説明

固体インクにおける顔料の安定化剤

【課題】固体インク組成物で使用される極性の低いワックスおよび樹脂中に安定に分散させた固体インクの提供。
【解決手段】以下の式を有する、固体インク中の顔料のための共力剤。


式中、nは、1、2、3または4であり、Xは、金属、アンモニウム、または四級アンモニウムをあらわし、R、RおよびRは、独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲンをあらわす。上の式を有する共力剤を含む固体インク。

【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【0001】
本開示は、インク媒剤にキナクリドン型顔料を分散させるために、インク組成物、例えば、固体インク組成物で使用されてもよいキナクリドン型顔料用共力剤を提供する。インク媒剤としては、ワックス、ワックス混合物、樹脂、樹脂混合物、および/または任意要素の添加剤を挙げることができる。
【0002】
一実施形態では、本開示は、以下の一般式(1)を有する化合物を提供し、
【化1】

式中、nは、1、2、3または4であり、Xは、金属、アンモニウム、または四級アンモニウムをあらわし、R、RおよびRは、独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲンをあらわす。
【0003】
別の実施形態では、本開示は、インク媒剤と、顔料、分散剤と、上の一般式(1)を有する共力剤とを含むインク組成物を提供する。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1】市販の共力剤を用いて調製したインクの安定性と比較して、一実施形態にかかる共力剤を用いて調製したインクの安定性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0005】
多くの有機顔料は、種々のインクで用いられる非極性媒体に分散させることは困難である。特に、キナクリドン顔料は、一般的に、種々の固体インク組成物で使用される極性の低いワックスおよび樹脂に分散させ、安定化することがきわめて困難である。顔料の分散性を高めるアプローチには、共力剤と一般的に呼ばれる化合物を加えることによって顔料の表面を変えるアプローチがある。
【0006】
共力剤または顔料安定化剤は、顔料へのポリマー分散剤の吸着を促進する化合物である。例えば、カチオン性分散剤の場合には、分散剤の固定部分は、正電荷から構成されており、この部分は、共力剤上に存在するアニオン性基と相互作用し、対イオンを交換し、改質された顔料表面に分散剤が固定するのを促進するだろう。例えば、いくつかの実施形態では、スルホン基を含む共力剤は、顔料に吸収される。スルホン基は、窒素末端基を含む分散剤と反応する。共力剤のスルホン末端基と、分散剤の窒素末端基とが相互作用し、対イオンを交換し、改質された顔料表面への分散剤の固定を促進する。
【0007】
顔料と共力剤とは、同じ一般構造を有することが望ましい。そうすれば、共力剤が、顔料に簡単に吸収され得るからである。これにより、分散剤またはインク媒剤への顔料の分布を促進する共力剤を加えつつ、インクの色の完全性を維持することができる。
【0008】
以下の文献は、背景情報を提供する。
【0009】
EP1146094A2号は、(a)顔料100重量部と、(b)少なくとも1つのスルホン酸基を含有する(a)と同じ種類の顔料の誘導体3〜30重量部と、(c)水とを含み、(i)成分(b)が、それぞれの分子内にスルホン基を1個だけ含む顔料を含み、(ii)顔料の誘導体(b)の少なくとも一部分が分散物中に、アンモニウム塩、有機アミン塩、一価金属塩から選択されるスルホン酸塩の形態で存在し、但し、スルホン酸基の少なくとも15%は、一価金属と塩を形成しておらず、(iii)分散物は、価数が少なくとも2の、500ppm以下の固体の金属イオンを含む水性顔料分散物を開示している。
【0010】
WO02/48269A1号は、1−アミノアントラキノン、アントアントロン、アントラピリミジン、キナクリドン、ジオキサジン、ジケトピロロピロール、フラバントロン、インダントロン、イソインドリノン、イソビオラントロン、ペリノン、ペリレン、フタロシアニン、ピラントロン、またはチオインジゴ群の化合物を開示している。この化合物は、式(I)の1個以上のスルホネート基を有しており、
【化2】

