多官能価イソシアネートは、ヒドロキシル・グループに対するアミンの反応とは異なる利点を有するし、モノイソシアネートは、選択的にアミンと反応するか、又は、アミン及びヒドロキシル・グループの両方と反応する)。この例には、エタノールアミン、ジエタノールアミンなどがある。
【0033】
また、化合物を含有するアミド又は他の求核試薬は、イソシアネート(モノ、ジなど)と反応できる。その例のいくつかには、ウレア、オレアミド、ステアラミドなどがある。
【0034】
本発明のウレタン樹脂及びウレタン/ウレア樹脂に好ましい先駆物質には、モノー、ジー及びその他のポリ・イソシアネートがある。モノイソシアネートの例には、オクタデシルイソシアネート;オクチルイソシアネート;ブチル及びt−ブチルイソシアネート;シクロヘキシル・イソシアネート;アダマンチル(adamantyl)イソシアネート;エチルイソシアネートアセテート;エトキシカルボニルイソシアネート;フェニルイソシアネート;アルファメチルベンジル・イソシアネート;2−フェニルシクロプロピル・イソシアネート;ベンジルイソシアネート;2−エチルフェニルイソシアネート;ベンゾイルイソシアネート;メタ及びパラ・トリルイソシアネート;2−,3−又は4−ニトロフェニルイソシアネート;2−エトキシフェニル・イソシアネート;3−メトキシフェニル・イソシアネート;4−メトキシフェニルイソシアネート;エチル4−イソシアネートベンゾエート;2,6−ジメチルフェニルイソシアネート;1−ナフチルイソシアネート;(ナフチル)エチルイソシアネートなどがある。ジイソシアネートの例には、イソホロン・ジイソシアネート(IPDI);トルエン・ジイソシアネート(TDI);ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI);水素化ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(H12MDI);テトラ−メチル・キシレン・ジイソシアネート(TMXDI);ヘキサメチレン−1、6−ジイソシアネート(HDI);ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート;ナップシレン(napthylene)−1,5−ジイソシアネート;3、3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイソシアネート;3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート;フェニレン・ジイソシアネート;4,4’−ビフェニルジイソシアネート;トリメチルヘキサメチレン・ジイソシアネート;テトラメチレン・キシレン・ジイソシアネート;4,4’−メチレンビス(2、6−ジエチルフェニル・イソシアネート);1,12−ジイソシアネートドデカン;1,5−ジイソシアネート−2−メチルペンタン;1,4−ジイソシアネートブタン;サイクロヘキサレン・ジイソシアネート及びその異性体;HDIのウレチジオン(uretidione)二量体などがある。トリイソシアネート又はこれらの等価物には、TDIなどのトリメチロールプロパン三量体や;TDI、HDI、IPDIなどのイソシアネート三量体や;TDI、HDI、IPDIなどのビウレット三量体がある。高級イソシアネート多官能価の例には、TDI/HDIなどの共重合体や、MDI低重合体がある。
【0035】
本発明の相変化インクは、相変化キャリア・システム又は組成物を含有する。一般に、相変化キャリア組成物は、直接印刷モードでの使用、若しくは間接又はオフセット印刷転写システムでの使用に向くように設計してある。直接印刷モードの場合、相変化インクが必要な特性を示すように、相変化キャリア組成物は、一般に、1種類又はそれ以上の化学薬品から作られている。これら特性は、(1)最終受け媒体(印刷媒体)に直接印刷した後に、周囲温度まで冷却した際、印刷媒体(最終受け媒体)上に相変化インクの薄膜の厚さが均一になることであり、(2)印刷媒体を曲げた際に、その上に形成した画像が割れないように、相変化インクの充分な柔軟性を維持しながら、しなやかさがあることであり、(3)相変化インクが、明るさ、クロマ、透明性及び熱安定性に対して高いレベルを有することである。オフセット印刷転写又は間接印刷モードにおいては、アメリカ合衆国特許第5389958号(特開平6−293178号公報に対応)に記載されているように、相変化キャリア組成物は、上述の特性を有するだけではなく、かかるシステムで使用するのに必要な流体工学及び機械的特性も有するように意図されている。包括的に本発明を意味する相変化キャリア組成物及びこれから作ったインクは、ウレタン樹脂及びウレタン/ウレア樹脂と共に、2つの他の重要な(クリティカル)成分を包含している。これら4つのクリティカル成分は、(1つ又はそれ以上の)オプション成分を補って、市販の相変化キャリア組成物を調合できる。1つ又はそれ以上の市販の化学先駆物質を変化させて、本発明のインクのキャリア組成物内に用いる際に、本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂材料を調整して、上述の望ましい特性を得る。
【0036】
本発明の相変化キャリア組成物は、カラー・インデックス(C.I.)ソレベント・ダイズ(Solvent Dyes)、ディスパース・ダイズ(Disperse Dyes)、改良したアシド(Acid)及びダイレクト・ダイズ(Direct Dyes)、ベーシック・ダイズ(Basic Dyes)、サルファ・ダイズ(Sulphur Dyes)又はバト・ダイズ(Vat Dyes)などの従来の相変化インク着色物質や、及び/又はアメリカ合衆国特許第5621022号(特開平8−239612号公報に対応)に開示されている如き高重合体染料、及び/又は顔料と組み合わせて使用し、相変化インクを作ってもよい。代わりに、アメリカ合衆国特許第5780528号(特開平10−72549号公報に対応)に開示されているように、本発明の相変化キャリア組成物が、着色ウレタン樹脂又はウレタン/ウレア樹脂や他のイソシアネート誘導着色樹脂を用いてもよい。
【0037】
本発明による相変化キャリア組成物及びそれから作ったインクの第3のクリティカル成分は、モノアミドである。モノアミド化合物は、典型的には、1次又は2次モノアミドのいずれかを包含しているが、好ましくは、2次モノアミドである。1次モノアミドとしては、ウィトコ(Witco)ケミカル・カンパニー製のケマミド(KEMAMIDE)Sの如きステアラミドを用いることができる。2次モノアミドとしては、ウィトコ・ケミカル・カンパニー製のベヘニル・ベネンアミド(benenamide)(KEMAMIDE EX-666)及びステアリル・ステアラミド(KEMAMIDE S-180)は、特に有用なモノアミドである。しかし、ステアリル・ステアラミド(KEMAMIDE S-180)は、本発明の相変化インクを作る際に選択したモノアミドである。
【0038】
本発明による相変化キャリア組成物及びそれから作ったインクの第4のクリティカル成分は、少なくとも1つのポリエチレン・ワックスである。好適には、このポリエチレン・ワックスの分子量は、約500から約5000、より好適には、約700から約2000、最適には、約800から約1200である。好ましいポリエチレン・ワックスは、ペトロライト(Petrolite)から入手できるポリワックス(Polywax)850、Polywax 1000又はPolywax2000である。
【0039】
好適には、この相変化キャリア組成物及びこれから作ったインクにおける単一のウレタン樹脂又は複数のウレタン樹脂の総量は、キャリア組成物の重さで、約10%から約40%、より好適には、約15〜35%、最適には、約20〜30%である。また、好適には、相変化キャリア組成物内の単一の混合ウレタン/ウレア樹脂又は複数の混合ウレタン/ウレア樹脂の総量は、同様に、キャリア組成物の重さで、約10%から約40%、より好適には、約15〜35%、最適には、約20〜30%である。さらに好適には、モノアミド・ワックス及びポリエチレン・ワックスの組合せの総量は、キャリア組成物の重さで、約40%から約70%、より好適には、約45〜60%、最適には、約48〜57%である。
【0040】
ポリエチレン・ワックスに対するモノアミド・ワックスの重量比は、約200:1から約9:1が望ましい。より好適には、この重量比は、約50:1から約12:1であり、最適には、約25:1から約16:1である。
【0041】
直接印刷及び間接転写印刷システムに用いる従来の相変化インクは、アメリカ合衆国特許第4889560号(日本特許第1884798号に対応)及び第5372852号に記載されている。これらインクは、1種類又はそれ以上の脂肪酸アミド含有物質を含有する相変化インク・キャリアを含んでおり、通常は、相溶性の着色剤と組み合わせたモノアミド・ワックス及びテトラアミド樹脂と、1種類又はそれ以上の粘着付与剤と、1種類又はそれ以上の柔軟剤と、1種類又はそれ以上の抗酸化剤とを含んでいる。好適なテトラアミド樹脂は、ダイマー酸(二量体酸)、エチレン・ジアミン及びステアリン酸の反応生成物であるダイマー酸をベースにしたテトラアミドである。典型的なモノアミドは、ステアリル・ステアラミドである。好適な粘着付与剤樹脂は、水素化アビエチン(ロジン)酸のグリセロール・エステルであり、好適な抗酸化剤は、ユニローヤル(Uniroyal)ケミカル・カンパニーが商品名ナウガード(Naugard)524として提供している。本発明に用いるウレタン及びウレタン/ウレア樹脂は、従来のキャリア組成物内の1つ又はそれ以上の成分を置き換えることができ、また、本発明の樹脂成分を用いるインクは、本明細書で開示したウレタン及び/又はウレタン/ウレア樹脂、及び/又はイソシアネート誘導ワックスにより置換された従来の成分の総てを包含できる。
【0042】
上述の4つのクリティカル成分(ウレタン樹脂、混合ウレタン/ウレア樹脂、モノアミド及びポリエチレン・ワックス)の組合せにより調合されたインク利点は、従来の相変化インクに対して次のようなものである。
【0043】
(1)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂は、非常に純粋で、塩及び他の不溶性異物に影響されない。これにより、濾過が容易なこれら物質からインクを作れるし、インク・ジェット印刷装置において高い信頼性が得られる。これは、主要な利点である。
【0044】
(2)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂を特別に処理して、インク・ジェット印刷装置内及び出力サブストレート上で、本発明のインクの性質を最適にする物理的特性を与えることができる。これら望ましいインク特性は、アメリカ合衆国特許第5389958号(特開平6−293178号公報に対応)で基準としている融点、粘度、透明性、ダイナミック機構を含んでいる。
【0045】
(3)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂をモノアミド・ワックス及びポリエチレン・ワックスと組み合わせて用いて、従来のインク組成物に対して改良された降伏応力対温度特性を示すインク組成物が得られる。これは、従来のインクが可能であった圧力よりも低い圧力で、間接印刷過程での溶融及び転写ステップの間に、インク滴が、上昇した温度で、広がり、溶融できるようにする。
【0046】
(4)本明細書で開示した付加ポリエチレン・ワックスによるインクの配合は、ポリエチレン・ワックスのなしで配合した同様なインク・ステックと比較した場合、最終的に流し込んでモールドして固めたインク・ステックにおいて良好な表面仕上げを示すと共に、これらのプラスチック・モールドからの剥離が良好である。本発明のインク・ステックから生じるインクの廃棄物が、プリンタの廃棄物用インク・トレイから一層簡単に剥離でき、簡単に使用できる。さらに、ポリエチレン・ワックスが混合したインクにより作ったプリント出力は、上昇した温度でも良好な耐ブロッキング性(不粘着性)を示す。
【0047】
多くの他の特許が、相変化インク・ジェットのインクに用いる他の物質について記載している。これら特許の例としては、アメリカ合衆国特許第3653932号、4390396号、4484948号、4684956号、4851045号、5006170号、5151120号、EP出願第0187352号及び第0206286号、PCT特許出願第WO94/04619号などがある。これら他の物質には、パラフィン、微結晶性ワックス、エステル・ワックス、アミド・ワックス、脂肪族ワックス、脂肪族アルコール、脂肪酸アミド及び他のワックス物質、スルホンアミド物質、異なる自然資源(例として、タル油ロジン及びロジン・エステル)から作った樹脂物質、多くの合成樹脂、オリゴマー(低重合体)、ポリマー(高重合体)、コポリマー(共重合体)、及びアイオノマーが含まれる。本発明の相変化キャリア組成物は、他の物質をオプションとして任意に含むことができることが当業者には明らかであろう。
【0048】
シエグウェーク・ファベンファブリック・キラー、ドクター・ラングアンド・カンパニー(Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung and Co.)に譲渡された上述のアメリカ合衆国特許第5496879号、並びにドイツ国特許第DE420536AL号及びDE4205713AL号は、相変化又はホット・メルト・グラビア印刷に用いる物質を記載している。本発明のイソシアネート誘導物質は、これら物質と相溶性があり、その用途や、ホット・メルト・インク技術を用いる他の同様な印刷方法において使用できることが、当業者には明らかであろう。
【0049】
