説明

転相インク組成物および転相インク組成物中で使用する着色剤

【課題】液垂れおよびフェースプレートのしみによって生じる印刷ヘッドおよびノズルの汚れを防ぎ、および/または減らすための新規着色剤ワックスを含む、転相インク組成物を提供する。
【解決手段】着色剤と;ワックスインク媒剤とを含み、前記着色剤が、1個以上の酸官能基と、テトラブチルアンモニウム、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、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウムNH4または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であるN−アルキル対イオンまたはN−アリール対イオンとを含む化合物であり、前記着色剤が、水および極性有機溶媒に不溶性であるが、前記ワックスインク媒剤には可溶性である、転相インク組成物。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、一般的に、転相インク組成物に関し、特定的には、液垂れおよびフェースプレートのしみによって生じる、インクジェットプリンタ内での印刷ヘッドおよびノズルの汚染を防ぎ、および/または減らすための、転相インク組成物で使用する酸性着色剤に関する。転相インク組成物または固体インク組成物は、室温で固体であり、高温で溶融するという特徴があり、この溶融したインクを基板に塗布する。これらの転相インク組成物は、一般的に、インク媒剤と着色剤とを含み、インクジェット印刷で使用することができる。
【背景技術】
【0002】
転相インク用プリンタまたは固体インク用プリンタは通常、インクスティックとも呼ばれる固体の形態でインクを受け入れる。このインクスティックを、典型的には、プリンタのインクローダーにある挿入穴から挿入し、供給機構および/または重力によって、加熱プレートへと移動する。加熱プレートは、プレートにぶつかった転相インクを溶融させて液体にし、これを記録媒体に吐出するための印刷ヘッド集合体に運ぶ。記録媒体は、典型的には、紙であるか、または中間画像形成体(例えば、金属製のドラムまたはベルト)に担持されている液体層である。
【0003】
転相インクプリンタの印刷ヘッド集合体は、典型的には、溶融転相インクの液滴を記録媒体へと吐出する複数のインクジェットをそれぞれ有する1個以上の印刷ヘッドを備えている。印刷ヘッドのインクジェットは、印刷ヘッド内のインク供給チャンバまたはマニホルドから溶融インクを受け入れ、次に、インク供給チャンバまたはマニホルドは、例えば、溶融インク容器またはインクカートリッジのような供給源からインクを受け入れる。それぞれのインクジェットは、片方の端がインク供給マニホルドに接続したチャネルを有している。インクチャネルのもう片方の端は、インクの液滴を吐出するためのオリフィスまたはノズルを有している。インクジェットのノズルは、開口部に形成されていてもよく、または、インクジェットのノズルに対して開口しているノズルプレートに形成されていてもよい。操作中に、液を吐出する信号によって、インクジェット内のアクチュエーターを活性化させ、インクジェットノズルから液滴が記録媒体に放出される。記録媒体および/または印刷ヘッド集合体を互いに相対的に移動させつつ、インクジェットのアクチュエーターを選択的に活性化させて液滴を吐出させることによって、堆積した液滴が正確に模様を描き、記録媒体上に特定の文字および画像を作り出すことができる。
【0004】
液体インクジェットシステムが直面する困難のひとつは、転相インクで用いられる有機顔料および有機染料が、印刷ヘッドにおいて液垂れおよびフェースプレートのしみを示すことである。液垂れは、印刷ヘッドに圧が加えられると、印刷ヘッドからインクが飛び出すことであると定義され、Low Pressure Assistサイクル(LPA)において、異なる水柱インチであらわされる。しみは、インクによるフェースプレートの付着物をあらわす。
【0005】
実験から、転相インクによる液垂れおよびフェースプレートのしみを解決するためのアプローチは、酸基を含む着色剤を用いることであってもよいことが示された。液垂れおよびしみは、インクの性能と強い相関関係にあることがわかっている。しかし、市販の着色剤は、転相インク中で強いゲル化挙動を示すため、使用することができない。したがって、本実施形態は、転相インクで使用することができ、上述の問題に対処する酸着色剤を提供する。
【発明の概要】
【0006】
本明細書に示す実施形態によれば、転相インク組成物で使用するための新規酸性着色剤が提供される。
【0007】
特定的には、本実施形態は、着色剤と;ワックスインク媒剤とを含み、着色剤が、1個以上の酸官能基と、テトラブチルアンモニウム、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、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウムNHまたは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であるN−アルキル対イオンまたはN−アリール対イオンとを含む化合物であり、前記着色剤が、水および極性有機溶媒に不溶性であるが、前記ワックスインク媒剤には可溶性である、転相インク組成物を提供する。
【0008】
さらなる実施形態では、着色剤と;インク媒剤とを含み、着色剤が、以下のもの
【化1】

