説明

相転移インク構成成分およびその製造方法

【課題】室温にて固体であり、溶融インクが基材に適用される高温においては溶融状態であることを特徴とする固体インク組成物を提供する。
【解決手段】非晶質構成成分、結晶性材料、および場合により着色剤を含む固体インク組成物であって、コーティングされた紙基材での印刷を含むインクジェット印刷に好適である組成物、ならびにそれを製造するための方法。実施形態において、結晶性および非晶質構成成分は、酒石酸とアルコールとのエステル化反応から合成される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、室温にて固体であり、溶融インクが基材に適用される高温においては溶融状態であることを特徴とする固体インク組成物に関する。これらの固体インク組成物は、インクジェット印刷のために使用できる。本実施形態は、非晶質構成成分、結晶性材料、および場合により着色剤を含む新規な固体インク組成物、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
一般に、相転移インク(「ホットメルトインク」と称される場合もある)は、周囲温度において固相状態であるが、インクジェット印刷デバイスの高い操作温度では液相状態で存在する。ジェット操作温度において、液体インクの液滴は、印刷デバイスから放出され、インク液滴が記録媒体表面と接触したときに、直接または中間加熱転写ベルトもしくはドラムを介して、液滴は素早く固化し、固化したインク液滴の所定のパターンを形成する。
【0003】
カラー印刷のための相転移インクは、通常、相転移インク相溶性の着色剤と組み合わせた相転移インクキャリア組成物を含む。特定の一実施形態において、一連の着色された相転移インクは、インクキャリア組成物を相溶性の減法混色の原色と組み合わせることによって形成できる。減法混色の原色の着色相転移インクは、4つの構成成分染料または顔料、すなわちシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックを含み得るが、インクはこれらの4つの色に限定されない。これらの減法混色の原色着色インクは、単一染料または顔料、または染料もしくは顔料の混合物を用いることによって形成できる。例えば、マゼンタは、Solvent Red Dyeの混合物を用いて得ることができ、または複合ブラックはいくつかの染料を混合することによって得ることができる。着色剤はまた顔料を含むことができる。
【0004】
上述の従来の固体インク技術は、一般に鮮明な画像を製造し、ジェット使用の経済性および多孔質紙にて基材自由度を与えるのに成功している一方で、こうした技術はコーティングされた紙については満足するものではない。従って、既知の組成物およびプロセスはそれらの意図する目的に好適であるが、コーティングされた紙基材上に画像または印刷を形成するための追加手段を必要とする。そういうものとして、すべての基材に対して優れた画像堅牢性を顧客に提供するための代替組成物を見出すことが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0005】
本明細書に示される実施形態によれば、コーティングされた紙基材上での印刷を含むインクジェット印刷に好適な酒石酸から合成される結晶性材料および非晶質材料を含む新規な固体インク組成物を提供する。結晶性構成成分および非晶質構成成分をいずれも酒石酸のエステルとして合成することができる。しかし、結晶性構成成分および非晶質構成成分は、結晶性または非晶質の生成物を達成するために異なるエステル試薬から合成される。
【0006】
特に、本実施形態は、以下の式を有する酒石酸のエステルを含む相転移インク構成成分を提供する。
【化1】

式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、または同一であるか、もしくは異なることができることを意味して、アルキル基であり、さらにアルキル部分は、直鎖、分岐または環式の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1個〜約40個の炭素原子を有し、置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基およびそれらの混合物であることができ、さらに酒石酸主鎖は、L−(+)−酒石酸、D−(−)酒石酸、DL−酒石酸、メソ酒石酸およびそれらの混合物から選択される。
【0007】
さらなる実施形態において、相転移インクを調製する方法であって、溶融状態の結晶性構成成分を用意する工程と、溶融状態の非晶質構成成分を用意する工程と、結晶性および非晶質構成成分を一緒に撹拌して混合物を形成する工程と、その混合物を冷却して相転移インクを得る工程とを含み、結晶性構成成分および非晶質構成成分は酒石酸のエステルである方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態による所望の特性を確認するジフェネチルL−タルトレート(DPT):ジ−DL−メンチルL−タルトレート(DMT)(重量百分率70:30)の示差走査熱量測定(DSC)データを示す図である(DSCデータは、Q1000示差走査熱量計(TA Instruments)により、10℃/分の速度にて−50℃〜200℃〜−50℃までで得られた)。
【図2】本実施形態による所望の特性を確認するDPT:DMT(重量百分率70:30)のレオロジーデータを例示するグラフである。すべてのレオロジー測定は、Peltier加熱プレートを備えたRFS3制御された歪レオメータ(TA instruments)にて、25mm平行プレートを用いて行った。使用された方法は、5℃の温度増加分にて、各温度の間は120秒の浸漬(平衡)時間で、1Hzの一定周波数にて高温から低温に温度を一掃させた。
【発明を実施するための形態】
【0009】
