説明

画像形成材料

【課題】400nm以上750nm以下の可視光波長領域における吸光度が十分に低く、かつ、750nm以上1000nm以下の近赤外光波長領域における吸光度が十分に高い画像形成材料を提供すること。
【解決手段】下記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を含有することを特徴とする画像形成材料。



[式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。]

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は画像形成材料に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、通常の視覚条件では視認性がない不可視的な情報を文書等に記録する技術が注目されている。この技術は、セキュリティー管理、インターネット情報や音声の埋め込み等において有用であり、文書等の付加価値を向上させることができる。
【0003】
不可視情報を記録する方法としては、例えば、シリコンによる受光素子(CCD等)では検出できるが人間の目では判別できない750nm以上1000nm以下の近赤外領域に吸収を有する画像形成材料を使用する方法がある。
【0004】
750nm以上1000nm以下の近赤外領域に吸収を有する画像形成材料としては、ナフタロシアニン色素、スクアリリウム色素、クロコニウム色素などを用いた画像形成材料がある(例えば、下記特許文献1〜6を参照。)。
【特許文献1】特開平09−090547号公報
【特許文献2】特開平09−119867号公報
【特許文献3】特表平09−509503号公報
【特許文献4】特開2000−207512号公報
【特許文献5】特開2001−294785号公報
【特許文献6】特開2002−278023号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、400nm以上750nm以下の可視光波長領域における吸光度が十分に低く、かつ、750nm以上1000nm以下の近赤外光波長領域における吸光度が十分に高い画像形成材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1に記載の発明は、下記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を含有することを特徴とする画像形成材料にある。
【化1】


[式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。]
【0007】
また、請求項2に記載の発明は、前記ペリミジン系スクアリリウム色素として、下記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であって、Cuターゲットで波長が1.5405ÅのX線照射により測定される粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも8.3°,14.1°,17.4°,19.2°,20.0°,22.6°,23.7°に回折ピークを示すペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成材料にある。
【化2】

【0008】
また、請求項3に記載の発明は、前記ペリミジン系スクアリリウム色素として、下記式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であって、Cuターゲットで波長が1.5405ÅのX線照射により測定される粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも7.7°,11.2°,15.4°,16.6°,18.2°,19.8°,25.8°に回折ピークを示すペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成材料にある。
【化3】

【0009】
また、請求項4に記載の発明は、前記ペリミジン系スクアリリウム色素が、メジアン径d50が10nm〜300nmの結晶性粒子であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成材料にある。
【0010】
また、請求項5に記載の発明は、下記式(II)及び(III)で表される条件を満たすことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成材料にある。
0≦ΔE≦16 (II)
(100−R)≧45 (III)
[式(II)中、ΔEは下記式(IV):
【数1】


(式(IV)中、L、a、bはそれぞれ画像形成前における記録媒体表面のL値、a値、及びb値を示し、L、a、bはそれぞれ前記画像形成材料を用いて付着量4g/mの定着画像を記録媒体表面に形成した時の画像部におけるL値、a値、及びb値を示す。)
で表されるCIE1976L*a*b*表色系における色差を示し、式(III)中、R(単位:%)は前記画像部における波長850nmの赤外線反射率を示す。]
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、上記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素以外のスクアリリウム色素あるいはナフタロシアニン色素又はクロコニウム色素を用いた場合と比較して、400nm以上750nm以下の可視光波長領域における吸光度が十分に低く、750nm以上1000nm以下の近赤外光波長領域における吸光度が高く、かつ耐光性が高い画像形成材料を提供できる。
【0012】
また、請求項2に記載の発明によれば、本構成を有しないペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有する画像形成材料又はペリミジン系スクアリリウム色素を粒子以外の態様で含有する画像形成材料と比較して、不可視性、赤外発色能力及び耐光性を向上させることが可能となる。
【0013】
また、請求項3に記載の発明によれば、本構成を有しないペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有する画像形成材料又はペリミジン系スクアリリウム色素を粒子以外の態様で含有する画像形成材料と比較して、不可視性、赤外発色能力及び耐光性を向上させることが可能となる。
【0014】
また、請求項4に記載の発明によれば、ペリミジン系スクアリリウム色素の粒子のメジアン径d50が10nm未満又は300nmを超える場合と比較して、粒子表面からの散乱光を低減して赤外発色能力を一層向上させることができる。
【0015】
また、請求項5に記載の発明によれば、画像形成材料の色味によらず、情報の不可視性と不可視情報の読み取りやすさとを両立することが可能となり、さらに、不可視情報が記録された記録媒体における長期信頼性を実現することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【0017】
本実施形態に係る画像形成材料は、下記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を含有する。
【化4】


[式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。]
【0018】
上記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素には、下記式(I−a)及び(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素が包含される。さらに、下記式(I−a)中、シクロヘキサン環の同一炭素原子に結合した水素原子(H)とメチル基(CH)との配向は特に制限されず、下記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素には全ての立体異性体が包含される。
【化5】


