JP5717609B2 - カプセル化された反応性インクおよびこれを用いて画像を作成する方法 - Google Patents

Description

ゼログラフィー方式およびインクジェット方式の印刷画像の性能は、日常的に水をこぼすこと、指紋、熱および摩耗のような職場環境によって悪い影響を受けることがある。印刷画像の性能を上げるために、印刷物の上にコーティングを施すことが多い。このようなオーバーコートは、溶媒系または水系であってもよく、硬化性であっても非硬化性であってもよい。硬化性インクは、堅牢性が高く、性能が改良された画像を得るように開発されている。紫外線硬化性のインクおよびオーバーコートは、きわめて堅牢性の高い画像を得るように開発されてきた。この種類のインク技術を用い、印刷されたインク自体は、インクを基板（例えば、紙）上に、場合により基板内に、架橋させることによって、より強靱なものとすることができる。

現行のインクジェット用固体配合物は、鮮明な印刷物を与えることができ、信頼性の高いプリンターに使用され得る。しかし、特定のワックスに基づく画像は、堅牢性が乏しい場合があり、応力を加えるとひっかき傷ができるか、または損傷することがある。紫外線硬化性インクは、インクジェットに相溶性であってもよく、きわめて堅牢性の高い画像が得ることができる。しかし、特定の紫外線硬化性インクは、かさ高く、複雑な紫外線硬化ステーションと、高価な光開始剤が必要な場合がある。反応性インクは、光開始剤を用いることなく、電子線照射を利用して硬化させることができる。しかし、特定の電子線系は、紫外線硬化系の何倍も費用がかかる場合があり、さらに、有効なシールドを必要である場合がある。二成分系の反応性インクは、ある成分をインクに組み込み、第２の成分をドラム剥離油に組み込むか、第２の同時に使用するインクに組み込むことを含むことが提案されてきた。これらの二成分系の反応性インク系は、これらの意図する目的に適している場合がある。しかし、このような系は、大量輸送および濃度の制限によってうまくいかないことがある。

堅牢性が高く、耐引っ掻き性および耐損傷性のある画像を得ることが可能で、安価で効率よく製造される、改良されたインク系のための大スケール製造、家庭および会社での印刷が依然として必要とされている。さらに、望ましい印刷速度で信頼性高く使用可能な、すばやく硬化する反応性インクが必要とされている。さらに、かさ高く、複雑な紫外線硬化ステーションと、高価な光開始剤とを必要としない、インクジェットに適合性のインクが必要とされている。さらに、安全に、費用対効果が高い状態で使用することが可能な、すばやく硬化する反応性インクが必要とされている。さらに、インクジェット印刷ヘッドで効率よく使用することが可能な、すばやく硬化する反応性インクが必要とされている。

少なくとも１つの第１の反応性成分と、誘因となり得る成分を含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含み、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とを互いに反応させ、基板の上に固体インクを形成させることができ、少なくとも１つの第１の反応性成分と、場合により少なくとも１つの誘因となり得る成分が、マイクロカプセルにカプセル化されており、このインクを基板の上に吐出し、処理し、この処理によって少なくとも１つの誘因となり得る成分が生じ、マイクロカプセルの破裂を誘発し、少なくとも１つの第１の反応性成分がマイクロカプセルから放出され、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって、インクが硬化するようなインクが記載されている。

本明細書のインクおよび方法は、遊離ラジカル化学に基づいてすばやく硬化する材料、例えば、促進された系、例えば、ペルオキシド−アミンまたはペルオキシド−金属ナフタネート、エポキシ−アミン、イソシアネート−ポリオール、シラン−ポリオール、過酸化水素−第一鉄イオン、またはビニル化合物の重合が、ＡｌＣｌ_３、ＴｉＣｌ_４、または過塩素酸アセチルのようなＬｅｗｉｓ酸によって触媒されるカチオン性重合、または、（メタ）アクリレート重合が、トリス（ジメチルアミノ）スルホニウム塩によって触媒される、基転移による重合、または、マイクロカプセルプロセスと適合し、いくつかの実施形態では、数秒間で硬化し、反応性オーバーコート、反応性インクによるジェット印刷、反応射出成形、接着剤、マイクロ粒子の合成およびカプセル化のような種々の用途に適している任意の他の適切または望ましい化学物質を提供する。インクは、印刷ヘッドにビルトイン型のマイクロ流体デバイスを備える印刷デバイスで簡単に用いられる。本明細書の堅い固体インクは、堅牢性が高く、応力を加えても引っ掻き傷および損傷を生じないような画像を基板上に作成することができる。いくつかの実施形態では、堅い固体材料は、インク画像、着色したインク画像、オーバーコート、またはアンダーコートであってもよい。

本開示は、少なくとも２つの反応性部分を含む反応性インク化学物質の使用を包含し、第１の反応性部分（少なくとも１つの第１の反応性成分）は、少なくとも１つの第１の反応性部分と、少なくとも１つの誘因となり得る成分（例えば、光によって誘因となり得る成分）とを含有する、誘因となり得るマイクロカプセルにカプセル化されており、第２の反応性成分（少なくとも１つの第３の反応性成分）は、カプセル化されていない。次いで、マイクロカプセルは、その液体コア内に、第１の反応性成分と、場合により、誘因となり得る種（例えば、光活性種）、熱活性種、または光熱による活性種）とを含んでいてもよく、照射して、液体内容物をすばやく加熱することができる。次いで、マイクロカプセルの照射によって、マイクロカプセルの内圧上昇を含む破裂機構を誘発することができる。破裂機構は、迅速に起こっても良い。マイクロカプセルの破裂は、照射処理から０．０００００５〜５秒以内、または０．０００５〜０．５秒以内、または０．００５〜０．１秒以内に起こってもよい。破裂機構は、インクの照射から０．０２秒以内に起こってもよい。または、誘因となり得る種は、マイクロカプセルの壁に存在していてもよい。

