JP4743937B2

JP4743937B2 - 相変化インク組成物、金属フタロシアニンテトラエステル染料、金属フタロシアニンテトラアミド染料、及び金属フタロシアニン染料

Info

Publication number: JP4743937B2
Application number: JP2000169853A
Authority: JP
Inventors: アール．キングクリフォード; アール．ティタリントンドナルド; エイチ．バニングジェフリー
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1999-06-18
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2020-06-07
Also published as: US6221137B1; JP2001011352A; DE60023991T2; EP1061104B1; EP1061104A3; DE60023991D1; EP1061104A2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相変化インクにおける、選択された金属フタロシアニン着色剤の使用に関する。詳細には、本発明は、少なくとも１つの相変化インクキャリヤ成分と、少なくとも１つの金属フタロシアニンテトラアミド染料、若しくは少なくとも１つの金属フタロシアニンテトラエステル染料、又はそれらの混合物からなる互換性(compatible)の相変化インク着色剤との組合せからなる相変化インク組成物に関する。本発明は、最適に又は選択的に、エステル及び/又はアミドを含むモノ−、ジ−、トリ−、又はテトラ−置換発色団の分配物としての、金属フタロシアニンの調製法も開示する。本発明は、染料として有用で、新規な、選択された金属フタロシアニンテトラエステル化合物にも関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、フタロシアニン色原体の公知の長所（例えば、優れた耐光性及び熱安定性）を保ちながら、フタロシアニン顔料の不溶性、及びクロロスルホン化CPC中間体の保存性が短いという問題を克服するとともに、調製する際の製造上の短所をなくすことを目的としている。さらに、本発明は、シアンの呈色が良好な染料を提供するとともに、この種類の着色剤の物理的及び機械的特性を容易に手直し又は変更（例えば、染料を、より、樹脂状又はワックス状にする）できるようにする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明の１つの態様は、少なくとも１つの相変化インクキャリヤ成分と、少なくとも１つの金属フタロシアニンテトラアミド色原体、少なくとも１つの金属フタロシアニンテトラエステル色原体、又はそれらの混合物からなる互換性の相変化インク着色剤との組合せからなる、相変化インク組成物に関する。
【０００４】
本発明の別の態様は、新規な、以下の式（Ｉ）で表される金属フタロシアニンテトラエステル染料に関する。
【化３】