式中、Rはメチルまたはエチルであり、R、Rは、それぞれ互いに独立して、C〜C24アルキル、またはC〜C24アルケニルであり、mは、0.3〜1の数であり、nは、0〜mの数である。この化合物は、顔料分散剤およびレオロジー改良剤として用いるのに適している。さらに、表面にこの化合物を含む改質された顔料、この化合物を含む顔料組成物、この化合物を含む分散物が開示されている。
【0011】
EP0851005B1号は、塊状になった顔料、塊状になった顔料を製造するプロセス、水性顔料分散物、水系インク組成物に関する。塊状になった顔料を使用すると、顔料が満足のいく分散状態になり、調製した後に、保存中に粘度または顔料粒子径がほとんど変化しない水性顔料分散物を容易に与える。この水性顔料分散物を、インクジェットプリンタ用インク、筆記用具用インクのような水系インクの着色剤として用いてもよい。
【0012】
本明細書および以下の特許請求の範囲では、「1つの(a)」、「1つの(an)」、「その(the)」のような単数形は、他の意味であることが本文中で明らかに示されていない限り、複数形のものも含む。本明細書に開示されているすべての範囲は、特定的に示されていない限り、すべての終点および中間値を含む。それに加えて、多くの用語について、以下のように定義されるべきであると述べてもよい。
【0013】
本明細書で使用される場合、用語「粘度」は、複素粘度を指し、複素粘度は、サンプルに一定の剪断歪みを与えるか、または振れ幅の小さな正弦振動的変形を加えることが可能な機械的なレオメーターによって与えられる、典型的な測定値である。この種類の装置では、操作者によってモーターに剪断歪みが加えられ、トランスデューサーによってサンプルの変形(トルク)が測定される。または、剪断応力を加え、得られる歪みを測定する制御式応力装置を用いてもよい。このようなレオメーターは、例えば、細管粘度計のような過渡測定値ではなく、種々のプレート回転頻度ωで粘度を周期的に測定する。往復式プレートレオメーターは、同相および相外の両方で応力または変位に対する流体の応答を測定することができる。複素粘度ηは、η=η’−iη”で定義され、式中、η’=G”/ωであり、η”=G’/ωであり、iは√−1である。または、例えば、細管粘度または剪断粘度の過渡測定値のみを測定することが可能な粘度計を用いてもよい。
【0014】
用語「官能基」は、例えば、官能基が接続した基および分子の化学特性を決定づけるような様式で整列した原子群を指す。官能基の例としては、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、カルボン酸基などが挙げられる。
【0015】
いくつかの実施形態では、固体インクは、少なくとも1つのインク媒剤(キャリア材料としても知られる)または2種類以上のインク媒剤の混合物を含んでいてもよい。インク媒剤は、ポリマー、コポリマー、ワックス、樹脂を含んでいてもよい。本明細書で使用される場合、インク媒剤は、着色剤、分散剤、共力剤、酸化防止剤、または以下に記載される他の添加剤を含んでいない。
【0016】
インク媒剤または混合物は、約20℃〜約27℃の温度で、例えば、室温で固体であり、特定的には、約40℃未満の温度で固体である。しかし、インク媒剤は、加熱すると転相し、約100℃以上の吐出温度で溶融状態である。
【0017】
いくつかの実施形態では、インク媒剤は、高温顕微鏡で決定する(例えば、観察し、測定する)場合、融点が約60℃〜約150℃、例えば、約80℃〜約120℃、約85℃〜約110℃、約100℃〜約110℃、または約105℃〜約110℃であってもよく、ここで、バインダー材料は、示差走査熱量測定によって観察される。融点がこれより高くても許容されるが、印刷ヘッドの寿命は、150℃よりも高い温度では短くなることがある。
【0018】
任意の適切なインク媒剤を用いてもよい。適切な媒剤としては、エチレン/プロピレンコポリマー、高度に分岐した炭化水素、炭化水素系ワックス、パラフィン、高分子量直鎖アルコール、微晶質ワックス、ポリエチレンワックス、エステルワックス、脂肪酸、他のワックス状物質、脂肪族アミドを含有する物質、スルホンアミド物質、異なる天然源(例えば、トール油ロジンおよびロジンエステル)から作られる樹脂状物質、以下にさらに記載するような多くの合成樹脂、オリゴマー、ポリマー、コポリマー、およびこれらの混合物が挙げられる。
【0019】
適切な特定のインク媒剤の例としては、例えば、ポリエチレン(例えば、以下の一般式を有する、Baker Petroliteから入手可能なもの)が挙げられ、
【化3】

式中、xは、約1〜約200、例えば、約5〜約150、または約12〜約105の整数である。これらの物質は、融点が、約60℃〜約150℃、例えば、約70℃〜約140℃、または約80℃〜約130℃であってもよく、分子量(Mn)は、約100〜約5,000g/mol、例えば、約200〜約4,000g/mol、または約400〜約3,000g/molであってもよい。ワックスインク媒剤の例としては、POLYWAX 400(Mnが約400)、約110℃で、蒸留していないPOLYWAX 400の粘度よりも約10%〜約100%高い粘度を有する、蒸留したPOLYWAX 400、POLYWAX 500(Mnが約500g/mol)、約110℃で、蒸留していないPOLYWAX 500の粘度よりも約10%〜約100%高い粘度を有する、蒸留したPOLYWAX 500、POLYWAX 655(Mnが約655g/mol)、約110℃で、蒸留していないPOLYWAX 655の粘度よりも約10%〜約50%低い粘度を有する、蒸留したPOLYWAX 655、約110℃で、蒸留していないPOLYWAX 655の粘度よりも約10%〜約50%高い粘度を有する、蒸留したPOLYWAX 655、POLYWAX 850(Mnが約850g/mol)、POLYWAX 1000(Mnが約1,000g/mol)などが挙げられる。いくつかの実施形態では、ポリエチレンワックスは、米国特許第7,407,539号に開示されているようなポリエチレンであってもよい。
【0020】
さらなる例としては、エチレン/プロピレンコポリマー(例えば、以下の一般式を有する、Baker Petroliteから入手可能なもの)が挙げられ、
【化4】

式中、zは、0〜約30、例えば、0〜約20、または0〜約10の整数をあらわし、yは、0〜約30、例えば、0〜約20、または0〜約10の整数をあらわし、xは、約21−yと等しい。側鎖の分布は、炭素鎖に沿ってランダムであってもよい。コポリマーは、例えば、融点が約70℃〜約150℃、例えば、約80℃〜約130℃、または約90℃〜約120℃であってもよく、分子量範囲が約500〜約4,000であってもよい。このようなコポリマーの商業的な例としては、例えば、Petrolite CP−7(Mn=650g/mol)、Petrolite CP−11(Mn=1,100g/mol)、Petrolite CP−12(Mn=1,200g/mol)などが挙げられる。
【0021】
さらなる例としては、高度に分岐した炭化水素、典型的には、オレフィン重合によって調製される、例えば、Baker Petroliteから入手可能なVYBAR材料(VYBAR 253(Mn=520g/mol)、VYBAR 5013(Mn=420g/mol)などが挙げられる。インク媒剤の別の例は、n−パラフィン系、分岐パラフィン系、および/または芳香族炭化水素、典型的には、約5〜約100、例えば、約20〜約180、または約30〜約60のもの、一般的には、天然に存在する炭化水素の精錬によって調製されるもの、例えば、分子量(Mn)が約100〜約5,000、例えば、約250〜約1,000、または約500〜約800のBaker Petroliteから入手可能な、例えば、BE SQUARE 185およびBE SQUARE 195が挙げられる。
【0022】
別の例としては、グラフト共重合によって調製される、改質されたポリオレフィンの無水マレイン酸炭化水素付加物、例えば、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有するものが挙げられ、
【化5】