マイクロカプセルは、任意の適切な温度または望ましい温度で破裂するように設計することができる。マイクロカプセルは、２０〜２２０℃、または６０〜２００℃、または１２０〜１９０℃の温度で破裂させることができる。マイクロカプセルは、１７１℃の温度で破裂してもよい。

マイクロカプセルは、任意の適切な照射波長または望ましい照射波長で、例えば、２００〜１２００ナノメートル、または２８０〜４００ナノメートル、または３２０〜３８０ナノメートルの照射波長で処理したときに破裂するように設計することができる。マイクロカプセルは、３５０ナノメートルの波長で処理したときに破裂してもよい。

マイクロカプセルは、光の照射と熱の任意の適切な組み合わせまたは望ましい組み合わせで破裂するように設計することができる。マイクロカプセルは、光と熱処理したときに破裂するように設計することができる。基板に吐出されたインクを処理することは、光を照射すること、熱をあてること、光と熱を照射すること、またはこれらの組み合わせを含む。

したがって、第１の反応性部分および第２の反応性部分（例えば、第１の反応性成分および第３の反応性成分）が同じ混合物またはバルク溶液に含まれているが、誘因となる事象によって、望ましい時間にマイクロカプセルの内容物の放出が誘発されるまでは反応することができないように、内部で分離されている。混合物またはバルク溶液（インク）が基板の上に吐出されると、光源（または他の誘因となる事象）が、マイクロカプセルの内容物の放出を誘発し、上述の２つの分離されている反応成分がすばやく重合し、それによって、基板の上のインクが硬化する。したがって、このインク系および方法は、適切な外部源によってマイクロカプセルが破裂するまでは、２つの反応成分が互いに接触しないように、２つの反応成分の表面安定化を提供し、それによって、重合が確実に基板の上のみで起こり、印刷ヘッド内では起こらないようにする。

本明細書の系および方法は、任意の適切または望ましい代替構造を含んでいてもよい。本明細書のインクは、少なくとも１つの第１の反応性成分と、誘因となり得る成分を含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含む単一のインクを吐出可能な溶液を含んでいてもよく、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とを互いに反応させ、基板の上に固体インクを形成させることができ、少なくとも１つの第１の反応性成分が、マイクロカプセルにカプセル化されており、少なくとも１つの誘因となり得る成分が、マイクロカプセルの壁に存在し、場合により、カプセル内容物の中に存在し、少なくとも１つの第３の反応性成分は、吐出可能な溶液の中に存在するが、マイクロカプセルの外側に存在し、このインクを基板に吐出し、処理し、この処理によって、少なくとも１つの誘因となり得る成分が生じ、マイクロカプセルの破裂を誘発し、少なくとも１つの第１の反応性成分がマイクロカプセルから放出され、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合し、インクが硬化する。本発明のインク系および方法は、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの誘因となり得る成分とが、マイクロカプセルにカプセル化されたものを含む。例えば、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも第３の反応性成分がお互いに交換されている系および方法、例えば、少なくとも１つの第１の反応性成分がマイクロカプセルの外側に存在し、少なくとも１つの第３の反応性成分が、マイクロカプセル内に単独でカプセル化されているか、または、少なくとも１つの誘因となり得る成分と組み合わせてカプセル化されている系および方法を含む、任意のさらに適切な構造または望ましい構造が、本開示の範囲内であると想定されている。

本明細書で想定されているさらなる実施形態は、少なくとも１つの第１の反応性成分が、少なくとも１つの誘因となり得る成分を含む第１のマイクロカプセルにカプセル化されており、少なくとも１つの第３の反応性成分が、少なくとも１つの誘因となり得る成分を含む第２のマイクロカプセルにカプセル化されており、第１のマイクロカプセル中の少なくとも１つの誘因となり得る成分と、第２のマイクロカプセル中の少なくとも１つの誘因となり得る成分とは、同じであるか、または異なっており、第１のマイクロカプセル中の少なくとも１つの誘因となり得る成分は、第１のマイクロカプセルにカプセル化されているか、または、第１のマイクロカプセルの壁に存在しており、第２のマイクロカプセル中の少なくとも１つの誘因となり得る成分は、第２のマイクロカプセルにカプセル化されているか、または、第２のマイクロカプセルの壁に存在しているような、インクを含む。マイクロカプセルを処理し、破裂したら、第１の反応性成分と第３の反応性成分とがそれぞれのカプセルから放出され、流れ出し、拡散して互いに接触し、反応してモノマーの重合が開始する。いくつかの実施形態は、反応成分が開始剤であるものを含んでいてもよい。カプセルの漏れが起こったときに、このような実施形態は、反応剤が、別個のカプセル内に存在し、これが障壁として役立ち、さらに、別個のカプセル内にモノマー液を有するため、早まった反応を遅らせるか、または予防するのに役立つことになる。つまり、第１の反応性成分と第３の反応性成分が、それぞれのカプセルに存在し、モノマーが、上述の分離された成分を含む別個のカプセルの外側にあるバルクインク溶液に存在する。このような実施形態は、カプセルの壁の材料内容物、カプセルの構造、カプセルの誘因となり得る成分が同じであるか、または異なっているマイクロカプセルを選択することを想定している。第１の反応性成分および第３の（またはそれ以上の）反応性成分を含有し、これらが分離しているような、２種類（またはそれ以上の）別個のカプセルを利用してもよい。この別個のカプセルは、同じ誘因となり得る成分または類似の誘因となり得る成分によって誘発されてもよい。または、異なる誘因となり得る成分を、所望な場合、すべてを一度に誘発することが可能な別個のカプセルで、または別個に誘発することが可能な別個のカプセルで利用してもよい。