固体インク技術は、多くの市場に対して印刷能および顧客基盤を拡大し、印刷用途の多様性は、プリントヘッド技術、プリントプロセスおよびインク材料の有効な集積によって促進される。固体インク組成物は、室温(RT)(例えば20℃〜27℃)にて固体であり、溶融インクが基材に適用される高温においては溶融状態であることを特徴とする。上記で議論されたように、現在のインク選択肢は多孔質紙基材について成功しているが、これらの選択肢はコーティングされた紙基材については必ずしも満足するものではない。
【0010】
固体インク配合物における結晶性および非晶質構成成分の混合物を用いることにより、堅牢性インクを提供し、特にコーティングされた紙上に堅牢性の画像を示す固体インクを提供することを見出した。しかし、この手法を用いることは、結晶性材料または非晶質材料の既知の特性により、意外である。結晶性材料について、小分子は、一般に固化するときに結晶化する傾向があり、低分子量有機固体は一般に結晶である。結晶性材料は一般に硬質であり、より抵抗性であるが、こうした材料は相当脆弱でもあり、結果として主に結晶性のインク組成物を用いて製造された印刷物は非常に損傷しやすい。非晶質材料に関して、高分子量非晶質材料、例えばポリマーは、高温で粘稠になり、粘着性の液体になるが、高温では十分に低い粘度を示さない。結果として、ポリマーは、所望の噴出温度(≦140℃)にてプリントヘッドノズルから噴出させることができない。しかし、本実施形態において、堅牢性のある固体インクは、結晶性および非晶質構成成分のブレンドを通して得ることができることを見出した。
【0011】
本実施形態は、一般にそれぞれ約50:50〜約95:5または60:40〜約95:5の重量比の(1)結晶性構成成分と(2)非晶質構成成分とのブレンドを含む新規のタイプのインクジェット印刷用固体インク組成物を提供する。より詳細な実施形態において、結晶性構成成分と非晶質構成成分との重量比は、約65:35〜約95:5、または約70:30〜約90:10である。一般に、非晶質構成成分は、以下の構造を有する。
【化2】

およびRは、それぞれ互いに独立に、または同一であるか、もしくは異なることができることを意味して、アルキル基であり、さらにアルキル部分は、直鎖、分岐または環式の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1個〜約40個の炭素原子を有し、あるいは置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基およびそれらの混合物であることができる。一般に、結晶性構成成分は、以下の構造を有する。
【化3】

およびRは、それぞれ互いに独立に、または同一であるか、もしくは異なることができることを意味して、アルキル基であり、さらにアルキル部分は、直鎖、分岐または環式の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1個〜約40個の炭素原子を有し、あるいは置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基およびそれらの混合物であることができる。
【0012】
結晶性材料および非晶質材料は、一般に、酒石酸のエステル化反応によって合成されるが、それらの化合物を任意の好適な反応によって得ることができる。非晶質構成成分および結晶性構成成分の両方について、酒石酸は、L−(+)−酒石酸、D−(−)酒石酸、DL−酒石酸、メソ酒石酸およびそれらの混合物から選択される。エンドキャップの個性は、タルトレートの最終的な特性に大きな影響を与える。例えば、詳細な実施形態において、エステル化反応においてフェネチルアルコールを酒石酸に添加すると、結晶性インク構成成分が得られたのに対し、エステル化反応においてメタノールを酒石酸に添加すると、非晶質インク構成成分が得られた。
【0013】
これらの非晶質および結晶性酒石酸誘導体のブレンド含む生成インクは、コーティングされていない基材およびコーティングされた基材上で優れた堅牢性を示す。
【0014】
詳細な実施形態において、結晶性構成成分は、ジベンジルL−タルトレート、ジフェネチルL−タルトレート(DPT)、ビス(3−フェニル−1−プロピル)L−タルトレート、ビス(2−フェノキシエチル)L−タルトレート、ジフェニルL−タルトレート、ビス(4−メチルフェニル)L−タルトレート、ビス(4−メトキシフェニル)L−タルトレート、ビス(4−メチルベンジル)L−タルトレート、ビス(4−メトキシベンジル)L−タルトレート、ジシクロヘキシルL−タルトレート、ビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)L−タルトレート、ならびにそれらのあらゆる立体異性体および混合物からなる群から選択される。詳細な実施形態において、非晶質構成成分は、ジ−L−メンチルL−タルトレート、ジ−DL−メンチルL−タルトレート、ジ−L−メンチルDL−タルトレート、ジ−DL−メンチルDL−タルトレートならびにそれらのあらゆる異性体および混合物からなる群から選択される。各構成成分は、固体インクに特定の特性を付与する。インク配合物中の結晶性構成成分は、冷却時の迅速な結晶化を通して相変化を駆動する。結晶性構成成分はまた、最終インクフィルムの構造を設定し、非晶質構成成分のタックを低下させることによって硬質インクを創製する。非晶質構成成分は、タックを提供し、印刷されたインクに堅牢性を付与する。
【0015】
本実施形態は、インクジェット固体インクに好適な結晶性材料を提供する。結晶性材料は、一般に、酒石酸のエステル化反応によって合成されるが、他の好適な反応を使用することができる。これらの材料は、150℃未満、または約65℃〜約150℃、または約66℃〜約145℃の溶融温度(Tmelt)を有し、60℃を超える、または約60℃〜約140℃、または約65℃〜約120℃の結晶化温度(Tcrys)を有し、約140℃における粘度が10センチポイズ(cps)、または約0.5cps〜約10cps、または約1cps〜約10cpsである。室温(RT)において、好適な材料は結晶形であり、10cpsを超える粘度を有する。