【化6】

式中、Rは、約1〜約50個、例えば、約5〜約35個、または約6〜約28個の炭素原子を有するアルキル基であり、R’は、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、または、約5〜約500個、例えば、約10〜約300個、または約20〜約200個の炭素原子を有するアルキル基であり、xは、約9〜約13の整数であり、yは、約1〜約50、例えば、約5〜約25、または約9〜約13の整数である。上の材料は、融点が、約50℃〜約150℃、例えば、約60℃〜約120℃、または約70℃〜約100℃である。
【0023】
また、上の物質は、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有する物質を含み、
【化7】

式中、xは、約1〜約50、例えば、約5〜約25、または約9〜約13の整数であり、yは、1または2であり、zは、約1〜約50、例えば、約5〜約25、または約9〜約13の整数である。
【0024】
また、上の物質は、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有するものを含み、
【化8】

式中、RおよびRは、炭化水素基であり、Rは、以下の一般式のいずれか1つ
【化9】

またはこれらの混合物であり、式中、R’は、イソプロピル基である。この物質は、融点が約70℃〜約150℃、例えば、約80℃〜約130℃、または約90℃〜約125℃であってもよく、改質された無水マレイン酸コポリマーの例としては、CERAMER 67(Mn=655g/mol、Mw/Mn=1.1)、CERAMER 1608(Mn=700g/mol、Mw/Mn=1.7)などが挙げられる。
【0025】
さらなる例としては、高分子量直鎖アルコール、例えば、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有するものが挙げられ、
【化10】

式中、xは、約1〜約50、例えば、約5〜約35、または約11〜約23の整数である。これらの物質は、融点が約50℃〜約150℃、例えば、約70℃〜約120℃、または約75℃〜約110℃であってもよく、分子量範囲は、約100〜約5,000、例えば、約200〜約2,500、または約300〜約1,500であってもよい。商業的な例としては、UNILIN 425(Mn=460g/mol)、UNILIN 550(Mn=550g/mol)、UNILIN 700(Mn=700g/mol)などのようなUNILIN材料が挙げられる。
【0026】
また、インク媒剤は、エトキシル化アルコール、例えば、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有するものが挙げられ、
【化11】

式中、xは、約1〜約50、例えば、約5〜約40、または約11〜約24の整数であり、yは、約1〜約70、例えば、約1〜約50、または約1〜約40の整数である。この物質は、融点が、約60℃〜約150℃、例えば、約70℃〜約120℃、または約80℃〜約110℃であってもよく、分子量範囲は、約100〜約5,000、例えば、約500〜約3,000、または約500〜約2,500であってもよい。商業的な例としては、UNITHOX 420(Mn=560g/mol)、UNITHOX 450(Mn=900g/mol)、UNITHOX 480(Mn=2,250g/mol)、UNITHOX 520(Mn=700g/mol)、UNITHOX 550(Mn=1,100g/mol)、UNITHOX 720(Mn=875g/mol)、UNITHOX 750(Mn=1,400g/mol)などが挙げられる。
【0027】
また、米国特許第6,906,118号に記載のインク媒剤を使用してもよい。また、インク媒剤として適切なのは、例えば、米国特許第5,122,187号に開示されているような液晶材料である。
【0028】
また、酸化した合成ワックスまたは石油ワックスのウレタン誘導体、尿素誘導体、アミド誘導体、イミド誘導体、例えば、Baker Petroliteから入手可能であり、以下の一般式を有するものをインク媒剤として用いてもよく、
【化12】