【化6】

【0019】
上記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、後述する反応スキーム(A−1)及び(A−2)に従って合成した場合に安価に製造できる点で好ましい。一方、上記式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、より優れた耐光性を有し、画像形成材料の長期保存性の点で好ましい。
【0020】
上記式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、例えば以下の反応スキームに従って得ることができる。
【化7】

【0021】
より具体的には、触媒の存在下で、1,8−ジアミノナフタレンと、シクロヘキサノン誘導体(a)(Rは水素原子又はメチル基を示す。)とを、溶媒中で共沸還流の条件で反応させることにより、ペリミジン中間体(b)(Rは水素原子又はメチル基を示す。)を得ることができる((A−1)工程)。ペリミジン中間体(b)としては、上記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を合成する場合には3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンが、上記式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を合成する場合には3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキサノンが、それぞれ使用可能である。(A−1)工程に使用する触媒としては、p−トルエンスルホン酸一水和物、ベンゼンスルホン酸一水和物、4−クロロベンゼンスルホン酸水和物、ピリジン−3−スルホン酸、エタンスルホン酸、硫酸、硝酸、酢酸などが挙げられる。また、(A−1)工程に使用する溶媒としては、アルコール、芳香族炭化水素などが挙げられる。ペリミジン中間体(b)は高速カラムクロマトグラフィーまたは再結晶により精製することができる。
【0022】
次に、ペリミジン中間体(b)と、3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオン(「スクアリン酸」又は「四角酸」とも呼ばれる。)とを、溶媒中で共沸還流の条件で反応させることにより、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を得ることができる((A−2)工程)。(A−2)工程は、窒素ガス雰囲気で行うことが好ましい。
【0023】
(A−2)工程に使用する溶媒としては、1−プロパノ−ル、1−ブタノール、1−ペンタノール等のアルコール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、モノクロロベンゼン等の芳香族炭化水素、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル類、クロロホルム、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジクロロプロパン等のハロゲン化炭化水素、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類を用いることができる。アルコール類は単独で使用してもよいが、芳香族炭化水素、エーテル類、ハロゲン化炭化水素またはアミド類などの溶媒はアルコール類溶媒と混合して使用することが好ましい。好ましい溶媒としては、具体的には、1−プロパノ−ル、2−プロパノ−ル、1−ブタノール、2−ブタノール、1−プロパノ−ルとベンゼンの混合溶媒、1−プロパノ−ルとトルエンの混合溶媒、1−プロパノ−ルとN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶媒、2−プロパノ−ルとベンゼンの混合溶媒、2−プロパノ−ルとトルエンの混合溶媒、2−プロパノ−ルとN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶媒、1−ブタノールとベンゼンの混合溶媒、1−ブタノールとトルエンの混合溶媒、1−ブタノ−ルとN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶媒、2−ブタノールとベンゼンの混合溶媒、2−ブタノールとトルエンの混合溶媒、2−ブタノ−ルとN,N−ジメチルホルムアミドの混合溶媒が挙げられる。混合溶媒を使う場合、アルコール類溶媒の濃度は、1容量%以上とすることが好ましく、5容量%以上75容量%以下とすることが特に好ましい。
【0024】
また、(A−2)工程において、3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオンに対するペリミジン誘導体(b)のモル比(ペリミジン誘導体(b)のモル数/3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオンのモル数)は、1以上4以下であることが好ましく、1.5以上3以下であることがより好ましい。当該モル比が1未満の場合には一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の収率が低下する傾向にあり、また、4を超えるとペリミジン誘導体(b)の利用効率が悪くなって一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の分離・精製が困難となる傾向にある。
【0025】
また、(A−2)工程においては、脱水剤を用いると反応時間が短縮し、また、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の収率が向上する傾向にある。脱水剤としては、ペリミジン中間体(b)及び3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオンと反応しないものであれば特に制限されないが、オルト蟻酸トリメチル、オルト蟻酸トリエチル、オルト蟻酸トリプロピル、オルト蟻酸トリブチルなどのオルト蟻酸エステル、モレキュラーシーブ等が好適である。
【0026】
(A−2)工程における反応温度は使用する溶媒の種類によって異なるが、反応液の温度は、60℃以上であることが好ましく、75℃以上であることが特に好ましい。例えば、1−ブタノールとトルエンの混合溶媒を用いる場合は、反応液の温度が75℃以上105℃であることが好ましい。
【0027】