【0016】
実施形態において、結晶性材料は、固体インク組成物を形成するために非晶質材料と配合される。非晶質材料も、一般に、酒石酸のエステル化反応によって合成されるが、任意の好適な反応条件を使用することができる。これらの材料は、−50〜200〜−50℃での10℃/分の速度のDSCによる結晶化を示さず、約140℃において比較的低い粘度(<10cps、または約1cps〜約100cps、または約5cps〜約95cps)を示し、室温において高い粘度(>10cps)を示す。実施形態において、非晶質材料は、固体インク組成物を形成するために結晶性材料と配合される。
【0017】
結晶性および非晶質構成成分のブレンドを含む得られたインク組成物は、良好なレオロジー特性および改善されたインク性能を示す。K−プルーフによってコーティングされた紙上に固体インク組成物によって創製された画像サンプルは、顕著な堅牢性を実証した。また、エステルベースとして酒石酸を用いることは、低コストであり、潜在的な生物由来(「グリーン」)供給源から得られるというさらなる利点を有する。
【0018】
K−印刷プルーファーは、印刷所での共通の試験装置である。この場合、K−印刷プルーファーは、印刷プレートを加熱して固体インクを溶融するように変更されている。使用されるK−印刷プルーファーは、それぞれ約9.4×4.7cmの3つの長方形グラビアパターンを有する。第1の長方形のセル密度は、通常100%であり、第2のセル密度は80%、第3のセル密度は60%である。実際、このK−印刷プルーフプレートは、厚さ約5ミクロン(または高さ)のフィルム(またはピクセル)をもたらす。試験インクは、加熱されたグラビアプレートにわたって展延され、試験プリントは、試験紙が固定されているプレート表面にわたってワイピングブレードを通過させ、その直後にゴムロールを通過させることによって製造される。紙ロールが通過するときに、インクはグラビアセルから紙に転写される。
【0019】
本実施形態において、固体インク組成物は、エステル化反応で酒石酸および単純アルコールから合成された新規な結晶性および非晶質材料を用いることによって得られる。固体インク組成物はまた、着色剤と組み合わせて結晶性および非晶質材料を含んでいてもよい。本実施形態は、液体から固体へのシャープな相転移を実現するためにバランスのとれた非晶質および結晶性材料を含み、所望のレベルの粘度を維持しながら、硬質および堅牢性の印刷画像を促進する。このインクで製造されたプリントは、市販のインクにも優る利点、例えばスクラッチに対する良好な堅牢性を実証した。したがって、固体インクのために結晶性および非晶質構成成分の両方を提供する酒石酸の本エステルは、所望のレオロジー特性を有する堅牢性インクを製造することを見出し、インクジェット印刷に関する多くの要件を満たす。
【0020】
インク組成物は、詳細な実施形態において、インク組成物に存在する顔料または染料であってもよい着色剤を、インク組成物の総重量の約0.1重量%〜約50重量%、または約0.2重量%〜約20重量%の量でさらに含む。
【0021】
結晶性構成成分は、インク組成物の総重量の約60重量%〜約95重量%、または約65重量%〜約95重量%の量で存在する。非晶質構成成分は、インク組成物の総重量の約5重量%〜約40重量%、または約5重量%〜約35重量%の量で存在する。
【0022】
実施形態において、得られた固体インクは、約140℃の温度で約1cps〜約14cps、または約2cps〜約13cps、または約3cps〜約12cpsの粘度を有する。実施形態において、固体インクは、室温で少なくとも約10cpsの粘度を有する。実施形態において、固体インクは、10℃/分の速度にてDSCによって測定される場合に、約65℃〜約140℃、または約65℃〜約135℃、約70℃〜約130℃のTmelt、および約65℃〜約140℃、または約66℃〜約130℃、約67℃〜約125℃のTcrysを有する。
【0023】
結晶性構成成分
本実施形態のインク組成物は、結晶性構成成分を含む。本実施形態の酒石酸ジエステル化合物の調製を例示する以下の合成スキームに示されるように、酒石酸を様々なアルコールと反応させてジエステルを製造した。
【化4】

【0024】
エステル化は、1工程反応によって行われた。反応させた10種の異なるアルコール(ベンジルアルコール、フェネチルアルコール、2−フェノキシエタノール、3−フェニル−1−プロパノール、4−メチルベンジルアルコール、4−メトキシフェノール、シクロヘキサノール、シクロペンタノール、4−tert−ブチルシクロヘキサノール、3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノール)のうち、好適な物理特性を有する安定な結晶性構成成分を形成するための最良の材料としてフェネチルアルコールを特定した。3,5,5−トリメチル−1−ヘキサノールおよびシクロペンタノールのジエステルは、室温において粘性の液体である、合成されたジエステルの残りは結晶であった。本実施形態にてエステル化に使用されるべき好適なアルコールは、アルキルアルコールからなる群から選択されてもよく、ここでアルキル部分は、直鎖、分岐または環状の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1個〜約40個の炭素原子を有する基、あるいは置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基、およびこれらの混合物であることができる。実施形態において、2モル当量以上のアルコールを反応に使用して、酒石酸のジエステルを製造することができる。1モル当量のアルコールを使用すると、結果は、大部分がモノエステルである。
【0025】
非晶質構成成分
