説明

トリス−アゾ染料を含むインクジェット式印刷用インク

液体媒体および式(1)のトリス−アゾ化合物またはその塩を含むインクであって、その液体媒体が水および有機溶媒を含む上記のインク。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、インクジェット式印刷(“IJP”)において役に立つインクに関する。
【背景技術】
【0002】
IJPは、インクの小滴を細いノズルを通して基材の上にそのノズルを基材に接触させずに射出するノンインパクト式印刷技術である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
IJPで使用されるインクには多くの厳しい性能要件がある。例えば、それらは良好な耐水堅牢度、耐光堅牢度および光学濃度を有する、にじみのないシャープな画像を与えることが望ましい。インクには、汚れるのを防ぐために、基材に適用されたとき速やかに乾燥することが要求されることが多いが、それらはインクジェットノズルの先端を覆って外皮を形成すべきではない;この外皮形成がプリンターが作動するのを妨げるからである。インクは、また、分解したり、或いは細いノズルを閉塞することがある沈殿を形成したりすることなしに時間の経過に対して貯蔵安定性でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明者は、今や、インクジェット式印刷に特に有用なインクを考案した。
本発明によれば、液体媒体および式(1):
【0005】
【化2】

【0006】
のトリス−アゾ化合物またはその塩を含むインクであって、その液体媒体が水および有機溶媒を含むそのようなインクが提供される。
式(1)の化合物が塩の形をしているとき、好ましい塩はアルカリ金属塩、特にリチウム、ナトリウムおよびカリウムの各塩、アンモニウムおよび置換アンモニウムの各塩である。特に好ましい塩はアンモニアおよび揮発性アミンとの塩である。上記化合物の遊離酸形は、これを既知の技術を用いて塩に転化することができる。例えば、アルカリ金属塩は、その組成のアルカリ金属塩を水に溶解し、鉱酸で酸性化し、その溶液のpHをアンモニアまたはアミンでpH9〜9.5に調整し、そしてアルカリ金属カチオンを透析で除去することによってアンモニアまたはアミンとの塩に転化することができる。
【0007】
インクは、好ましくは:
(a)0.01〜30部の式(1)の化合物またはその塩;および
(b)70〜99.99部の、水および有機溶媒を含む液体媒体
を含み、ここで部は全て重量によるものであって、部数(a)+(b)=100である。
【0008】
成分(a)の部数は、好ましくは0.1〜20部、さらに好ましくは0.5〜15部、特に1〜5部である。成分(b)の部数は、好ましくは99.9〜80部、さらに好ましくは99.5〜85部、特に99〜95部である。
【0009】
成分(a)は成分(b)中に完全に溶解されているのが好ましい。成分(a)は20℃において少なくとも10%の成分(b)中溶解度を有するのが好ましい。これは、インクを調製するために使用することができる液体染料濃厚物の調製を可能にし、かつ貯蔵中に液体媒体の蒸発が起こるとしても染料が沈殿する機会を減らす。
【0010】
水対有機溶媒の重量比は、好ましくは99:1〜1:99、さらに好ましくは99:1〜50:50、特に95:5〜80:20である。
水と有機溶媒の混合物中に存在する有機溶媒は、水混和性の有機溶媒またはそのような溶媒の混合物であることが好ましい。好ましい水混和性有機溶媒を挙げると、C1-6アルカノール、好ましくはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、tert−ブタノール、n−ペンタノール、シクロペンタノールおよびシクロヘキサノール;線状アミド、好ましくはジメチルホルムアミドまたはジメチルアセトアミド;ケトンおよびケトン−アルコール、好ましくはアセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンおよびジアセトンアルコール;水混和性エーテル、好ましくはテトラヒドロフランおよびジオキサン;ジオール、好ましくは2〜12個の炭素原子を有するジオール、例えばペンタン−1,5−ジオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、へキシレングリコールおよびチオジグリコール、並びにオリゴ−およびポリ−アルキレングリコール、好ましくはジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールおよびポリプロピレングリコール;トリオール、好ましくはグリセロールおよび1,2,6−ヘキサントリオール;ジオールのモノ−C1-4−アルキルエーテル、好ましくは2〜12個の炭素原子を有するジオールのモノ−C1-4−アルキルエーテル、特に2−メトキシエタノール、2−(2−メトキシエトキシ)エタノール、2−(2−エトキシエトキシ)エタノール、2−[2−(2−メトキシエトキシ)エトキシ]エタノール、2−[2−(2−エトキシエトキシ)エトキシ]エタノールおよびエチレングリコールモノアルキルエーテル;環状アミド、好ましくは2−ピロリドン、N−メチル−2−ピロリドン、N−エチル−2−ピロリドン、カプロラクタムおよび1,3−ジメチルイミダゾリドン;環状エステル、好ましくはカプロラクトン;スルホキシド、好ましくはジメチルスルホキシドおよびスルホランがある。液体媒体は、水、および2種または3種以上、特に2〜8種の水溶性有機溶媒を含むのが好ましい。