相変化印刷を使用する郵便消印、工業的マーク付け、ラベルの如き用途では、減法原色以外の他のインクの色が望ましく、本発明がこれらの必要性に適合することが、当業者には明らかであろう。「目に見えない」コーディングや、製品へのマーク付け等の用途では、赤外線(IR)又は紫外線(UV)吸収染料を本発明のインクに混和できる。
【0050】
本発明のインクは、直接又は間接(オフセット)印刷用途で、印刷装置内で等しく良好に使用できる。直接印刷装置で用いる際、サブストレートの表面上に直接相変化着色インクの層を直接的に印刷、又は生成する適切な方法は、次のステップから成る。
(1)(a)少なくとも1種類のイソシアネート誘導樹脂又はワックスを含有する相変化キャリア組成物と、(b)相変化相溶性着色物質と、の混合剤を含む固相の相変化インク組成物を形成し、
(2)固相の相変化着色インク組成物を相変化インク供給手段又はプリント・ヘッドに送り、
(3)液相の相変化着色インク組成物が形成されるレベルまで、供給手段又はプリント・ヘッドの動作温度を上昇させ、
(4)供給手段に近接してサブストレートを配置し、
(5)液相の相変化着色インク組成物の所定パターンを上記サブストレートの少なくとも一面に与え、
(6)この与えたインク組成物の温度を下げて、固相の相変化インク・パターンを上記サブストレート上に形成する。
適切な直接印刷過程は、アメリカ合衆国特許第5195430号に詳細に記載されている。
【0051】
間接又はオフセット印刷装置で用いる際、中間転写面から転写することにより、サブストレートの表面上に相変化着色インクの層を間接的に印刷、又は生成する適切な方法は、次のステップから成る。
(1)(a)少なくとも1種類のイソシアネート誘導樹脂又はワックスを含有する相変化キャリア組成物と、(b)相変化相溶性着色物質と、の混合剤を含む固相の相変化インク組成物を形成し、
(2)固相の相変化着色インク組成物を相変化インク供給手段又はプリント・ヘッドに送り、
(3)液相の相変化着色インク組成物が形成されるレベルまで、供給手段又はプリント・ヘッドの動作温度を上昇させ、
(4)供給手段に近接して中間転写面を配置し、
(5)液相の相変化着色インク組成物の所定パターンを中間転写面に与え、
(6)この与えたインク組成物の温度を下げて、第2中間温度で固相の相変化インク・パターンを中間転写面上に形成する。
(7)相変化インクを中間転写面から最終サブストレートに転写する。
(8)相変化インク組成物をサブストレート上に固定して、印刷した媒体を形成する。この相変化インク組成物は、(a)第2動作温度で圧縮力が加えられたときに、応力が増加することなく、広げられ且つ変形されやすい圧縮降伏応力と、相変化インク組成物がサブストレートに転写され固定されたときに、バンディングをずらし、性質を劣化させることを避けるのに充分な内部結合力と、(b)固定化の後のサブストレート上での延性とを有する。
適切なオフセット又は間接印刷過程は、アメリカ合衆国特許第5389958号に詳細に記載されている。
【0052】
本発明のポリエチレン・ワックスは、プリントしたサブストレート上のオーバーコート層としても使用できる。このアプリケーションにおいて、サブストレート、好ましくは紙に、任意のインク、好ましくは相変化インク、一層好ましくは本発明の相変化インク組成物によりプリントを行う。次に、プリントしたサブストレートを、上述のポリエチレン・ワックスにより被覆する。好ましくは、このオーバーコートにより、プリントしたサブストレートの表面領域の小さい部分の単に被覆する。また、一層好ましくは、プリントしたサブストレートの表面領域の約1%から約25%を、規則正しく間隔を開けたドット・マトリクスにより覆う。
【0053】
オーバーコートを用いる一例としては、従来手段により、テクトロニクス製Phaser(登録商標)340型プリンタで、紙のページにプリントする。このように作成したプリント紙では、画像の上がポリエチレン・ワックスのドット・マトリクス(約1%から約5%が埋まっている)によりプリントされる。このワックス・ドット・マトリクスは、他のインク・ジェット・プリンタ又は同じインク・ジェット・プリンタによってもプリントできる。このましくは、このオーバーコート処理の後のサブストレートは、同じインク・ジェット・プリンタの1組の圧力ローラを通過して、プリントしたサブストレートの表面にポリエチレン・ワックスを埋め込む。この処理は、プリントに対する非ブロッキング(非粘着))(重みをかけ、直立に持ち上げた場合、出力ページの頂部に横たわったページからのインクの移動を少なくする)特性を高めるので、インクの粘着性が低下して、プリンタの自動紙供給装置への紙の供給(ADF)を可能にする。この代わりに、アニロックス(スクリーン)ローラなどの他の手段により、ポリエチレン・ワックスを最終プリントに適用することもできるし、また、画像の残りを貫通(transfix)ドラムに移す前に、適切なドット又は他のマトリクスにて、ポリエチレン・ワックスをそのドラム上に噴射することもできる。よって、貫通処理の後に、画像の頂部にワックスのドット・マトリクスが残る。
【0054】
以下の例及び比較を用いて、本発明を更に詳細に説明する。特に断らない限り、総ての部分及び百分率は重さに対してであり、温度は摂氏である。以下の例は、ただ1つの特定の着色剤を取り上げているが、個別の例は単に説明のためであり、減法原色印刷に用いた任意の原色(シアン、黄色、マゼンタ及び黒)を各場合に利用できる点に留意されたい。
【0055】
【実施例】
実施例1[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及び黄色反応着色料の反応生成物]
イソホロン・ジイソシアネート(*1)の約525.0グラム(4.73当量)と、ジブチル錫ジラウレート(*2)触媒の1.5グラムを、オクチルフェノール・エトキシレート(octylphenol ethoxylate:*3)の986グラムの後に、トルボア(Trubore)攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約136゜Cまで加熱し、アメリカ合衆国特許第5231135号公報の表1の着色料Aに対応する黄色ポリマー着色料の約346.1グラムを加えて、この反応混合物を約2時間加熱した。更に、オクチルフェノール・エトキシレート(*3)の約110.0グラムを加えて、この反応混合物を約2時間にわたって約150゜Cで加熱した。生成物のフーリエ変換赤外分光(FT−IR)を行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計(Ferranti-Shirley cone-plate viscometer)で測定すると、粘度が約121cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置(electrothermal capillary melting point apparatus)の測定で、融点が約38゜Cから115゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約12.4゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約5634ミリリットル吸光度ユニット/グラム(milliliters Absorbance Units per gram)のスペクトルの強度であった。
なお、*1は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*2は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*3は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
【0056】
実施例2[1.5パート・ヒドロアビエチル・アルコール、0.5パート・オクタデシル・アミン及びイソホロン・ジイソシアネートの反応生成物]
ヒドロアビエチル・アルコール(*4)の約240.2グラム(0.676モル)を、トルボア(Trubore)攪拌器、N2ガス体の吸気口、200ml付加漏斗及び熱結合温度制御器を装備した1000mlの4つ口樹脂反応釜に加えた。イソホロン・ジイソシアネート(*5)の約100.0グラム(0.45モル)を付加漏斗に追加した。まず、ヒドロアビエチル・アルコールの攪拌を始め、約5分間にわたってイソホロン・ジイソシアネートの総てを追加した。ジブチル錫ジラウレート(*6)触媒の約0.22グラムを添加して、反応混合物をN2ガス体中で約125゜Cまで加熱した。125゜Cで4時間経過後、オクタデシル・アミン(*7)の約59.95グラム(0.225モル)を添加し、温度を約150゜Cまで上昇させ、約2時間保持した。反応生成物のFT−IRを行って、総てのNCO官能価が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレア周期数に対応する約1515−1555cm-1、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。最終混合ウレタン/ウレア樹脂生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、室温でクリアな固体樹脂であり、以下の物理的特性を示した。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約314.8cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置で測定で、融点が約67.9゜Cから87.0゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約23゜Cであった。
なお、*4は、アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミングトンのハークルズ・インコーポレイテッドが市販しているアビトルEヒドロアビエチル・アルコールである。
*5は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピィツバーグのベーヤー・コーポレイションが市販しているデスモダー(Desmodur)Iイソホロン・ジイソシアネートである。
*6は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ・ケミカルズが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*7は、アメリカ合衆国ニュージャージ州のアクロス(ACROS)オーガニックスが市販しているオクタデシル・アミン(技術グレード)である。
【0057】
実施例3[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及びシアン反応着色料の反応生成物]
イソホロン・ジイソシアネート(*8)の約525.0グラム(4.73当量)と、ジブチル錫ジラウレート(*9)触媒の1.5グラムと、オクチルフェノール・エトキシレート(*10)の992.0グラムとを、トルボア攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約135゜Cまで加熱し、約3.5時間にわたって窒素の下で撹拌した。シアン・ポリマー着色料(*11)の約240.6グラムを加えて、この反応混合物を約2時間約150゜Cに加熱した。この生成物のFT−IRを行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約181.8cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置の測定で、融点が約59.9−70.2゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約23.1゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約5588ミリリットル吸光度ユニットのスペクトル/グラムの強度であった。
なお、*8は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*9は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*10は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
*11は、アメリカ合衆国サウスカロライナ州スパータンバーグのミリケン・アンド・カンパニー(Milliken and Company)が市販している実験用ブルーIII9495−28である。
【0058】
実施例4[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及び混合黒反応着色料の反応生成物]
シアン・ポリマー反応着色料(*12)の約150.0グラム(0.295当量)と、アメリカ合衆国特許第5231135号の表1の着色料Uに対応するバイオレット・ポリマー着色料の約225.0グラム(0.147当量)と、アメリカ合衆国特許第5231135号の表1の着色料Bに対応するオレンジ・ポリマー反応着色料の約345.0グラム(0.552当量)と、イソホロン・ジイソシアネート(*13)の約450.0グラム(4.054当量)と、ジブチル錫ジラウレート触媒(*14)の0.18グラムとを、トルボア攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約90゜Cまで加熱し、窒素の下で撹拌した。約90゜Cで3.5時間経過後に、更に、ジブチル錫ジラウレート触媒(*14)の1.0グラムと、オクチルフェノール・エトキシレート(*15)の805.0グラム(3.012当量)を加え、温度を約130゜Cに上昇させて、約3.5時間にわたって保持した。この生成物のFT−IRを行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約163.0cPs(センチポイズ)であり、融点が周囲温度未満であったので電熱毛細管融点装置での測定ができず、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約3.8゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約4667ミリリットル吸光度ユニット/グラムのスペクトルの強度であった。