また、(A−2)工程における反応時間は、溶媒の種類又は反応液の温度によって異なるが、例えば1−ブタノールとトルエンの混合溶媒を用いて反応液の温度を90℃以上105℃以下として反応させる場合、反応時間は2時間以上4時間以下であることが好ましい。
【0028】
(A−2)工程で生成した一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、溶媒洗浄、高速カラムクロマトグラフィーまたは再結晶により精製することができる。
【0029】
一般的に、不可視情報を記録するための画像形成材料には、不可視情報の読み取りやすさ(すなわち赤外発色能力)の観点から、750nm以上1000nm以下の近赤外光波長領域における吸光度が十分に高いことが要求される。その一方で、情報の不可視性の観点からは、400nm以上750nm以下の可視光波長領域における吸光度が十分に低いことが要求される。一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、上記特性を有するため、不可視情報を記録するための画像形成材料に有用である。
【0030】
また、本実施形態に係る画像形成材料において、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は粒子として含有されることが好ましい。一般式(I)で表される化合物は分子間相互作用が大きく、それらの粒子は結晶性が高いため、当該粒子を画像形成材料に含有させることによって、赤外発色能力及び耐光性をより高めることができる。
【0031】
一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の粒子は、例えば(A−2)工程後の精製物をテトラヒドロフランに溶かして、その溶液を、注射器等を用いて、氷冷した蒸留水に撹拌しながら注入して沈殿物を生成させ、その沈殿物を吸引濾過により濾取し、蒸留水で洗浄した後、真空乾燥することによって得ることができる。このとき、溶液中における一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の濃度、溶液の注入速度、蒸留水の量又は温度、撹拌速度等を調整することにより、得られる沈殿物の粒子径を所望の範囲内とすることができる。また、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の粒子は、ビーズミル、転動ボールミル、遊星ボールミル、高速回転式ミル、ジェットミル及びアルティマイザー分散などの従来公知の加工方法により調製できる。式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の粒子のメジアン径d50は、10nm以上300nm以下であることが好ましく、20nm以上200nm以下であることがより好ましい。メジアン径d50が10nm未満であると、粒子中の色素分子が単分子分散状態に近付き、分子間相互作用が小さくなって色素粒子の耐光性が低下する傾向にあり、また、300nmを超えると粒子表面からの散乱光が多くなり赤外発色能力が低下する傾向にある。
【0032】
また、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子は、Cuターゲットで波長が1.5405ÅのX線照射により測定される粉末X線回折スペクトルにおいて、所定の回折ピークを示すものであることが好ましい。具体的には、式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の場合、ブラッグ角(2θ±0.2°)で少なくとも8.3°,14.1°,17.4°,19.2°,20.0°,22.6°,23.7°に回折ピークを示す結晶性粒子が好ましい。他方、式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の場合には、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも7.7°,11.2°,15.4°,16.6°,18.2°,19.8°,25.8°に回折ピークを示す結晶性粒子が好ましい。上記のような回折ピークを有する結晶性粒子を用いることによって、不可視性、赤外発色能力及び耐光性を向上させることができる。
【0033】
本実施形態に係る画像形成材料は、後述するように一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素以外の成分を更に含有することができるが、ペリミジン系スクアリリウム色素の含有量が、画像形成材料の全重量を基準として、0.05重量%以上3重量%以下であることが好ましく、0.1重量%以上2重量%以下がより好ましい。
【0034】
本実施形態に係る画像形成材料の用途は特に制限されないが、電子写真用トナー、インクジェットプリンター用インク、あるいは、活版印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷又はシルク印刷用のインクなどの用途に好適である。
【0035】
本実施形態に係る画像形成材料が電子写真用トナーである場合、本実施形態に係る画像形成材料は、1成分現像剤として単独で用いても、あるいはキャリアと組み合わせた2成分現像剤として用いてもよい。キャリアとしては、公知のキャリアを用いることができる。例えば、芯材上に樹脂被覆層を有する樹脂コートキャリアを挙げることができる。この樹脂被覆層には導電粉等が分散されていてもよい。
【0036】
また、本実施形態に係る画像形成材料が電子写真用トナーである場合、当該画像形成材料は結着樹脂を含有することができる。使用される結着樹脂としては、スチレン、クロロスチレン等のスチレン類、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン等のモノオレフィン、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、安息香酸ビニル、酪酸ビニル等のビニルエステル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸フェニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ドデシル等のα−メチレン脂肪族モノカルボン酸エステル類、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニルブチルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルメチルケトン、ビニルヘキシルケトン、ビニルイソプロペニルケトン等のビニルケトン類の単独重合体あるいは共重合体を例示することができ、特に代表的な結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アクリル酸アルキル共重合体、スチレン−メタクリル酸アルキル共重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。さらに、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミド、変性ロジン、パラフィンワックス等も結着樹脂として使用することができる。