【０００５】
本発明の別の態様は、新規な、以下の式（ＩＩ）で表される金属フタロシアニンテトラアミド染料に関する。
【化４】

【０００６】
本発明の別の特徴は、これらの２つの種類の金属フタロシアニン染料は、相変化インクプリンタの動作温度まで温度を上げると液体になるが、室温では固体であることである。
【０００７】
本発明の別の特徴は、これらの金属フタロシアニン染料を、単独の着色材料として用いてもよく、又は相変化インクにおいて他の従来の相変化インク着色材料と共に用いることも可能なことである。
【０００８】
本発明のさらに別の特徴は、この金属フタロシアニン染料が相変化インクキャリヤ成分中で可溶なことである。
【０００９】
本発明のさらに別の特徴は、これらの金属フタロシアニン染料を、相変化インクにおいて、従来の相変化キャリヤ成分（即ち、アミドワックス、樹脂状成分、増粘剤、強化剤、硬化剤、粘着力促進剤、ウレタン及び尿素樹脂又は混合ウレタン/尿素樹脂、等）と共に用いることができることである。
【００１０】
本発明のさらに別の特徴は、モノ−、ジ−、トリ−、及びテトラ−エステル、アミド、又はその組合せを、エステル及び/又はアミド置換フタロシアニンの化学量的な配分(stoichiometric distribution)によるなどして調製できることである。
【００１１】
本発明のさらに別の特徴は、モノ−、ジ−、トリ−、又はテトラ−エステル、アミド、及びそれらの組合せの調製に、混合アルコール、混合アミン、又はそれらの組合せを用いることができることである。
【００１２】
本発明の長所は、これらの種類の金属フタロシアニン染料は製造が容易なことである。
【００１３】
本発明の長所は、これらの２つの種類の金属フタロシアニン染料は、市販の前駆体から簡単な反応によって作ることができ、複雑な精製処理が必要ないことである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
相変化インク中の着色剤として有用な、好ましいフタロシアニンテトラエステルは、（式（Ｉ）に表される）色原体であって、式中、Ｍは銅、ニッケル、コバルト、亜鉛、クロム、アルミニウム、シリコン及び鉄からなる群から選択される金属であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は個々に、１個から約60個の炭素原子を有する直線状（直鎖状）又は分岐状アルキル、１個から約60個の炭素原子を有するシクロアルキル、アリール、アルキル/アリール、ホモポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、ランダムコポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、ブロックコポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、及びそれらの混合物からなる群から選択される。より好ましくは、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は個々に、アリール又はアルキル/アリール部分からなり、ホモポリマー、ランダムコポリマー、又はブロックコポリマーの形態の約１個から約250個の反復ユニットを有する、アルキレンオキシ又はアリーレンオキシ誘導体からなる群から選択される。最も好ましくは、式（Ｉ）において、Ｍは銅であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃及びＲ₄は約21個から60個の炭素原子を有する直線状アルキル若しくは分岐状アルキル、又はホモポリマーの形態の約１個から約５個の反復ユニットを有するアルキル/アリール部分からなるアルキレンオキシ誘導体である。
【００１５】
相変化インクの着色剤として有用な、好ましいフタロシアニンテトラアミドは、上記の式（ＩＩ）に表される色原体であって、式中、Ｍは銅、ニッケル、コバルト、亜鉛、クロム、アルミニウム、シリコン及び鉄からなる群から選択される金属であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈は個々に、水素、１個から約60個の炭素原子を有する直線状若しくは分岐状アルキル又はシクロアルキル、アリール、アルキル/アリール、ホモポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、ランダムコポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、ブロックコポリマー形態の約１個から約250個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ部分又はアリーレンオキシ部分、及びそれらの混合物からなる群から選択されるとともに、Ｒ₁及びＲ₂が共に水素であることはなく、Ｒ₃及びＲ₄が共に水素であることはなく、Ｒ₅及びＲ₆が共に水素であることはなく、Ｒ₇及びＲ₈が共に水素であることはない。より好ましくは、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈は個々に、アリール又はアルキル/アリール部分からなり、ホモポリマー、ランダムコポリマー、又はブロックコポリマーの形態の約１個から約250個の反復ユニットを有する、アルキレンオキシ又はアリーレンオキシ誘導体からなる群から選択される。最も好ましくは、式（ＩＩ）において、Ｍは銅であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、Ｒ₄、Ｒ₅、Ｒ₆、Ｒ₇及びＲ₈は個々に、水素、約11個から約60個の炭素原子を有する直線状アルキル又は分岐状アルキル、アルキル/アリール部分からなりホモポリマー形態の約１個から約30個の反復ユニットを有するアルキレンオキシ誘導体、及びその混合物からなる群から選択されるとともに、Ｒ₁及びＲ₂が共に水素であることはなく、Ｒ₃及びＲ₄が共に水素であることはなく、Ｒ₅及びＲ₆が共に水素であることはなく、Ｒ₇及びＲ₈が共に水素であることはない。
【００１６】
フタロシアニンテトラエステル及びテトラアミド誘導体を生成し得る、周期表のＩ群からＶＩＩＩ群までの他の適切な金属は、以下の通りである。
【表１】