なお、*12は、アメリカ合衆国サウスカロライナ州スパータンバーグのミリケン・アンド・カンパニー(Milliken and Company)が市販している実験用ブルーIII9495−28である。
*13は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*14は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*15は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
【0059】
実施例5[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及びシアン着色ウレタン樹脂から作ったシアン・インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例3のシアン着色樹脂の約237.5グラムと、実施例2の反応生成物であるウレタン/ウレア混合材料の約237.5グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*16)の約473グラムと、ポリウレタン・ワックス(*17)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*18)の約2グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。約1時間の撹拌の後に、3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、シアン・インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.7cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約89゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約21.9゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1469ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*16は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*17は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*18は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0060】
実施例6[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及び黄色着色ウレタン樹脂から作った黄色インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例1の着色樹脂の約264グラムと、実施例2の生成物の約225.7グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*19)の約458グラムと、ポリウレタン・ワックス(*20)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*21)の約2グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、黄色インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.7cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約90゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約20゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1529ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*19は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*20は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*21は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0061】
実施例7[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及び黒着色ウレタン樹脂から作った黄色インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例4の着色ウレタン樹脂の約220グラムと、実施例2の反応生成物のウレタン/ウレア混合材料の約220グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*22)の約508グラムと、ポリウレタン・ワックス(*23)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*24)の約2.0グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、黒インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.9cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約89゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約16゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1434ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*22は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*23は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*24は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0062】
[印刷試験]
実施例5、6及び7のインクを、オフセット転写印刷システムを用いた本願出願人製のテクトロニクス製Phaser(登録商標)340型プリンタで試験した。上述のインクを原色として、又は、各々を組み合わせるか若しくはPhaser(登録商標)340型プリンタのプリント・インクと組み合わせて用いた場合、上述のインクの総てが完全に転写され、良好な色の画像、印刷品質、及び耐久性があることが分かった。
【0063】
実施例5、6及び7のインクをモールドHIPSMA(High Impact Polystyrene/Maleic Anhydride:高耐衝撃性ポリスチレン/無水マレイン酸)プラスチック・カップ又はタブに流し込み、冷却し、凝固させた。これらの実施例から得た最終固形インク・ステックは、ポリエチレン・ワックスを付加しない類似の調合と比較した場合、非常に良好な表面仕上げであり、プラスチック・カップからの外すのが良好であるという特性を有する。
【0064】
これら実施例を用いたプリントは、ポリエチレン・ワックスを付加しない類似の調合と比較した場合、高温において、良好なブロッキング耐性を示した。使用したブロッキング試験は、ソサイティ・フォ・イメージング・サイエンス・アンド・テクノロジー(Society for Imaging Science and Technology)が1996年に出版したNIP12の会報である「The Twelfth International Congress on Digital Printing Techologies」の56ページに記載されている。
【0065】
実施例8
3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙を用いて、ペトロライト(Petrolite)PE850ワックスの約500グラムを濾過した。この濾過は、約125゜Cで15psiで行った。濾過したポリエチレン・ワックスをアルミニウム・インク・モールドに流し込み、テクトロニクス製Phaser(登録商標)300型インク・ステックの形状に硬化した。このワックス・ステックをPhaser(登録商標)300型プリンタのインク溜め内に配置した。Phaser(登録商標)340型プリンタを用いて予め形成した画像の頂部の上に、Phaser(登録商標)300型プリンタを用いてPEワックス・ドットのマトリクスをプリントした。このマトリクスは、領域の被覆面積が約1%から約20%で変動した。ワックス・ドットの被覆面積が約5%のマトリクスは、画像を覆うワックスの最小量を配置するという点と、写真複写機において良好なドキュメント供給性能を達成するという点とを良好に妥協させることが判った。この重ねプリント方法による出力シートは、ゼロックス社、キャノン株式会社及びミノルタ株式会社などの種々の写真複写機の自動ドキュメント供給装置によって供給する場合、Phaser(登録商標)340型インクや、アメリカ合衆国特許第5830942号(特開平10−101981号公報に対応)によって形成したインクを用いて行ったプリントのドキュメント供給特性を改善する。
【0066】
本発明の特定実施例について上述したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変更、変形及び変種が可能なことが明らかであろう。例えば、ウレタン反応生成物を得る際に、必要とする正規組成比を維持する限り、単一のアルコール先駆物質又は多数のアルコール先駆物質を適切なイソシアネートと共に用いてもよい点に留意されたい。同様に、ウレアが反応生成物の際、必要とする正規組成比を維持する限り、単一のアミン先駆物質又は多数のアミン先駆物質を用いてもよい。ウレタン/ウレア反応生成物を得る際、単一又は多数のアルコール及びアミンの先駆物質を適切な正規構成比内で用いてもよい。よって、かかる変更、変形及び変種は、本発明の要旨の範囲内のことである。
【0067】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の相変化インク・キャリア組成物によれば、粘性を下げ、実質的に透明とし、表面の摩擦係数を下げることができる。また、インク・ステックの表面の外見が改善され、モールド及び廃棄物収集トレイが不要になる。さらに、完了したプリントの粘着(ブロッキング)特性も改善できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、相変化インクに関する。特に、本発明は、少なくとも1つのウレタン樹脂と、少なくとも1つの混合ウレタン/ウレア樹脂と、少なくとも1つのモノアミドと、少なくとも1つのポリエチレン・ワックスとの組み合わせを含有する相変化インク・キャリア組成物に関する。また、本発明は、かかるキャリア組成物に着色材料を添加して形成したプリント・アプリケーションに有用なインクに関する。さらに、本発明は、かかる相変化インクを含有する相変化インク組成物をプリント装置で用いる際の処理に関する。さらにまた、本発明は、写真複写機から文書を供給する能力を改善するために、プリント・サブストレート上に透明オーバーコートとしてポリエチレン・ワックスを用いる処理に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、相変化インク(「ホット・メルト・インク」と呼ばれることもある)は、周囲温度で固相であるが、インク・ジェット印刷装置の上昇した動作温度では液相で存在する。インク・ジェット動作温度において、液相インク滴が印刷装置から噴射される。このインク滴が印刷媒体の表面に接触すると、これらインク滴は、凝固して、凝固したインク滴の所望パターンを形成する。また、相変化インクは、シエグウェーク・ファベンファブリック・キラー、ドクター・ラングアンド・カンパニー(Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung and Co.)に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5496879号、並びにドイツ国特許公報第DE420536AL号及びDE4205713AL号に記載されているように、グラビア印刷の如き他の印刷技術への利用にも研究されている。
【0003】