式中、Rは、式CH(CHのアルキル基であり、nは、約5〜約400、例えば、約10〜約300、または約20〜約200の整数であり、R’は、トリル基である。いくつかの実施形態では、ウレタン誘導体、尿素誘導体、アミド誘導体、イミド誘導体は、直鎖、分枝鎖、環状、またはこれらの任意の組み合わせであってもよい。これらの物質は、融点が、約60℃〜約120℃、例えば、約70℃〜約100℃、または約70℃〜約90℃であってもよい。このような物質の商業的な例としては、例えば、ビス−ウレタン(例えば、PETROLITE CA−11、PETROLITE WB−5、PETROLITE WB−17、すべてBaker Petroliteから入手可能)などが挙げられる。また、適切な例としては、米国特許第6,620,228号、第6,380,423号、第6,464,766号、第6,309,453号に開示されているウレタン誘導体、尿素誘導体、アミド誘導体、イミド誘導体が挙げられる。
【0029】
さらなる樹脂およびワックスは、さらに、米国特許第5,782,996号に記載されているように調製される、2当量のABITOL Eヒドロアビエチルアルコールと、1当量のイソホロンジイソシアネートとの反応から得られるウレタン樹脂、米国特許第6,309,453号の実施例4に記載されるように調製された、3当量のステアリルイソシアネートおよびグリセロール系アルコールとの付加物であるウレタン樹脂、例えば、ジアミド、トリアミド、テトラアミド、環状アミド等を含む適切なアミドからなる群から選択されてもよい。また、例えば、米国特許第4,889,560号、第4,889,761号、第5,194,638号、第4,830,671号、第6,174,937号、第5,372,852号、第5,597,856号、第6,860,930号、英国特許第GB2238792号に記載されているもの、および米国特許第6,620,228号に記載されているものと類似のもののような、モノアミド、テトラアミド、およびこれらの混合物を含む脂肪族アミドが、インク媒剤に含まれていてもよい。
【0030】
脂肪族アミド(例えば、モノアミド、テトラアミド、これらの混合物)など、例えば、米国特許第6,858,070号に記載されているものを用いてもよい。適切なモノアミドは、融点が、少なくとも約50℃、例えば、約50℃〜約150℃であってもよいが、融点は、この温度より低くてもよい。適切なモノアミドの特定の例としては、一級モノアミドおよび二級モノアミドが挙げられる。例示的な一級モノアミドとしては、ステアリン酸アミド、例えば、Chemtura Corp.から入手可能なKEMAMIDE S、Crodaから入手可能なCRODAMIDE S、ベヘン酸アミド/アラキドン酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE B、Crodaから入手可能なCRODAMIDE BR、オレアミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE U、Crodaから入手可能なCRODAMIDE OR、工業グレードのオレアミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE O、Crodaから入手可能なCRODAMIDE O、Uniqemaから入手可能なUNISLIP 1753、エルカ酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE E、Crodaから入手可能なCRODAMIDE ERが挙げられる。例示的な二級アミドとしては、ベヘニルベヘン酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE EX666、ステアリルステアリン酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE S−180およびKEMAMIDE EX−672、ステアリルエルカ酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE E−180、Crodaから入手可能なCRODAMIDE 212、エルシルエルカ酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE E−221、オレイルパルミチン酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE P−181、Crodaから入手可能なCRODAMIDE 203、エルシルステアリン酸アミド、例えば、Chemturaから入手可能なKEMAMIDE S−221が挙げられる。さらなる適切なアミド物質としては、KEMAMIDE W40(N,N’−エチレンビスステアリン酸アミド)、KEMAMIDE P181(オレイルパルミチン酸アミド)、KEMAMIDE W45(N,N’−エチレンビスステアリン酸アミド)、KEMAMIDE W20(N,N’−エチレンビスオレアミド)が挙げられる。
【0031】
本明細書で使用するのに適したさらなる樹脂としては、トリアミド、例えば、米国特許第6,860,930号および米国特許公開第2008/0098929号に開示されているものが挙げられる。用いるのに適したトリアミドとしては、3個のアミド基すべてが1個の炭化水素骨格内に含まれる分子である直鎖トリアミドが挙げられる。直鎖トリアミドの例としては、以下の式を有するトリアミドが挙げられ、
【化13】

Rは、約1〜約200個の炭素原子、例えば、約25〜約150個、または約30〜約100個の炭素原子を有する任意の炭化水素であってもよい。
【0032】
直鎖トリアミドは、さらに、通常は、1個が異なる線で描かれている場合であっても、3個のアミド基を通って1本の線を引くことができるものを含んでいてもよい。このようなトリアミドの一例は、以下の式によってあらわすことができ、
【化14】

これは、さらに、以下のように描かれてもよい。
【化15】

【0033】
いくつかの実施形態では、トリアミドは、分枝鎖トリアミドであってもよい。適切な分枝鎖トリアミドの例としては、米国特許第6,860,930号および米国特許公開第2008/0297556号に開示されているトリアミドが挙げられる。米国特許第6,860,930号および米国特許公開第2008/0297556号に開示されている任意の分枝鎖トリアミドが、本明細書で用いるのに適している。
【0034】
固体インクに適したインク媒剤のさらなる例としては、ロジンエステル、例えば、アビエチン酸グリセリル(KE−100(登録商標))、ポリアミド、ダイマー酸アミド、脂肪酸アミド(ARAMID Cを含む)、エポキシ樹脂、例えば、EPOTUF 37001(Riechold Chemical Companyから入手可能)、液体パラフィンワックス、液体微晶質ワックス、Fischer−Tropschワックス、ポリビニルアルコール樹脂、ポリオール、セルロースエステル、セルロースエーテル、ポリビニルピリジン樹脂、脂肪酸、脂肪酸エステル、ポリスルホンアミド(KETJENFLEX MHおよびKETJENFLEX MS80を含む)、安息香酸エステル、例えば、BENZOFLEX S552(Velsicol Chemical Companyから入手可能)、フタレート可塑剤、シトレート可塑剤、マレエート可塑剤、ポリビニルピロリジノンコポリマー、ポリビニルピロリドン/ポリ酢酸ビニルコポリマー、ノボラック樹脂、例えば、DUREZ 12 686(Occidental Chemical Companyから入手可能)、天然産物のワックス、例えば、蜜ロウ、モンタンワックス、カンデリラロウ、GILSONITE(American Gilsonite Company)など、直鎖一級アルコールと直鎖の長鎖アミドまたは脂肪酸アミドとの混合物、例えば、炭素原子が約6〜約24個のもの(PARICIN 9(プロピレングリコールモノヒドロキシステアレート)、PARICIN 13(グリセロールモノヒドロキシステアレート)、PARICIN 15(エチレングリコールモノヒドロキシステアレート)、PARICIN 220(N(2−ヒドロキシエチル)−12−ヒドロキシステアリン酸アミド)、PARICIN 285(N,N’−エチレン−ビス−12−ヒドロキシステアリン酸アミド)、FLEXRICIN 185(N,N’−エチレン−ビス−リシノール酸アミド)などが挙げられる。さらに、炭素原子が約4〜約16個の直鎖の長鎖スルホン、例えば、ジフェニルスルホン、n−アミルスルホン、n−プロピルスルホン、n−ペンチルスルホン、n−ヘキシルスルホン、n−ヘプチルスルホン、n−オクチルスルホン、n−ノニルスルホン、n−デシルスルホン、n−ウンデシルスルホン、n−ドデシルスルホン、n−トリデシルスルホン、n−テトラデシルスルホン、n−ペンタデシルスルホン、n−ヘキサデシルスルホン、クロロフェニルメチルスルホンなどが、適切なインク媒剤の材料である。
【0035】
インク媒剤は、インク組成物の重量の約50〜約99、例えば、約75〜約98、約85〜約97、または約90〜約96で含まれていてもよい。
【0036】
着色剤または顔料としては、本明細書で使用される場合、顔料、染料、顔料と染料の混合物、顔料混合物、染料混合物などが挙げられる。単純化するために、用語「着色剤」は、本明細書で使用される場合、特定の顔料成分または他の着色剤成分であると特定されていない限り、このような着色剤、染料、顔料、および混合物を包含することを意味する。着色剤は、顔料、染料、これらの混合物、カーボンブラック、マグネタイト、黒色、シアン、マゼンタ、イエロー、レッド、グリーン、ブルー、ブラウン、これらの混合物を含んでいてもよい。他の有用な着色剤は、本開示に基づいて容易に明らかになることを理解されたい。
【0037】
いくつかの実施形態では、着色剤は、少なくともキナクリドン顔料を単独で含むか、または他の着色剤との混合物の状態で含む。他の実施形態では、着色剤は、少なくともマゼンタキナクリドン顔料を単独で含むか、または他の着色剤との混合物の状態で含む。いくつかの実施形態では、キナクリドン顔料は、以下の構造を有しており、
【化16】

