JP5202915B2 - 近赤外吸収画像形成用組成物を用いたインクおよびそれを用いたインクジェット記録方法 - Google Patents
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Description
特に、インクジェット記録方法は、材料費が安価であること、高速記録が可能なこと、記録時の騒音が少ないことなどで急速に普及している。
また、赤外線吸収剤を含むトナーも検討されている(特許文献8参照)。近赤外線吸収剤を含むトナーは不可視トナーとして用いることができ、上記コードパターンなどとする不可視画像の形成に利用できる。しかしながら、上記で開示されたトナーは不可視性及び堅牢性が充分ではなかった(特許文献8参照)。
(1)下記一般式(I)で表される色素を含む近赤外吸収画像形成用組成物からなることを特徴とするインク。
(2)前記一般式(I)で表される色素が下記一般式(II)で表される色素であることを特徴とする(1)に記載のインク。
本発明の近赤外吸収画像形成用組成物には下記一般式(I)で表される色素が含まれる。その組成物は波長750〜1100nmの範囲に吸収極大を示すものであることが好ましい。上記の吸収極大を示す波長(吸収極大波長)は、前記色素が会合体を形成したときのものであってもよい。さらに本発明の近赤外線吸収画像形成用組成物の吸収スペクトルとしては、可視域(400〜600nm)の副吸収が少ないことが好ましく、可視域の吸収が実質的に無い(ここで、実質的に無いとは、目視で確認できない程度をいう。)ことがより好ましい。より具体的には、吸収波長450nmにおける反射濃度(Dv)が吸収極大波長における反射濃度(Dm)の1/5以下であることが好ましく、1/7以下であることがより好ましく、1/10以下であることが特に好ましい。
好ましい吸収波形を得るために、本発明の近赤外線吸収画像形成用組成物は、前記色素を水や溶剤等に溶解させた組成物としてもよいが、耐光性および耐湿熱性向上のために前記色素を会合状態にすることが好ましく(以下、この状態の色素を「会合体色素」ともいう。)、J会合体を含む会合体状態の色素を用いることがより好ましい。
なお、会合体色素は、いわゆるJバンドを形成するため、シャープな吸収スペクトルピークを示す。色素の会合とJバンドについては、例えば、フォトグラフィック・サイエンス・アンド・エンジニアリング(Photographic Science and Engineering),Vol18,No.323−335(1974))に詳細な記載がある。J会合状態の色素の吸収極大は、溶液状態の色素の吸収極大よりも長波側に移動する。従って、近赤外吸収画像形成用組成物に含まれる色素が会合状態であるか、非会合状態であるかは、吸収極大を測定することで判断できる。
アルキル基またはシクロアルキル基の置換基としては、ハロゲン原子(フッ素原子、塩素原子、臭素原子、またはヨウ素原子)、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、複素環基、−OR10、−COR11、−COOR12、−OCOR13、−NR14R15、−NHCOR16、−CONR17R18、−NHCONR19R20、−NHCOOR21、−SR22、−SO2R23、−SO2OR24、−NHSO2R25または−SO2NR26R27が挙げられる。R10〜R27は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基、シクロアルケニル基、アリール基、または複素環基を表す。なお、−COOR12のR12が水素の場合(すなわち、−COOR12がカルボキシル基である場合)および−SO2OR24のR24が水素原子の場合(すなわち、−SO2OR24がスルホ基である場合)は、水素原子が解離しても、塩の状態であってもよい。
このような置換アルキル基の例には、2−ヒドロキシエチル、2−カルボキシエチル、2−メトキシエチル、2−ジエチルアミノエチル、3−スルホプロピル、および4−スルホブチルが含まれる。
R1もしくはR2で表わされる基がシクロアルキル基であるとき炭素原子数が3〜8であることが好ましく、5〜6であることがより好ましい。
Aはスルホ基を有するアルキル基(例、スルホエチル、スルホプロピル、スルホブチル)が好ましい。
以下に本発明の一般式(I)で表される色素の具体例を示すが、それにより本発明が限定して解釈されるものではない。なお、Meはメチル基を表し、Phはフェニル基を表す。
分散は、適当な媒体(例、水、アルコール、シクロヘキサノン、2−メトキシー1−メチルエチル アセテート)の存在下で実施してもよい。分散用界面活性剤を用いることが好ましい。分散用界面活性剤としては、アニオン界面活性剤(特開昭52−92716号公報及び国際公開第88/074794号パンフレットに記載)が好ましく用いられる。必要に応じてアニオン性ポリマー、ノニオン性界面活性剤あるいはカチオン性界面活性剤を用いてもよい。