【0011】
典型的には、液体媒体は1種または2種以上の界面活性剤、例えばアニオン性および/またはノニオン性界面活性剤をさらに含む。アニオン性界面活性剤には、スルホスクシネート類(CYTEC社から入手できるAerosol(登録商標)OT, A196;AYおよびGP)およびスルホネート類(CYTEC社から入手できるAerosol(登録商標)DPOS-45、OS;WITCO社から入手できるWitconate(登録商標)C-50H;DOW社から入手できるDowfax(登録商標)8390)のようなスルホネート界面活性剤;並びにフルオロ界面活性剤(3M社から入手できるFluorad(登録商標)FC99C)がある。ノニオン性界面活性剤には、フルオロ界面活性剤(3M社から入手できるFluorad(登録商標)FC170C);アルコキシレート界面活性剤(Union Carbide社から入手できるTergitol(登録商標)シリーズ15S-5、15S-7および15S-9);および有機ケイ素界面活性剤(WITCO社から入手できるSilwet(登録商標)L-77およびL-76-9)がある。
【0012】
液体媒体には、インクのpHを調節するために、随意に1種または2種以上の緩衝剤を含めることができる。緩衝剤は、有機系の生物緩衝剤または無機緩衝剤、好ましくは有機系緩衝剤であることができる。好ましく用いられる緩衝剤の例を挙げると、Aldrich Chemical社(Wis.州、ミルウォーキー)のような会社から入手できるトリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン(TRIS);4−モルホリンエタンスルホン酸(MES)、4−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPS)およびベータ−ヒドロキシ−4−モルホリンプロパンスルホン酸(MOPSO)がある。さらに、用いられる緩衝剤は、本発明の実施においては、約3〜約9、好ましくは約4〜約6、最も好ましくは約4〜約5の範囲のpHを与えるべきである。
【0013】
インクジェット用インクで一般に用いられる1種または2種以上の殺生物剤、例えばHuls America社(N.J.州、Piscataway)から入手できるNuosept(登録商標)95;Zeneca社(Del.州、ウィルミントン)から入手できるProxel(登録商標)GXL;およびUnion Carbide Company(N.J.州、Bound Brook)から商標名Ucarcide 250で入手できるグルタルアルデヒドが随意に液体媒体に含めることができる。
【0014】
液体媒体は、また、随意に、1種または2種以上の金属キレート化剤を含むことができる。このようなキレート化剤は、インクに存在することがある遷移金属カチオンを結合するために用いられる。好ましい金属キレート化剤の例を挙げると、エチレンジアミン四酢酸(“EDTA”)、ジエチレンジアミン五酢酸(“DPTA”)、トランス−1,2−ジアミノシクロヘキサン四酢酸(“CDTA”)、エチレンジニトリロ四酢酸(“EGTA”)または他のキレート化剤がある。
【0015】
一つの態様において、本発明によるインクは約3〜約5、好ましくは約3.5〜約4.5のpHを有する。もう1つの態様において、インクのpHは、好ましくは4〜11、さらに好ましくは7〜10である。
【0016】
25℃におけるインクの粘度は、好ましくは50cP未満、さらに好ましくは20cP未満、特に5cP未満である。
インクは、また、インクジェット式印刷用インクにおいて常用される追加の成分、例えば粘度および表面張力調節剤、腐食防止剤およびコゲーション(kogation)低下用添加剤を含むことができる。
【0017】
疑問を避けるために、本発明は、専ら、式(1)の化合物を含むインクに関する。この特許明細書で求められる保護範囲は式(1)の化合物自体を包含しない。
本発明のインクは、テキストまたは画像のインクジェット式印刷に特によく合う魅力的な無彩黒色の印刷を与える。インクは良好な貯蔵安定性を有し、またインクジェットプリンターで使用される非常に細いノズルを閉塞する傾向が低い。さらに、得られる画像は、良好な光学濃度、耐光堅牢度、耐湿潤堅牢度、および酸化性空気汚染物質(例えば、オゾン)の存在下において耐退色性を有する。インクは、それをインクジェットカートリッジに取り込み、そして数多くの公知の方法、例えばHewlett Packard社、Seiko Epson社、Canon社およびLexmark社が多くの特許出願に記載する方法のどれによってもインクジェットプリンターで使用することができる。例えば、インクを空のインクジェットカートリッジに注入し、そのカートリッジを常用の方法でインクジェットプリンターで再使用することができる。
【0018】
本発明は次の実施例によってさらに説明されるが、それらの実施例において部数および百分率は外に明記されなければ全て重量による。略語“Ac”はCH3CO−を意味する。
実施例1
インクの調製は下記を含む:
【0019】
【化3】