カラー印刷用の相変化インクは、一般に、相変化インク相溶性着色剤と化合した相変化インク・キャリア組成物を有する。好適には、着色(カラー)相変化インクは、上述のインク・キャリア組成物と相溶性減法原色の着色剤とを化合して構成される。本発明の減法原色相変化インクは、4つの成分、即ち、シアン、マゼンタ、黄色及び黒の成分から構成できる。アメリカ合衆国特許第4889506号、第4889761号及び第5372852号は、一般的に用いる減法原色着色剤が、カラー・インデックス(C.I.)溶解性染料、分散染料(Disperse Dyes)、改良酸及び直接染料(modified Acid and Direct Dyes)、並びに限られた数の塩基性染料のクラスからの染料で構成してもよいことを開示している。また、着色剤は、コーツ・エレクトログラッフィク・リミティド(Coates Electrographics LTD.)に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5221335号に例示された顔料を含むこともできる。本願出願人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5621022号は、相変化インク組成物内に、ポリマー(高重合体、高分子)の特定等級を使用することを記載している。
【0004】
相変化インクは、輸送中や、長期間の保管などにおける室温にて固相のままなので、インク・ジェット印刷にも望ましい。さらに、インク蒸発によるノズル詰まりに関連した問題を大幅に削減できるので、インク・ジェット印刷の信頼性を改善する。また、インク滴が印刷媒体に直接加えられる上述の従来の相変化インク・ジェット印刷においては、インク滴がサブストレートに接触すると直ちに凝固し、印刷媒体におけるインクの移動を防止し、ドット品質が改善される。これは、本明細書で述べる処理及びインク組成物に関して事実である。
【0005】
相変化インク・ジェットのインクで用いる物質に関して、上述のアメリカ合衆国特許の他にも多くの特許がある。代表的な例としては、アメリカ合衆国特許第3653932号、第4390396号、第4484948号、第4684956号、第4851045号、第4889560号、第5006170号、第5151120号や、ヨーロッパ特許出願第0187352号及び第0206286号などがある。これら物質には、パラフィン蝋、マイクロクリスタリン・ワックス(微晶蝋)、ポリエチレン・ワックス、エステル・ワックス、脂肪酸及びその他のワックス(蝋)物質、脂肪酸アミド(fatty amide)含有物質、スルホンアミド(サルファ剤)物質、異なる天然物(例として、タル油ロジン及びロジン・エステル)及び多くの合成樹脂から作った樹脂物質;オリゴマー(低重合体)、ポリマー(高重合体)及びコポリマー(共重合体)が含まれる。
【0006】
また、1994年7月7日に発行され、コーツ・ブラザーPLCに譲渡されたPCT特許出願第WO94/14902号は、着色剤と;ホット・メルト・インク用のビヒクルとして、融点が少なくとも65゜Cのオリゴウレタンとを含有したホット・メルト・インクを開示している。このオリゴウレタンは、脂肪族又は芳香族ジイソシアネートを少なくとも計算量の(a)一価アルコール成分、又は(b)別の異なる一価アルコール成分の結果としての一価アルコール成分、又は(c)一価アルコール成分の結果としての二価アルコール成分の結果としての一価アルコール成分と反応させて得ている。
【0007】
このPCT特許出願では、一価アルコール成分を、一価脂肪族アルコール(例えば、C1〜C22のアルコール);エーテル化二価脂肪族アルコール(例えば、プロピレン・グリコール・メチル・エーテル(PGME)、ジプロピレン・グリコール・メチル・エーテル(DPGME)、エチレン・グリコール・ブチルエーテル(EGBE)、ジエチレン・グリコール・ブチルエーテル(DPGBE)、トリプロピレン・グリコール・ブチルエーテル(TPGBE)及びプロピレン・グリコール・フェニル・エーテル(PPL));エーテル化二価脂肪族アルコール(例えば、エステル化酸(esterifying acid)が、エチレン化された未飽和酸(アクリル酸又はメタクリル酸)でもよいので、エチレンの未飽和をオリゴウレタンに導入し、ホット・メルト印刷によりサブストレートに加えた後に、最後の更なる付加的な重合(硬化)に適するようにする);又は二価ポリアルキシレン・グリコールとしている。さらに、このPCT特許出願は、二価アルコール成分を、二価脂肪族アルコール又は二価ポリアルキレン・グリコール(例えば、エチレン・グリコール、ポリエチレン・グリコール(PEG1500)、ポリプロピレン・グリコール(PEG750、1000及び1500)、トリメチレン・グリコール、ジプロピレン・グリコール、メチルプロパンジオール及び1、6ヘキサンジオール)としている。
【0008】
また、ゼネラル・エレクトリック・カンパニーに譲渡されたPCT特許出願第WO94/04619号は、アイオノマー(ionomeric)物質を画像形成薬剤と組み合わせて、ホット・メルト・インク・ジェット用インクを形成することを記載している。アイオノマー物質は、多くの異なる形式のコポリマー又はポリマー・アイオノマーを含むことができる。これらアイオノマーには、ジオール又はポリオール及びヒドロキシル酸から調製したカルボキシル機能性ポリウレタンを含んでいる。このPCT特許出願では、多くの他のキャリア物質及び着色剤が、その発明の画像形成薬剤用に含まれている。
【0009】
さらに、本願出願人に譲渡されたアメリカ合衆国特許第5830942号(特開平10−101981号に対応)は、ウレタン樹脂とウレタン/ウレア樹脂との化合から成る相変化インク・キャリア組成物を開示している。(なお、「/」は、その両側に記載された組成物の化合した組成物を意味する。)これは、モノアミドや、ポリエチレン・ワックスなどの他の成分をオプションとして含んでもよい。しかし、このアメリカ合衆国特許は、本発明のキャリア組成物の4つの重要な成分を含んだ相変化キャリア組成物を記載していないし、明示的に示唆もしていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
相変化キャリア組成物と、かかるキャリア組成物を含んだインクの新規で異なるアプリケーション用に、新たな材料が依然、必要とされている。また、相変化インク・ジェットや、他の形式の相変化インク印刷用に、非高重合体(ノンポリマー)樹脂を含む比較的粘性の低い樹脂や、ワックスも必要とされている。さらに、出力の表面に付着しない美的に満足のいくインク・スティックやインクのためのキャリア組成物を用いた相変化インクに対しても、上述の必要性がある。
したがって、本発明は、特定の用途に応じて、これら樹脂材料の特性を調整する改良された手段を提供することにより、上述の必要性を満足させるものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の概念の1つは、(1)少なくとも1つのウレタン樹脂、及び(2)少なくとも1つの混合ウレタン/ウレア樹脂(ウレタン樹脂及びウレア樹脂を組み合わせた組成物)との一方又は両方と;(3)少なくとも1つのモノアミドと;(4)少なくとも1つのポリエチレン・ワックスとの混合剤を含む相変化インク・キャリア組成物を得ることである。
【0012】
本発明の他の概念は、(a)上述の相変化キャリア組成物と;(b)相変化インク相溶性着色剤と:の混合剤を含む相変化インク組成物を得ることである。
【0013】
本発明の更に他の概念は、直接又は間接印刷により、サブストレートの表面に相変化着色インクの層を形成する方法を達成することである。なお、固相の相変化着色インク組成物は、(a)上述の相変化キャリア組成物と、(b)相変化インク相溶性着色剤との混合剤を含む。
【0014】
本発明の別の概念は、一片の紙の如きプリント媒体上の相変化インク層の上にオーバーコート層としてポリエチレン・ワックスを用いる方法を達成することである
【0015】
本発明の相変化インク・キャリア組成物の特徴は、粘性が低く、実質的に透明であり、表面の摩擦係数が下がっていることである。
【0016】
本発明の相変化インクの特徴は、インク・ステックの表面の外見が改善され、モールド及び廃棄物収集トレイが不要なことである。また、本発明の相変化インクの別の特徴は、完了したプリントの粘着(ブロッキング)特性が改善されていることである。
【0017】
本発明の利点は、本発明の相変化キャリア組成物の特性を、特定の印刷プラットホーム及びアーキテクチャに対して望ましくできることである。
【0018】
本発明の他の利点は、相変化インクが、充分に同質である樹脂又はワックスであり、塩類及び他の不溶性異物に制限されないことである。
【0019】
【発明の実施の形態】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「求核試薬」は、ジョン・ウィレイ・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)から1985年に出版されたジェリ・マーチ(Jerry March)著「先進の有機化学(Advanced Organic Chemistry)」3版の179ページで定義されているの同様に用いる。なお、この出版物は、電子対を反応させて、新たな化学結合を形成することを記載している。本発明の好ましい求核試薬は、アルコール又はアミンであるが、イソシアネート成分と反応できる他の求核試薬機能グループも、本発明に利用できる。
【0020】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「オリゴマー(低重合体)」は、1984年にマーセル・デッカ・インコーポレイテッド(Marcel Dekker, Inc.)が発行したポール・ヒエマンズ(Paul Hiemenz)著「ポリマー化学、基本概念(Polymer Chemistry-The Basic Concepts)」の7ページに定義されているのと同様である。なお、この出版物は、n(繰り返しモノマー単位の数を表す)が10未満の分子を意味する用語を記載している。
【0021】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「イソシアネート誘導樹脂」は、モノ・イソシアネート、ジ・イソシアネート又はポリ・イソシアネートを、適切な求核試薬分子との混合物と反応させて誘導した任意の非重合体(モノマー)、低重合体(オリゴマー)、又は非高重合体(ノンポリマー)の樹脂物質と定義される。
【0022】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「イソシアネート誘導ワックス」は、脂肪族イソシアネートと適切な求核試薬との反応、脂肪族求核試薬と適切なイソシアネートとの反応、又は脂肪族求核試薬と脂肪族イソシアネートとの反応から導出した任意の結晶性又は半結晶性ワックス物質と定義される。
【0023】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「ウレタン樹脂」及び「ウレタン・イソシアネート誘導樹脂」は、イソシアネート及びアルコールの反応生成物であるウレタンである任意の樹脂と定義される。
【0024】
特許請求の範囲を含む本願明細書で用いる用語「混合ウレタン/ウレア樹脂」及び「ウレタン/ウレア・イソシアネート誘導樹脂」は、イソシアネート、アルコール及びアミンの反応生成物である混合ウレタン/ウレアである任意の樹脂と定義される。
【0025】
アルコール及び/又はイソシアネートを縮合(凝縮)させて、ウレタン樹脂又は混合ウレタン/ウレア樹脂を作るための適切な反応条件が、本発明の実施例で使用できる。好適には、ジブチル錫ジラウレート、ビスマス・トリス−ネオデカノエート、コバルト・ベンゾアート、リチウム・アセテート、オクタン酸第一錫、又はトリエチルアミドなどのウレタン反応触媒が存在する中での上昇した温度(例えば、約60゜Cから約160゜C)で、反応を実行する。好ましくは、この反応条件は、アルゴン又は窒素ガス、又は他の適切な不活性ガス体中で処理されて、反応生成物が酸化したり黄変するのを防止すると共に、望ましくないサイド反応も防止する。反応物のモル比を調整して、一般的に残留したわずかなモルのアルコール又はアミンとの反応において、イソシアネート官能価を完全に消費する。したがって、この反応物を、互いに任意の順序に追加できるし、及び/又は物理的混合物として反応に添加できる。しかし、本発明の好適な実施例においては、いくつかの理由により、反応条件と、反応物を添加する順序を注意深く制御する。。第1に、反応条件及び反応物の添加を選択して、発熱反応を制御する。第2に、アルコール及び/又はアミンの混合物を、イソホロン・ジイソシアネート(IPDI)の如きジイソシアネートと反応させるとき、イソシアネート及び異なる求核試薬を反応に添加する順序を選んで、最終樹脂内のジウレタン分子、及び/又は混合したウレタン/ウレア、及び/又はジウレア分子の配分を制御する。これを行う際、IPDIにおける2つの分離したイソシアネート・グループの異なる反応性のように、アルコールのイソシアネートと、アミンとの異なる反応性を利用する。1962年にアメリカ合衆国ニューヨーク州ニューヨークのインターサイエンス(Interscience)が発行したジェイ・エッチ・サウンダーズ(J.H. Sanuders)及びケー・シー・フリシュ(K.C. Frisch)の「ポリウレタン第1部、化学(Polyurethanes Part I, Chemistry)」と、オリン・ケミカルズ・ラクセイト(Olin Chemicals' Luxate:商標)IMイソホロン・ジイソシアネート技術生成物情報の印刷物を参照されたい。これらは、この化学について更に説明している。最終樹脂内の分子種の異なる形式を特別に処理したりカストマイズするように、反応条件及び反応物添加順序を制御するので、樹脂は、
(1)特定の用途に向く制御された粘性を有し、
(2)制御されたガラス転移温度及び/又は融点を有し、
(3)バッチからバッチに対して一致した特性を有する。
【0026】