【００１７】
本発明の金属フタロシアニン着色剤は、６通りの方法で調製することができる。１つの方法では、まず、好ましくは触媒（例えばモリブデン酸アンモニウム）を用いた、ベンゼン-1,2,4-トリカルボン酸無水物（無水トリメリト酸としても知られている）、尿素、塩化アンモニウム、及び金属塩（例えばCuSO₄、CuCl₂又はCuCl）の反応により、金属フタロシアニンのテトラカルボン酸が作られる。これらの条件下でのフタロシアニンへの変換は、“尿素法”として公知である。この“尿素法”は、純粋な尿素で行ってもよく、又はニトロベンゼンのような溶媒を用いてもよい。この反応混合物は、約175℃から約225℃の間に加熱され、約１時間から５時間攪拌された。次に、得られた固形生成物（即ち、テトラアミド(CO NH₂)₄）は冷却され、砕かれ、加水分解されて、金属フタロシアニンのフリーテトラアシッド（即ち(COOH)₄）を生じた。次に、このフリーテトラアシッドを、従来のエステル化又はアミド化反応により、適切なテトラエステル又はテトラアミドに変換することができる。明らかに、化学量論的な変換（置換）及び/又は反応生成物の混合より少なく生成するために、１つを超えるアルコール若しくはアミン、又はある組み合わせを用いることができる。
【００１８】
例示的な金属塩前駆体としては、フッ化クロム、塩化クロム、塩化コバルト、塩化第一鉄、塩化第一銅、塩化第二銅、硫化第二銅、及び塩化ニッケルが挙げられよう。
【００１９】
第２の合成手法では、まず、塩化無水トリメリト酸(trimellitic anhydride chloride)を選択された求核試薬（例えば、通常、非求核性のベースが存在する場合の、無水トリメリト酸エステルを生成するためのアルコール、無水トリメリト酸アミドを生成するためのアミン、又はその組合せ）と反応させ、次に、“尿素法”を用いて、この中間体を金属フタロシアニンのエステル及び/又はアミド誘導体に変換する。
【００２０】
第３の合成法では、まず、アミンを無水トリメリト酸と（通常、適切な溶媒中で）反応させて、対応するアミド塩を生成し、次に、それを加熱して水を除去し、アミドを生成する。次に、“尿素法”を用いて、このアミドを対応するフタロシアニン誘導体に変換する。
【００２１】
第４の合成手法では、まず、無水トリメリト酸を、ＤＣＣのような凝縮剤を用いて、選択された求核試薬（例えばアルコール及び/又はアミン）と反応させ、次に、“尿素法”を用いて、この中間体をエステル及び/又はアミド金属フタロシアニン誘導体に変換する。
【００２２】
第５の合成手法では、所望のアルコールを無水酢酸と前反応させ、次に、無水トリメリト酸とのエステル連鎖移動反応を行い、対応する無水トリメリト酸エステルを生成する。次に、“尿素法”を用いて、このエステルをエステルフタロシアニン誘導体に変換することができる。
【００２３】
第６の合成法では、無水トリメリト酸のエステル、アミド、又はエステルとアミドとの組合せを調製し、次に、無水フタル酸との反応により、フタロシアニン誘導体へと変換する。この方法によれば、異なる量のポリマー又はアルキル置換基がついた発色団をもち、色の強さが増すことが期待される、金属フタロシアニン誘導体を調製することができる。実際に、所望の形態的特性を生じるために、モノ−、ジ−、トリ−、及びテトラ−置換金属フタロシアニン誘導体を配分して生じさせることができる。
【００２４】
これらの反応は、従来の凝縮反応装置で行うことができる。好ましくは、各反応は、反応が完了するまで溶融した反応混合物が生成される温度で行われる。
【００２５】
相変化インク組成物を作る際に、本発明の着色剤化合物を、他の従来の相変化インク着色剤と組み合わせてもよい。例えば、ある適用例では、本着色剤を米国特許第5,621,022号に記載されているような１つ以上のポリマー染料と、又は米国特許第4,889,560号及び第5,372,852号に記載されているような従来の相変化インク着色剤と組み合わせるのが望ましいかもしれない。
【００２６】
