JP4233650B2

JP4233650B2 - インキ組成物

Info

Publication number: JP4233650B2
Application number: JP29922398A
Authority: JP
Inventors: ビーガンドラッククルト; エーサンチェスルイス; エーハンジリックチェリル; ブロドスキーキャシー−ジョー; エルコルトリチャード; エムモンテスアイリーン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2018-10-21
Also published as: JPH11199813A; US5769929A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はインキ組成物とその調製法、及びその使用法に関するものである。更に詳しく述べるならば、本発明はインキジェット印刷法に適した組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，０１９，１６６号では、染料、液状媒体、及び界面活性剤から成る、サーマルインキジェット印刷用組成物を開示している。このとき、界面活性剤は、ポリオキシアルキル化エーテル類、両末端に陰イオン基を持つフルオロチオアルキル類、アルキル＝アリールスルホナート（アリールスルホン酸アルキル）類、アルキルアミン第４級塩類、及びそれらの混合物から成るグループより選ばれるものである。また、開示されたインキ組成物をサーマルインキジェットプリンタより射出し、基材上に画像を印刷する方法も開示している。
【０００３】
米国特許第５，４０１，３０３号では、鮮明な輪郭を描く第１のインキと、界面エネルギーの低い第２のインキとの界面に見られるハロ効果が、第１のインキにある種のフルオロカーボン化合物類を添加することにより誘起されるものであるプロセスを開示している。この添加によっても、第１のインキによる輪郭の鮮明さは保たれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
既知の組成物及びプロセスは、その意図した目的には適しているが、より改良されたインキ組成物が必要とされている。更に、貯蔵安定性のより優れたインキ組成物が必要とされている。また鮮明な輪郭の画像を印刷できるインキ組成物が必要とされている。更に、２色以上を近接して印刷しても、混色にじみが少ない又は無いインキ組成物が必要とされている。固化／融解安定性の優れたインキ組成物もまた必要とされている。更に、全ての色調を鮮明に印刷できるインキ組成物が必要とされている。また、紙基材上に印刷しても透き透しの少ないインキ組成物が必要とされている。更にまた、着色料として顔料を含むインキ組成物がフッ化物を含んでいる場合においても、混色にじみが少ない、染料含有インキ組成物が必要とされている。
【０００５】
本発明の目的は、上記の長所を持つインキ組成物を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明（又はその特有の実施の形態）の目的は、水と、少なくとも一つのアニオン官能基と前記アニオン官能基と会合するカチオン対イオンとを持つアニオン染料と、式［［（Ｆ_２ｎ＋１Ｃ_ｎＣＨ_２ＣＨ_２Ｓ）_２（ＣＨ_３）Ｃ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ⁻］［Ｂ^＋］（ここで、ｎは８〜２０の整数、及びＢはカチオンである）で示される物質と、を含むインキ組成物で、前記カチオン対イオンが、テトラメチルアンモニウムであり、前記インキ組成物中に含まれるアルカリ金属カチオン類が１×１０^−３モル／リットル以下であることを特徴とするインキ組成物により達成できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明のインキは水性液状ビヒクルを含むものである。液状ビヒクルは、単独の水のみ、又は水と水に可溶又は水と混和する有機成分との混合物であり、その有機成分は、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール類、グリセリン、ジプロピレングリコール類、ポリエチレングリコール類、ポリプロピレングリコール類、トリプロピレングリコール＝モノメチルエーテル、アミド類、エーテル類、尿素、尿素置換体、エーテル類、カルボン酸類及びその塩類、エステル類、アルコール類、有機スルフィド類、有機スルホキシド類、スルホン類（例えば、スルホラン）、アルコール誘導体、カルビトール、ブチルカルビトール、セルソルブ、エーテル誘導体、アミノアルコール類、ケトン類、Ｎ−メチルピロリドン、２−ピロリドン、シクロヘキシルピロリドン、ヒドロキシエーテル類、アミド類、スルホキシド類、ラクトン類、高分子電解質類、メチル＝スルホニルエタノール、イミダゾール、及びその他の水に可溶又は水と混和する物質、及びそれらの混合物である。