少なくとも１つの第１の反応性成分と、誘因となり得る成分を含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクを用いて画像を作成し、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とを互いに反応させ、基板の上に固体インクを形成させることができ、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの誘因となり得る成分が、マイクロカプセルにカプセル化されており、少なくとも１つの第３の反応性成分が、マイクロカプセルの外側に存在する、本発明の方法であって、この方法が、インク印刷ヘッドを備えるインク・ジェット・デバイスにインクを与えることと、このインクを望ましいパターンで基板の上に吐出することと、基板の上に吐出されたインクを、少なくとも１つの誘因となり得る成分が誘発され、マイクロカプセルが破裂し、マイクロカプセルから少なくとも１つの第１の反応性成分が放出され、少なくとも１つの第１の反応性成分と少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって、基板の上でインクが硬化するように処理することとを含む。したがって、第１の反応性成分と、第３の反応性成分とを、バルクインク溶液中で、任意の適切または望ましい構造によって分離することができる。少なくとも１つの誘因となり得る成分は、マイクロカプセルに含まれていてもよく、または、マイクロカプセルの外側にあるバルク溶液に存在していてもよい。

少なくとも１つの第１の反応性成分、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分、少なくとも１つの第３の反応性成分、任意要素の着色剤、任意要素の任意のインク添加剤または成分が、単一のインク吐出可能な溶液で与えられる。バルク溶液に含まれている場合、インクバルク溶液は、任意の適切または望ましい材料を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロカプセルおよび少なくとも１つの第３の成分は、アクリレート、メタクリレート、ビニルエーテル、スチレン系化合物、エポキシ化合物、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される液体に含まれる。

少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の適切または望ましい材料を含んでいてもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、有機過酸化物、エポキシド、ビニルエーテル、ポリオール、Ｌｅｗｉｓ酸、またはスルホニウム塩、より特定的には、トリス（二置換アミノ）スルホニウムペルフルオロアルコキシド、例えば、トリス（ジメチルアミノ）スルホニウム塩からなる群から選択される。

少なくとも１つの第３の反応性成分は、任意の適切または望ましい材料を含んでいてもよく、アミン、金属ナフタネート、ポリオール、または第一鉄からなる群から選択されてもよい。

第１の反応性部分および第２の反応性部分を含む成分と、バルク溶液を含む材料または複数の材料は、反応性、お互いの相溶性に関して選択された任意の適切または望ましい材料である。例えば、いくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、カプセル成分（第１の反応性成分）を含んでいてもよく、ホスト液は、表１に選択される第３の反応性成分を含んでいてもよい。

インクは、液体状態で吐出される混合物またはバルク溶液を含む。インクは、インクジェットプリンタから吐出するのに適したインク粘度を有し、典型的には、吐出温度で１０センチポイズのインク粘度を有し、基板の上に印刷されてもよい（例えば、吐出されてもよい）。誘因物質（例えば、光源）は、第１の反応性部分を含むマイクロカプセルの内容物の放出を誘発し、それによって、第１の反応性部分および第２の反応性部分がすばやく反応して重合し、インクが硬化する。

マイクロカプセルは、選択された少なくとも１つの第１の反応性成分および誘因となり得る成分を含むことが可能であり、誘因となる処理（例えば、光の照射）にさらされると第１の成分を放出することが可能な、任意の適切または望ましい材料であってもよい。マイクロカプセルは、少なくとも１つの第１の成分および第２の少なくとも１つの誘因となり得る成分を含んでいてもよい不浸透性の壁を有しており、少なくとも第１の成分が、単一の混合物または溶液中に存在することができ、少なくとも１つの第３の反応性成分は、マイクロカプセルが誘発され、マイクロカプセルの壁が破裂し、少なくとも第１の成分が放出されるまでは反応することがない。

マイクロカプセルは、任意の適切または望ましい材料を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、マイクロカプセルは、ポリアミドを含む。

マイクロカプセルは、任意の適切または望ましい幾何学構造を含んでいてもよい。マイクロカプセルは、球状または管状である。

マイクロカプセルは、任意の適切または望ましい大きさであってもよい。マイクロカプセルは、インクジェット印刷システムと適合性であり、インクジェット印刷システムから吐出させることができる。マイクロカプセルは、体積平均径が２０〜４００ナノメートル、または３０〜２００ナノメートル、または４０〜１４０ナノメートルである。

マイクロカプセルは、任意の適切または望ましい処理を用いることによって誘発され（限定されないが、光、熱をあてること、またはこれらの組み合わせによって誘発されることを含む）、その内容物を放出してもよい。

適切な処理によって誘発されると、マイクロカプセルは、その内容物を放出し、少なくとも１つの第１の成分が、少なくとも１つの第３の成分と接触し、反応する。マイクロカプセルは、光によって誘因となり得るか、熱によって誘因となり得るか、光熱によって誘因となり得るか、またはこれらの組み合わせであってもよい。少なくとも１つの第１の成分は、光によって誘因となり得るマイクロカプセル、熱によって誘因となり得るマイクロカプセル、または光熱によって誘因となり得るマイクロカプセルでカプセル化されている。