【0020】
中間体2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリンの製造
工程1 1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノンの製造
ヒドロキノンビス−(2−ヒドロキシエチル)エーテル(179g)、酢酸(100mL)および無水酢酸(300mL)を攪拌し、そして還流下で一晩加熱した。室温まで冷却し、そして水(2L)の中に入れた後、生成物を濾過で単離し、水で洗浄し、乾燥し、そしてエタノールから再結晶化して212gの生成物を与えた。
【0021】
工程2 2−ニトロ−1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノンの製造
工程1の生成物(211.5g)を酢酸(1800mL)に溶解させた。硝酸(51.9mL)と酢酸(200mL)との混合物を、次に、温度を20℃未満に保って20分間にわたり添加した。室温で一晩攪拌した後、その溶液を水(9L)の中に入れ、そして生成物を濾過で単離し、水で洗浄し、そしてエタノールから再結晶化して209gの生成物を与えた。
【0022】
工程3 2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリンの製造
2−ニトロ−1,4−ビス−(2−アセトキシエトキシ)ヒドロキノン(115g)をエタノールに50℃で溶解し、そしてパラジウム触媒(2g、5%Pd/C)の存在下において水素で還元した。水素の吸収が止まったとき、その溶液を篩にかけて触媒を除去し、そしてその濾液を室温まで放冷した。結晶性固体を濾過で単離し、そして真空下で乾燥して90gの生成物を与えた。
【0023】
段階1―モノアゾ−4−(4−アセチルアミノ−2−スルホ−3−フェニルアゾ)−2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリンの製造
【0024】
【化4】

【0025】
4−アミノ−3−スルホアセトアニリド(174g;0.6モル)を水(2.5L)の中でpH9において攪拌し、そして亜硝酸ナトリウム(45.54g;0.66モル)を加えた。その溶液を濃塩酸(180mL)を含んでいる氷/水に攪拌しながら加えた。1.5時間攪拌した後、10℃未満において過剰の亜硝酸をスルファミン酸の添加によって破壊した。2,5−ジ−(2−アセトキシエトキシ)アニリン(178.2g;0.6モル)をアセトン(1000mL)に溶解し、そして上記のジアゾニウム塩懸濁液に0−10℃において加え、続いてピリジン(30mL)をゆっくり加えた。室温で一晩攪拌した後、沈殿した生成物を濾別し、水で洗浄した。次に、その湿りのあるペーストをアセトン中で攪拌し、濾過し、そして乾燥(50℃)して橙色の固体(210g;64%)を与えた。
【0026】
段階2―ビスアゾ中間体の製造
【0027】
【化5】