これら反応によるイソシアネート誘導樹脂は、一般に、融点が約20゜Cから約150゜Cの範囲で、150゜Cにおける粘度が約1cPs(センチポイズ)から約5000cPsの範囲で、Tgが約−30゜Cから約100゜Cの透明固体である。これら反応によるイソシアネート誘導ワックスは、一般に、明瞭な(シャープな)融点が約50゜Cから約130゜Cで、140゜Cにおける粘度が約1cPsから約25cPsの範囲の不透明ワックス固体である。 イソシアネート誘導樹脂及びワックスは、Tgを高くし、融点を高くすると、粘度も高くなる特性を示す。構造上の活性化関係は完全には理解されていないが、以下の表1に示すように、反応における求核試薬の混合物を適切に選択することにより、イソシアネート誘導樹脂のTgを制御できることが知られている。化学先駆物質として用いる入手が容易な1種類又はそれ以上の多様な汎用化学薬品により、イソシアネート誘導樹脂及びワックス物質の性質をカスタム調整できる。
【0027】
【表1】
【0028】
本発明のウレタン樹脂又はウレタン/ウレア樹脂のいずれかを作るために、二官能価及びそれよりも高い官能価のイソシアネートと反応する好適なアルコールには、任意の一価アルコールが含まれる。例えば、一価アルコールは、任意の脂肪族アルコール[例えば、メタノール、エタノール、(n−及びイソー)プロパノール、(n−、イソ−、t−)ブタノール、(n−、イソ−、t−などの)ペンタノール、(n−、イソ−、t−などの)ヘキサノール、(n−、イソ−、t−などの)オクタノール、(n−、イソ−、t−などの)ノナノール(nonanol)、(n−及び枝分かれの)デカノール、(n−及び枝分かれの)アンデカノール(undecanoles)、(n−及び枝分かれの)ドデカノール、(n−及び枝分かれの)ヘキサデカノール(hexadecanols)、(n−及び枝分かれの)オクタデカノール(octadecanols)、3−シクロヘキシル−1−プロパノール、2−シクロヘキシル−1−エタノール、シクロヘキシルメタノール、シクロヘキサノール、4−メチル・シクロヘキサノール、4−エチルシクロヘキサノール、4−t−ブチルシクロヘキサノールなどのC1−C22又は高級線形アルコール、任意の枝分かれアルコール、又は任意の環状脂肪族アルコール]と;脂肪族/芳香族アルコール[例えば、ベンジル・アルコール;オクチル;ノニル(nonyl);オクチル、ノニル及びドデシルフェノールのドデシルフェノール・アルコキシル;アルコキシルフェノール]と;フェノール、ナフトールなどの芳香族アルコール及びそれらの誘導体と;溶融環状アルコール(例えば、ロジン・アルコール、ヒドロアビエチル・アルコール、コレステリン、ビタミンEなど)及びその他の適切なアルコール(例えば、N,N−ジメチル−N−エタノールアミン、ステアラミド・モノエタノールアミン、トリプロピレングリコール・モノメチルエーテル、ヒドロキシブタノン(hydroxybutanone)、メントール、イソボルネオール、テルピネオール、12−ヒドリキシ・ステアリル・ステアラミドなど)でよい。望むならば、ポリオールのわずかな量(モルを基準として)も反応混合物に混和して、樹脂内にオリゴマー化学種を作れることが当業者には明らかであろう。好ましいアルコールは、ヒドロアビエチル・アルコール、オクチルフェノール・エトキシレート(ethoxylate)及びオクタデシル・アルコールである。
【0029】
本発明の混合ウレタン/ウレア樹脂を作るのに二官能価及び高次のイソシアネートと反応させるのに好ましいアミンには、他の求核試薬機能のグループ(例えば、トリエチルアミン)を除いた三次アミンを例外として、任意の一官能価アミンがある。例えば、モノアミンは、メチル・アミン、エチル・アミン、(n−及びイソー)プロピル・アミン、(n−、イソ−、t−)ブチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ペンチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ヘキシル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)オクチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ノニル・アミン、(n−及び枝分かれの)デシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ウンデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ヘキサデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、ジメチル・アミン、ジエチル・アミン、ジ(n−及びイソー)プロピル・アミン、ジ(n−、イソー、t−)ブチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ペンチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)シクロヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘプチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)デシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、シクロヘキシル・アミン、2,3−ジメチル−1−シクロヘキシル・アミン、ピペリジン、ピロリジンなどの任意の脂肪族1次又は2次アミン[例えば、C1−C22又は高級線形アミン、任意の枝分かれアミン、又は任意の環状脂肪族アミン]と;脂肪族/芳香族アミン(例えば、長い又は付加的なアルキル鎖を有するベンジル・アミン又は類似物質);アニリン、アニシジンなどの如き芳香族アミン;ロジン・アミン、デヒドロアビエチル・アミン、ジヒドロアビエチル・アミン、ヒドロアビエチル・アミンなどの溶融環状アミン;及びその他のアミン[例えば、アダマンチル(adamantyl)アミン;イソニペコトアミド(isonipecotamide);アメリカ合衆国テキサス州オースチンのハントスマン(Huntsman)ケミカル・カンパニーから市販されているM−シリーズ・ジェファミンの如きポリオキシアルキレンモノアミン(polyoxyalkylenemonoamines);3,3’−ジアミノ−N−メチル−ジプロピルアミンなどでよい。もし望むならば、わずかな量の(モルを基準として)ポリアミンを反応混合物に混和し、低重合体の化学種を生成できることが、当業者に明らかである。好ましいアミンは、オクタデシルアミンである。
【0030】
本発明の混合ウレタン/ウレア樹脂を作るのに一官能価イソシアネートと反応させるのに好ましいアルコールには、任意の一価アルコールがある。例えば、一価アルコールは、任意の脂肪族アルコール[例えば、メタノール、エタノール、(n−及びイソー)プロパノール、(n−、イソ−、t−)ブタノール、(n−、イソ−、t−などの)ペンタノール、(n−、イソ−、t−などの)ヘキサノール、(n−、イソ−、t−などの)オクタノール、(n−、イソ−、t−などの)ノナノール(nonanol)、(n−及び枝分かれの)デカノール、(n−及び枝分かれの)アンデカノール(undecanoles)、(n−及び枝分かれの)デデカノール、(n−及び枝分かれの)ヘキサデカノール(hexadecanols)、(n−及び枝分かれの)オクタデカノール(octadecanols)、3−シクロヘキシル−1−プロパノール、2−シクロヘキシル−1−エタノール、シクロヘキシルメタノール、シクロヘキサノール、4−メチル・シクロヘキサノール、4−エチルシクロヘキサノール、4−t−ブチルシクロヘキサノールなどのC1−C22又は高級線形アルコール、任意の枝分かれアルコール、又は任意の環状脂肪族アルコール]と;脂肪族/芳香族アルコール[例えば、ベンジル・アルコール、オクチル、ノニル(nonyl)、及びドデシルフェノール・アルコキシレート又はオクチル、ノニル、及びドデシルフェノール、アルコキシフェノール]と;フェノール、ナフトールなどの芳香族アルコール及びそれらの誘導体と;溶融環状アルコール(例えば、ロジン・アルコール、ヒドロアビエチル・アルコール、コレステリン、ビタミンEなど)及びその他の適切なアルコール(例えば、N,N−ジメチル−N−エタノールアミン、ステアラミド・モノエタノールアミン、トリプロピレングリコール・モノメチルエーテル、ヒドロキシブタノン(hydroxybutanone)、メントール、イソボルネオール、テルピネオール、12−ヒドリキシ・ステアリル・ステアラミドなど)と共に;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、ジメチロールプロピオン酸、サッカロース(蔗糖)、ポリテトラメチレン・グリコール(MW<〜3000:分子量が3000以下)、ポリプロピレン・グリコール(MW<〜3000)、ポリエステル・ポリオール(MW<〜3000)、ポリエチレン・グリコール(MW<〜3000)、ペンタエリトリット、トリエタノール・アミン、グリセリン、1,6−ヘキサンジオール、N−メチル−N、N−ジエタノール・アミン、トリメチロール・プロパン、N,N,N’,N’−テトラキス(2−ヒドロキシプロピル)エチレンジアミンなどの多官能価アルコールでよい。好ましいアルコールは、オクタデカノールである。
【0031】
本発明のイソシアネート誘導ワックス及び樹脂を作るのに一官能価イソシアネートと反応させるのに好ましいアミンには、他の求核試薬機能のグループ(例えば、トリエチルアミン)を除いた三次アミンを例外として、任意の一官能価アミンがある。例えば、モノアミンは、任意の脂肪族1次又は2次アミン[例えば、メチル・アミン、エチル・アミン、(n−及びイソー)プロピル・アミン、(n−、イソ−、t−)ブチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ペンチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ヘキシル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)オクチル・アミン、(n−、イソ−、t−などの)ノニル・アミン、(n−及び枝分かれの)デシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ウンデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)オクタデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ヘキサデシル・アミン、(n−及び枝分かれの)ドデシル・アミン、ジメチル・アミン、ジエチル・アミン、ジ(n−及びイソー)プロピル・アミン、ジ(n−、イソー、t−)ブチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ペンチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)シクロヘキシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ヘプチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクチル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)デシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)オクタデシル・アミン、ジ(n−、イソー、t−などの)ドデシル・アミン、シクロヘキシル・アミン、2,3−ジメチル−1−シクロヘキシル・アミン、ピペリジン、ピロリジンなどのC1−C22又は高級線形アミン、任意の枝分かれアミン、又は任意の環状脂肪族アミン]と;任意の脂肪族/芳香族アミン(例えば、長い又は付加的なアルキル鎖を有するベンジル・アミン又は類似物質);アニリン、アニシジンなどの如き芳香族アミン;ロジン・アミン、デヒドロアビエチル・アミン、ジヒドロアビエチル・アミン、ヒドロアビエチル・アミンなどの溶融環状アミン;及びその他のアミン[例えば、アダマンチル(adamantyl)アミン;イソニペコトアミド(isonipecotamide);アメリカ合衆国テキサス州オースチンのハントスマン・ケミカル・カンパニーから市販されているM−、D−及びT−シリーズ・ジェファミン(Jeffamines)の如きポリオキシアルキレンモノ−(polyoxyalkylenemono-)、ジー又はトリアミン;3,3’−ジアミノ−N−メチル−ジプロピルアミンなど;と共に、ポリエチレン・イミンの如き多官能価アミン;エチレン・ジアミン;ヘキサミチレン・ジアミン;シクロヘキシルジアミンの異性体;1,3−ペンタジアミン;1,12−ドデカンジアミン;3−ジメチルアミノプロピルアミン;4,7,10−トリオキサ−1,13−トリデカンジアミン;ジエチレン・トリアミン;3、3−ジアミノ−N−メチルジプロピルアミン;トリス(2−アミノエチル)アミンなど]でよい。好ましいアミンは、オクタデシルアミンである。
【0032】
さらに、化合物を含有するヒドロキシル/アミノを用いることもできる(ジ−及び高級多官能価イソシアネートは、ヒドロキシル・グループに対するアミンの反応とは異なる利点を有するし、モノイソシアネートは、選択的にアミンと反応するか、又は、アミン及びヒドロキシル・グループの両方と反応する)。この例には、エタノールアミン、ジエタノールアミンなどがある。
【0033】
また、化合物を含有するアミド又は他の求核試薬は、イソシアネート(モノ、ジなど)と反応できる。その例のいくつかには、ウレア、オレアミド、ステアラミドなどがある。
【0034】