部分的に加水分解した（８０〜９０％）ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を０．２〜１．５重量％の濃度になるように水に溶解し、テレフタル酸クロリド、コハク酸クロリド、アジピン酸クロリド、ダイマージカルボン酸クロリド、シュウ酸クロリド、グルタル酸クロリド、スベリン酸クロリド酸、アゼライン酸クロリド、セバコイルクロリド、イソフタル酸クロリド、ナフタレン−２，６−ジカルボン酸クロリド、ナフタレン−２，７−ジカルボン酸クロリド、シクロヘキサンジカルボン酸クロリド、ビスクロロホルメート、例えば、４、４’−イソプロピリデン−ビスフェノールビスクロロホルメートから選択される酸塩化物中、２重量％のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）と、アクリル酸モノマー、または場合により、不活性希釈剤（例えば、パラフィン油、シリコーン油、または鉱物スピリット）に溶解した過酸化ベンゾイルとの別個の懸濁液を調製し、ＣＮＴ懸濁物と、ＰＶＡ溶液とを合わせ、高エネルギーミキサー（例えば、ローター・ステーター型ミキサー、ピストン型ホモジナイザ、超音波プローブ、またはＭｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｚｅｒ（商標））によってこれらを処理することによって、マイクロカプセルを調製することができる。処理中、ジエチルアミン、ジエチレントリアミン、フェニレンジアミンから選択されるジアミン溶液を、塩化物の２５モル倍過剰で処理懸濁物に加えてもよい。アミンを加え終わった後、穏やかな撹拌を達成するために、均質化エネルギーを小さくしてもよい。２時間後、粗い５ミクロンフィルターを用い、さらなる水を用いて生成物を洗浄し、粗い凝集物を除去してもよく、次いで、カプセル化された粒子を凍結乾燥によって単離してもよい。また、マイクロカプセルは、Ｓｔｅｆａｎ Ｊ． Ｐａｓｔｉｎｅらによる「Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｏｎ Ｄｅｍａｎｄ Ｗｉｔｈ Ｐｈｏｔｏｔｒｉｇｇｅｒａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００９、１３１、１３５８６〜１３５８７ページに記載されるように調製することができる。または、マイクロカプセルは、Ｂ．Ｊ．Ｂｌａｉｓｚｉｋらによる「Ｎａｎｏｃａｐｓｕｌｅｓ ｆｏｒ ｓｅｌｆ−ｈｅａｌｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ」、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ６８（２００８）、９７８〜９８６ページに記載されるように調製してもよい。

少なくとも１つの第１の反応性成分は、適切なマイクロカプセルにカプセル化することが可能な限り、任意の適切または望ましい材料であってもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分、少なくとも１つの第３の反応性成分、任意要素の着色剤が、単一の溶液で与えられる。少なくとも１つの第１の反応性成分、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分、少なくとも１つの第３の反応性成分、任意要素の着色剤は、インクジェット印刷デバイスで吐出することが可能な単一の溶液で与えられている。

本明細書のインクは、任意の適切または望ましい反応性インクの化学物質を含んでいてもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の適切または望ましい第３の反応性成分と反応し、硬化したインクを生成することが可能な、任意の適切または望ましい成分であってもよい。モノマー混合物を調製し、二成分に分けてもよい。一成分に触媒（アミン）を入れてもよく、他の成分に、高温（例えば、１００℃）で均一に開裂する熱遊離ラジカル開始剤（例えば、過酸化ベンゾイル）を入れてもよい。いずれかの成分が、本明細書に記載の方法によってカプセル化されていてもよく、一方、残りの反応剤は、マイクロカプセルの周囲にある液体に存在していてもよい。アミンおよび過酸化物は、両方とも重合可能な種（例えば、アクリレート）に溶解してもよい。カプセルが破裂した後に混合されると、アミンは、熱遊離ラジカル開始剤の均一な開裂を低温で（例えば、４０℃未満で）触媒する。したがって、この機構によって、反応の開始を制御することができ、反応を、典型的に熱遊離ラジカル開始剤で実施されるよりも低い温度で行うことができる。反応温度が低いと、印刷ドラム温度を下げることができ、印刷あたりのエネルギー消費を減らすことができる。

また、反応性インクの化学物質は、米国特許第７，６９９，９１８号に記載されているものから選択されてもよい。

少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、マイクロカプセルに含まれていてもよく、マイクロカプセルの破裂を誘発し、その中の内容物を放出することが可能な任意の成分であってもよい。少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、任意の望ましい混合物またはバルク溶液との相溶性について選択されてもよい。少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、フラーレン、グラフェン、ポリアニリン、酸化スズ、酸化インジウム、チタン酸カリウム、およびこれらの混合物、これらの組み合わせからなる群から選択される。

マイクロカプセルは、基板の上に印刷されたときは、肉眼では見ることができない。

成分の量は、選択される特定の化学物質および材料に基づいて選択されてもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよい。第１の反応性成分は、第１の反応性成分を第３の反応性成分と合わせると、第１の反応性成分が、他のインク成分の反応（例えば、重合）を誘発する開始剤または触媒として機能する開始剤または触媒であってもよい。第１の反応性成分および第３の反応性成分は、両者が、カプセル内と、バルクインク溶液中のカプセルの外側に存在してもよい、モノマー混合物を重合させるレドックス開始対として機能してもよい。第１の反応性成分および第３の反応性成分は、インク全体の比較的少量のフラクションとして含まれていてもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、インクの合計重量を基準として、０．１〜１５重量％、または０．３〜１０重量％、または０．５〜５重量％の量で存在する開始剤または触媒であってもよい。

同様に、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよく、例えば、インクの合計重量を基準として、０．００５〜０．５重量％、または０．０１〜０．１重量％、または０．２〜０．５重量％の量で存在してもよい。