式中、R、R、Rは、独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲンをあらわす。
【0038】
いくつかの実施形態では、転相インク中の着色剤として適切であってもよいキナクリドン顔料としては、C.I.Pigment Violet 30、C.I.Pigment Violet 42、C.I.Pigment Red 202、C.I.Pigment Red 206、C.I.Pigment Red 207、C.I.Pigment Red 209、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 192、C.I.Pigment Red 282(すべてClariantから市販されている)が挙げられる。
【0039】
顔料は、インク組成物の約0.1〜約25重量%、例えば、約1〜約10重量%、約2〜約6重量%、または約3〜約5重量%含まれていてもよい。
【0040】
例示的なインク組成物は、インク組成物の濡れ性を制御すること、着色剤を安定化させることのような既知の特性のために、1種以上の分散剤および/または1種以上の界面活性剤を含んでいてもよい。例示的なインク組成物は、インク組成物の濡れ性を制御すること、着色剤を安定化させることのような既知の特性のために、1種以上の分散剤および/または1種以上の界面活性剤を含んでいてもよい。
【0041】
分散剤は、インク組成物の約0.1〜約25重量%、例えば、約0.5〜約10重量%、約1〜約6重量%、または約2〜約5重量%含まれていてもよい。
【0042】
いくつかの実施形態では、共力剤または安定化剤は、安定化される顔料と同じ一般構造を有している。したがって、共力剤は、任意の適切な顔料の構造を用いて作られてもよい。任意の適切な官能基を、基本となる顔料構造に付け加え、共力剤を作成してもよい。いくつかの実施形態では、スルホン基またはカルボン酸基を、基本となる顔料構造に付け加え、共力剤を作成する。当該技術分野で既知の任意の方法によって、官能基を、基本となる顔料構造に付け加えてもよい。
【0043】
いくつかの実施形態では、顔料と、スルホン化剤(例えば、発煙硫酸、濃硫酸、またはクロロ硫酸、純粋な三酸化硫黄および/またはピリジン、ジオキサン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、チオキサン、キノリンジメチルホルムアミドとの錯体とを反応させることによって、スルホン官能基を顔料構造に付け加える。例えば、A.R.Katritzky、M.S.Kim、D.Fedoseyenko、K.Widyan、M.Siskin、M.Francisco、Tetrahedron、65(2009)1111−1114を参照のこと。スルホン化中、反応条件(例えば、温度および時間の長さ)を制御し、顔料分子にスルホン酸基を導入する速度を最大にする。いくつかの実施形態では、スルホン化の温度は、約80〜約140℃、または約90〜約120℃、例えば、100℃である。スルホン化反応の持続時間は、約1〜約24時間、または約4〜約10時間、例えば、6時間であってもよい。
【0044】
いくつかの実施形態では、たった1個のスルホン酸基を有する共力剤を有することが望ましい場合がある。しかし、共力剤にたった1個のスルホン酸基が導入された共力剤を得ることは困難な場合がある。たった1個のスルホン酸基が接続した共力剤が、複数個のスルホン酸基が接続した共力剤とともに存在する場合がある。このような場合、複数個のスルホン酸基を含む共力剤を、所望な場合、たった1個のスルホン酸基が接続した共力剤から分離してもよい。この分離は、限外濾過、遠心分離、イオン交換クロマトグラフィーなどのような任意の既知の方法によって行われてもよい。
【0045】
いくつかの実施形態では、複数個のスルホン酸基を含む共力剤と、たった1個のスルホン酸基を含む共力剤が、水のような流体に分散していてもよい。複数個のスルホン酸基を含む共力剤は、流体に容易に溶解し、限外濾過によって分離することができ、このために、複数個のスルホン酸基を含む共力剤をたった1個のスルホン酸基を含む共力剤から分離することができる。分散流体を、ある程度まで、例えば、約5℃〜約80℃、または約10℃〜約60℃、例えば、40℃まで加熱してもよい。
【0046】
いくつかの実施形態では、1個のスルホン酸基が接続した共力剤を、次いで、望ましい対イオンを含む溶液中で塩析してもよい。対イオンは、任意の適切な対イオン、例えば、金属イオンまたは四級アンモニウム系のイオンであってもよい。金属は、一価金属、例えば、Na、K、Li、二環金属であるCa、Mg、Ba、Cu、Cd、Zn、Mn、および/または三価金属、例えば、Al、Cr、Coから選択されてもよい。スルホン酸化した四級アンモニウム系対イオンは、NH、または任意のアルキル四級アンモニウムまたはアリール四級アンモニウム、例えば、テトラメチル、テトラブチル、テトラオクチルアンモニウム、テトラドデシルアンモニウム、テトラオクタデシルアンモニウム,N,N−ジメチルジオクタデシル、N,N−ジメチルジオクチル、N,N−ジメチルジデシル、および他の適切な物質(例えば、AKZO NOBELから入手可能なARQUAD物質、例えば、ARQUAD C−35からのココアルキルトリメチルアンモニウム、ARQUAD 2.10−50、ARQUAD 2.10−70 HFP、2.10−80からのジデシルジメチルアンモニウム、ARQUAD MCB 33、50、80からのココ(フラクション化した)ジメチルベンジルアンモニウム、ARQUAD 16−29からのヘキサデシルトリメチルアンモニウム、ARQUAD 18−50からのステアリルトリメチルアンモニウム、ARQUAD 20−80からのベヘニルトリメチルアンモニウム、またはこれらの塩が挙げられる。
【0047】
いくつかの実施形態では、スルホン基またはこれらのアンモニウム塩または金属塩を顔料に加えることによって共力剤に改質される顔料は、キナクリドン顔料である。いくつかの実施形態では、キナクリドン顔料共力剤は、以下の一般式(1)を有していてもよく、
【化17】