水と水に可溶又は混和する有機溶媒との混合物を液状ビヒクルとして用いる場合、水と有機溶媒の比率は、通常約１００：０〜約３０：７０、望ましくは約９７：３〜約４０：６０の範囲である。水以外の液状ビヒクル成分は通常、水（１００℃）以上の沸点をもつ湿潤剤として働く。本発明のインキ組成物中において、液状ビヒクルは通常インキの約６０〜約９５重量％、望ましくは約７０〜約９０重量％を占めるが、この範囲を越えても差支えない。
【０００８】
また、インキ中には次の式で示される物質が含まれる。
【０００９】
【化１】
ここで、ｎは約８〜約２０の整数、及びＢはカチオンである。ある実施の形態においては、ｎは１０、及びＢは（ＨＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_２ＮＨ_２ ^＋であった。適当な他のカチオンの例としては、アンモニウム、（ＨＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２）_３ＮＨ^＋、（ＨＯ−ＣＨ_２ＣＨ_２）ＮＨ_３ ^＋、イミダゾリウム、Ｎ−メチルイミダゾリウム、又はＮ−ブチルイミダゾリウムなどのイミダゾリウムカチオン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン＝ヒドロクロリド、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン＝ヒドロシトラート、プロトン化１，４−ジアザビシクロ［２．２．２］オクタン、等が挙げられる。この式で示される物質は、例えば、ニューヨーク州アーズレイ（ノースカロライナ州グリーンスボロ）、チバガイギーより、ロジン(LODYNE) Ｐ−２０１として入手できる。上記の式で示されるフッ化物は、インキ中に効果的な又は必要な量含まれる。通常、インキの約０．１〜約１０重量％、望ましくは約０．５〜約５重量％であるが、この範囲を越えても差支えない。
【００１０】
また、本発明のインキ組成物にはアニオン染料が含まれている。適当な染料の例としては、フードブラックＮｏ．１、フードブラックＮｏ．２、フードレッドＮｏ．４０、フードブルーＮｏ．１、フードイエローＮｏ．７等のフード染料類、ＦＤ＆Ｃ染料類、アシッドブラック染料類（Ｎｏ．１、７、９、２４、２６、４８、５２、５８、６０、６１、６３、９２、１０７、１０９、１１８、１１９、１３１、１４０、１５５、１５６、１７２、１９４等）、アシッドレッド染料類（Ｎｏ．１、８、３２、３５、３７、５２、５７、９２、１１５、１１９、１５４、２４９、２５４、２５６等）、アシッドブルー染料類（Ｎｏ．１、７、９、２５、４０、４５、６２、７８、８０、９２、１０２、１０４、１１３、１１７、１２７、１５８、１７５、１８３、１９３、２０９等）、アシッドエロー染料類（Ｎｏ．３、７、１７、１９、２３、２５、２９、３８、４２、４９、５９、６１、７２、７３、１１４、１２８、１５１等）、ダイレクトブラック染料類（Ｎｏ．４、１４、１７、２２、２７、３８、５１、１１２、１１７、１５４、１６８等）、ダイレクトブルー染料類（Ｎｏ．１、６、８、１４、１５、２５、７１、７６、７８、８０、８６、９０、１０６、１０８、１２３、１６３、１６５、１９９、２２６等）、ダイレクトレッド染料類（Ｎｏ．１、２、１６、２３、２４、２８、３９、６２、７２、２３６等）、ダイレクトエロー染料類（Ｎｏ．４、１１、１２、２７、２８、３３、３４、３９、５０、５８、８６、１００、１０６、１０７、１１８、１２７、１３２、１４２、１５７等）が挙げられる。本発明のインキに用いられる望ましい染料の例としては、マサチューセッツ州デイトン、ゼネカカラーズ(Zeneca Colours)より入手できる、プロジェットファストシアン(PROJET FAST CYAN) ２、プロジェットファストイエロー２、プロジェットファストマゼンタ２、プロジェットファストブラック２等の、プロジェットファスト２シリーズの染料が挙げられる。これらの染料を用いることにより、１００万回のパルス放射の後もインキの粘度が増加、減少、又は熱沈殿が生じないなど、熱安定性が向上し、耐水性に優れ、全ての色調を鮮明に印刷し、高い光学濃度、及びインキ中の染料濃度を低くできるなどの効果がある。
【００１１】