少なくとも１つの第３の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよい。少なくとも１つの第３の反応性成分は、開始剤または触媒であってもよい。少なくとも１つの第３の反応性成分は、インクの合計重量を基準として、０．１〜０．５重量％、または０．３〜１０重量％、または０．５〜５重量％の量で存在する開始剤または触媒であってもよい。

第１の反応性成分は、第３の反応性成分を合わせると、第３の反応性成分と直接反応し、ポリマーのような生成物を生成する。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で重合可能な種として存在してもよい。第１の反応性成分および第３の反応性成分は、互いに反応し、ポリマーまたは硬化したインクのような望ましい生成物を生成してもよい。第１の反応性成分および第３の反応性成分は、インク全体の比較的大部分になるように含まれていてもよく、特定的には、インク全体のほとんどになるように含まれていてもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の適切または望ましい量で存在してもよく、例えば、インクの合計重量を基準として、２０〜８０重量％、または３０〜７０重量％、または４０〜６０重量％の量で存在してもよい。

少なくとも１つの第１の反応性成分が、重合可能な主として存在する実施形態では、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよく、例えば、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、インクの合計重量を基準として、０．００５〜０．５重量％、または０．０１〜０．１重量％、または０．２〜０．５重量％の量で存在してもよい。

少なくとも１つの第３の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよく、例えば、少なくとも１つの第３の反応性成分は、インクの合計重量を基準として、０．１〜０．５重量％、または０．３〜１０重量％、または０．５〜５重量％の量で開始剤または触媒として存在してもよい。

第１の反応性成分は、第３の反応性成分を合わせると、第３の反応性成分と直接反応し、ポリマーのような生成物を生成する。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で重合可能な種として存在してもよい。少なくとも１つの第１の反応性成分は、任意の適切または望ましい量で存在してもよく、例えば、インクの合計重量を基準として、２０〜８０重量％、または３０〜７０重量％、または４０〜６０重量％の量で、重合可能な種として存在してもよい。

第１の反応性成分は、第３の反応性成分を合わせると、第３の反応性成分と直接反応して生成物を生成し、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよい。例えば、少なくとも１つの第２の誘因となり得る成分は、インクの合計重量を基準として、０．００５〜０．５重量％、または０．０１〜０．１重量％、または０．２〜０．５重量％の量で存在してもよい。

少なくとも１つの第３の反応性成分は、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよい、重合可能な種として存在してもよい。少なくとも１つの第３の反応性成分は、インクの合計重量を基準として、２０〜８０重量％、または３０〜７０重量％、または４０〜６０重量％の量で存在する、重合可能な種であってもよい。

インクは、場合により、インクの合計重量を基準として、任意の適切または望ましい量で、例えば、０．５〜２０重量％、または１〜６重量％の量で存在する１つ以上の着色剤を含んでいてもよい。

インクに含まれてもよい任意要素の着色剤としては、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料混合物、染料混合物、およびこれらの混合物、これらの組み合わせが挙げられる。任意の染料または顔料は、インクに分散させるか、または溶解させることが可能であり、他のインク成分と相溶性であるように選択されてもよい。

いくつかの実施形態では、溶媒染料を用いてもよい。

インクは、例えば、粘度調整剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、ゲル化剤、消泡剤、すべり剤およびレベリング剤、顔料分散剤、界面活性剤のような既知の任意要素の添加剤をさらに含んでもよい。任意要素の添加剤は、マイクロカプセル内、または混合物内またはバルクインク溶液内（つまり、第３の反応性成分を有するマイクロカプセルの外側）に含まれていてもよい。

適切な粘度調整剤としては、脂肪族ケトン、例えば、ステアロン、２−ヒドロキシベンジルアルコール、４−ヒドロキシベンジルアルコール、４−ニトロベンジルアルコール、４−ヒドロキシ−３−メトキシベンジルアルコール、３−メトキシ−４−ニトロベンジルアルコール、２−アミノ−５−クロロベンジルアルコール、２−アミノ−５−メチルベンジルアルコール、３−アミノ−２−メチルベンジルアルコール、３−アミノ−４−メチルベンジルアルコール、２（２−（アミノメチル）フェニルチオ）ベンジルアルコール、２，４，６−トリメチルベンジルアルコール、２−アミノ−２−エチル−１，３−プロパンジオール、２−アミノ−１−フェニル−１，３−プロパンジオール、２，２−ジメチル−１−フェニル−１，３−プロパンジオール、２−ブロモ−２−ニトロ−１，３−プロパンジオール、３−ｔｅｒｔ−ブチルアミノ−１，２−プロパンジオール、１，１−ジフェニル−１，２−プロパンジオール、１，４−ジブロモ−２，３−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−１，４−ブタンジオール、２，３−ジブロモ−２−ブテン−１，４−ジオール、１，１，２−トリフェニル−１，２−エタンジオール、２−ナフタレンメタノール、２−メトキシ−１−ナフタレンメタノール、デカフルオロベンズヒドロール、２−メチルベンズヒドロール、１−ベンゼンエタノール、４，４’−イソプロピリデンビス（２−（２，６−ジブロモフェノキシ）エタノール）、２，２’−（１，４−フェニレンジオキシ）ジエタノール、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）−２，２’，２”−ニトロロトリエタノール、ジ（トリメチロール−プロパン）、２，アミノ−３−フェニル−１−プロパノール、トリシクロヘキシルメタノール、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタンサクシネート、４，４’−トリメチレンビス（１−ピペリジンエタノール）、Ｎ−メチルグルカミン、キシリトール、またはこれらの混合物、これらの組み合わせが挙げられる。任意要素の粘度調整剤は、インク中に、インクの合計重量を基準として、３０〜５５％、または３５〜５０％の量で存在してもよい。