本実施形態のインク組成物は、非晶質構成成分を含む。本実施形態の酒石酸ジエステル化合物の調製を例示する以下の合成スキームに示されるように、酒石酸を様々なアルコールと反応させてジエステルを製造した。例えば、メントール、イソメントール、ネオメントール、イソネオメントールならびにそれらの立体異性体および混合物などの様々なアルコールをエステル化に使用することができる。
【化5】

【0026】
エステル化は、1工程反応によって行われた。メントールは、実験データのために選択されたアルコールであった。酒石酸およびメントールはいずれも立体異性体を有するため、キラリティの観点から多くの組合せが可能である。酒石酸とメントールの3つの組合せ(ジ−L−メンチルL−タルトレート、ジ−DL−メンチルL−タルトレート、ジ−L−メンチルDL−タルトレート)を合成した。意外にも、光学的に純粋なL−メントールとL−酒石酸との組合せにおいても、全ての組合せが、結晶を示さない非晶質的硬化材料を生成した。本実施形態にて使用されるべき好適なアルコールは、アルキルアルコールからなる群から選択されてもよく、ここでアルキル部分は、直鎖、分岐または環状の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1個〜約40個の炭素原子を有する基、あるいは置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基、およびこれらの混合物であることができる。実施形態において、2モル当量以上のアルコールを反応に使用して、酒石酸のジエステルを製造することができる。1モル当量のアルコールを使用すると、結果は、大部分がモノエステルである。
【0027】
実施形態のインクは、従来の添加剤をさらに含み、こうした従来の添加剤と関連した既知の機能を活用してもよい。こうした添加剤としては、例えば少なくとも1つの酸化防止剤、消泡剤、スリップおよび平滑剤、浄化剤、粘度調整剤、接着剤、可塑剤などを挙げることができる。
【0028】
インクは、場合により、酸化から画像を保護するための酸化防止剤を含有してもよく、インク貯蔵器にて加熱された溶融物として存在しつつ酸化からインク構成成分を保護してもよい。好適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 1098、BASFから入手可能)、2,2−ビス(4−(2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナモイルオキシ))エトキシフェニル)プロパン(TOPANOL−205、Vertullusから入手可能)、トリス(4−tert−ブチル−3−ヒドロキシ−2,6−ジメチルベンジル)イソスアヌレート(Aldrich)、2,2’−エチリデンビス(4,6−ジ−tert−ブチルフェニル)フルオロホスホナイト(ETHANOX−398、Albermarle Corporationから入手可能)、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニルジホスホナイト(ALDRICH)、ペンタエリスリトールテトラステアレート(TCI America)、トリブチルアンモニウム次亜リン酸塩(Aldrich)、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メトキシフェノール(Aldrich)、2,4−ジ−tert−ブチル−6−(4−メトキシベンジル)フェノール(Aldrich)、4−ブロモ−2,6−ジメチルフェノール(Aldrich)、4−ブロモ−3,5−ジジメチルフェノ−ル(Aldrich)、4−ブロモ−2−ニトロフェノール(Aldrich)、4−(ジエチルアミノメチル)−2,5−ジメチルフェノール(Aldrich)、3−ジメチルアミノフェノール(Aldrich)、2−アミノ−4−tert−アミルフェノール(Aldrich)、2,6−ビス(ヒドロキシメチル)−p−クレゾール(Aldrich)、2,2’−メチレンジフェノール(Aldrich)、5−(ジエチルアミノ)−2−ニトロソフェノール(Aldrich)、2,6−ジクロロ−4−フルオロフェノール(Aldrich)、2,6−ジブロモフルオロフェノール(Aldrich)、α−トリフルオロ−o−クレゾール−1(Aldrich)、2−ブロモ−4−フルオロフェノール(Aldrich)、4−フルオロフェノール(Aldrich)、4−クロロフェニル−2−クロロ−1,1,2−トリ−フルオロエチルスルホン(Aldrich)、3,4−ジフルオロフェニル酢酸(Adrich)、3−フルオロフェニル酢酸(Aldrich)、3,5−ジフルオロフェニル酢酸(Aldrich)、2−フルオロフェニル酢酸(Aldrich)、2,5−ビス(トリフルオロメチル)安息香酸(Aldrich)、エチル−2−(4−(4−(トリフルオロメチル)フェノキシ)フェノキシ)プロピオネート(Aldrich)、テトラキス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)−4,4’−ビフェニルジホスホナイト(Aldrich)、4−tert−アミルフェノール(Aldrich)、3−(2H−ベンゾトリアゾール−2−イル)−4−ヒドロキシフェネチルアルコール(Aldrich)、NAUGARD 76、NAUGARD 445、NAUGARD 512、およびNAUGARD 524(Chemtura Corporationが製造)など、ならびにこれらの混合物が挙げられる。存在する場合、酸化防止剤は、いずれかの所望のまたは有効な量、例えばインクの約0.25重量%〜約10重量%またはインクの約1重量%〜約5重量%でインク中に存在してもよい。
【0029】