本発明のウレタン樹脂及びウレタン/ウレア樹脂に好ましい先駆物質には、モノー、ジー及びその他のポリ・イソシアネートがある。モノイソシアネートの例には、オクタデシルイソシアネート;オクチルイソシアネート;ブチル及びt−ブチルイソシアネート;シクロヘキシル・イソシアネート;アダマンチル(adamantyl)イソシアネート;エチルイソシアネートアセテート;エトキシカルボニルイソシアネート;フェニルイソシアネート;アルファメチルベンジル・イソシアネート;2−フェニルシクロプロピル・イソシアネート;ベンジルイソシアネート;2−エチルフェニルイソシアネート;ベンゾイルイソシアネート;メタ及びパラ・トリルイソシアネート;2−,3−又は4−ニトロフェニルイソシアネート;2−エトキシフェニル・イソシアネート;3−メトキシフェニル・イソシアネート;4−メトキシフェニルイソシアネート;エチル4−イソシアネートベンゾエート;2,6−ジメチルフェニルイソシアネート;1−ナフチルイソシアネート;(ナフチル)エチルイソシアネートなどがある。ジイソシアネートの例には、イソホロン・ジイソシアネート(IPDI);トルエン・ジイソシアネート(TDI);ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI);水素化ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(H12MDI);テトラ−メチル・キシレン・ジイソシアネート(TMXDI);ヘキサメチレン−1、6−ジイソシアネート(HDI);ヘキサメチレン−1,6−ジイソシアネート;ナップシレン(napthylene)−1,5−ジイソシアネート;3、3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイソシアネート;3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニルジイソシアネート;フェニレン・ジイソシアネート;4,4’−ビフェニルジイソシアネート;トリメチルヘキサメチレン・ジイソシアネート;テトラメチレン・キシレン・ジイソシアネート;4,4’−メチレンビス(2、6−ジエチルフェニル・イソシアネート);1,12−ジイソシアネートドデカン;1,5−ジイソシアネート−2−メチルペンタン;1,4−ジイソシアネートブタン;サイクロヘキサレン・ジイソシアネート及びその異性体;HDIのウレチジオン(uretidione)二量体などがある。トリイソシアネート又はこれらの等価物には、TDIなどのトリメチロールプロパン三量体や;TDI、HDI、IPDIなどのイソシアネート三量体や;TDI、HDI、IPDIなどのビウレット三量体がある。高級イソシアネート多官能価の例には、TDI/HDIなどの共重合体や、MDI低重合体がある。
【0035】
本発明の相変化インクは、相変化キャリア・システム又は組成物を含有する。一般に、相変化キャリア組成物は、直接印刷モードでの使用、若しくは間接又はオフセット印刷転写システムでの使用に向くように設計してある。直接印刷モードの場合、相変化インクが必要な特性を示すように、相変化キャリア組成物は、一般に、1種類又はそれ以上の化学薬品から作られている。これら特性は、(1)最終受け媒体(印刷媒体)に直接印刷した後に、周囲温度まで冷却した際、印刷媒体(最終受け媒体)上に相変化インクの薄膜の厚さが均一になることであり、(2)印刷媒体を曲げた際に、その上に形成した画像が割れないように、相変化インクの充分な柔軟性を維持しながら、しなやかさがあることであり、(3)相変化インクが、明るさ、クロマ、透明性及び熱安定性に対して高いレベルを有することである。オフセット印刷転写又は間接印刷モードにおいては、アメリカ合衆国特許第5389958号(特開平6−293178号公報に対応)に記載されているように、相変化キャリア組成物は、上述の特性を有するだけではなく、かかるシステムで使用するのに必要な流体工学及び機械的特性も有するように意図されている。包括的に本発明を意味する相変化キャリア組成物及びこれから作ったインクは、ウレタン樹脂及びウレタン/ウレア樹脂と共に、2つの他の重要な(クリティカル)成分を包含している。これら4つのクリティカル成分は、(1つ又はそれ以上の)オプション成分を補って、市販の相変化キャリア組成物を調合できる。1つ又はそれ以上の市販の化学先駆物質を変化させて、本発明のインクのキャリア組成物内に用いる際に、本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂材料を調整して、上述の望ましい特性を得る。
【0036】
本発明の相変化キャリア組成物は、カラー・インデックス(C.I.)ソレベント・ダイズ(Solvent Dyes)、ディスパース・ダイズ(Disperse Dyes)、改良したアシド(Acid)及びダイレクト・ダイズ(Direct Dyes)、ベーシック・ダイズ(Basic Dyes)、サルファ・ダイズ(Sulphur Dyes)又はバト・ダイズ(Vat Dyes)などの従来の相変化インク着色物質や、及び/又はアメリカ合衆国特許第5621022号(特開平8−239612号公報に対応)に開示されている如き高重合体染料、及び/又は顔料と組み合わせて使用し、相変化インクを作ってもよい。代わりに、アメリカ合衆国特許第5780528号(特開平10−72549号公報に対応)に開示されているように、本発明の相変化キャリア組成物が、着色ウレタン樹脂又はウレタン/ウレア樹脂や他のイソシアネート誘導着色樹脂を用いてもよい。
【0037】
本発明による相変化キャリア組成物及びそれから作ったインクの第3のクリティカル成分は、モノアミドである。モノアミド化合物は、典型的には、1次又は2次モノアミドのいずれかを包含しているが、好ましくは、2次モノアミドである。1次モノアミドとしては、ウィトコ(Witco)ケミカル・カンパニー製のケマミド(KEMAMIDE)Sの如きステアラミドを用いることができる。2次モノアミドとしては、ウィトコ・ケミカル・カンパニー製のベヘニル・ベネンアミド(benenamide)(KEMAMIDE EX-666)及びステアリル・ステアラミド(KEMAMIDE S-180)は、特に有用なモノアミドである。しかし、ステアリル・ステアラミド(KEMAMIDE S-180)は、本発明の相変化インクを作る際に選択したモノアミドである。
【0038】
本発明による相変化キャリア組成物及びそれから作ったインクの第4のクリティカル成分は、少なくとも1つのポリエチレン・ワックスである。好適には、このポリエチレン・ワックスの分子量は、約500から約5000、より好適には、約700から約2000、最適には、約800から約1200である。好ましいポリエチレン・ワックスは、ペトロライト(Petrolite)から入手できるポリワックス(Polywax)850、Polywax 1000又はPolywax2000である。
【0039】
好適には、この相変化キャリア組成物及びこれから作ったインクにおける単一のウレタン樹脂又は複数のウレタン樹脂の総量は、キャリア組成物の重さで、約10%から約40%、より好適には、約15〜35%、最適には、約20〜30%である。また、好適には、相変化キャリア組成物内の単一の混合ウレタン/ウレア樹脂又は複数の混合ウレタン/ウレア樹脂の総量は、同様に、キャリア組成物の重さで、約10%から約40%、より好適には、約15〜35%、最適には、約20〜30%である。さらに好適には、モノアミド・ワックス及びポリエチレン・ワックスの組合せの総量は、キャリア組成物の重さで、約40%から約70%、より好適には、約45〜60%、最適には、約48〜57%である。
【0040】
ポリエチレン・ワックスに対するモノアミド・ワックスの重量比は、約200:1から約9:1が望ましい。より好適には、この重量比は、約50:1から約12:1であり、最適には、約25:1から約16:1である。
【0041】
直接印刷及び間接転写印刷システムに用いる従来の相変化インクは、アメリカ合衆国特許第4889560号(日本特許第1884798号に対応)及び第5372852号に記載されている。これらインクは、1種類又はそれ以上の脂肪酸アミド含有物質を含有する相変化インク・キャリアを含んでおり、通常は、相溶性の着色剤と組み合わせたモノアミド・ワックス及びテトラアミド樹脂と、1種類又はそれ以上の粘着付与剤と、1種類又はそれ以上の柔軟剤と、1種類又はそれ以上の抗酸化剤とを含んでいる。好適なテトラアミド樹脂は、ダイマー酸(二量体酸)、エチレン・ジアミン及びステアリン酸の反応生成物であるダイマー酸をベースにしたテトラアミドである。典型的なモノアミドは、ステアリル・ステアラミドである。好適な粘着付与剤樹脂は、水素化アビエチン(ロジン)酸のグリセロール・エステルであり、好適な抗酸化剤は、ユニローヤル(Uniroyal)ケミカル・カンパニーが商品名ナウガード(Naugard)524として提供している。本発明に用いるウレタン及びウレタン/ウレア樹脂は、従来のキャリア組成物内の1つ又はそれ以上の成分を置き換えることができ、また、本発明の樹脂成分を用いるインクは、本明細書で開示したウレタン及び/又はウレタン/ウレア樹脂、及び/又はイソシアネート誘導ワックスにより置換された従来の成分の総てを包含できる。
【0042】
上述の4つのクリティカル成分(ウレタン樹脂、混合ウレタン/ウレア樹脂、モノアミド及びポリエチレン・ワックス)の組合せにより調合されたインク利点は、従来の相変化インクに対して次のようなものである。
【0043】
(1)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂は、非常に純粋で、塩及び他の不溶性異物に影響されない。これにより、濾過が容易なこれら物質からインクを作れるし、インク・ジェット印刷装置において高い信頼性が得られる。これは、主要な利点である。
【0044】
(2)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂を特別に処理して、インク・ジェット印刷装置内及び出力サブストレート上で、本発明のインクの性質を最適にする物理的特性を与えることができる。これら望ましいインク特性は、アメリカ合衆国特許第5389958号(特開平6−293178号公報に対応)で基準としている融点、粘度、透明性、ダイナミック機構を含んでいる。
【0045】
(3)本発明のウレタン樹脂及び混合ウレタン/ウレア樹脂をモノアミド・ワックス及びポリエチレン・ワックスと組み合わせて用いて、従来のインク組成物に対して改良された降伏応力対温度特性を示すインク組成物が得られる。これは、従来のインクが可能であった圧力よりも低い圧力で、間接印刷過程での溶融及び転写ステップの間に、インク滴が、上昇した温度で、広がり、溶融できるようにする。
【0046】
(4)本明細書で開示した付加ポリエチレン・ワックスによるインクの配合は、ポリエチレン・ワックスのなしで配合した同様なインク・ステックと比較した場合、最終的に流し込んでモールドして固めたインク・ステックにおいて良好な表面仕上げを示すと共に、これらのプラスチック・モールドからの剥離が良好である。本発明のインク・ステックから生じるインクの廃棄物が、プリンタの廃棄物用インク・トレイから一層簡単に剥離でき、簡単に使用できる。さらに、ポリエチレン・ワックスが混合したインクにより作ったプリント出力は、上昇した温度でも良好な耐ブロッキング性(不粘着性)を示す。
【0047】
多くの他の特許が、相変化インク・ジェットのインクに用いる他の物質について記載している。これら特許の例としては、アメリカ合衆国特許第3653932号、4390396号、4484948号、4684956号、4851045号、5006170号、5151120号、EP出願第0187352号及び第0206286号、PCT特許出願第WO94/04619号などがある。これら他の物質には、パラフィン、微結晶性ワックス、エステル・ワックス、アミド・ワックス、脂肪族ワックス、脂肪族アルコール、脂肪酸アミド及び他のワックス物質、スルホンアミド物質、異なる自然資源(例として、タル油ロジン及びロジン・エステル)から作った樹脂物質、多くの合成樹脂、オリゴマー(低重合体)、ポリマー(高重合体)、コポリマー(共重合体)、及びアイオノマーが含まれる。本発明の相変化キャリア組成物は、他の物質をオプションとして任意に含むことができることが当業者には明らかであろう。
【0048】
シエグウェーク・ファベンファブリック・キラー、ドクター・ラングアンド・カンパニー(Siegwerk Farbenfabrik Keller, Dr. Rung and Co.)に譲渡された上述のアメリカ合衆国特許第5496879号、並びにドイツ国特許第DE420536AL号及びDE4205713AL号は、相変化又はホット・メルト・グラビア印刷に用いる物質を記載している。本発明のイソシアネート誘導物質は、これら物質と相溶性があり、その用途や、ホット・メルト・インク技術を用いる他の同様な印刷方法において使用できることが、当業者には明らかであろう。
【0049】
相変化印刷を使用する郵便消印、工業的マーク付け、ラベルの如き用途では、減法原色以外の他のインクの色が望ましく、本発明がこれらの必要性に適合することが、当業者には明らかであろう。「目に見えない」コーディングや、製品へのマーク付け等の用途では、赤外線(IR)又は紫外線(UV)吸収染料を本発明のインクに混和できる。
【0050】
本発明のインクは、直接又は間接(オフセット)印刷用途で、印刷装置内で等しく良好に使用できる。直接印刷装置で用いる際、サブストレートの表面上に直接相変化着色インクの層を直接的に印刷、又は生成する適切な方法は、次のステップから成る。
(1)(a)少なくとも1種類のイソシアネート誘導樹脂又はワックスを含有する相変化キャリア組成物と、(b)相変化相溶性着色物質と、の混合剤を含む固相の相変化インク組成物を形成し、
(2)固相の相変化着色インク組成物を相変化インク供給手段又はプリント・ヘッドに送り、
(3)液相の相変化着色インク組成物が形成されるレベルまで、供給手段又はプリント・ヘッドの動作温度を上昇させ、
(4)供給手段に近接してサブストレートを配置し、
(5)液相の相変化着色インク組成物の所定パターンを上記サブストレートの少なくとも一面に与え、