会合体色素が微粒子(または微結晶)である場合、平均粒径1000μm以下であることが好ましく、0.001μm〜100μmであることがより好ましく、0.005μm〜50μmであることが特に好ましい。
本発明のインクは、親油性媒体や水性媒体中に、前記一般式(I)で表される色素を溶解及び/又は分散させることによって作製することができる。このとき水性媒体を用いることが好ましい(ただし、本発明のインクには、媒体を用いないものも含まれる。)。必要に応じてその他の添加剤を含有させてもよい。添加剤としては、例えば、乾燥防止剤(湿潤剤)、褪色防止剤、乳化安定剤、浸透促進剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、pH調整剤、表面張力調整剤、消泡剤、粘度調整剤、分散剤、分散安定剤、防錆剤、キレート剤等の添加剤が挙げられる。これらの各種添加剤は、水溶性インクの場合にはインク液に直接添加する。油溶性染料を分散物の形で用いる場合には、染料分散物の調製後分散物に添加するのが一般的であるが、調製時に油相または水相に添加してもよい。
添加剤として、ポリマーを含んでいてもよい。ポリマーとしてはゼラチン、セルロース誘導体、アルギン酸などの天然ポリマーの他に水分散ポリマーでもよい。ゼラチンが最も好ましい。
尚、ポリマーの水性分散物の分散状態としては、ポリマーが分散媒中に乳化されているもの、乳化重合されたもの、ミセル分散されたもの、あるいはポリマー分子中に部分的に親水的な構造を持つもの等いずれでもよい。なお、本発明のポリマーの水性分散物(または単に水分散物と呼ぶ)については「合成樹脂エマルジョン(奥田平、稲垣寛編集、高分子刊行会発行(1978))」、「合成ラテックスの応用(杉村孝明、片岡靖男、鈴木聡一、笠原啓司編集、高分子刊行会発行(1993))」、「合成ラテックスの化学(室井宗一著、高分子刊行会発行(1970))」等に記載されている。分散粒子の平均粒径は1〜50000nm、より好ましくは5〜1000nm程度の範囲が好ましい。分散粒子の粒径分布に関しては特に制限はなく、広い粒径分布を持つものでも単分散の粒径分布を持つものでもよい。
スーパフレックス830、460、870、420、420NS(第一工業製薬製ポリウレタン)、ボンディック1370NS、1320NS、ハイドランHw140SF、WLS201、WLS202、WLS213(大日本インキ化学工業製ポリウレタン)、オレスターUD350、UD500、UD600(三井化学製ポリウレタン)、ネオレッツR972、R966、R9660(楠本化成製ポリウレタン)、ファインテックスEs650、Es2200(大日本インキ化学工業製ポリエステル)、バイロナールMD1100、MD1400、MD1480(東洋紡製ポリエステル)、ジュリマーET325、ET410、AT-613、SEK301(日本純薬製アクリル)、ボンコートAN117、AN226(大日本インキ化学工業製アクリル)、ラックスターDS616、DS807(大日本インキ化学工業製スチレン−ブタジエンゴム)、ニッポールLX110、LX206、LX426、LX433(日本ゼオン製スチレン−ブタジエンゴム)、ニッポールLX513、LX1551、LX550、LX1571(日本ゼオン製アクリロニトリル−ブタジエンゴム)(いずれも商品名)。
乾燥防止剤としては、水より蒸気圧の低い水溶性有機溶剤が好ましい。具体的な例としては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、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、トリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール類、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、トリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級アルキルエーテル類、2−ピロリドン、N−メチルー2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N−エチルモルホリン等の複素環類、スルホラン、ジメチルスルホキシド、3−スルホレン等の含硫黄化合物、ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能化合物、尿素誘導体が挙げられる。これらのうちグリセリン、ジエチレングリコール等の多価アルコールがより好ましい。また上記の乾燥防止剤は単独で用いてもよいし2種以上併用してもよい。これらの乾燥防止剤はインク中に10〜50質量%含有することが好ましい。