実施形態において、本明細書で記載される相転移インク組成物はまた、着色剤を含む。故に本実施形態のインクは、着色剤を有するまたは有していないインクであることができる。いずれかの所望のまたは有効な着色剤は、着色剤がインクキャリア中に溶解または分散できる限り、相転移インク組成物に利用されることができ、それらとしては染料、顔料、これらの混合物などが挙げられる。インクキャリア中に分散または溶解でき、他のインク構成成分と相溶性である限り、いかなる染料または顔料が選択されてもよい。相変化キャリア組成物は、従来の相転移インク着色剤材料、例えばカラーインデックス(C.I.)溶媒染料、分散染料、改質酸および直接染料、塩基性染料、硫黄染料、バット染料などと組み合わせて使用できる。好適な染料の例としては、Neozapon Red 492(BASF)、Orasol Red G(Pylam Products)、Direct Brilliant PinkB(Oriental Giant Dyes)、Direct Red 3BL(Classic Dyestuffs)、Supranol Brilliant Red 3BW(Bayer AG)、Lemon Yellow 6G(United Chemie)、Light Fast Yellow 3G(Shaanxi)、Aizen Spilon Yellow C−GNH(Hodogaya Chemical)、Bemachrome Yellow GD Sub(Classic Dyestuffs)、Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Clariant)、Cibanone Yellow 2G(Classic Dyestuffs)、Orasol Black RLI(BASF)、Orasol Black CN(Pylam Products)、Savinyl Black RLSN(Clariant)、Pyrazol Black BG(Clariant)、Morfast Black101(Rohm&Haas)、Diaazol Black RN(ICI)、Thermoplast Blue 670(BASF)、Orasol Blue GN(Pylam Products)、Savinyl Blue GLS(Clariant)、Luxol Fast Blue MBSN(Pylam Products)、Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs)、Basacid Blue 750(BASF)、Keyplast Blue(Keystone Aniline Corporation)、Neozapon Black X51(BASF)、Classic Solvent Black 7(Classic Dyestuffs)、Sudan Blue 670(C.I.61554)(BASF)、Sudan Yellow 146(C.I.12700)(BASF)、Sudan Red 462(C.I.26050)(BASF)、C.I.Disperse Yellow 238、Neptune Red Base NB 543(BASF、C.I.Solvent Red 49)、Neopen Blue FF−4012(BASF)、Fatsol Black BR(C.I.Solvent Black 35)(Chemische Fabriek Triade BV)、Morton Morplas Magenta 36(C.I.Solvent Red 172)、および金属フタロシアニン等が挙げられる。ポリマー染料はまた、例えばMilliken&CompanyからMilliken Ink Yellow 869として、Milliken Ink Blue 92、Milliken Ink Red 357、Milliken Ink Yellow 1800、Milliken Ink Black 8915−67、uncut Reactint Orange X−38、uncut Reactint Blue X−17、Solvent Yellow 162、Acid Red 52、Solvent Blue 44、およびuncut Reactint Violet X−80から市販されるものが使用できる。
【0030】
顔料はまた、相転移インクのための好適な着色剤である。好適な顔料の例としては、PALIOGEN Violet 5100(BASF)、PALIOGEN Violet 5890(BASF)、HELIOGEN Green L8730(BASF)、LITHOL Scarlet D3700(BASF)、SUNFAST Blue 15:4(Sun Chemical)、Hostaperm Blue B2G−D(Clariant)、Hostaperm Blue B4G(Clariant)、Permanent Red P−F7RK、Hostaperm Violet BL(Clariant)、LITHOL Scarlet 4440(BASF)、Bon Red C(Dominion Color Company)、ORACET Pink RF(BASF)、PALIOGEN Red 3871K(BASF)、SUNFAST Blue 15:3(Sun Chemical)、PALIOGEN Red 3340(BASF)、SUNFAST Carbazole Violet 23(Sun Chemical)、LITHOL Fast Scarlet L4300(BASF)、SUNBRITE Yellow 17(Sun Chemical)、HELIOGEN Blue L6900、L7020(BASF)、SUNBRITE Yellow 74(Sun Chemical)、SPECTRA PAC C Orange 16(Sun Chemical)、HELIOGEN Blue K6902、K6910(BASF)、SUNFAST Magenta 122(Sun Chemical)、HELIOGEN Blue D6840、D7080(BASF)、Sudan Blue OS(BASF)、NEOPEN Blue FF4012(BASF)、PV Fast Blue B2GO1(Clariant)、IRGALITE Blue GLO(BASF)、PALIOGEN Blue 6470(BASF)、Sudan Orange G(Aldrich)、Sudan Orange220(BASF)、PALIOGEN Orange 3040(BASF)、PALIOGEN Yellow 