【0037】
また、本実施形態に係る画像形成材料が電子写真用トナーである場合、当該画像形成材料は、必要に応じて帯電制御剤、オフセット防止剤等を更に含有することができる。帯電制御剤としては正帯電用のものと負帯電用のものがあり、正帯電用には、第4級アンモニウム系化合物がある。また、負帯電用には、アルキルサリチル酸の金属錯体、極性基を含有したレジンタイプの帯電制御剤等が挙げられる。オフセット防止剤としては、低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロピレン等が用いられる。
【0038】
また、本実施形態に係る画像形成材料が電子写真用トナーである場合、流動性、粉体保存性の向上、摩擦帯電制御、転写性能、クリーニング性能向上等のために、無機粉粒子あるいは有機粒子を外添剤としてトナー表面に添加してもよい。無機粉粒子としては、公知のもの、例えば、シリカ、アルミナ、チタニア、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、リン酸カルシウム、酸化セリウム等を挙げることができる。また目的に応じて無機粉粒子に公知の表面処理を施してもよい。また、有機粒子としては、フッ化ビニリデン、メチルメタクリレート、スチレン−メチルメタクリレート等を構成成分とする乳化重合体、あるいはソープフリー重合体等を挙げることができる。
【0039】
本実施形態に係る画像形成材料がインクジェットプリンター用インクである場合、本実施形態に係る画像形成材料は、水を含有する水性インクとしての態様をとることができる。また、本実施形態に係る画像形成材料は、インクの乾燥防止及び浸透性を向上させるために、水溶性の有機溶剤を更に含有することができる。水としては、イオン交換水、限外濾過水、純水等が挙げられる。また、有機溶媒としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン等の多価アルコール類、N−アルキルピロリドン類、酢酸エチル、酢酸アミル等のエステル類、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等の低級アルコール類、メタノール、ブタノール、フェノールのエチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイド付加物等のグリコールエーテル類等が挙げられる。使用される有機溶媒は1種類でも2種類以上でもよい。有機溶媒は、吸湿性、保湿性、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の溶解度、浸透性、インクの粘度、氷点等を考慮して適宜選択される。インクジェットプリンター用インク中の有機溶媒の含有率は1重量%以上60重量%以下であることが好ましい。
【0040】
また、本実施形態に係る画像形成材料がインクジェットプリンター用インクである場合、インクジェットプリンターのシステムに要求される諸条件を満たすために、本実施形態に係る画像形成材料は、インクの成分として従来知られている添加物を含有することができる。このような添加物としては、pH調製剤、比抵抗調製剤、酸化防止剤、防腐剤、防カビ剤、金属封鎖剤等が挙げられる。pH調整剤としては、アルコールアミン類、アンモニウム塩類、金属水酸化物等が挙げられる。また、比抵抗調製剤としては、有機塩類、無機塩類が挙げられる。金属封鎖剤としては、キレート剤等が挙げられる。
【0041】
また、本発明の画像形成材料がインクジェットプリンター用インクである場合、噴封ノズル部の閉塞やインク吐出方向の変化等が生じない程度に、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、スチレン−アクリル酸樹脂、スチレン−マレイン酸樹脂等の水溶性樹脂を含有することもできる。
【0042】
本実施形態に係る画像形成材料が活版印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷又はシルク印刷用のインクである場合、当該画像形成材料はポリマーや有機溶剤を含有する油性インクの態様をとることができる。ポリマーとしては、一般的には、蛋白質、ゴム、セルロース類、シエラック、コパル、でん粉、ロジン等の天然樹脂;ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ノボラック型フェノール樹脂等の熱可塑性樹脂;レゾール型フェノール樹脂尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ、不飽和ポリエステル等の熱硬化性樹脂等が挙げられる。また、有機溶媒としては、上記インクジェットプリンター用インクの説明において例示された有機溶媒が挙げられる。
【0043】
また、本発明の画像形成材料が活版印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷又はシルク印刷用のインクである場合、当該画像形成材料は印刷皮膜の柔軟性や強度を向上させるための可塑剤、粘度調整、乾燥性向上のための溶剤、乾燥剤、粘度調整剤、分散剤、各種反応剤等の添加剤を更に含有することができる。
【0044】
また、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は耐光性に優れるものであるが、上記の各用途において耐光性をより向上させるために、本実施形態に係る画像形成材料は安定化剤を更に含有することできる。安定化剤は励起状態の有機近赤外吸収色素からエネルギーを受け取る必要があり、近赤外吸収色素の吸収帯よりも長波長側に吸収帯を有することが好ましい。また、安定化剤は、一重項酸素による分解が起こり難く、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素と相溶性が高いことが好ましい。このような安定化剤としては、有機金属錯体化合物が挙げられる。好ましい安定化剤としては下記一般式(V)で表される化合物が挙げられる。
【化8】

