JPH05194892A - 液体インク組成物 - Google Patents

液体インク組成物

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JPH05194892A
JPH05194892A JP4225690A JP22569092A JPH05194892A JP H05194892 A JPH05194892 A JP H05194892A JP 4225690 A JP4225690 A JP 4225690A JP 22569092 A JP22569092 A JP 22569092A JP H05194892 A JPH05194892 A JP H05194892A
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JP
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ink
fullerenes
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fullerene
ink composition
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JP4225690A
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Joseph Mort
モート ジョセフ
Mary A Machonkin
アン マッコーキン メアリー
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Xerox Corp
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    • C09D11/30—Inkjet printing inks
    • C09D11/32—Inkjet printing inks characterised by colouring agents
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    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 水性または有機液体ベヒクル、および着色剤
としてのフラーレンまたはフラーレン混合物を含むイン
ク組成物。 【効果】 本発明のインク組成物はインクジェット プ
リンテイング、特に、熱インクジェット プリンテイン
グにおいて有用である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にインク組成物に関
し、さらに詳細には、本発明は液体熱インクジェット組
成物のようなインクジェットインクに関する。本発明の
１つの実施態様においては、この像形成用インクは、１
つの成分として、バクミンスターフラーレン（buckmins
terfullerene) 、ジャイアントフラーレンまたはこれら
の混合物のようなフラーレン（fullerene)類の任意の１
つを含有する。これらのフラーレン類は上記のインク用
の顔料または着色剤として、あるいは、例えば、他の顔
料の疎水性および新水性あるいは紙または透明体のよう
なマーキング媒体への接着性を修正し、調整しかつ改善
するための他の顔料用の表面添加剤として使用し得る。
熱インクジェット法のような、本発明のインクを使用し
得るインクジェット プリンテイング法の例は、米国特
許第４，６０１，７７７号、第４，２５１，８２４号、
第４，４１０，８９９号、第４，４１２，２２４号、お
よび第４，５３２，５３０号に開示されている。
【０００２】
【従来の技術】熱インクジェット法は周知であり、例え
ば、米国特許第４，６０１，７７７号、第４，２５１，
８２４号、第４，４１０，８９９号、第４，４１２，２
２４号および第４，５３２，５３０号に開示されてい
る。分子状フラーレンは各球体中に３２〜１、０００個
またはそれ以上の炭素原子を含有する複数の全体的に密
閉型の炭素原子の中空球状シェルとして説明されている
（Smalley, R.E. “Supersonic Carbon Cluster Beams
in Atomic and Molec-ular Clusters",Bernstein,E.R.,
Ed.;Physical and Theoretical Chemistry,Vol.68,Else
vier Science: New York,1990;1−68参照）。原型的な
フラーレンであるＣ60はバクミンスターフラーレンと称
され、切頭２０面体の分子幾何学を有する、即ち、Ｃ60
分子は分子大のサッカーボールに似ている（Time Magaz
ine,1991年５月６日号、66頁、およびScience, vol.25
2,1991 年４月１２日号、646頁参照）。Ｃ60並びにＣ70
および他のフラーレンの各分子はまたバキーボール（bu
ckyball)とも称される。バクミンスターフラーレンは少
量のＣ70分子と恐らくはＣ84分子をまたはより少量のそ