式中、nは、1、2、3または4であり、Xは、金属、アンモニウム、または四級アンモニウムをあらわし、R、R、Rは、独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲンをあらわす。
【0048】
四級アンモニウムは、任意の適切な長さの炭素鎖を有するアルキル基を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、四級アンモニウムは、C〜C40アルキル、C10〜C30アルキル、またはC12〜C20アルキル、例えば、C18アルキルを含む。上の式において、アルキルおよびアルコキシは、C〜C20アルキルおよびアルコキシ、C〜C10アルキルおよびアルコキシ、またはC〜Cアルキルおよびアルコキシ、例えば、CHおよびOCHであってもよい。上の式において、ハロゲンは、任意の適切なハロゲン、例えば、F、Cl、BrまたはIであってもよい。いくつかの実施形態では、ハロゲンは、ClまたはFであってもよい。特定の実施形態では、ハロゲンは、Clであってもよい。
【0049】
他の実施形態では、キナクリドン顔料共力剤は、以下の式(2)〜(4)を有していてもよい。
【化18】

【化19】

【化20】

【0050】
共力剤は、インク組成物の約0.01〜約10重量%、例えば、約0.05〜約6重量%、約0.1〜約3重量%、または約0.3〜約1重量%含まれていてもよい。
【0051】
いくつかの実施形態では、式(4)の共力剤を、キナクリドン顔料、例えば、C.I.Pigment Violet 30、C.I.Pigment Violet 42、C.I.Pigment Red 202、C.I.Pigment Red 206、C.I.Pigment Red 207、C.I.Pigment Red 209、C.I.Pigment Violet 19、C.I.Pigment Red 122、C.I.Pigment Red 192、C.I.Pigment Red 282とともに用いてもよい。
【0052】
また、固体インク組成物は、場合により、酸化防止剤を含んでいてもよい。インク組成物の任意要素の酸化防止剤は、画像が酸化するのを防ぎ、さらに、インク調製プロセスの加熱部分の間にインク組成物が酸化するのを防ぐ。
【0053】
任意要素の酸化防止剤が存在する場合、この任意要素の酸化防止剤は、いくつかの実施形態のインク組成物中に、任意の望ましい量または有効な量で、例えば、インク組成物の少なくとも約0.01重量%、少なくとも約0.1重量%、または少なくとも約0.5重量%の量で存在してもよい。
【0054】
インク組成物を、任意の適切な技術で調製してもよい。いくつかの実施形態では、インク組成物を、まず顔料濃縮物を作ることによって調製してもよい。顔料濃縮物は、ワックスまたはワックスの組み合わせと、分散剤と、共力剤とを溶融させ、混合することによって作られてもよい。溶融は、任意の既知の方法(例えば、乾燥器中で溶融)によって起こってもよく、任意の適切な温度で、例えば、約100〜約150℃、または約110〜約130℃、例えば、約120℃で行ってもよい。混合は、任意の既知の手段、例えば、鋼鉄球による混合および/またはインペラによる混合によって始めてもよい。
【0055】
その後、顔料濃縮物を、ワックスまたはワックス混合物、樹脂または樹脂混合物、場合により、すでに溶融させ、十分に混合した他の添加剤にゆっくりと加える。ワックス、樹脂、他の任意要素の添加剤の混合物を、約100〜約150℃、または約110〜約130℃、例えば、約120℃の温度で混合してもよい。
【0056】
インク組成物を調製する方法を、使用するワックス、樹脂、添加剤、分散剤、共力剤の種類に合わせるように改変してもよい。例えば、顔料濃縮物を、インク組成物の他の成分と混合し、同時に溶融させることによって調製してもよい。インクを調製するさらなる方法の例は、以下の実施例に記載している。
【0057】
いくつかの実施形態では、インク組成物は、約60℃、例えば、約40℃、例えば、約30℃の温度で固体であってもよい。特に、インク組成物は、室温で固体である。インク組成物は、少なくとも約85℃、例えば、少なくとも約90℃、例えば、少なくとも約95℃の温度で液体であってもよい。特に、インクは、吐出温度で液体である。
【0058】
いくつかの実施形態では、インク組成物が液体である場合、インク組成物の粘度は、最大でも約30mPa・s、例えば、最大でも約20mPa・s、または最大でも約15mPa・sである。
【0059】
インク組成物が吐出温度である場合、インク組成物は、粘度が約15mPa・s未満、例えば、約12mPa・s未満、約3〜約12mPa・s、または約5〜約10mPa・sである。特定の実施形態では、インク組成物は、約150℃未満、例えば、約90℃〜約130℃、または約100℃〜約120℃、例えば、約115℃の温度で吐出される。
【0060】
本発明の固体インク、および本明細書の方法を、画像を受け入れる記録媒体または中間転写体に対して画像様のパターンで直接マーキング材料を塗布するのに適した任意の望ましい印刷システムおよびマーキング材料、例えば、インクジェット印刷、熱インクジェット印刷、圧電インクジェット印刷、音響インクジェット印刷、熱転写印刷、グラビア印刷、静電印刷法などとともに用いてもよい。
【0061】
ここで、「部」は、重量部を指す。
【0062】
式2の共力剤は、オーバーヘッドスターラーを用い、Pigment Violet 19と、95〜98%の濃硫酸とを100℃の温度で6時間反応させることによって調製される。次いで、得られた化合物を、25℃の温度で、オーバーヘッドで撹拌しつつ、35重量%の飽和塩化ナトリウム溶液と1時間反応させる。
【0063】
フーリエ変換赤外(FTIR)スペクトルで評価し、Pigment Violet 19のFTIRスペクトルと比較した場合、式2の共力剤は、スルホン酸塩のSO非対称伸縮振動によるバンドを有しており、このバンドは、一般的に、1250〜1140cm−1に生じることが知られている。この特定のバンドは、通常は、ショルダー部を伴って幅広く、式2の共力剤のFTIRスペクトルで非常に目立つ。SOの対称伸縮振動によるバンドは、式2の共力剤のFTIRスペクトルにおいて、1070〜1030cm−1で目立つ。また、式2の共力剤のスペクトルは、水和したスルホン酸基(すなわち、−SO)の存在を示す。水和したスルホン酸のOH伸縮振動によるバンドは、いくつかの最大値を有し、非常に幅広く、2800cm−1〜1650cm−1の領域に見つけることができる。