(6)この与えたインク組成物の温度を下げて、固相の相変化インク・パターンを上記サブストレート上に形成する。
適切な直接印刷過程は、アメリカ合衆国特許第5195430号に詳細に記載されている。
【0051】
間接又はオフセット印刷装置で用いる際、中間転写面から転写することにより、サブストレートの表面上に相変化着色インクの層を間接的に印刷、又は生成する適切な方法は、次のステップから成る。
(1)(a)少なくとも1種類のイソシアネート誘導樹脂又はワックスを含有する相変化キャリア組成物と、(b)相変化相溶性着色物質と、の混合剤を含む固相の相変化インク組成物を形成し、
(2)固相の相変化着色インク組成物を相変化インク供給手段又はプリント・ヘッドに送り、
(3)液相の相変化着色インク組成物が形成されるレベルまで、供給手段又はプリント・ヘッドの動作温度を上昇させ、
(4)供給手段に近接して中間転写面を配置し、
(5)液相の相変化着色インク組成物の所定パターンを中間転写面に与え、
(6)この与えたインク組成物の温度を下げて、第2中間温度で固相の相変化インク・パターンを中間転写面上に形成する。
(7)相変化インクを中間転写面から最終サブストレートに転写する。
(8)相変化インク組成物をサブストレート上に固定して、印刷した媒体を形成する。この相変化インク組成物は、(a)第2動作温度で圧縮力が加えられたときに、応力が増加することなく、広げられ且つ変形されやすい圧縮降伏応力と、相変化インク組成物がサブストレートに転写され固定されたときに、バンディングをずらし、性質を劣化させることを避けるのに充分な内部結合力と、(b)固定化の後のサブストレート上での延性とを有する。
適切なオフセット又は間接印刷過程は、アメリカ合衆国特許第5389958号に詳細に記載されている。
【0052】
本発明のポリエチレン・ワックスは、プリントしたサブストレート上のオーバーコート層としても使用できる。このアプリケーションにおいて、サブストレート、好ましくは紙に、任意のインク、好ましくは相変化インク、一層好ましくは本発明の相変化インク組成物によりプリントを行う。次に、プリントしたサブストレートを、上述のポリエチレン・ワックスにより被覆する。好ましくは、このオーバーコートにより、プリントしたサブストレートの表面領域の小さい部分の単に被覆する。また、一層好ましくは、プリントしたサブストレートの表面領域の約1%から約25%を、規則正しく間隔を開けたドット・マトリクスにより覆う。
【0053】
オーバーコートを用いる一例としては、従来手段により、テクトロニクス製Phaser(登録商標)340型プリンタで、紙のページにプリントする。このように作成したプリント紙では、画像の上がポリエチレン・ワックスのドット・マトリクス(約1%から約5%が埋まっている)によりプリントされる。このワックス・ドット・マトリクスは、他のインク・ジェット・プリンタ又は同じインク・ジェット・プリンタによってもプリントできる。このましくは、このオーバーコート処理の後のサブストレートは、同じインク・ジェット・プリンタの1組の圧力ローラを通過して、プリントしたサブストレートの表面にポリエチレン・ワックスを埋め込む。この処理は、プリントに対する非ブロッキング(非粘着))(重みをかけ、直立に持ち上げた場合、出力ページの頂部に横たわったページからのインクの移動を少なくする)特性を高めるので、インクの粘着性が低下して、プリンタの自動紙供給装置への紙の供給(ADF)を可能にする。この代わりに、アニロックス(スクリーン)ローラなどの他の手段により、ポリエチレン・ワックスを最終プリントに適用することもできるし、また、画像の残りを貫通(transfix)ドラムに移す前に、適切なドット又は他のマトリクスにて、ポリエチレン・ワックスをそのドラム上に噴射することもできる。よって、貫通処理の後に、画像の頂部にワックスのドット・マトリクスが残る。
【0054】
以下の例及び比較を用いて、本発明を更に詳細に説明する。特に断らない限り、総ての部分及び百分率は重さに対してであり、温度は摂氏である。以下の例は、ただ1つの特定の着色剤を取り上げているが、個別の例は単に説明のためであり、減法原色印刷に用いた任意の原色(シアン、黄色、マゼンタ及び黒)を各場合に利用できる点に留意されたい。
【0055】
【実施例】
実施例1[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及び黄色反応着色料の反応生成物]
イソホロン・ジイソシアネート(*1)の約525.0グラム(4.73当量)と、ジブチル錫ジラウレート(*2)触媒の1.5グラムを、オクチルフェノール・エトキシレート(octylphenol ethoxylate:*3)の986グラムの後に、トルボア(Trubore)攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約136゜Cまで加熱し、アメリカ合衆国特許第5231135号公報の表1の着色料Aに対応する黄色ポリマー着色料の約346.1グラムを加えて、この反応混合物を約2時間加熱した。更に、オクチルフェノール・エトキシレート(*3)の約110.0グラムを加えて、この反応混合物を約2時間にわたって約150゜Cで加熱した。生成物のフーリエ変換赤外分光(FT−IR)を行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計(Ferranti-Shirley cone-plate viscometer)で測定すると、粘度が約121cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置(electrothermal capillary melting point apparatus)の測定で、融点が約38゜Cから115゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約12.4゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約5634ミリリットル吸光度ユニット/グラム(milliliters Absorbance Units per gram)のスペクトルの強度であった。
なお、*1は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*2は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*3は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
【0056】
実施例2[1.5パート・ヒドロアビエチル・アルコール、0.5パート・オクタデシル・アミン及びイソホロン・ジイソシアネートの反応生成物]
ヒドロアビエチル・アルコール(*4)の約240.2グラム(0.676モル)を、トルボア(Trubore)攪拌器、N2ガス体の吸気口、200ml付加漏斗及び熱結合温度制御器を装備した1000mlの4つ口樹脂反応釜に加えた。イソホロン・ジイソシアネート(*5)の約100.0グラム(0.45モル)を付加漏斗に追加した。まず、ヒドロアビエチル・アルコールの攪拌を始め、約5分間にわたってイソホロン・ジイソシアネートの総てを追加した。ジブチル錫ジラウレート(*6)触媒の約0.22グラムを添加して、反応混合物をN2ガス体中で約125゜Cまで加熱した。125゜Cで4時間経過後、オクタデシル・アミン(*7)の約59.95グラム(0.225モル)を添加し、温度を約150゜Cまで上昇させ、約2時間保持した。反応生成物のFT−IRを行って、総てのNCO官能価が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレア周期数に対応する約1515−1555cm-1、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。最終混合ウレタン/ウレア樹脂生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、室温でクリアな固体樹脂であり、以下の物理的特性を示した。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約314.8cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置で測定で、融点が約67.9゜Cから87.0゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約23゜Cであった。
なお、*4は、アメリカ合衆国デラウェア州ウィルミングトンのハークルズ・インコーポレイテッドが市販しているアビトルEヒドロアビエチル・アルコールである。
*5は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピィツバーグのベーヤー・コーポレイションが市販しているデスモダー(Desmodur)Iイソホロン・ジイソシアネートである。
*6は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ・ケミカルズが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*7は、アメリカ合衆国ニュージャージ州のアクロス(ACROS)オーガニックスが市販しているオクタデシル・アミン(技術グレード)である。
【0057】
実施例3[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及びシアン反応着色料の反応生成物]
イソホロン・ジイソシアネート(*8)の約525.0グラム(4.73当量)と、ジブチル錫ジラウレート(*9)触媒の1.5グラムと、オクチルフェノール・エトキシレート(*10)の992.0グラムとを、トルボア攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約135゜Cまで加熱し、約3.5時間にわたって窒素の下で撹拌した。シアン・ポリマー着色料(*11)の約240.6グラムを加えて、この反応混合物を約2時間約150゜Cに加熱した。この生成物のFT−IRを行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約181.8cPs(センチポイズ)であり、電熱毛細管融点装置の測定で、融点が約59.9−70.2゜Cであり、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約23.1゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約5588ミリリットル吸光度ユニットのスペクトル/グラムの強度であった。
なお、*8は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*9は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*10は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
*11は、アメリカ合衆国サウスカロライナ州スパータンバーグのミリケン・アンド・カンパニー(Milliken and Company)が市販している実験用ブルーIII9495−28である。
【0058】
実施例4[オクチルフェノール・エトキシレート、イソホロン・ジイソシアネート及び混合黒反応着色料の反応生成物]
シアン・ポリマー反応着色料(*12)の約150.0グラム(0.295当量)と、アメリカ合衆国特許第5231135号の表1の着色料Uに対応するバイオレット・ポリマー着色料の約225.0グラム(0.147当量)と、アメリカ合衆国特許第5231135号の表1の着色料Bに対応するオレンジ・ポリマー反応着色料の約345.0グラム(0.552当量)と、イソホロン・ジイソシアネート(*13)の約450.0グラム(4.054当量)と、ジブチル錫ジラウレート触媒(*14)の0.18グラムとを、トルボア攪拌器、N2ガス体の吸気口、及び熱結合温度制御器を装備した3000mlの3つ口樹脂反応釜に加えた。この反応混合物を約90゜Cまで加熱し、窒素の下で撹拌した。約90゜Cで3.5時間経過後に、更に、ジブチル錫ジラウレート触媒(*14)の1.0グラムと、オクチルフェノール・エトキシレート(*15)の805.0グラム(3.012当量)を加え、温度を約130゜Cに上昇させて、約3.5時間にわたって保持した。この生成物のFT−IRを行って、総てのイソシアネート(NCO)の官能化が消費されるのを確実にした。約2285cm-1(NCO)のピークの不在(消失)と、ウレタン周期数に対応する約1540−1530cm-1及び約1740−1680cm-1でのピークの出現(又は大きさの増加)により、これを確認した。ジウレタン反応生成物をアルミニウム鋳型に流し込み、冷却し、硬化させた。この最終生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約163.0cPs(センチポイズ)であり、融点が周囲温度未満であったので電熱毛細管融点装置での測定ができず、20゜C/分の走査レートでデュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定したTgが約3.8゜Cであり、パーキン・エルマ・ラムダ2S UV/VIS分光光度計を用い、n−ブタノール内での希釈によって測定したλmaxとしては、約4667ミリリットル吸光度ユニット/グラムのスペクトルの強度であった。
なお、*12は、アメリカ合衆国サウスカロライナ州スパータンバーグのミリケン・アンド・カンパニー(Milliken and Company)が市販している実験用ブルーIII9495−28である。