152、1560(BASF)、LITHOL Fast Yellow0991K(BASF)、PALIOTOL Yellow 1840(BASF)、NOVOPERM Yellow FGL(Clariant)、Ink Jet Yellow 4G VP2532(Clariant)、Toner Yellow HG(Clariant)、Lumogen Yellow D0790(BASF)、Suco−Yellow L1250(BASF)、Suco−Yellow D1355(BASF)、Suco Fast Yellow D1355、D1351(BASF)、HOSTAPERM Pink E02(Clariant)、Hansa Brilliant Yellow 5GX03(Clariant)、Permanent Yellow GRL02(Clariant)、Permanent Rubine L6B 05(Clariant)、FANAL Pink D4830(BASF)、CINQUASIA Magenta(DU PONT)、PALIOGEN Black L0084(BASF)、Pigment Black K801(BASF)、およびカーボンブラック、例えばREGAL 330(登録商標)(Cabot)、Nipex 150(Evonik)Carbon Black 5250およびCarbon Black 5750(Columbia Chemical)など、ならびにこれらの混合物が挙げられる。
【0031】
インクベース中の顔料分散液は、共力剤および分散剤によって安定化されてもよい。一般に、好適な顔料は、有機材料または無機材料であってもよい。磁気材料系顔料はまた、例えば堅牢性磁気インク文字認識(MICR)インクの製造に好適である。磁気顔料としては、磁気ナノ粒子、例えば強磁性ナノ粒子が挙げられる。
【0032】
実施形態において、溶媒染料が利用される。本明細書に使用するのに好適な溶媒染料の例としては、本明細書に開示されるインクキャリアとの相溶性のためにスピリットソルブル染料を挙げることができる。好適なスピリット溶媒染料の例としては、Neozapon Red 492(BASF)、Orasol Red G(Pylam Products)、Direct Brilliant Pink B(Global Colors)、Aizen Spilon Red C−BH(Hodogaya Chemical)、Kayanol Red 3BL(Nippon Kayaku)、Spirit Fast Yellow 3G、Aizen Spilon Yellow C−GNH(Hodogaya Chemical)、Cartasol Brilliant Yellow 4GF(Clariant)、Pergasol Yellow 5RA EX(Classic Dyestuffs)、Orasol Black RLI(BASF)、Orasol Blue GN(Pylam Products)、Savinyl Black RLS(Clariant)、Morfast Black 101(Rohm and Haas)、Thermoplast Blue 670(BASF)、Savinyl Blue GLS(Sandoz)、Luxol Fast Blue MBSN(Pylam)、Sevron Blue 5GMF(Classic Dyestuffs)、Basacid Blue 750(BASF)、Keyplast Blue(Keystone Aniline Corporation)、Neozapon Black X51(C.I.Solvent Black、C.I.12195)(BASF)、Sudan Blue 670(C.I.61554)(BASF)、Sudan Yellow146(C.I.12700)(BASF)、Sudan Red 462(C.I.260501)(BASF)、これらの混合物などが挙げられる。着色剤は、所望の色または色相を得るためにいずれかの所望のまたは有効量、例えば少なくともインクの約0.1重量%〜約50重量%、少なくともインクの約0.2重量%〜約20重量%、および少なくともインクの約0.5重量%〜約10重量%で相転移インク中に存在してもよい。
【0033】
実施形態において、相転移インクのためのインクキャリアは、例えば示差走査熱量測定によって10℃/分で測定される場合、約65℃〜約150℃、例えば約70℃〜約140℃、約75℃〜約135℃、約85℃〜約125℃の融点を有していてもよい。また、これらのインクは、約140℃の温度において約1〜約13cps、例えば、約2cps〜約13cpsまたは約4cps〜約12cpsの粘度を有する。インク組成物を任意の所望の方法または好適な方法によって調製することができる。例えば、インクキャリアの構成成分の各々を混ぜ合わせた後に、混合物を少なくともその融点、例えば、約60℃〜約150℃、80℃〜約145℃および85℃〜約140℃に加熱することができる。インク成分を加熱する前、またはインク成分を加熱した後に着色剤を加えることができる。顔料が選択された着色剤である場合、溶融混合物は、磨砕機または媒体ミル装置または他の高エネルギー混合装置での粉砕に供されることができ、インクキャリア中の顔料の分散に影響を与える。次いで加熱された混合物は、約5秒〜約30分以上撹拌され、実質的に均質で、均一な溶融物が得られ、続いてインクを周囲温度(通常約20℃〜約25℃)まで冷却する。インクは周囲温度にて固体である。インクは、直接印刷インクジェットプロセスのための装置および間接(オフセット)印刷インクジェット用途に利用できる。本明細書に開示される別の実施形態は、本明細書に開示されるインクをインクジェット印刷装置に組み込む工程、インクを溶融する工程、および溶融したインクの液滴を記録基材上の画像様パターンに放出させる工程を含むプロセスを対象とする。本明細書に開示されるさらに別の実施形態は、本明細書に開示されるインクをインクジェット印刷装置に組み込む工程、インクを溶融させる工程、溶融したインクの液滴を中間転写部材上に画像様パターンに放出させる工程および中間転写部材から画像様パターンのインクを最終記録基材に転写する工程を含むプロセスを対象とする。