なお、単色の画像を形成する場合やフルカラー画像を形成する場合にも、本発明の近赤外吸収画像形成用組成物中に、これらのインクに使用されている可視吸収色素もしくは顔料を含有してもよく、または本発明の近赤外吸収画像形成用組成物のインクをこれらのインクとともに用いてもよい。ここで、フルカラー画像を形成するためには、マゼンタ色調インク、シアン色調インクおよびイエロー色調インクが挙げられ、また、色調を整えるために、さらにブラック色調インクが挙げられる。
上記プラスチックフィルムおよびプラスチック板の原料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、およびポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類;ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン、EVAなどのポリオレフィン類;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのビニル系樹脂;その他、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルホン(PSF)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリカーボネート(PC)、ポリアミド、ポリイミド、アクリル樹脂、トリアセチルセルロース(TAC)などを用いることができる。
これらのフィルムに前記、添加剤であげたポリマーが塗布されていてもよい。さらに、硬化剤を含んでいてもよい。硬化剤として、エポキシ系、カルボジイミド系、メラミン系、イソシアネート系、シクロカーボネート系、ヒドラジン系等の任意の架橋剤を用いることができる。これらの硬化剤については、例えば文献(「架橋剤ハンドブック」山下晋三ら編集、大成社、昭和56年発行)に記載されている。
これらのうち、エポキシ系架橋剤、カルボジイミド系架橋剤、メラミン系架橋剤、イソシアネート系架橋剤が特に好ましい。
さらに、エポキシ系架橋剤が好ましい。エポキシ系架橋剤とは、分子内に2つ以上のエポキシ基を有する化合物である。本実施の形態では、これらの化合物は、特に制限なく使用できる。
エポキシ系架橋剤の例としては、例えばディナコールEX614B、EX521、EX512、EX301、EX313、EX314、EX810、EX811(商品名、ナガセケムテックス製)等がある。
電子写真用トナーには、必要に応じて帯電制御剤やワックスを加えるようにしてもよい。帯電制御剤としては、カリックスアレン、ニグロシン系染料、四級アンモニウム塩、アミノ基含有のポリマー、含金属アゾ染料、サリチル酸の錯化合物、フェノール化合物、アゾクロム系、アゾ亜鉛系などが使用できる。その他、トナーには鉄粉、マグネタイト、フェライト等の磁性材料を混合し磁性トナーでも使用できる。
前記混練粉砕法で作製するには、結着樹脂、一般式(I)で表される色素、ワックス、帯電制御剤、及びその他の添加剤等を、ヘンシェルミキサー、ボールミル等の混合機により充分混合し、加熱ロール、ニーダー、エクストルーダの如き熱混練機を用いて溶融混練して樹脂類を互いに相溶せしめた中に、上記の剤等を分散または溶解せしめ、冷却固化後粉砕及び分級を行ってトナーを得ることができる。一般式(I)で表される色素は溶融混練の前に添加してもよいし、溶融混連のあとに添加してもよい。また、一般式(I)で表される色素の分散性を向上させるため、マスターバッチを行ってもよい。
上記転写後のトナー像の定着には、加圧、加熱あるいはこれらを併用した方法によってトナーを溶融させた後に固化定着させる方法、もしくは光エネルギーを照射してトナーを溶融させた後に固化定着させる方法などがある。
<インク1の調製>
下記の成分をアイガーモーターミルを用いて3時間分散させ、前記例示色素(1−4)を含有する本発明の組成物試料1を得た。
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・花王(株)社製 デモールSNB(商品名) 0.5g
・前記例示色素(1−4) 5.0g
・H2O 50.0g
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下記の各成分を混合し35℃で1時間撹拌した。その後、平均孔径5μmのミクロフィルターで減圧濾過して、本発明のインク試料(インク1)を得た。なお、残りは超純水(比抵抗値18M・Ω以上)を添加し、全量が100部となるように調製した。
上記組成物試料1 40.3質量部
グリセリン 10質量部
トリエチレングリコール 10質量部
トリエチレングリコールモノブチルエーテル 10質量部
トリエタノールアミン 0.2質量部
オルフィンE1010(商品名)*1 1質量部
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*1:日信化学(株)社製のアセチレングリコール系界面活性剤