【0028】
段階1からのモノアゾ生成物(24.75g;0.05モル)を水(300mL)に攪拌しながらpH10で溶解し、その溶液に亜硝酸ナトリウム(6.90g;0.1モル)およびアセトン(200mL)を加えた。この結果得られた混合物を、次に、0.10M塩酸(70mL)に室温で攪拌しながら加えた。1時間攪拌した後、過剰の亜硝酸をスルファミン酸の添加によって破壊した。この結果得られたジアゾニウム塩を、次に、クロモトロープ酸(20.00g;0.05モル)の攪拌されている溶液に、10℃未満において、必要なときに2N水酸化リチウムを添加することによって保たれているpH7−8において加えた。一晩攪拌した後、生成物を25%(重量/容量)塩化リチウムの添加によって沈殿させ、次いで濾過し、そして30%塩化リチウム溶液で洗浄した。この結果得られた湿りのあるペーストを水(700mL)中に懸濁させ、そして水酸化リチウム水和物(25.00g;0.60モル)を加え、そしてその溶液を70℃で加熱した。3時間後にその溶液を濃塩酸の添加によってpH6−7まで中和した。生成物を、20%塩化リチウムをゆっくり添加することによって沈殿させ、濾過し、そして25%(重量/容量)塩化リチウム溶液で洗浄した。その湿りのあるペーストを水に溶解し、次いで低導電率になるまで透析した。その溶液を蒸発乾固(70℃)させて黒色粉末(25.5g;67%)を与えた。
【0029】
段階3―表題染料の製造
水(160mL)中の段階2からのアミノジアゾ化合物(0.015モル)をpH9において攪拌し、それにカルソレン油(calsolene oil)(1mL)および亜硝酸ナトリウム(1.20g;0.0174モル)を加えた。この結果得られた溶液を攪拌し、次いで濃塩酸(5mL)を含んでいる氷/水(100g)に0−10℃で攪拌しながら加えた。0−10℃で1時間攪拌した後、過剰の亜硝酸をスルファミン酸の添加によって破壊した。この結果得られたジアゾニウム塩を、1−エチル−1,2−ジヒドロ−6−ヒドロキシ−4−メチル−2−オキソ−3−ピリジンカーボンアミド(3.10g、0.158モル)の攪拌されている水(100mL)中溶液に0−10℃において加え、次いでpH7に調整した。一晩攪拌した後、その溶液をアセトン(3L)に攪拌しながら注加し、濾過し、そしてアセトンで洗浄した。その固体を水に溶解し、そして低導電率になるまで透析して、蒸発(80℃)後に黒色粉末(8.9g;61%;ε最大81.232およびλ最大601nm)を与えた。
【0030】
段階4―インクの調製
次の処方:
【0031】
【表1】

【0032】
を有するインクを調製することができる。
実施例2―インク調合物
表IおよびIIに記載されるさらなるインクが調製することができ、ここで第1欄に記載される染料は実施例1からの化合物である。第2欄以降に記載される数字は関連成分の部数を意味し、そして部数は全て重量による。インクは、それを空のインクジェットプリンターカートリッジ(例えば、HP51625Aまたは51641Aカートリッジ)に装填し、そして紙に熱または圧力インクジェット式印刷(例えば、HP-DeskJet 340、540、600、840C、930Cまたは932C熱インクジェットプリンターを使用)によって適用することができる。
【0033】
表IおよびIIでは次の略語が用いられている:
【0034】
【表2】