通常市販されているアニオン染料は、そのアニオン基が、Ｎａ⁺、Ｌｉ⁺、Ｋ⁺等のアルカリ金属カチオン対イオンと会合しているものである。対イオンとしてアルカリ金属カチオンを含むアニオン染料が、本発明のインキ中に存在するフッ化物と混合された場合、フッ化物と染料が反応して塩が生じ、このためインキ組成物の貯蔵安定性が低下する。塩の生成によりインキが二相に分離し、上相（インキ組成の大部分を占める）は、普通紙基材上に異なる色のインキと近接して印刷を行った場合、好ましくない混色にじみが甚だしい。アルカリ金属対イオンを非金属対イオンで置換することにより、塩の生成を抑え、これにより混色にじみを調整し、本発明のインキ組成物の貯蔵安定性を高めると考えられる。
【００１２】
適当又は必要であれば、いかなるカチオン対イオンも用いることができる。適当なカチオン対イオンの一例としては、次の一般式で示される物質が挙げられる。
【００１３】
【化２】
ここで、各Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３、及びＲ_４はそれぞれ、水素又はアルキル基（環式アルキル基を含む。ここで、アルキル基は例えば水酸基、ハロゲン基などで置換されていてもよい）であり、アルキル基の炭素数は望ましくは１〜約１０、更に望ましくは１〜約７である。このような物質は、アンモニア、プロトン化第１級アミン類、プロトン化第２級アミン類、プロトン化第３級アミン類、第４級アンモニウム化合物類等である。
【００１４】
その他、カチオン対イオンの適当な例としては、プロトン化エチレンジアミン、プロトン化ジエチレントリアミン、プロトン化トリエチレンテトラミン、プロトン化テトラエチレンペンタミン、プロトン化ペンタエチレンヘキサミン、プロトン化ニトリロトリセチルアミン、プロトン化Ｎ，Ｎ´−（ジアミノエチル）ピペラジン、プロトン化ピペラジニルエチルエチレンジアミン、プロトン化アミノエチルトリエチレンテトラミン、プロトン化ピペラジニルエチルジエチレントリアミン、プロトン化Ｎ，Ｎ´−ビス（３−アミノプロピル）エチレンジアミン、プロトン化１，４−ビス（３−アミノプロピル）ピペラジン、プロトン化Ｎ，Ｎ´−ビス（３−アミノプロピル）−１，３−プロパンジアミン、プロトン化Ｎ，Ｎ´−ビス（２−アミノエチル）−１，３−プロパンジアミン、プロトン化Ｎ，Ｎ´−ビス（３−アミノプロピル）−１，４−ブタンジアミン等、及びそれらの混合物などの、プロトン化多官能アミン類が挙げられる。
【００１５】
他のカチオン対イオンの適当な例は、次の一般式で示されるカチオンアミド類である。
【００１６】
【化３】
ここで、Ｒ_１は水素、炭素数が望ましくは１〜約１６、更に望ましくは１〜約１０であるアルキル基（環式アルキル基を含む。ここで、アルキル基は例えば水酸基、ハロゲン基などで置換されていてもよい）、アミン基（第１、第２、第３、第４級アミン類を含む）、又は炭素数が望ましくは１〜約１６、更に望ましくは１〜約１０であるアルコキシ基であり、Ｒ_２、Ｒ_３及びＲ_４はそれぞれ、水素又は炭素数が望ましくは１〜約１６、更に望ましくは１〜約１０であるアルキル基（環式アルキル基を含む。ここで、アルキル基は例えば水酸基、ハロゲン基などで置換されていてもよい）である。
【００１７】
適当なカチオンの特定の例としては、アンモニウム（ＮＨ₄ ⁺）、メチルアンモニウム、ジメチルアンモニウム、テトラメチルアンモニウム、エチルアンモニウム、ジエチルアンモニウム、β−ヒドロキシエチルトリメチルアンモニウム（コリンカチオン、（ＣＨ₃）₃ＮＣＨ₂ＣＨ₂ＯＨ⁺）、トリメタノールアンモニウム、モノエタノールアンモニウム、ジエタノールアンモニウム、トリエタノールアンモニウム、プロトン化ジメチルアミノプロピルアミン、等が挙げられる。
【００１８】
他の適当な非アルカリ金属対イオンも用いることができる。
【００１９】
製造元より入手したアニオン染料がアルカリ金属対イオンを含んでいる場合には、これを適当又は必要な方法で非金属対イオンに置き換えることができる。例えば、逆浸透法によりカチオンの交換を行うことができる。またイオン交換によってもカチオンの交換を行うことができる。ひとつは２段階の方法で、まず、会合したアルカリ金属対イオンを含む染料を、酸を負荷したイオン交換樹脂に通し、次にこの酸型の染料を、［Ｃ］⁺［ＯＨ］^-（ここで、Ｃ⁺は目標とするカチオンである）の形でカチオンを含む水溶液と反応させるものである。また、１段階の方法では、染料を必要とする対イオンを負荷したイオン交換樹脂に通すものである。逆浸透法及びイオン交換法で染料のカチオンを交換する方法は、例えば、本件の参考文献にその内容が全て含まれている、米国特許第４，７６１，１８０号、米国特許第４，７８６，３２７号、米国特許第４，８１０，２９２号、米国特許第５，０２６，４２５号、及び米国特許第５，３４２，４３９号で開示されている。他の必要又は適当なカチオン交換法も用いることができる。例えば、アルカリ金属カチオンを含む染料を酸型に変え、次に必要とされる塩基（目的とするカチオンの水酸化物、酸型の染料と反応し、望むカチオンに変換できるアミンなど）で中和する方法等である。