*13は、アメリカ合衆国ペンシルバニア州ピッツバーグのベイヤー・コーポレーション(Bayer Corp.)が市販しているデスモジュールIイソホロン・ジイソシアネートである。
*14は、アメリカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキのアルドリッチ(Aldrich)ケミカルが市販しているジブチル錫ジラウレートである。
*15は、アメリカ合衆国ニュージャージ州クランベリーのローヌ・プーランク・カンパニー(Rhone-Poulenc Co.)が市販しているIGEPAL CA−210オクチルフェノール・エトキシレートである。
【0059】
実施例5[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及びシアン着色ウレタン樹脂から作ったシアン・インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例3のシアン着色樹脂の約237.5グラムと、実施例2の反応生成物であるウレタン/ウレア混合材料の約237.5グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*16)の約473グラムと、ポリウレタン・ワックス(*17)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*18)の約2グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。約1時間の撹拌の後に、3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、シアン・インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.7cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約89゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約21.9゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1469ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*16は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*17は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*18は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0060】
実施例6[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及び黄色着色ウレタン樹脂から作った黄色インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例1の着色樹脂の約264グラムと、実施例2の生成物の約225.7グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*19)の約458グラムと、ポリウレタン・ワックス(*20)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*21)の約2グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、黄色インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.7cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約90゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約20゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1529ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*19は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*20は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*21は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0061】
実施例7[アミド・ワックス、ポリエチレン・ワックス、混合ウレタン/ウレア樹脂及び黒着色ウレタン樹脂から作った黄色インク]
ステンレス合金のビーカー内で、実施例4の着色ウレタン樹脂の約220グラムと、実施例2の反応生成物のウレタン/ウレア混合材料の約220グラムと、ウィトコ(Witco)S−180ステアリル・ステアラミド(*22)の約508グラムと、ポリウレタン・ワックス(*23)の約50グラムと、ユニローヤル・ナウガード(Uniroyal Naugard)445抗酸化剤(*24)の約2.0グラムとを化合させた。これら物質を、炉の中で約125゜Cの温度で一緒に溶融し、次に、約125゜Cで約1時間にわたって温度制御マントにて攪拌によりブレンドした。3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙と共に、加熱したモット(Mott)装置(モット・メタウラギカル、Mott Metallurgicalから市販されている)を用いて、約15psi(ポンド/平方インチ)の圧力で、黒インクを濾過した。濾過した相変化インクを鋳型に注ぎ、固化させて、インク・スティックを形成した。この最終インク生成物の特徴は、以下の物理的特性で表せる。すなわち、これら物理的特性とは、約140゜Cで、フェランチ・シャーリー円錐板粘度計で測定すると、粘度が約12.9cPs(センチポイズ)であり、デュポン2100熱量計を用いて差動走査熱量測定法により測定した融点が約89゜Cであり、レオメーター・ソリッド・アナライザ(RSAII)を用いるダイナミック機械的分析法で測定したTgが約16゜Cであった。このインクのスペクトラム強度は、ブタノール内で固体インクを溶解した溶液内での着色剤の測定を基本とした分光写真手順を用い、パーキン・エルマー・ラムダ(Perkin Elmer Lambda)2SUV/VIS分光光度計を用いて測定することにより決まった。このインクのスペクトラム強度は、λmaxで、約1434ミリリットル吸光度ユニット/グラムであった。
なお、*22は、アメリカ合衆国テネシー州メンフィスのウイトコ・ケミカル・カンパニーが市販しているケムアミド(Kemaide)S−180ステアリル・ステアラミドである。
*23は、アメリカ合衆国オクラホマ州タルサのペトロライト(Petrolite)ケミカルが市販しているポリワックス850−ポリエチレン・ワックスである。
*24は、アメリカ合衆国コネッティカット州オクスフォードのユニローヤル・ケミカル・カンパニーが市販しているナウガード(Naugard)445抗酸化剤である。
【0062】
[印刷試験]
実施例5、6及び7のインクを、オフセット転写印刷システムを用いた本願出願人製のテクトロニクス製Phaser(登録商標)340型プリンタで試験した。上述のインクを原色として、又は、各々を組み合わせるか若しくはPhaser(登録商標)340型プリンタのプリント・インクと組み合わせて用いた場合、上述のインクの総てが完全に転写され、良好な色の画像、印刷品質、及び耐久性があることが分かった。
【0063】
実施例5、6及び7のインクをモールドHIPSMA(High Impact Polystyrene/Maleic Anhydride:高耐衝撃性ポリスチレン/無水マレイン酸)プラスチック・カップ又はタブに流し込み、冷却し、凝固させた。これらの実施例から得た最終固形インク・ステックは、ポリエチレン・ワックスを付加しない類似の調合と比較した場合、非常に良好な表面仕上げであり、プラスチック・カップからの外すのが良好であるという特性を有する。
【0064】
これら実施例を用いたプリントは、ポリエチレン・ワックスを付加しない類似の調合と比較した場合、高温において、良好なブロッキング耐性を示した。使用したブロッキング試験は、ソサイティ・フォ・イメージング・サイエンス・アンド・テクノロジー(Society for Imaging Science and Technology)が1996年に出版したNIP12の会報である「The Twelfth International Congress on Digital Printing Techologies」の56ページに記載されている。
【0065】
実施例8
3番のファットマン(Whatman)フィルタ紙を用いて、ペトロライト(Petrolite)PE850ワックスの約500グラムを濾過した。この濾過は、約125゜Cで15psiで行った。濾過したポリエチレン・ワックスをアルミニウム・インク・モールドに流し込み、テクトロニクス製Phaser(登録商標)300型インク・ステックの形状に硬化した。このワックス・ステックをPhaser(登録商標)300型プリンタのインク溜め内に配置した。Phaser(登録商標)340型プリンタを用いて予め形成した画像の頂部の上に、Phaser(登録商標)300型プリンタを用いてPEワックス・ドットのマトリクスをプリントした。このマトリクスは、領域の被覆面積が約1%から約20%で変動した。ワックス・ドットの被覆面積が約5%のマトリクスは、画像を覆うワックスの最小量を配置するという点と、写真複写機において良好なドキュメント供給性能を達成するという点とを良好に妥協させることが判った。この重ねプリント方法による出力シートは、ゼロックス社、キャノン株式会社及びミノルタ株式会社などの種々の写真複写機の自動ドキュメント供給装置によって供給する場合、Phaser(登録商標)340型インクや、アメリカ合衆国特許第5830942号(特開平10−101981号公報に対応)によって形成したインクを用いて行ったプリントのドキュメント供給特性を改善する。
【0066】
本発明の特定実施例について上述したが、本発明の要旨を逸脱することなく種々の変更、変形及び変種が可能なことが明らかであろう。例えば、ウレタン反応生成物を得る際に、必要とする正規組成比を維持する限り、単一のアルコール先駆物質又は多数のアルコール先駆物質を適切なイソシアネートと共に用いてもよい点に留意されたい。同様に、ウレアが反応生成物の際、必要とする正規組成比を維持する限り、単一のアミン先駆物質又は多数のアミン先駆物質を用いてもよい。ウレタン/ウレア反応生成物を得る際、単一又は多数のアルコール及びアミンの先駆物質を適切な正規構成比内で用いてもよい。よって、かかる変更、変形及び変種は、本発明の要旨の範囲内のことである。
【0067】
【発明の効果】
上述の如く、本発明の相変化インク・キャリア組成物によれば、粘性を下げ、実質的に透明とし、表面の摩擦係数を下げることができる。また、インク・ステックの表面の外見が改善され、モールド及び廃棄物収集トレイが不要になる。さらに、完了したプリントの粘着(ブロッキング)特性も改善できる。
Claims (3)
- 少なくとも1つのアルコールとイソシアネートとの反応による反応生成物であるウレタン樹脂と;少なくとも1つのアルコール、イソシアネート及び少なくとも1つのアミンの反応生成物である混合ウレタン/ウレア樹脂との一方又は両方と、
少なくとも1つのモノアミドと、
少なくとも1つのポリエチレン・ワックスと
の組み合わせを含み、
上記ウレタン樹脂の生成するのに用いるアルコールは、一価脂肪族アルコール、一価芳香族アルコール、一価脂肪族/芳香族アルコール、一価縮合環アルコール、ポリオール、及びこれらの混合物から成るグループから選択された相変化インク・キャリア組成物。 - 少なくとも1つのアルコールとイソシアネートとの反応による反応生成物であるウレタン樹脂と;少なくとも1つのアルコール、イソシアネート及び少なくとも1つのアミンの反応生成物である混合ウレタン/ウレア樹脂との一方又は両方と、
少なくとも1つのモノアミドと、
少なくとも1つのポリエチレン・ワックスと
の組み合わせを含み、
上記ウレタン樹脂を生成するのに用いる上記アルコールは、一価脂肪族アルコール、一価芳香族アルコール、一価脂肪族/芳香族アルコール、一価縮合環アルコール、ポリオール、及びこれらの混合物から成るグループから選択され、
上記混合ウレタン/ウレア樹脂を生成するのに用いる上記イソシアネートは、モノイソシアネート、ジイソシアネート、トリイソシアネート、ジイソシアネートのコポリマー、及びトリイソシアネートのコポリマーから成るグループから選択され、
上記混合ウレタン/ウレア樹脂を生成するのに用いる上記アミンは、脂肪族モノアミン、芳香族モノアミン、脂肪族/芳香族モノアミン、及び縮合環系モノアミンから成るアミン、並びにヒドロキシル/アミノ含有化合物から成るグループから選択された相変化インク・キャリア組成物。 - 少なくとも1つのアルコールとイソシアネートとの反応による反応生成物であるウレタン樹脂と;イソシアネート、少なくとも1つのアルコール、及びオクタデシル・アミンの反応生成物である混合ウレタン/ウレア樹脂との一方又は両方と、
少なくとも1つのモノアミドと、
少なくとも1つのポリエチレン・ワックスと、
少なくとも1つの着色料と
の組み合わせを含み、
上記ウレタン樹脂の生成するのに用いるアルコールは、一価脂肪族アルコール、一価芳香族アルコール、一価脂肪族/芳香族アルコール、一価縮合環アルコール、ポリオール、及びこれらの混合物から成るアルコールのグループから選択された相変化インク・キャリア組成物。
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