【0045】
一般式(V)中、R〜Rは同一でも異なっていてもよく、それぞれ置換又は未置換のフェニル基を示す。R〜Rで示されるフェニル基が置換基を有する場合、当該置換基としては、H、NH、OH、N(C2h+1、OC2h+1、C2h−1、C2h+1、C2hOH又はC2hOC2i+1(hは1から18の整数を示し、iは1から6の整数を示す)などが挙げられる。また、X〜Xは同一でも異なっていてもよく、それぞれO、S、Seを示し、YはNi、Co、Mn、Pd、Cu、Pt等の遷移金属を示す。
【0046】
上記一般式(V)で表される化合物の中でも、下記式(VI)で表される化合物が特に好ましい。
【化9】

【0047】
安定化剤の濃度は、一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の重量に対して1/10以上2倍以下程度が好ましい。
【0048】
一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、400nm以上750nm以下の可視光波長領域における吸光度が十分に低く、かつ、750nm以上1000nm以下の近赤外光波長領域における吸光度が十分に高いものである。式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素は、耐光性に優れるものである。したがって、かかるペリミジン系スクアリリウム色素を含有する本実施形態に係る画像形成材料によれば、情報の不可視性と不可視情報の読み取りやすさとを両立することができ、更には不可視情報が記録された記録媒体における長期安定性を達成することができる。
【0049】
本実施形態に係る画像形成材料は、下記式(II)及び(III)で表される条件を満たすことが好ましい。下記式(II)及び(III)で表される条件を満たすことで、画像形成材料の色味によらず、情報の不可視性と不可視情報の読み取りやすさとを両立することが可能となり、さらに、不可視情報が記録された記録媒体における長期信頼性を実現することが可能となる。
0≦ΔE≦16 (II)
(100−R)≧45 (III)
[式(II)中、ΔEは下記式(IV):
【数2】