特定の一実施形態において、中間転写部材を、最終記録シートを超える温度で、印刷装置の溶融したインクの温度未満の温度に加熱する。別の特定の一実施形態において、中間転写部材および最終記録シート両方を加熱し、この実施形態において、中間転写部材および最終記録シートの両方を印刷装置の溶融インクの温度未満の温度に加熱し、この実施形態において、中間転写部材および最終記録シートの相対温度は、(1)中間転写部材を、最終記録基材を超える温度で、印刷装置の溶融したインクの温度未満の温度に加熱する、(2)最終記録基材を、中間転写部材の温度を超える温度で、印刷装置の溶融したインクの温度未満の温度に加熱する、または(3)中間転写部材および最終記録シートをほぼ同じ温度に加熱することであることができる。1つの特定の一実施形態において、印刷装置は、圧電印刷プロセスを利用するが、ここでインクの液滴は、圧電振動素子の振幅によって画像様パターンに放出される。本明細書に開示されたインクはまた、ホットメルト印刷プロセス、例えばホットメルト音響インクジェット印刷、ホットメルト熱インクジェット印刷、ホットメルト連続ストリームまたは偏向インクジェット印刷などに利用されることができる。本明細書に開示される相転移インクはまた、ホットメルトインクジェット印刷プロセス以外の印刷プロセスに使用できる。
【0034】
いずれかの好適な基材または記録シートが利用でき、これらとしては、普通紙、例えばXEROX 4200紙、XEROX Image Series紙、Courtland 4024 DP紙、罫線入りノート紙、ボンド紙、シリカコーティングされた紙、例えばSharp Companyシリカコーティングされた紙、JuJo紙、HAMMERMILL LASERPRINT紙など、光沢コーティングされた紙、例えばXEROX Digital Color Elite Gloss、Sappi Warren Papers LUSTROGLOSS、特にXerox DURAPAPERなどのような紙、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機記録媒体、例えば金属および木材など、透明材料、布地、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、無機基材、例えば金属および木材などが挙げられる。
【0035】
本明細書に記載されるインクはさらに、次の実施例に例示される。すべての部およびパーセンテージは、特に指示のない限り重量による。
【実施例】
【0036】
実施例1
ジフェネチルL−タルトレートの調製
【化6】

例えば、ジフェネチルL−タルトレート(DPT)の典型的な合成において、L−酒石酸(9.0g、60mmol)、フェネチルアルコール(22.0g、180mmol)およびトルエン(120ml)を、ディーン−スタークトラップを備えた500mlフラスコに加えて懸濁液を得た。p−トルエンスルホン酸一水和物(0.14g、0.75mmol)を添加し、混合物を、水を共沸除去しながら17時間還流した。反応混合物を室温まで冷却し、NaHCO水溶液(2x)および塩水(1x)で洗浄し、MgSOで乾燥させた。濾過および溶媒の除去後、残渣をトルエンから再結晶させて、16.9g(収率79%)の白色結晶を得た。サンプルをH NMR、および酸価分析(4.06mgKOH/g)によって特徴付けた。
【0037】
表1は、DPTが結晶性材料の良好な候補であることを確認づけるDPTの熱特性およびレオロジー特性を示す。
【表1】

DSCデータは、Q1000示差走査熱量計(TA Instruments)にて、10℃/分の速度にて−50〜200〜−50℃までで得た。
**レオロジーは、Peltier加熱プレートを備えたRFS3制御された歪レオメータ(TA instruments)にて、25mm平行プレートを用いて測定した。使用された方法は、5℃の温度増加分にて、各温度の間は120秒の浸漬(平衡)時間で、1Hzの一定周波数にて高温から低温に温度を一掃させた。
【0038】
ジ−LメンチルL−タルトレートの調製
【化7】

【0039】
例えば、ジ−L−メンチルL−タルトレート(DMT)の典型的な合成において、L−酒石酸(18.0g、120mmol)、L−メントール(37.5g、240mmol)およびキシレン(240ml)を、ディーン−スタークトラップを備えた500mlフラスコに加えて懸濁液を得た。p−トルエンスルホン酸一水和物(0.29g、1.5mmol)を添加し、混合物を、水を共沸除去しながら18時間還流した。反応混合物を室温まで冷却し、10重量%KOH水溶液(1×)およびブライン(2×)で洗浄し、次いでMgSO4で乾燥させた。ろ過および溶媒の除去後、残渣を120℃で撹拌しながら減圧下で乾燥し、34.9g(収率68%)の非晶質固体を得た。サンプルをH NMR、および酸価分析(1.23mgKOH/g)によって特徴付けた。
【0040】
表2は、DMTが非晶質材料の良好な候補であることを確認するDMTの熱特性およびレオロジー特性を示す。
【表2】

DSCデータは、Q1000示差走査熱量計(TA Instruments)にて、10℃/分の速度にて−50〜200〜−50℃までで得た。
**レオロジーは、Peltier加熱プレートを備えたRFS3制御された歪レオメータ(TA instruments)にて、25mm平行プレートを用いて測定した。使用された方法は、5℃の温度増加分にて、各温度の間は120秒の浸漬(平衡)時間で、1Hzの一定周波数にて高温から低温に温度を一掃させた。
【0041】
固体インク1の調製
DPT(結晶性構成成分)(3.5g)およびDMT(非晶質構成成分)(1.5g)を溶融状態で140℃にて30分間撹拌し、次いで冷却してインク1を得た。表3は、インク1の熱特性およびレオロジー特性を示す。
【表3】

DSCデータは、Q1000示差走査熱量計(TA Instruments)にて、10℃/分の速度にて−50〜200〜−50℃までで得た。