れより高分子量のフラーレン分子を介在するＣ 60分子を
通常含む。
【０００３】バクミンスターフラーレンおよび他のフラ
ーレン類のグラファイトの接触アーク蒸発からの調整
法、および溶解性、結晶化度、色等の多くのバクミンス
ターフラーレンの特性は、“Kratschmer,W.,Lamb,L.D.,
Fostiropoulos,K.,Huffman,D.R.,Nature,1990,Vol.347,
354-358 頁" 、および“Chemical and Engineering New
s,1990年１０月２９日号，22-25 頁”に記載されてい
る。フラーレン類はテキサス州（７７０３０−１０３
８）ヒューストン、シェクスピアー シート５（２４１
５）のテキサス フラーレンズ社；アリゾナ州（８５７
０６）ツクソン、サウス コルブ ロード（７９６０）
のマテリアルズ ＆ エレクトロケミカル リサーチ
（ＭＥＲ）社；およびコロラド州（８０４０１）ゴール
デン、コール ボーレヴァード（１６６７）のリサーチ
マテリアルズ社から入手し得、主要量のＣ60分子と少
量のＣ70およびＣ84炭素分子、並びに極少量の他の高分
子量フラーレンを含むものと考えられている。炭素原子
の球状集合体Ｃn ( 例えば、ｎは数６０、７０、８４等
である）を含む炭素の同族体形はフラーレンと考えられ
ており、アークまたはレザーによる不活性希ガス雰囲気
中でのグラファイトの蒸発によって粉末として調製で
き、これらのフラーレン類は上記の供給元から入手し得
る。同族体の色はｎの値に依存し得、例えば、ｎが７０
に等しい場合、その色はオレンジであり、ｎが６０に等
しい場合、その色はパープル マジェンタであり、ｎが
６０に等しい場合、その色はイエローである。これらの
新規な炭素形状は、熱インクジェット用途において、例
えば、有機溶媒中でのその溶解性、炭素シェル表面への
ジアミン発色団の結合のような適切な化学修飾性、水中
での溶解性のような多くの利点を有する。他の公知の炭
素体であるダイアモンドおよびグラファイト並びにこれ
らの誘導体はそのような溶媒に可溶性であるとは考えら
れていない。Ｃ60等の顔料としての他のインクジェット
顔料よりも優れた潜在的利点には、これらフラーレン類
が色合いと色濃度および親水性と疎水性のような諸性質
をその炭素シェルの外的、内的化学修飾によって得るた
めのその特異な機会、並びにその化学的、物理的劣化に
対する異常な安定性がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的はインク
組成物を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の上記および他の
目的は、本発明の各実施態様において、トルエンのよう
な有機ベヒクルまたは水性液のようなベヒクルとフラー
レン着色剤を含むインク組成物を提供することによって
達成し得る。本発明のもう１つの実施態様はインクジェ
ット プリンテイング装置中に水性ベヒクルのような液
体とフラーレン着色剤を含むインクを装填することを含
む方法に関する。１つの実施態様においては、そのプリ
ンテイング装置はインク液滴をインクを加熱しその中に
バブルを発生せしめることによって発出させる熱インク
ジェット法を用いる。本発明の各実施態様には、水性ま
たは有機液体ベヒクルと着色剤としてのフラーレンまた
はフラーレン混合物を含むインク組成物；液体ベヒクル
と該ベヒクル中に分散させた着色剤としてのフラーレン
を含むインク組成物；およびフラーレンまたはフラーレ
ン混合物を含有するインク組成物がある。
【０００６】本発明のインクのベヒクルは水を含み得、
あるいは水と混和性有機成分との混合物を含み得、混和
性有機成分にはエチレン 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、グリセリン、ジプ
ロピレン グリコール、ポリエチレン グリコール、ポ
リプロピレン グリコール、アミド類、エーテル類、カ
ルボン酸類、エステル類、アルコール類、オルガノスル
フィド類、オルガノスルホキシド類、スルホン類、アル
コール誘導体、カルビトール、ブチル カルビトール、
セロソルブ、エーテル誘導体、アミノアルコール類、ケ
トン類、Ｎ−メチルピロリジノン、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、および他の水混和性物質、並びにこ
れらの混合物がある。水と水混和性有機液体の混合物を
液体ベヒクルとして用いる場合、水対有機比は任意の有
効範囲にあり得、典型的には、約１００：０〜約３０：
７０好ましくは約９７：３〜約５０：５０であるが、そ
の比はこの範囲外であってもよい。液体ベヒクルの非水
成分は水の沸点（１００℃）よりも高沸点を有する湿潤
剤（ヒューメクタント）として一般に作用する。各実施
態様において、本発明のインクは水のような液体ベヒク
ルと湿潤剤のような添加剤を含み得、水は一般に約６０
〜約９９．５重量％好ましくは約７５〜約９９重量％の
量で存在する。
【０００７】本発明のインクは、各実施態様において、