(式(IV)中、L、a、bはそれぞれ画像形成前における記録媒体表面のL値、a値、及びb値を示し、L、a、bはそれぞれ前記画像形成材料を用いて付着量4g/mの定着画像を記録媒体表面に形成した時の画像部におけるL値、a値、及びb値を示す。)
で表されるCIE1976L*a*b*表色系における色差を示し、式(III)中、R(単位:%)は前記画像部における波長850nmの赤外線反射率を示す。]
【0050】
、a、b、L、a、bは反射分光濃度計を用いて得ることができる。本発明におけるL、a、b、L、a、bは、反射分光濃度計としてエックスライト株式会社製、x−rite939を用いて測定されたものである。
【0051】
本実施形態に係る画像形成材料を用いて記録された不可視情報は、例えば750nm以上1000nm以下のいずれかの波長で発光する半導体レーザーまたは発光ダイオードを光学読み取り用の光源として用い、近赤外光に高い分光感度を有する汎用の受光素子を使用することにより、非常に簡易にかつ高感度に読み出すことが可能である。受光素子としては、例えばシリコンによる受光素子(CCD等)が挙げられる。
【実施例】
【0052】
以下、実施例及び比較例に基づき本発明を更に具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
【0053】
[実施例1]
(ペリミジン系スクアリリウム色素の調製)
1,8−ジアミノナフタレン4.843g(98%,30.0mmol)、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン4.30g(98%,30.0mmol)、p−トルエンスルホン酸一水和物10mg(0.053mmol)とトルエン45mlの混合液を窒素ガスの雰囲気中に攪拌しながら加熱し、5時間還流させた。反応中にできた水を共沸蒸留により除去した。反応終了後、トルエンを蒸留して得られた暗茶色固体はアセトンで抽出し、アセトンとエタノールの混合溶媒から再結晶することにより精製し、乾燥してから、茶色固体7.60g(収率90.3%)を得た。得られた茶色固体のH−NMRスペクトル(CDCl)による分析結果を以下に示す。
H−NMRスペクトル(CDCl):δ=7.25、7.23、7.21、7.19、7.15、7.13、7.12(m,4H,Harom);6.44(d×d,J=18.0Hz,J=7.0Hz,2H,Harom);4.52(s,1H,NH);3.97(s,1H,NH);2.11、2.08、2.04、2.00(m,2H,CH);1.89(m,1H,CH);1.56、1.52、1.48(m,2H,CH);1.09(s,3H,CH);1.13、1.04、1.00、0.97、0.91、0.85(m,2H,CH);0.95(d,J=6.0Hz,3H,CH);0.88(s,3H,CH
【0054】
この中間体6.787g(24.2mmol)、3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオン1.255g(11.0mmol)、n−ブタノール55mlとトルエン85mlの混合液を窒素ガスの雰囲気中に攪拌しながら加熱し、3時間還流反応させた。反応中にできた水を共沸蒸留により除去した。反応終了後、大部分の溶媒を窒素ガスの雰囲気中に蒸留し、得られた反応混合物を攪拌しながら、100mlのヘキサンを加えた。生成した黒青色沈殿物を吸引濾過し、ヘキサンで洗浄し、乾燥後黒青色固体を得た。この固体をアセトン/エタノールから再結晶し、目的の化合物(黒青色固体)4.40g(収率62.6%)を得た。
【0055】
得られた色素化合物を、赤外吸収スペクトル(KBr錠剤法)、H−NMR(DMSO‐d6)、FD−MS、元素分析、可視近赤外吸収スペクトルなどの分光法により同定した。同定データを以下に示す。可視近赤外吸収スペクトルを図1に示す。同定の結果、得られた化合物が上記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であることが確認できた。
赤外吸収スペクトル(KBr錠剤法):
νmax=3437、3371、3294(NH),3051(=C−H),2951(CH),2916(CH),2868、2837(CH),1620、1599、1570、1550(C=C ring),1452、1425、1367(CH、CH),1315、1288、1232、1225、1201(C−N),1188、1163、1136、1111(C−O),1057,1018,939,918,877,820,783,756,715cm−1
H−NMRスペクトル(DMSO−d):
δ=10.28(s,1H,NH);9.48(s,1H,NH);8.02(s,1H,NH);7.85(br s,1H,NH);7.34(t,J=7.81Hz,2H,Harom);7.08(s,2H,Harom);6.83(s,2H,Harom);6.81(d,J=1.46Hz,2H,Harom);6.52(d,J=7.32Hz,2H,Harom);2.22、2.19、2.18(m,2H,CH);2.08(m,2H,CH);1.76(m,2H,CH);1.52、1.49(m,2H,CH);1.42−1.31(m,2H,CH);1.25(m,4H,CH);1.10、1.07、1.05、1.03(m,6H,2×CH);0.94(m,6H,2×CH);0.88、0.86、0.84、0.82(m,6H,2×CH
マススペクトル(FD):
m/z=638(M,100%),639(M+1,46.7%)
元素分析:
C:78.5%(実測値)、78.96%(計算値)
H:7.11%(実測値)、7.26%(計算値)
N:8.76%(実測値)、8.77%(計算値)
O:5.63%(実測値)、5.01%(計算値)
可視近赤外吸収スペクトル(図1):
λmax=812nm(テトラヒドロフラン溶液中)
εmax=1.80×10−1cm−1(テトラヒドロフラン溶液中)
【0056】
[実施例2:顔料化処理及び測色評価]
実施例1で得られたペリミジン系スクアリリウム色素の顔料化処理及び測色評価は下記のように行った。
(微粒子化)
実施例1で得られたペリミジン系スクアリリウム色素50mgとヘキサン0.5mL、直径1mmのジルコニアビーズ10gをボールミル用容器に入れ、回転速度600rpmで1時間ミリング処理を行った。ボールミル用容器に水を加え、50nmフィルターでろ過して、微粒子化したペリミジン系スクアリリウム色素(以下、「ISQ−15」という。)を回収した。ISQ−15の粒径は、メジアン径d50が約105nmであった。ISQ−15について、X線回折装置(「D8 DISCOVER」、ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用い、Cuターゲットでλ=1.5405ÅのX線照射によるX線回折の測定を行った。得られた粉末X線回折スペクトルを図2に示す。この粉末X線回折スペクトルにおいて、ISQ−15は、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも8.3°,14.1°,17.4°,19.2°,20.0°,22.6°,23.7°に回折ピークを示した。粉末X線回折の測定結果から、ISQ−15は高い結晶性を有するものであることがわかった。
【0057】
(スラリー作製)