インク中の任意の酸化防止剤は、画像が酸化するのを防いでもよく、インク保存器中で加熱された溶融物として存在している間にインク成分が酸化するのを防いでもよい。適切な酸化防止剤の例としては、Ｎ，Ｎ’−ヘキサメチレンビス（３，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチル−４−ヒドロキシヒドロシンナムアミド）（ＩＲＧＡＮＯＸ（登録商標）１０９８、Ｃｉｂａ−Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）が挙げられる。酸化防止剤は、インク中に、任意の望ましい量または有効な量で存在してもよく、例えば、インクの０．２５％〜１０％、または１％〜５重量％の量で存在してもよい。

任意の酸化防止剤は、画像が酸化するのを防ぐための酸化防止剤の安定化剤を含んでいてもよく、さらに、インク成分が酸化するのを防いでもよい。適切な酸化防止剤の安定化剤の例としては、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）５２４、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）６３５、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）Ａ、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）１−４０３、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）９５９、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）７６、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）４４５、ＮＡＵＧＡＲＤ（登録商標）５１２が挙げられる。

また、インクは、場合により、ＵＶ吸収剤を含んでいてもよい。任意要素のＵＶ吸収剤は、主に、生成した画像がＵＶによって分解するのを防ぐ。適切なＵＶ吸収剤の特定の例としては、２−ブロモ−２’，４−ジメトキシアセトフェノン、２−ブロモ−２’，５’−ジメトキシアセトフェノン、２−ブロモ−３’−ニトロアセトフェノン、２−ブロモ−４’−ニトロアセトフェノン、３’，５’−ジアセトキシアセトフェノン、２−フェニルスルホニルアセトフェノン、３’−アミノアセトフェノン、４’−アミノアセトフェノン、１Ｈ−ベンゾトリアゾール−１−アセトニトリル、２−（２Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ペンチルフェノール、１，１−（１，２−エタン−ジイル）ビス（３，３，５，５−テトラメチルピペラジノン）、２，２，４−トリメチル−１，２−ヒドロキノリン、２−（４−ベンゾイル−３−ヒドロキシフェノキシ）エチルアクリレート、２−ドデシル−Ｎ−（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル）スクシンイミド、２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル／β−テトラメチル−３，９−（２，４，８，１０−テトラオキソスピロ（５，５）−ウンデカン）ジエチル−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、Ｎ−（ｐ−エトキシカルボニルフェニル）−Ｎ’−エチル−Ｎ’−フェニルホルマジン、６−エトキシ−１，２−ジヒドロ−２，２，４−トリメチルキノリン、２，４，６−トリス−（Ｎ−１，４−ジメチルペンチル−４−フェニレンジアミノ）−１，３，５−トリアジン、２−ドデシル−Ｎ−（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）スクシンイミド、Ｎ−（１−アセチル−２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）−２−ドデシルスクシンイミド、（１，２，２，６，６−ペンタメチル−４−ピペリジニル／β−テトラメチル−３，９−（２，４，８，１０−テトラオキソ−スピロ−（５，５）ウンデカン）ジエチル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、（２，２，６，６−テトラメチル−４−ピペリジニル）−１，２，３，４−ブタンテトラカルボキシレート、ニッケルジブチルジチオカルバメート、−アミノ−２’，５−ジクロロベンゾフェノン、２’−アミノ−４’，５’−ジメトキシアセトフェノン、２−ベンジル−２−（ジメチルアミノ）−４’−モルホリノブチロフェノン、４’−ベンジルオキシ−２’−ヒドロキシ−３’−メチルアセトフェノン、４，４’−ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、５−クロロ−２−ヒドロキシベンゾフェノン、４’−ピペラジノアセトフェノン、４’−ピペラジノアセトフェノン、２−アミノ−５−クロロベンゾフェノン、３，６−ビス（２−メチル−２−モルホリノプロピオニル）−９−オクチルカルバゾール、およびこれらの混合物、これらの組み合わせが挙げられる。存在する場合、任意要素のＵＶ吸収剤は、インク中に任意の望ましい量または有効な量で存在してもよく、例えば、インクの１〜１０重量％、または３〜５重量％の量で存在してもよい。

本明細書の画像を作成する方法は、少なくとも１つの第１の反応性成分と、誘因となり得る成分を含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクを用いて画像を作成することを含み、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とを互いに反応させることができ、少なくとも１つの第１の反応性成分と、場合により、少なくとも１つの誘因となり得る成分とが、マイクロカプセルにカプセル化されており、この方法は、インク印刷ヘッドを備えるインク・ジェット・デバイスにインクを与えることと、このインクを望ましいパターンで基板の上に吐出することと、基板の上に吐出されたインクを、少なくとも１つの誘因となり得る成分が誘発され、マイクロカプセルが破裂し、マイクロカプセルから少なくとも１つの第１の反応性成分が放出され、少なくとも１つの第１の反応性成分と少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって、インクが硬化する。

マイクロカプセルの破裂が誘発され、これに含まれる第１の反応性成分が放出されると、インク中の第１の反応性成分と第３の反応性成分とが接触する。次いで、第１の反応性成分と第３の反応性成分とが合わさり、反応し、堅い固体インクに変換され、他の用途の中でも特に、目に見える画像、透明なインクコーティング、または堅い固体物（例えば、成形されたデバイス）を生成してもよい。２種類以上の反応性成分を合わせて目に見える画像を生成する場合、インクセットのうち、少なくとも１つのインクは、着色剤を含んでいるべきである。２種類以上の反応性成分を合わせ、オーバーコートのような透明インクコーティングを作成する場合、インクは、着色剤を含んでいるべきではない。２種類以上の反応性成分を合わせ、アンダーコートを作成する場合、インクは、任意要素の着色剤を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、本明細書のインクは、透明インク、着色したインク、オーバーコート、またはアンダーコートを含む。