上記インク1をインクジェットプリンターPM−A700(商品名、EPSON社製)用のブラックインク用のインクカートリッジに詰めてフォト光沢紙(EPSON社製PM写真紙<光沢>(KA420PSK、EPSON)(商品名)にカラー設定「黒」にてベタ印字し、印画物1aを得た。
下記表1に示した前記例示色素を用いた以外、インク1と同様にしてインク2〜5をそれぞれ調製した。さらに、インク1をインク2〜5にそれぞれ代えた以外、印画物1aおよび1bと同様にして、印画物2a〜5a、2b〜5bをそれぞれ作製した。
インク1の代わりにEPSON社製のPM−A700(商品名)用純正ブラックインク(インクC1)を用いた以外は、印画物1aと同様に印画物C1aを,印画物1bと同様に印画物C1bを作製した。
インクジェットプリンターPX−G930(商品名、EPSON社製)およびその純正インク(インクC2)を用い、カラー設定を黒モード、グロスオプチマイザーをOFFモードにして、印画物1bと同様に印画物C2aを,印画物1bと同様に印画物C2bを作製した。
ここで、情報読み取りにおいては、10回行ったうち、いずれも正確に読み取れたものを○、1〜2回読み取り不可のものを△、3回以上読み取り不可のものを×として評価した。その結果を下記表1に示す。
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インク 色素 印画物 Dm λmb 印画物 読み取り λma
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1 1−4 1a 0.29 940nm 1b ○ 840nm
2 1−1 2a 0.20 920nm 2b ○ 780nm
3 1−6 3a 0.25 910nm 3b ○ 850nm
4 1−7 4a 0.20 930nm 4b ○ 813nm
5 1−9 5a 0.26 920nm 5b ○ 800nm
C1 C1a 2.19 C1b ×
C2 C2a 2.18 C2b ○
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(実施例2・比較例2)
<インク11>
下記組成の成分をアイガーモーターミルを用いて3時間分散させ、本発明の組成物試料11を得た。
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
・花王(株)社製 デモールSNB(商品名) 0.5g
・前記例示色素(1−1) 5.0g
・H2O 50.0g
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ジエチレングリコール 20g
グリセリン 120g
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 230g
2−ピロリドン 80g
トリエタノールアミン 17.9g
ベンゾトリアゾール 0.06g
サーフィノールTG(商品名)*2 8.5g
PROXEL XL2(商品名)*3 1.8g
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*2:界面活性剤、エアープロダクツ社製
*3:防腐剤、ゼナカ社製
前記色素(1−1)を、下記表2に示すように変更した以外は、インク試料11の調製と同様にして、インク試料12および13を調製した。
インク試料11〜13、およびC11〜C13について、下記評価を行った。その結果を表2に示した。
なお、表2において、「不可視性」、「耐光性」、「耐湿熱性」、および「耐水性」は、各インクジェット用インクを、インクジェットプリンター(EPSON(株)社製;PM−700C(商品名))でフォト光沢紙(EPSON社製PM写真紙<光沢>(KA420PSK、EPSON)(商品名)に画像を記録した後で評価したものである。
不可視性については、450nmの反射濃度(Dv)を吸収極大波長の反射濃度(Dm)で除した値(Dv/Dm)が1/10未満のものを「A」とし、同値(Dv/Dm)が1/10以上1/5未満のものを「B」とし、同値(Dv/Dm)が1/5以上のものを「C」として、3段階で評価した。また、画像記録後のPM写真紙の反射スペクトルを上記UV−3100Pcを用いて測定した吸収極大波長λmbの値を示した。
前記画像を形成したフォト光沢紙に、ウェザーメーター(アトラスC.I65、商品名、アトラス社製)を用いて、キセノン光(85000lx)を3日間照射し、キセノン照射前後の画像濃度をUV−3100Pcを用いて測定し、照射後濃度/照射前濃度=色素残存率として評価した。なお、前記反射濃度は、1、1.5、及び2.0の3点で測定した。
何れの濃度でも色素残存率が70%以上の場合をA、1又は2点が70%未満をB、全ての濃度で70%未満の場合をCとして、三段階で評価した。