【００２０】
本発明のインキ中には、アルカリ金属カチオンが存在しないことが望ましい。製造元より入手したアルカリ金属対イオンを含む染料を、非金属対イオンで交換した場合、本インキ中に含まれるアルカリ金属カチオンは、通常約１×１０^-3モル／リットル以下、望ましくは約１×１０^-4モル／リットル以下、更に望ましくは約１×１０^-5モル／リットル以下である。
【００２１】
染料はインキ組成物中に効果的な量含まれる。通常インキの約０．５〜約１５重量％、望ましくは約１〜約１０重量％であるが、この範囲を越えても差支えない。
【００２２】
インキ組成物は、一般的にサーマルインキジェット印刷法での使用に適した粘度である。室温（約２５℃）においては通常、インキの粘度は約５センチポアズ以下、望ましくは約１〜約３センチポアズであるが、この範囲を越えても差支えない。
【００２３】
本発明のインキ組成物は、適当な又は望ましいｐＨに調整できる。サーマルインキジェット印刷法の、幾つかの実施の形態において、ｐＨ値は通常約８〜約９．５、望ましくは約８．０〜約９．０であるが、この範囲を越えても差支えない。
【００２４】
本発明はまた、本発明のインキ組成物をインキジェット印刷装置に用い、インキの微細液滴を発生させて基材上に画像パターンを射出する方法をその目的としている。特に望ましい実施の形態では、印刷装置において、ノズル中のインキを画像パターンに従って選択的に加熱し、これによりインキの微細液滴を発生させて画像パターンに沿って射出する、サーマルインキジェット法を用いている。ゼロックス（登録商標）４０２４紙等の普通紙、罫線付きノート紙、ボンド紙、シャープ社のシリカコート紙やＪｕＪｏ紙等のシリカコート紙、透明画基材、織物、繊維製品、プラスチック類、高分子フィルム、金属などの無機基材や木材等、基材として適当であれば、いかなるものも使用できる。望ましい実施の形態では、普通紙のような多孔性又はインキを吸収し易い基材に印刷を行っている。
【００２５】
【実施例】
実施例１．
通常、対イオンとして会合しているナトリウムイオンを、テトラメチルアンモニウムで置換した、アシッドエロー２３染料のテトラメチルアンモニウム塩を製造業者（トリコンカラーズ(Tricon Colors) ）より入手した。
【００２６】
インキ組成物は、以下の成分を単に混合することにより調製した。
【００２７】
【表１】
このようにして調製されたインキを、０．４５μｍ孔径の４７ｍｍメムテック(Memtec) ＰＰＤＩＳＣ−０．４５−４７−１００フィルターを用い、１０ポンド／平方インチ（７０３．７０ｇ／ｃｍ²）の圧力で３１秒以上の時間をかけてろ過した。得られたインキは、２５℃における粘度が２．５６センチポアズ、電気伝導率が５．０４ミリモー（ミリジーメンス）、表面張力が２８．８ダイン／センチメートル、及び２４℃におけるｐＨが８．９３であった。
【００２８】
このインキを１０００回転／分で５分間遠心分離にかけたが、インキは均一なままで、相分離は見られなかった。
【００２９】
比較のため、ナトリウム対イオンと会合しているアシッドエロー２３染料を用い、他は実施例１と同じ組成でインキを調製した。このとき、インキ中のナトリウムイオン濃度は約１×１０^-2モル／リットルであった。このようにして調製したインキを１０００回転／分で５分間遠心分離にかけたところ、ロジンＰ−２０１がナトリウム塩となって塩析した結果、相分離が見られた。
【００３０】
更に比較のため、安定で均一なテトラメチルアンモニウム染料を含むインキに塩化ナトリウムの水溶液を加えたところ、インキの安定が崩れ、遠心分離にかけると相分離が見られた。

Claims

水と、少なくとも一つのアニオン官能基と前記アニオン官能基と会合するカチオン対イオンとを持つアニオン染料と、式［［（Ｆ_２ｎ＋１Ｃ_ｎＣＨ_２ＣＨ_２Ｓ）_２（ＣＨ_３）Ｃ−ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＯＯ⁻］［Ｂ^＋］（ここで、ｎは８〜２０の整数、及びＢはカチオンである）で示される物質と、を含むインキ組成物で、前記カチオン対イオンが、テトラメチルアンモニウムであり、前記インキ組成物中に含まれるアルカリ金属カチオン類が１×１０^−３モル／リットル以下であることを特徴とするインキ組成物。