本明細書のインクジェットシステムは、少なくとも１つの第１の反応性成分と、誘因となり得る成分を含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクを含み、少なくとも１つの第１の反応性成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分とを互いに反応させることができ、少なくとも１つの第１の反応性成分は、マイクロカプセルにカプセル化されており、インクを基板の上に吐出させることができ、マイクロカプセルの破裂を誘発し、マイクロカプセルから少なくとも１つの第１の反応性成分が放出されるように処理され、少なくとも１つの第１の反応性成分と少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって、インクが硬化し、インク・ジェット・デバイスは、少なくとも１つのチャネルを備えており、このインクは、少なくとも１つのチャネル内に位置していてもよく、インクは、インク・ジェット・デバイスのインクジェット印刷ヘッドから吐出することができる。

本明細書のインクは、高温で吐出させる必要はない。本発明のインクは、２５〜８５℃、３５〜６５℃、または４０〜６０℃の温度で吐出させることができる。

（実施例１）
８８％加水分解したポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１．５ｇを、脱イオン水１００ミリリットルに加え、溶解するまでマグネチックスターラで撹拌した。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）３０ミリグラムを、コハク酸クロリド１．５グラム、過酸化ベンゾイル０．６グラム、トリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）３０グラムの溶液に懸濁させた別個の懸濁物を作成する。エチレンジアミン１．８グラムを脱イオン水２０ミリリットルに溶解した第３の溶液を調製し、滴下漏斗に移す。ＣＮＴ懸濁物とＰＶＡ溶液とを合わせ、４００ミリリットルビーカーで、ＩＫＡ Ｔ２５ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘホモジナイザおよび２５ミリメートル径のプローブを用い、毎分１２０００回転（ＲＰＭ）で４分間、５ミリリットル／分でジアミン溶液を加えながら処理する。ホモジナイザのプローブを取りだし、マイクロカプセルの懸濁物を、マグネチックスターラで、１５０ＲＰＭでさらに２時間撹拌する。生成物を５ミクロンフィルターで脱イオン水をさらに１００ミリリットル用いて洗浄し、粗い凝集物を除去し、次いで、凍結乾燥によってカプセル化された粒子を単離する。

（実施例２）
８８％加水分解したポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１．５ｇを、脱イオン水１００ミリリットルに加え、溶解するまでマグネチックスターラで撹拌した。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）３０ミリグラムを、テレフタル酸クロリド２．０グラム、シクロヘキシルビニルエーテル８．０グラム、ジグリシジル１，２−シクロヘキサンジカルボキシレート２２グラムの溶液に懸濁させた別個の懸濁物を作成する。ジエチレントリアミン２．６グラムを脱イオン水２０ミリリットルに溶解した第３の溶液を調製し、滴下漏斗に移す。ＣＮＴ懸濁物とＰＶＡ溶液とを合わせ、４００ミリリットルビーカーで、ＩＫＡ Ｔ２５ Ｕｌｔｒａ−Ｔｕｒｒａｘホモジナイザおよび２５ミリメートル径のプローブを用い、毎分１２０００回転（ＲＰＭ）で４分間、５ミリリットル／分でジアミン溶液を加えながら処理する。ホモジナイザのプローブを取りだし、マイクロカプセルの懸濁物を、マグネチックスターラで、１５０ＲＰＭでさらに２時間撹拌する。生成物を５ミクロンフィルターで脱イオン水をさらに１００ミリリットル用いて洗浄し、粗い凝集物を除去し、次いで、凍結乾燥によってカプセル化された粒子を単離する。

（実施例３）
３７重量％のホルムアルデヒド水３５ミリリットルに、尿素５グラムを加える。この混合物を撹拌し、尿素が溶解したら、１０％トリエチルアミン水溶液を滴下することによってｐＨを８に調節する。この溶液を３０分間撹拌し、この時点で、カーボンナノチューブ３０ミリグラムを加え、得られた懸濁物をさらに３０分間撹拌する。別個に、ポリ（エチレン−ａｌｔ−無水マレイン酸）（ＥＭＡ）（２重量％）の水１００ミリリットル溶液を調製する。次いで、過酸化ベンゾイル０．６グラム、ヘキサデカン３グラム、トリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）３０グラムの溶液を上述のＥＭＡ溶液に加える。得られた懸濁物を、マグネチックスターラを用いて３００ｒｐｍで撹拌しつつ、７５０Ｗプローブ（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ）を強度６８％に設定して５分間超音波処理する。次いで、ホルムアルデヒド−尿素ＣＮＴ懸濁物を加え、ｐＨを２に調節する。温度を５５℃まで上げ、撹拌しつつ、さらに３時間維持する。生成物を５ミクロンフィルターで脱イオン水をさらに１００ミリリットル用いて洗浄し、粗い凝集物を除去し、次いで、凍結乾燥によってカプセル化された粒子を単離する。

（実施例４）
実施例１の単離したマイクロカプセル（３０グラム）を、トリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）６０グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン（ＤＭＴ）（２．０グラム）に分散させる。この分散物に、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート１５．６グラム、ＥＦＫＡ（登録商標）４３４０分散剤５．６グラム、添加の前に２０時間磨砕した３．０７ Ｓｕｎ Ｓｐｅｃｔｒａｐａｋ（登録商標）Ｃ ＰＢ １５：４シアン顔料からなるシアン原料分散物を混合しつつ、ゆっくりと加える。最終混合物は、レーザー光をあてることによって生じるカプセル破裂によって硬化する、硬化性シアンインクである。