ISQ−15の9.2mgを、12%トリトンX−100水溶液46μl及び蒸留水5.52mlと共に超音波分散し、スラリーを調製した( 超音波出力:4−5W、1/4インチホーン使用、照射時間30分)。スラリー中の試料濃度は、0.165wt%であった。
【0058】
(スラリー塗布紙の作製と色性能評価)
ISQ−15のスラリー(試料濃度0.165wt%)40.4μL、40wt%ラテックス(ポリスチレンアクリル酸n−ブチル)液15μL及び蒸留水5gの混合液をウルトラタラックスで分散化処理して、混合スラリーとした。得られた混合スラリーにPAC凝集剤を加えて擬似トナー分散液とし、220nmフィルターでろ過、空気乾燥、熱圧着(120℃ モード1)して、TMA=4.5g/m、単位面積当たりの顔料量PMA=0.045g/m(1wt.%に相当)の評価用ラテックスパッチを作製した。得られた塗布紙をサンプルとして、日立製作所製の分光光度計U−4100で測定した。ラテックスパッチの吸収スペクトルを図3に示す。
【0059】
また、ISQ−15を用いて得られた顔料について、反射分光濃度計(エックスライト株式会社製、x−rite939)を用いて測定を行い、式(II)中のΔE及び式(III)中のRを求めた。塗布紙サンプルの評価結果を表1に示す。
【0060】
(耐光性テスト)
前記塗布紙サンプルに対し、36時間、光照射(光源:キセノンランプ、放射照度:540W/m=100kルクス、UVカットフィルタなし)を行った。その際のピーク吸光度を日立製作所製の分光光度計U−4100により測定した。図4に、前記塗布紙サンプルの反射率と照射時間との関係を示す。
【0061】
なお、表1中の「読み取り性」及び「不可視性」の評価基準は以下の通りである(以下、同様である。)。
(読み取り性)
A:850nmの初期反射率R(%)≦35
B:35<850nmの初期反射率R(%)≦55
C:850nmの初期反射率R(%)>55
(不可視性)
A:0≦ΔE≦5
B:5<ΔE≦16
C:ΔE>16。
【0062】
[実施例3]
(ペリミジン系スクアリリウム色素の調製)
1,8−ジアミノナフタレン4.843g(98%,30.0mmol)、3,3,5,5−テトラメチルシクロヘキサノン4.722g(98%,30.0mmol)、p−トルエンスルホン酸一水和物44mg(0.23mmol)とトルエン45mlの混合液を窒素ガスの雰囲気中に攪拌しながら加熱し、7時間還流させた。反応中にできた水を共沸蒸留により除去した。反応終了後、トルエンを蒸留して得られた暗茶色固体はアセトンで抽出し、アセトンとエタノールの混合溶媒から再結晶することにより精製し、乾燥してから、茶色固体8.10g(収率91.7%)を得た。得られた茶色固体のH−NMRスペクトル(CDCl)による分析結果を以下に示す。
H−NMRスペクトル(CDCl):δ=7.25、7.23、7.21、7.18、7.16(m,4H,Harom);6.48(d×d,J=12.0Hz,J=6.0Hz,2H,Harom);4.19(br s,2H,NH);1.61(s,4H,2×CH);1.33(s,2H,CH);1.08(s,12H,4×CH
【0063】
この中間体7.36g(25.0mmol)、3,4−ジヒドロキシシクロブタ−3−エン−1,2−ジオン1.369g(12.0mmol)、n−ブタノール60mlとトルエン90mlの混合液を窒素ガスの雰囲気中に攪拌しながら加熱し、3時間還流反応させた。反応中にできた水を共沸蒸留により除去した。反応終了後、大部分の溶媒を窒素ガスの雰囲気中に蒸留し、得られた反応混合物を攪拌しながら、100mlのヘキサンを加えた。生成した黄茶色沈殿物を吸引濾過し、ヘキサン及びエタノールで洗浄し、乾燥後、目的の化合物である黄茶色固体5.80(収率72.5%)を得た。
【0064】
得られた色素化合物を、赤外吸収スペクトル(KBr錠剤法)、H−NMR(DMSO‐d)、FD−MS、元素分析、可視近赤外吸収スペクトルなどの分光法により同定した。同定データを以下に示す。可視近赤外吸収スペクトルを図5に示す。同定の結果、得られた化合物が上記式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であることが確認できた。
赤外吸収スペクトル(KBr錠剤法):
νmax=3467、3437、3275(NH),3057(=C−H),2952(CH),2904(CH),2865、2835(CH),1616、1599、1570、1508(C=C ring),1458、1425、1383、1354(CH、CH),1308、1228、1200(C−N),1186、1165、1138(C−O),1061,1032,1011,924,881,843,816,752,723cm−1
H−NMRスペクトル(DMSO−d):
δ=10.30(m,2H,NH);7.85(m,2H,NH);7.38(t,J=7.81Hz,2H,Harom);7.12(s,2H,Harom);6.85(s,2H,Harom);6.83(d,J=1.46Hz,2H,Harom);6.56(d,J=7.32Hz,2H,Harom);1.61(s,8H,4×CH);1.33(s,4H,2×CH);1.08(s,24H,8×CH
マススペクトル(FD):
m/z=666(M,100%),667(M+1,62.7%)
元素分析:
C:77.9%(実測値)、79.24%(計算値)
H:7.23%(実測値)、7.56%(計算値)
N:8.36%(実測値)、8.40%(計算値)
O:6.51%(実測値)、4.8%(計算値)
可視近赤外吸収スペクトル(図5):
λmax=811nm(テトラヒドロフラン溶液中)
εmax=1.07×10−1cm−1(テトラヒドロフラン溶液中)
【0065】
[実施例4;顔料化処理及び測色評価]
実施例3で得られたペリミジン系スクアリリウム色素について、以下の方法に従って顔料化処理を行った。
【0066】
(微粒子化)
実施例3で得られたペリミジン系スクアリリウム色素50mgとヘキサン0.5mL、直径1mmのジルコニアビーズ10gをボールミル用容器に入れ、回転速度600rpmで1時間ミリング処理を行った。ボールミル用容器に水を加え、50nmフィルターでろ過して、微粒子化したペリミジン系スクアリリウム色素(以下、「ISQ−16」という。)を回収した。ISQ−16の粒径は、メジアン径d50が約85nmであった。ISQ−16について、X線回折装置(「D8 DISCOVER」、ブルカー・エイエックスエス株式会社製)を用い、Cuターゲットでλ=1.5405ÅのX線照射によるX線回折の測定を行った。得られた粉末X線回折スペクトルを図6に示す。この粉末X線回折スペクトルにおいて、ISQ−16は、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも7.7°,11.2°,15.4°,16.6°,18.2°,19.8°,25.8°に回折ピークを示した。粉末X線回折の測定結果から、ISQ−16は高い結晶性を有するものであることがわかった。
【0067】
ISQ−16を用い、実施例2と同様にスラリー作製、スラリー塗布紙の作製、色性能評価及び耐光性テストを行った。得られた結果をそれぞれ、図3、図4及び表1に示す。
【0068】
[比較例1]
下記式(VII)で表される色素化合物について、以下の方法により微粒子化処理を行った。
【化10】