前記画像を形成したフォト光沢紙を、60℃、90%の湿度に設定されたボックス内に7日間放置し、放置後の画像濃度をUV−3100Pcを用いて測定し、放置後濃度/放置前濃度=色素残存率として評価した。なお、前記反射濃度は、1、1.5、及び2.0の3点で測定した。
何れの濃度でも色素残存率が70%以上の場合をA、1又は2点が70%未満をB、全ての濃度で70%未満の場合をCとして、三段階で評価した。
<耐水性>
前記画像を形成したフォト光沢紙を、1時間室温で乾燥した後、10秒間脱イオン水に浸漬し、室温で自然乾燥させ、浸漬後の画像濃度をUV−3100Pcを用いて測定し、浸漬後濃度/浸漬前濃度=色素残存率として評価した。なお、前記反射濃度は、1.0の点で測定した。
色素残存率が70%以上の場合をA、40%〜70%未満をB、40%未満の場合をCとして、三段階で評価した。
<読み取り性>
実施例1・比較例1のときと同様にして測定し評価した。
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インク 色素 不可視性 λmb 耐光性 耐湿熱性 耐水性 読み取り性
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11 1−1 A 920nm A A A ○
12 1−4 A 940nm A A A ○
13 1−7 A 930nm A A A ○
C11 a C 830nm C B B ○
C12 b B 920nm C B A △
C13 c B 920nm B B B ○
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(参考例1)
<トナー101の調製>
デモールSNB(花王(株)社製) 0.5g、前記例示色素(1−1) 5.0g 、イオン交換水50.0gの混合物を、アイガーモーターミルを用いて3時間分散させ、濾取、乾燥して色素(1−1)を含有する本発明の組成物粉末101を得た。
スチレン37.5g、アクリル酸ブチル8.7g、アクリル酸1.1g、ドデカンチオール0.5g、1,10−ジアクリロイルオキシドデカン0.2g、上記組成物粉末101 1.5gを混合し、アイガーモーターミルを用いて3時間分散させた。デモールSNB(花王(株)社製) 0.4gをイオン交換水55gに溶解した水溶液に、上記分散液40gを徐々に加えてフラスコ中で分散、乳化させ、10分間ゆっくりと攪拌・混合しながら、過硫酸アンモニウム0.6gを溶解したイオン交換水5gをフラスコに投入し、次いで、フラスコ内を窒素で置換した後、攪拌しながら内温が70℃になるまで加熱し、5時間そのまま乳化重合を継続してアニオン性の樹脂微粒子分散液を得た。分散液を冷却後、濾過、イオン交換水で洗浄した。得られた個体をイオン交換水に再分散し、濾過し、減圧乾燥、粉砕し、トナー試料101を得た。
前記色素を、下記表3に示すように変更した以外は、トナー試料101の調製と同様にして、トナー試料102〜106を調製した。
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試料 色素 不可視性 耐光性 耐湿熱性
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101 1−1 A A A
102 1−4 A A A
103 1−7 A A A
104 a C C B
105 b B C B
106 c B B B
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富士フィルム製PET樹脂フィルム(厚み150μm)に、ポリマー分散物として、日本純薬(株)製ポリマーエマルジョン(アクリル樹脂の水分散物);ジュリマーET−410(商品名、固形分含有量30%)を固形分として3g/m2、硬化剤としてデナコールEX614B(商品名、ナガセケムテックス(株)製エポキシ系架橋剤)を0.3g/m2を塗布し、150℃で10分乾燥させて受像材料aを作成した。
さらに、上記ET−410の代わりにゼラチンを0.3g/m2を用いて同様に受像材料bを作成した。
実施例1のインク1を用いて受像材料a及びbに実施例1と同様に印字した。可視部の吸収および読み取り性は実施例1のインク1と同じ結果を得た。
実施例1の<インク1の調製>のインク試料の中に2質量部のゼラチンを入れ調製し、実施例1と同様に印字した。可視部の吸収および読み取り性は実施例1のインク1と同じ結果を得た。
Claims (4)
- 前記一般式(I)または(II)で表される色素が会合体を形成していることを特徴とする請求項1または2に記載のインク。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクを用いて近赤外吸収画像を形成することを特徴とするインクジェット記録方法。
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