【0064】
いくつかの最大値を有する式2の共力剤のN−H伸縮の形状は、PV19 Hostaperm Red(キナクリドン)よりも対称性が低かった。この多形は、β−1型であることができるはずである(D.S.Filho、C.M.F.Oliveira、「Crystalline modifications of linear trans−quinacridone pigments」、Journal of Materials Science 27(1992)5101−5107を参照のこと)。
【0065】
式3の共力剤は、オーバーヘッドスターラーで撹拌しつつ、Pigment Violet 19と、95〜98%の濃硫酸とを100℃の温度で6時間反応させることによって調製される。次いで、得られた化合物を、40℃未満の温度で、オーバーヘッドスターラーで撹拌しつつ、28重量%の水酸化アンモニウムと1時間反応させる。
【0066】
式3の共力剤のFTIRスペクトルにおいて、アンモニウム塩(NH)は、N−H伸縮に起因する強いピークを3300〜3030cm−1に有する。また、アンモニウム塩は、N−H変形に起因して、1430〜1390cm−1の領域に存在する。SO非対称伸縮によるバンドは、1250〜1140cm−1に観察される。
【0067】
式4の共力剤は、オーバーヘッドスターラーで撹拌しつつ、Pigment Violet 19と、95〜98%の濃硫酸とを100℃の温度で6時間反応させることによって調製される。次いで、得られた化合物を、25℃の温度で、オーバーヘッドスターラーで撹拌しつつ、35重量%の飽和塩化ナトリウム溶液と1時間反応させる。得られたナトリウム塩を、80℃の温度でマグネチックスターラーを用い、N,N−ジメチルジオクタデシルブロミドと混合し、共力剤4を製造する。
【0068】
式4の共力剤のFTIRスペクトルにおいて、式4の化合物は、N,N−ジメチル−ジオクタデシルカチオンの長いアルキル鎖に起因して、2920cm−1(非対称CH伸縮)、2850cm−1(対称CH伸縮)に強いFTIRバンドを有していた。式4の化合物は、水溶性ではなく、これは大きなカチオンの存在を示唆している。
【0069】
顔料濃縮物を調製するために、Crompton Corporationから市販されるKEMAMIDE S−180(ステアリルステアリン酸アミド)89.1部、トリアミドワックス(米国特許第6,860,930号に記載のトリアミド)30.9部、Lubrizol Corporationから市販されるSOLSPERSE 17000 26.7部を600mLビーカーに入れた。この物質を120℃の乾燥器で溶融させ、次いで、Union Processから入手可能な120℃に加熱しておいたSzevari 01アトライタに移し、Hoover Precision Productsから入手可能な1800gの440C型の直径1/8インチステンレス鋼球を入れた。この集合体に熱したインペラを接続し、ステンレス鋼球が、容器の上部で違いに穏やかに回転し始めるようにインペラの速度を調節した。この撹拌状態の混合物に、Clariant製のPigment Red 122 13.3部を加えた。この速度で濡らしつつ30分後、インペラの速度を、インペラの周速度が約150cm/秒になるように速め、この状態で摩砕を18時間続けた。
【0070】
ふるいによって、この濃縮物をステンレス鋼球から分離し、45.0部を、あらかじめ加熱した撹拌棒を設けたあらかじめ加熱した容器に入れ、10分間撹拌した。これに、Baker Petrolite製の蒸留したポリエチレンワックス(米国特許第7,407,539号に記載されているような、平均ピーク分子量が約350〜約730グラム/モル、多分散性が約1.03〜約3.0、高分子量側に偏った非対称な分子量分布を有するポリエチレンワックス)76.0部、トリアミドワックス(米国特許第6,860,930号に記載のトリアミド)8.7部、Arakawa Corporationから市販されているKE−100樹脂17.5部、米国特許第6,309,453号の実施例4に記載されるように調製された、3当量のステアリルイソシアネートおよびグリセロール系アルコールの付加物であるウレタン樹脂1.6部と、Crompton Corp製のNaugard−445(酸化防止剤)0.2部とを120℃ですでに溶融させ、十分に混合したものをゆっくりと加えた。得られたインクを120℃で2時間撹拌した。
【0071】
顔料濃縮物を、比較例1と同じ様式で製造したが、但し、Pigment Red 122を加えた後に、Lubrizol Corporation製のSOLSPERSE 22000 1.33部も加えた。次いで、着色したインクを比較例1と同じ様式で製造した。
【0072】
顔料濃縮物を、比較例2と同じ様式で製造したが、但し、Solsperse 22000の代わりに、式2で開示されているような共力剤1.33部を加えた。次いで、着色したインクを比較例1と同じ様式で製造した。
【0073】
顔料濃縮物を、比較例2と同じ様式で製造したが、但し、Solsperse 22000の代わりに、式4で開示されているような共力剤1.33部を加えた。次いで、着色したインクを比較例1と同じ様式で製造した。
【0074】
以下の表1に示されるのは、Rheometrics Corporation製のRFS−IIIレオメーターで、50ミリメートルの円錐形および平板の形状を用いて測定した場合の、115℃で上のインクのレオロジー結果である。この表には、0.1および10ヘルツ(Hz)で得られた動的粘度を要約したものである。インクの適切な目的粘度は、約10センチポイズであり、それぞれの極限の周波数での粘度が互いに似ている場合、良好なNewtonian挙動が実現する。
【0075】
【表1】