【0069】
(再沈法)
上記式(VII)で表される色素化合物40mgをテトラヒドロフラン(THF)30mLに溶かし、その溶液をマイクロシリンジを用いて氷冷した蒸留水2000mLに一気に注入し、再沈を行った。数分後、混合液を室温に戻して沈殿物を50nmフィルターで濾過し、蒸留水で洗浄、真空乾燥し、再沈した色素化合物(以下、「ISQ−7」という。)を回収した。ISQ−7の粒径は、メジアン径d50が約90nmであった。ISQ−7について、実施例2と同様にCuターゲットでλ=1.5405ÅのX線照射により測定された粉末X線回折スペクトルを図7に示す。この粉末X線回折スペクトルにおいては、結晶由来の回折ピークはほとんど認められず、再沈法で得られたISQ−7は非結晶であることがわかった。
【0070】
比較例1におけるISQ−7について、実施例2と同様に、測色評価及び耐光性テストを行った。得られた結果を図3、図4及び表1に示す。
【0071】
[比較例2]
従来のバナジルナフタロシアニン色素(以下、「VONPc」という。)について、実施例2と同様に測色評価を行った。得られた結果を表1に示す。
【0072】
【表1】

【0073】
以上の通り、実施例2のISQ−15及び実施例4のISQ−16の場合は、比較例1のISQ−7及び比較例2のVONPcに比べて、読み取り性と不可視性とを高水準で両立できていることがわかる。特に、実施例2のISQ−15及び実施例4のISQ−16は、比較例1のISQ−7に比べて、不可視性を維持したまま、赤外吸収性及び耐光性を大幅に向上できた。
【図面の簡単な説明】
【0074】
【図1】実施例1で得られた、式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の可視近赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図2】ISQ−15の粉末X線回折スペクトルを示すグラフである。
【図3】ISQ−15、ISQ−16及びISQ−7を用いて得られたラテックスパッチの吸収スペクトルを示すグラフである。
【図4】ISQ−15、ISQ−16及びISQ−7を用いて得られた塗布紙サンプルの反射率と光照射時間との関係を示すグラフである。
【図5】実施例3で得られた、式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素の可視近赤外吸収スペクトルを示すグラフである。
【図6】ISQ−16の粉末X線回折スペクトルを示すグラフである。
【図7】ISQ−7の粉末X線回折スペクトルを示すグラフである。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記一般式(I)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素を含有することを特徴とする画像形成材料。
【化1】


[式中、Rは水素原子又はメチル基を示す。]
【請求項2】
前記ペリミジン系スクアリリウム色素として、下記式(I−a)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であって、Cuターゲットで波長が1.5405ÅのX線照射により測定される粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも8.3°,14.1°,17.4°,19.2°,20.0°,22.6°,23.7°に回折ピークを示すペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成材料。
【化2】

【請求項3】
前記ペリミジン系スクアリリウム色素として、下記式(I−b)で表されるペリミジン系スクアリリウム色素であって、Cuターゲットで波長が1.5405ÅのX線照射により測定される粉末X線回折スペクトルにおいて、ブラッグ角(2θ±0.2°)で、少なくとも7.7°,11.2°,15.4°,16.6°,18.2°,19.8°,25.8°に回折ピークを示すペリミジン系スクアリリウム色素の結晶性粒子を含有することを特徴とする、請求項1に記載の画像形成材料。
【化3】

【請求項4】
前記ペリミジン系スクアリリウム色素が、メジアン径d50が10nm〜300nmの結晶性粒子であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像形成材料。
【請求項5】
下記式(II)及び(III)で表される条件を満たすことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の画像形成材料。
0≦ΔE≦16 (II)
(100−R)≧45 (III)
[式(II)中、ΔEは下記式(IV):
【数1】


(式(IV)中、L、a、bはそれぞれ画像形成前における記録媒体表面のL値、a値、及びb値を示し、L、a、bはそれぞれ前記画像形成材料を用いて付着量4g/mの定着画像を記録媒体表面に形成した時の画像部におけるL値、a値、及びb値を示す。)
で表されるCIE1976L*a*b*表色系における色差を示し、式(III)中、R(単位:%)は前記画像部における波長850nmの赤外線反射率を示す。]

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2010−77261(P2010−77261A)
【公開日】平成22年4月8日(2010.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−246708(P2008−246708)
【出願日】平成20年9月25日(2008.9.25)
【出願人】(000005496)富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Fターム(参考)】