例えば、約１〜約２０重量％好ましくは約２〜約１０重
量％の有効量のフラーレン着色剤を含有する。フラーレ
ンの例は、例えば、The Journal of Organic Chemistr
y,1990,Vol.55,6250-6252に例示されている。さらにま
た、ケージに非炭素原子を含有するフラーレンを含むイ
ンクも意図される。これらのフラーレンは骨格を構成す
る１個、２個、３個、４個またはそれ以上の炭素原子を
ホウ素のような公知の非炭素原子で置換させた全炭素フ
ラーレンから誘導し得る。また、カルシウム、ナトリウ
ム、カリウム、けい素、銅、セレン、ランタン、塩素、
鉄等のような公知の周期律表（この周期律表の記載はす
べて参考として本明細書に引用する）の任意の１個以上
の原子のような、炭素ケージ内の炭素以外の１個以上の
原子を含むフラーレンを含むインクは炭素原子の回転楕
円面状群生（クラスター）内に捕捉させ得る。さらに詳
細には、約３８４〜約１２、０００の分子量を有する１
種以上のフラーレンを本発明のインクにおいて使用し得
る。詳細には、炭素の第３形態である上記のフラーレン
類は切頭２０面体の各頂点に配列された炭素の６０個の
原子の群生を含みミニチュアサッカーボールに似たもの
として説明されている。そのような構造はこれらの分子
構造体の同名人であるＲ．バクミンスター フラー、Ｊ
r.により設計された測地線ドームに似ている。フラーレ
ンに関しては、本明細書で例示する各フラーレン、他の
公知のフラーレン、各実施態様におけるこれらの混合物
等のすべての形態を包含する。
【０００８】フラーレンと共に顔料も本発明のインクに
おいて使用し得る。顔料はブラック、シアン、マジェン
タ、イエロー、レッド、ブルー、グリーン、ブラウン、
これらの混合物等であり得る。適当なブラック顔料の例
にはチャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプ
ブラック等の種々のカーボンブラックがある。カラー顔
料にはレッド、グリーン、ブルー、ブラウン、マジェン
タ、シアンおよびイエローの各顔料、並びにこれらの混
合物がある。他の顔料もまた使用し得る。顔料の粒度は
液体ベヒクル中で粒子の安定なコロイド状懸濁液を与え
かつインクを熱インクジェット プリンターで用いると
きにインクチャンネルの閉塞を防止し得るようにできる
限り小さいのが好ましい。好ましい平均粒径は一般に約
０．００１〜約０．１ミクロンである。顔料はインク組
成物中に一般に約１〜約７重量％好ましくは約２〜約５
重量％の任意の有効量で存在する。他の添加剤も本発明
のインク中に存在し得る。例えば、１種以上の界面活性
剤または湿潤剤をインクに加え得る。これらの添加剤は
カチオン、アニオンまたはノニオンタイプであり得る。
適当な界面活性剤と湿潤剤にはラウリル硫酸ナトリウ
ム、タモール(TAMOL、登録商標）SN、タモール LG 、ロ
ーム アンド ハース社から入手し得るトリトン(TRITO
N 、登録商標) シリーズのもの、マラスパース(MARASPE
RSE 、登録商標 )シリーズのもの、ＧＡＦ社から入手し
得るアイゲパール(IGEPAL 、登録商標 )シリーズのも
の、ターギトール(TERGITOL 、登録商標 )シリーズのも
の、および他の商業的に入手し得る界面活性剤がある。
これらの界面活性剤および湿潤剤は一般に０〜約１５重
量％好ましくは約０．０１〜約８重量％の有効量で存在
するが、その量はこの範囲外であってもよい。
【０００９】高分子添加剤もまたインクの粘度と顔料粒
子の安定性を高めさせかつ粒子の凝集と沈降の速度を低
減させるために本発明のインクに加え得る。アラビアゴ
ム、ポリアクリレート塩、ポリメタクリレート塩、ポリ
ビニルアルコール、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒ
ドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポ
リビニルエーテル、スターチ、多糖類等のような水溶性
ポリマーは水または水と水混和性有機溶媒との混合物の
ような水性液体ベヒクル中で顔料粒子を安定化するのに
特に有用である。高分子安定剤は本発明のインク中に０
〜約１０重量％好ましくは約０．０１〜約５重量％の量
で存在し得るが、その量はこの範囲外であってもよい。
本発明のインクへの他の任意成分としての添加剤には約
０．０００１〜約４重量％好ましくは約０．０１〜約
２．０重量％の量で存在するダウイシル(DOWICIL) １５
０、２００、および７５、安息香酸塩、ソルビン酸塩等
の殺生剤；０〜約１重量％好ましくは約０．０１〜約１
重量％の量で存在する酸または塩基、リン酸塩、カルボ
ン酸塩、亜硫酸塩、アミン塩等のｐＨ調整剤がある。
【００１０】本発明のインク組成物は熱インクジェット
プリンテイング法での使用に適し得る粘度を一般に有
する。典型的には、インク粘度は本発明の各実施態様に
おいて約５センチポイズ以下であり、好ましくは、約１
〜約２．５センチポイズである。本発明のインク組成物
は多くの適当な公知の方法で調製し得る。典型的には、