さらに、本発明の１つ以上のフタロシアニン着色剤を（他の着色剤が存在してもしなくても）、米国特許第4,889,560号、第4,889,761号、第5,372,852号、第5,621,022号、第5,700,851号、第5,750,604号、第5,780,528号、第5,782,966号、第5,783,658号、第5,827,918号、及び第5,830,942号に開示されているような、テトラアミド化合物、ヒドロキシル基を有する(hydroxyl-functional)テトラアミド化合物、モノアミド、ヒドロキシル基を有する(hydroxyl-functional)モノアミド、ウレタン及び尿素樹脂、ウレタン/尿素樹脂の混合物、増粘剤、可塑剤、酸化防止剤、粘性を低下させる薬剤を含む、従来の相変化（インク）キャリヤ成分と組み合わせてもよい。適切な硬化剤も用いられてよい。
【００２７】
各着色剤及びキャリヤ成分の好ましい量は、特定の最終用途に依存する。相変化インク中の着色剤量は、約0.1から約25重量パーセントの範囲であってよく、約0.3から約10重量パーセントであるのがより好ましく、約2から約5重量パーセントであるのが最も好ましい。
【００２８】
以下の実施例及び比較は、本発明の範囲を例示するとともに、好適な調合（方法）を例示するために呈示するものであり、本発明を、使用した特定の材料、プロセス又は構造に限定することは意図していない。特に明記しない限り、全ての部及びパーセンテージは重量部及び重量パーセントであり、全ての温度は摂氏である。
【００２９】
【実施例】
例１
塩化無水トリメリト酸/Igepal CA210 (octylphenol ethoxylate)生成物及び尿素プロセスから作られるシアン染料
トルボア(Trubore)攪拌機、N₂導入口、追加用漏斗、及び熱電対温度コントローラを装着した500mlの４つ首丸底フラスコに、約111.2ｇ（0.529モル）の塩化無水トリメリト酸を加え、約75℃で溶融するまで加熱した。追加用漏斗に136.2ｇ（0.529モル）のIgepal CA210を加えた。温度を75℃に維持しながら、Igepal CA210を３時間にわたって滴下した。次に、反応混合物を、窒素下で攪拌しながら、135℃に加熱した。135℃で4時間経過後、温度を160℃に上げた。約180ｇ（3.0モル）の尿素、約21.05ｇ（0.13モル）の硫酸銅、約13.5ｇ（0.25モル）の塩化アンモニウム、及び約1.5ｇのモリブデン酸アンモニウムの混合物を素早く加え、激しく攪拌し、約１時間にわたって温度を170度に上げた。この間、色は黄緑から暗いシアンへとゆっくりと変化した。次に、約150ｇのステアリルステアラミド(stearyl steramide)を加え、約162℃に加熱し、約１時間維持した。次に、この溶融したシアンワックス着色剤を、アルミニウムの型に注ぎ、硬化させた。
【００３０】
例２
インク
ステンレス鋼のビーカー内で、73.2ｇの米国特許第5,782,966号の例５のウレタン樹脂と、73.2ｇの米国特許第5,750,604号の例２のウレタン/尿素樹脂と、153.6ｇのS-180アミドワックスと、約16.3ｇの本出願の例１のシアン銅フタロシアニンテトラエステルとを組み合わせた。これらの材料を約115℃に温度制御された覆いの中で約2時間攪拌することによりブレンドした。濾過の約5分前に、約3.0ｇのハイフロー・スーパー・セル(Hyflo Super Cell)を、攪拌しながら加えた。次に、溶融したインクを、加熱された（125℃）モット(Mott)装置（Mott Mettalurgical社より入手可能）を通して、1XWTM#3（6ミクロン）ホワットマン(Whatman)フィルタを用いて、15psiの窒素（下）で、濾過した。濾過したシアンインクを型に注ぎ、固化させ、インクスティックを生成した。次に、このインクを、オフセット転写印刷プロセスを用いるフェイザー（Phaser、登録商標）340プリンタにセットした。このインクを、プリントヘッド温度140℃、ドラム温度60℃、及び用紙の予熱温度60℃でプリントした。

Claims

以下の式（Ｉ）で表される金属フタロシアニンテトラエステル染料であって、式中、Ｍは銅であり、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃、及びＲ₄は個々に、オクチルフェノキシエチルである、金属フタロシアニンテトラエステル染料。
少なくとも１つの相変化インクキャリヤ成分と、
少なくとも１つの請求項１に記載の金属フタロシアニンテトラエステル染料からなる互換性の相変化インク着色剤と、
の組合せからなる、相変化インク組成物。