【0035】
印刷試験例
実施例1(段階4)に記載されるインクを色々な紙の上にHewlett Packard DeskJet 560C(登録商標)を用いてインクジェット印刷した。各印刷のCIE色座標(a、b、L、彩度Cおよび色相H)を、0°/45°の測定ジオメトリーを20nmのスペクトル間隔での400−700nmのスペクトル範囲と共に有する、2°(CIE 1931)の観察者角度を持つ光源D50および状態Aの濃度操作(density operation)を使用するGretag Spectrolino Spectrodensitometer(登録商標)を用いて測定した。10mmx10mmより大きいサイズを持つ印刷上のべた色ブロックを対角に横切って2つ以上の測定値を取った。得られた印刷の性質は表1に示されるが、ここでインクを調製するために用いられた染料の実施例番号は左手の欄に示され、そしてRODは相対光学濃度である。表1、2および3で使用された基材は次のとおりである:
【0036】
【表3】

【0037】
【表4】

【0038】
耐光堅牢度
耐光堅牢度を評価するために、印刷にAtlas Ci5000 Weatherometer(登録商標)で100時間照射した。結果は表3に示される。退色の程度はΔEとして表されるが、この場合より小さい数字がより高い耐光堅牢度を示し、そしてΔEは印刷のCIE色座標L、a、bにおける総変化として定義され、式ΔE=(ΔL2+Δa2+Δb20.5で表される。
【0039】
【表5】

【0040】
耐オゾン堅牢度
実施例1(段階4)からのインクを、示される基材上にHP560(登録商標)インクジェットプリンターを用いて印刷した。印刷された基材を、次に、オゾン安定性についてHampden Test Equipment社からのオゾン試験キャビネットを用いて評価した。試験は百万部当たり1部のオゾンの存在下において40℃および50%相対湿度で24時間行われた。印刷されたインクの耐オゾン堅牢度は、Gretag Spectrolino Spectrodensitometerを用いて、オゾンに対する曝露の前後における光学濃度の差で判定された。かくして、%OD損失が小さければ小さいほど耐オゾン堅牢度は大きい。結果は表4に示されるが、ここでインクを調製するために用いられた染料の実施例番号は左手の欄に示される。これらは、明らかに、この発明の組成物に基づくインクは良好な耐オゾン堅牢度を示すことを証明している。
【0041】
【表6】

【0042】
【表7】

【0043】
【表8】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体媒体および式(1):
【化1】

のトリス−アゾ化合物またはその塩を含むインクであって、上記液体媒体が水および有機溶媒を含む上記のインク。
【請求項2】
(a)0.01〜30部の式(1)の化合物またはその塩;および
(b)70〜99.99部の、水および有機溶媒を含む液体媒体
を含み、ここで部は全て重量によるものであって、部数(a)+(b)=100である、請求項1に記載のインク。
【請求項3】
成分(a)の部数が1〜5部であり、そして成分(b)の部数が99〜95部である、請求項2に記載のインク。
【請求項4】
成分(a)が成分(b)の中に完全に溶解されている、請求項2または3に記載のインク。
【請求項5】
液体媒体が1種または2種以上のアニオン性および/またはノニオン性界面活性剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。
【請求項6】
液体媒体が1種または2種以上のpH緩衝剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。
【請求項7】
液体媒体が1種または2種以上の殺生物剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。
【請求項8】
液体媒体が1種または2種以上の金属キレート化剤を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。
【請求項9】
pH3〜5を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。
【請求項10】
50cp未満の25℃における粘度を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のインク。

【公表番号】特表2006−506500(P2006−506500A)
【公表日】平成18年2月23日(2006.2.23)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−552861(P2004−552861)
【出願日】平成15年11月13日(2003.11.13)
【国際出願番号】PCT/GB2003/004938
【国際公開番号】WO2004/046265
【国際公開日】平成16年6月3日(2004.6.3)
【出願人】(505334581)アベシア・インクジェット・リミテッド (2)
【Fターム(参考)】