**レオロジーは、Peltier加熱プレートを備えたRFS3制御された歪レオメータ(TA instruments)にて、25mm平行プレートを用いて測定した。使用された方法は、5℃の温度増加分にて、各温度の間は120秒の浸漬(平衡)時間で、1Hzの一定周波数にて高温から低温に温度を一掃させた。
【0042】
図1に示されるように、インク1のDSC分析により、Tmeltが104℃でTcrysが73℃であり、所望の範囲内であることが明らかになった(表3参照)。図2は、インク1のレオロジープロファイルを示す。インク1は、140℃において5.2cpsの粘度を有し、85℃付近で>10cpsまで相転移した。これらの値は、所望の範囲内であるが、非晶質構成成分と結晶性構成成分との比を変更することによって調整され得る。
【0043】
プリント性能
さらに着色剤をインクに添加した。DPT(結晶性構成成分)(3.40g)およびDMT(非晶質構成成分)(1.45g)を溶融状態で140℃にて30分間撹拌した後に、Orasol Blue GN染料(0.15g)を少しずつ添加した。着色インクを、室温まで冷却する前にさらに1時間撹拌した。
【0044】
続いて、K−印刷プルーファー(RK Print Coat Instrument Ltd.,Litlington,Royston,Heris,SG8 0OZ,U.K.が製造)を用いて、Xerox Digital Color Elite Gloss,120gsm(DCEG)上にインクを塗布して、基材から容易に取り除くことができない堅牢性画像を得た。
【0045】
垂直から約15°の角度にて湾曲した先端を有するスクラッチ/ゴージフィンガーを、528gの重さを適用し、約13mm/sの速度で画像にわたって引き寄せた場合に、インクは画像から明確には取り除かれなかった。スクラッチ/ゴージ先端は、約12mmの曲率半径を有する旋盤円形ノーズに類似する。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の式を有する酒石酸のエステルを含む相転移インク構成成分。
【化1】

式中、RおよびRは、それぞれ互いに独立に、アルキル基であり、さらにアルキル部分は、直鎖、分岐または環式の飽和または不飽和の置換または非置換であり、1〜約40個の炭素原子を有し、置換または非置換の芳香族またはヘテロ芳香族基およびそれらの混合物であることができ、さらに酒石酸主鎖は、L−(+)−酒石酸、D−(−)酒石酸、DL−酒石酸、メソ酒石酸およびそれらの混合物から選択される。
【請求項2】
ジ−L−メンチルL−タルトレート、ジ−DL−メンチルL−タルトレート、ジ−L−メンチルDL−タルトレート、ジ−DL−メンチルDL−タルトレートならびにそれらのあらゆる異性体および混合物からなる群から選択される非晶質材料である、請求項1に記載の相転移インク構成成分。
【請求項3】
室温で結晶化形である、請求項1に記載の相転移インク構成成分。
【請求項4】
ジベンジルL−タルトレート、ジフェネチルL−タルトレート(DPT)、ビス(3−フェニル−1−プロピル)L−タルトレート、ビス(2−フェノキシエチル)L−タルトレート、ジフェニルL−タルトレート、ビス(4−メチルフェニル)L−タルトレート、ビス(4−メトキシフェニル)L−タルトレート、ビス(4−メチルベンジル)L−タルトレート、ビス(4−メトキシベンジル)L−タルトレート、ジシクロヘキシルL−タルトレート、ビス(4−tert−ブチルシクロヘキシル)L−タルトレート、ならびにそれらのあらゆる立体異性体および混合物からなる群から選択される結晶性材料である、請求項1に記載の相転移インク構成成分。
【請求項5】
約140℃の温度において約0.5〜約10cpsの粘度を有する、請求項3に記載の相転移インク構成成分。
【請求項6】
室温で安定な非晶質形である、請求項1に記載の相転移インク構成成分。
【請求項7】
約140℃の温度において約1〜約100cpsの粘度を有する、請求項6に記載の相転移インク構成成分。
【請求項8】
相転移インクを調製する方法であって、
溶融状態の少なくとも1つの結晶性構成成分を提供するステップと、
溶融状態の少なくとも1つの非晶質構成成分を提供するステップと、
前記結晶性および非晶質構成成分を一緒に撹拌して、前記相転移インクのための混合物を形成するステップと、
相転移インクのための前記混合物を冷却するステップとを含み、前記結晶性および非晶質構成成分は酒石酸のエステルである方法。
【請求項9】
相転移インクを調製する方法であって、
溶融状態の少なくとも1つの結晶性構成成分を提供するステップと、
溶融状態の少なくとも1つの非晶質構成成分を提供するステップと、
前記結晶性および非晶質構成成分を一緒に撹拌して、前記相転移インクのための混合物を形成するステップと、
相転移インクのための前記混合物を冷却するステップとを含み、前記結晶性および非晶質構成成分は、アルコールとのエステル化反応によって製造される酒石酸のエステルである方法。
【請求項10】
前記結晶性構成成分を合成するために使用されるアルコールが、およびそれらの混合物からなる群から選択され、
【化2】

前記非晶質構成成分を合成するために使用される前記アルコールが、メントール、イソメントール、ネオメントール、イソネオメントールならびにそれらのあらゆる立体異性体および混合物からなる群から選択される、請求項9に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2012−233165(P2012−233165A)
【公開日】平成24年11月29日(2012.11.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−84585(P2012−84585)
【出願日】平成24年4月3日(2012.4.3)
【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)】