インクは各成分の単純な混合により調製する。１つの方
法はインク成分の全てを一緒に混合し混合物を濾過して
インクを得ることを含む。本発明のインクは、各成分を
混合し、必要に応じて加熱し、濾過し、次いで、インク
添加剤をを混合物に加え、室温で穏やかな振盪により均
質な混合物が得られるまで、典型的には、約５〜約１０
分間混合することによるような公知のインク調製法によ
って調製し得る。また、本発明のインク添加剤はフラー
レンのような他のインク成分と一緒にインク調製工程
（各成分すべてを混合し、必要に応じ加熱し、濾過する
ことによるような任意の所望の手順による）において混
合し得る。
【００１１】本発明はまた本発明のインク組成物をイン
クジェット プリンテイング装置に装填し、インク組成
物の液滴を基体上に像形成パターンで発出せしめること
を含む方法にも関する。１つの実施態様においては、プ
リンテイング装置はノズル内のインクを像形成パターン
で選択的に加熱しそれによってインク液滴を像形成パタ
ーンで発出せしめる熱インクジェット法を用いる。ゼロ
ックス４０２４紙のような平坦紙、ロール巻きノートブ
ック紙、ボンド紙、シャープ社シリカコーテッド紙およ
びジュウジョウ紙等のシリカコーティング紙、、透明体
材料、織布、繊維製品、プラスチック、高分子フィル
ム、金属のような無機基体、および木材等のような任意
の適当な基体を用い得る。１つの実施態様においては、
プリンテイング法は平坦紙のような多孔質またはインク
吸着性基体上にプリンテイングすることを含む。本明細
書で使用するときの約〜約はその間の数値を含む。ま
た、本発明のフラーレンは米国特許第５，０１７，６４
４号に例示されているような液体インク用の染料として
も使用し得る（該米国特許の記載はすべて参考として本
明細書に引用する）。
【００１２】
【実施例】
【実施例１】２．５重量％のフラーレン（例えば、テキ
サス州（７７０３０−１０３８）ヒューストン、シェク
スピアー シート５（２４１５）のテキサス フラーレ
ンズ社から入手し得、主要量のＣ60と少量のＣ70および
Ｃ84炭素分子並びに極少量の他のより高分子量のフラー
レンを含むと考えられている）、１５重量％のシクロヘ
キシル ピロリドン（ニュージャージー州ウェイネのＧ
ＡＦ社から入手）、１重量％のラウリル硫酸ナトリウム
（ニュージャージー州フェアー ラウンのフィッシャー
サイエンテイフィック社から入手）、８１．５重量％
のトルエンを含むインク組成物を、各成分を室温の２５
℃で一緒に混合し、攪拌して均質溶液を得、濾過するこ
とによって調製した。調製したインクは熱インクジェッ
ト試験装置に装填し得る。実質的なバックグラウンドの
よごれのない優れた解像力の像が得られた。２つの追加
のインクも調製できた。これらのインクは上記と同じ組
成を有するが、１つのインクは、０．１重量％のカルボ
ワックス(CARBOWAX)Ｍ２０（分子量１８，０００を有す
る下記の式：
【化１】 のポリエチレン オキサイド／ビスフェノール−Ａポリ
マー、コネチカット州ダンバリーのユニオン カーバイ
ド社から入手）と２．４重量％の上記フラーレンを含有
し、第２のインクは０．３重量％のカルボワックスＭ２
０と２．２重量％の上記フラーレンを含有していた。カ
ルボワックスＭ２０はインクに室温で加え、得られた混
合物を約５分間攪拌させて均質溶液を得た。
【００１３】
【実施例２】水溶性フラーレンを、１ｇの上記フラーレ
ン〔例えば、テキサス州（７７０３０−１０３８）ヒュ
ーストン、シェクスピアー シート５（２４１５）のテ
キサス フラーレンズ社から入手し得、主要量のＣ60と
少量のＣ70とＣ84炭素分子、および恐らくは少量の他の
より高分子量のフラーレンを含むと考えられている〕を
２００mlのエチレン ジアミン中に入れ、７２時間攪拌
させることによって調製した。２．５重量％のそのよう
な水溶性フラーレン、１５重量％のエチレングリコー
ル、０．３重量％のカルボワックスＭ２０、および８
２．２重量％の水を含むインク組成物を、各成分を一緒
に室温で混合し、約１０分間攪拌させて均質溶液を得、
濾過することによって調製した。このようにして調製し
たインクをジェッティング試験装置に装填した。実質的
にバックグラウンドの汚れのない優れた解像力の像を得
ることができた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水性または有機液体ベヒクルと、着色剤
    としてのフラーレンまたはフラーレン混合物とを含むイ
    ンク組成物。
JP4225690A 1991-09-03 1992-08-25 液体インク組成物 Withdrawn JPH05194892A (ja)

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US07/754,084 US5114477A (en) 1991-09-03 1991-09-03 Liquid ink compositions
US07/754084 1991-09-03

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