【0076】
すでに述べたように、キナクリドン顔料は、表1の比較例1のレオロジー結果から明らかなように、低極性のインク媒剤に分散させ、安定化するのはきわめて困難である。したがって、キナクリドン顔料をインク媒剤に分散するのを助けるために、共力剤を用いてもよい。残念なことに、キナクリドン顔料のためのマゼンタ共力剤は市販されていない。低極性インク中でキナクリドン粒子を安定化させるのに役立たせる試みにおいて、Lubrizol Corporation製の入手可能なイエロー共力剤Solsperse 22000を使用した。表1の比較例2のレオロジー結果は、共力剤を用いていない比較例1の結果と比較して、レオロジーが顕著に向上していることを示した。これらの上述のインクのレオロジー結果とは対称的に、式1の共力剤とともに配合された実施例1のインクは、粘度がさらに低く、ニュートン挙動が良好であった。
【0077】
図1のグラフは、120℃で数日間保持したインクの粒径安定性の差を示す。片方は、共力剤としてSolsperse 22000を用いて調製したものであり(比較例2)、他方は、式2に示されるキナクリドン系共力剤を含んでいた(実施例1)。式2の共力剤を用いて調製した実施例1のインクは、120℃で8日間にわたって非常に安定であり、小さな粒径を示していた。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
インク媒剤と、
顔料と、
以下の一般式(1)を有する共力剤とを含み、
【化1】

式中、nは、1、2、3または4であり、
Xは、金属、アンモニウム、または四級アンモニウムをあらわし、
、RおよびRは、独立して、H、C〜C20アルキル、C〜C20アルコキシ、ハロゲンをあらわす、インク組成物。
【請求項2】
、R、Rが、独立して、CH、OCHまたはClをあらわす、請求項1に記載のインク組成物。
【請求項3】
前記共力剤が、以下の式(2)を有する、請求項1に記載のインク組成物。
【化2】

【請求項4】
前記共力剤が、以下の式(3)を有する、請求項1に記載のインク組成物。
【化3】

【請求項5】
前記共力剤が、以下の式(4)を有する、請求項1に記載のインク組成物。
【化4】

【請求項6】
前記インク組成物の粘度が、約5〜約20mPa・sである、請求項1に記載のインク組成物。
【請求項7】
前記インク組成物が、少なくとも85℃の温度で液体である、請求項1に記載のインク組成物。
【請求項8】
前記共力剤が、前記インク組成物の約0.01〜約10重量%で存在する、請求項1に記載のインク組成物。
【請求項9】
前記インク媒剤が、少なくとも1つのワックスまたは少なくとも1つの樹脂を含む、請求項1に記載のインク組成物。
【請求項10】
前記顔料がキナクリドン顔料である、請求項1に記載のインク組成物。

【図1】
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【公開番号】特開2012−122069(P2012−122069A)
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−266311(P2011−266311)
【出願日】平成23年12月5日(2011.12.5)
【出願人】(596170170)ゼロックス コーポレイション (1,961)
【氏名又は名称原語表記】XEROX CORPORATION
【Fターム(参考)】