（実施例５）
実施例２の単離したマイクロカプセル３０グラムを、Ｊｅｆｆａｍｉｎｅ（登録商標）Ｄ−２３０（Ｈｕｎｔｓｍａｎから入手可能な）９．０グラム、ノニルフェノール１８グラム、アミノエチルピペラジン１．２グラムに分散させる。最終混合物は、レーザー光をあてることによって生じるカプセル破裂によって硬化する、硬化性透明オーバーコートである。

（実施例６）
実施例３の単離したマイクロカプセル３０グラムを、トリエチレングリコールジメタクリレート（ＴＥＧＤＭＡ）６０グラム、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジン（ＤＭＴ）２．０グラムに分散させる。この分散物に、プロポキシル化ネオペンチルグリコールジアクリレート１５．６グラム、ＥＦＫＡ（登録商標）４３４０分散剤５．６グラム、添加の前に２０時間磨砕した３．０７ Ｓｕｎ Ｓｐｅｃｔｒａｐａｋ（登録商標）Ｃ ＰＢ １５：４シアン顔料からなるシアン原料分散物を混合しつつ、ゆっくりと加える。最終混合物は、レーザー光をあてることによって生じるカプセル破裂によって硬化する、硬化性シアンインクである。

いくつかの実施形態では、本明細書に記載のインクは、任意の適切または望ましいインク化学を用い、万能な反応性インクを作成する手段を与えるようなマイクロカプセルを含む。マイクロカプセルは、誘因となり得る成分を含み、いくつかの実施形態では、光熱による活性種を含む。反応性インクの一反応性成分は、誘因となり得る成分とともに、マイクロカプセルにカプセル化されていてもよい。この特徴によって、インクの吐出性能を高めることができる。例えば、反応成分の１つをマイクロカプセルでカプセル化したために、吐出中にインク成分が早まって反応することなく、インクを吐出することができる。所望の基板の上に吐出した後、マイクロカプセルに含まれている反応性成分は、例えば、マイクロカプセルの破裂を誘発するのに十分な、適切な波長および強度の放射線にあてることによって放出され、誘因となるパラメーターは、選択された誘因となり得る成分にしたがって選択され、いくつかの実施形態では、光熱による活性種である。次いで、インクは、望ましい性質を有していてもよく、特定の実施形態では、吐出性能で制約があるため、非反応性インクでは達成することが困難であるか、または不可能であるような、機械的な摩擦に対する画像堅牢性の性質を与える。有益には、本明細書のインクは、高温で吐出する必要がない。

Claims (7)

1. 少なくとも１つの第１の反応性成分と、カーボンナノチューブを含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクであって、
   前記少なくとも１つの第１の反応性成分及び前記少なくとも１つの第２の成分は、マイクロカプセルにカプセル化されており、
   このインクを基板に吐出し、吐出したインクに光を照射することによって前記カーボンナノチューブが前記マイクロカプセルの破裂を誘発し、前記少なくとも１つの第１の反応性成分が前記マイクロカプセルから放出され、前記少なくとも１つの第１の反応性成分と、前記少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって硬化する、インク。
2. 前記少なくとも１つの第１の反応性成分が、有機過酸化物、エポキシド、ビニルエーテル、ポリオール、Ｌｅｗｉｓ酸、スルホニウム塩からなる群から選択される、請求項１に記載のインク。
3. 前記マイクロカプセルが、２０〜４００ナノメートルの体積平均径を有する、請求項１又は２に記載のインク。
4. 前記少なくとも１つの第３の反応性成分が、アミン、金属ナフタネート、ポリオール、第一鉄からなる群から選択される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインク。
5. 前記インクが、透明インク、着色したインク、オーバーコート、またはアンダーコートである、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインク。
6. 少なくとも１つの第１の反応性成分と、カーボンナノチューブを含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクを用いて画像を作成する方法であって、
   前記少なくとも１つの第１の成分及び前記少なくとも１つの第２の成分が、マイクロカプセルにカプセル化されており、
   前記方法は、
   インク印刷ヘッドを備えるインク・ジェット・デバイスに前記インクを与えることと、
   このインクを望ましいパターンで基板の上に吐出することと、
   基板の上に吐出されたインクに光を照射することによって前記カーボンナノチューブが前記マイクロカプセルの破裂を誘発し、前記マイクロカプセルから少なくとも１つの第１の反応性成分が放出され、少なくとも１つの第１の反応性成分と少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって、前記インクが硬化するように処理することとを含む、方法。
7. インクジェットシステムであって、
   少なくとも１つの第１の反応性成分と、カーボンナノチューブを含む少なくとも１つの第２の成分と、少なくとも１つの第３の反応性成分と、任意要素の着色剤とを含むインクと、
   前記インクを収容する少なくとも１つのチャネルを備え、前記インクをインクジェット印刷ヘッドから吐出するインク・ジェット・デバイスと、
   を備え、
   前記インクの前記少なくとも１つの第１の反応性成分及び前記少なくとも１つの第２の成分は、マイクロカプセルにカプセル化されており、
   前記インクは、基板に吐出され、光が照射されることによって前記カーボンナノチューブが前記マイクロカプセルの破裂を誘発し、前記少なくとも１つの第１の反応性成分が前記マイクロカプセルから放出され、前記少なくとも１つの第１の反応性成分と、前記少なくとも１つの第３の反応性成分とが接触し、反応し、重合することによって硬化する、インクジェットシステム。