および
【化2】

からなる群から選択される化合物をさらに含む、転相インク組成物が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】図1は、本実施形態にしたがってなじませた酸染料の一例を示す。
【図2】図2は、本実施形態にしたがってなじませた酸染料の別の例を示す。
【図3A】図3Aは、本実施形態にしたがってプリンタに入れた直後の、吐出可能な初期段階での転相インクのバンディング試験ページを示す。
【図3B】図3Bは、図3Aの転相インクについて、プリンタ内で3日間経過した後のバンディング試験ページを示す。
【図4A】図4Aは、本実施形態の別の転相インクについて、0日めのバンディング試験ページを示す。
【図4B】図4Bは、図4Aの転相インクについて、3日めのバンディング試験ページを示す。
【図5A】図5Aは、比較例の転相インクについて、0日めのバンディング試験ページを示す。
【図5B】図5Bは、図5Aの転相インクについて、17時間経過時のバンディング試験ページを示す。
【発明を実施するための形態】
【0010】
転相インクの技術は、印刷の能力を広げ、顧客基盤を多くの市場にまたがって広げ、印刷ヘッド技術、印刷プロセス、インク材料を有効に組み込むことによって、印刷用途の多様性が広がるだろう。転相インク組成物は、室温で固体であり、高温で溶融するという特徴があり、この溶融したインクを基板に塗布する。しかし、転相インクシステムは、吐出温度を含む他の温度で操作中に問題も生じる。例えば、転相インクで用いられる有機顔料および有機染料は、液垂れ挙動を示すことがあり、印刷ヘッド前面のフェースプレートのしみを示すことがある。液垂れは、印刷ヘッドに圧が加えられるか、加えられないかによらず、印刷ヘッドからインクが飛び出すことであると定義される。液垂れを定量するために、所与の試験インクサンプルの液垂れを、任意の着色剤および/または分散剤を含まないインク基剤のような液垂れしないリファレンスに対してあらわすことが簡便である。以下の関係は、所与の試験インクの液垂れ度を規定している。
Δ(液垂れ圧)=液垂れ圧(サンプル)−液垂れ圧(リファレンス)
最適な吐出性能および印刷性能を実現することができるように、所与のインクのΔ液垂れ圧が可能な限り小さくすることが望ましい。
【0011】
サンプルインクの液垂れ圧は、印刷ヘッドの少なくともいくつかのノズルからインクが飛び出すという現象が起こる圧力であり、マイクロ圧力単位で正確に測定することができる。印刷ヘッド内のインクの液垂れは、ノズル内で望ましくない色の混合が起こり、さらに、インクローダーからインクが望ましくない程度まで失われてしまうために、吐出プロセスを悪化させる。リファレンスインクの液垂れ圧は、印刷ヘッドの少なくともいくつかのノズルからリファレンスインクが飛び出すという現象が起こる圧力であり、マイクロ圧力単位で正確に測定することができる。典型的には、この圧力の値は、プリンタの耐用期間の間に起こる何回ものパージおよび拭き取りクリーニングサイクルにわたって首尾よく吐出させるための要求事項を満たす。印刷ヘッドのしみは、インクまたはインクの少なくとも一部分によるフェースプレートの望ましくない付着物であり、視覚的に観察することによって定性的に評価することができる。例えば、しみは、フェースプレート表面に塗られたインクとして見ることができる。したがって、望ましい観察結果は、フェースプレートの上にインクがほとんど見られないか、まったくみられないことである。インクまたはインクの一部分によって汚されることによって非常に望ましくない状態に悪化した印刷ヘッドは、プリンタの一連の通常のパージおよび拭き取りクリーニングサイクルの間にかけられる圧力が小さなものであっても、インクの液垂れが起こりやすくなるだろう。本実施形態では、プリンタ内での液垂れ圧が少なくとも1.5水柱インチである転相インク組成物が提供される。さらなる実施形態では、この組成物は、液垂れ圧が、約1.5水柱インチ〜約4.0水柱インチ、または約2.8水柱インチ〜約4.0水柱インチである。
【0012】
顔料を含むほとんどの転相インクは、フェースプレートについて液垂れおよびしみの問題をかかえている。コントロールとして市販の基剤と比較した場合、約0〜約−0.9水柱インチの異なる圧力で液垂れ挙動が最低限であるか、制御可能であるPigment Red 176を含むインクは、例外のひとつである。対照的に、Hostaperm Blue B4GおよびSOLSPERSE 5000を共力剤として含むインクは、−2.4水柱インチのΔLPAを示し、Lyonogen Magenta(Pigment Red 122、共力剤を含む状態と、含まない状態)を含むインクは、−1.7水柱インチのΔLPAを示した。
【0013】
インクから印刷した部分のバンディングは、光学密度がページ全体にわたって、例えば、塗りつぶした印刷物全体にわたって望ましくないレベルまで不均一なことであると定義される。この現象は、典型的には、インク内の着色剤(典型的には、顔料粒子)の比率を変えることによって、時間が経過すると、積み重なった吐出部の種々のマニホルドで部分的に固着することによって起こり、吐出されるべき完全な色強度よりも小さい透明基剤および/またはインクのみが残る。逆に、反対の構造でノズルに接続しているマニホルドの場合、ノズルの詰まりが起こる可能性がある場合でさえ、濃い色を得ることができる。バンディングおよびパターンのレベルは、所与の印刷ヘッドの流体チャネルシステムの構造によって変わるだろう。バンディングのレベルまたは程度は、定性的にも定量的にも評価することができる。バンディングのレベルまたは程度は、例えば、ある期間(例えば、1日または1週間)プリンタ内で放置したインクからの最初の印刷結果によって評価することができる。バンディングのレベルまたは程度は、例えば、ある期間(例えば、1日または1週間)プリンタ内で放置したインクからの一連の連続的に作成された印刷物(例えば、最初の5〜10回の印刷物)によって評価することもできる。ある期間プリンタ内で放置したインクからの連続的な印刷物について、印刷した画像の光学密度の差によって、着色剤粒子の微細な固着性を示すことができる。バンディングについて評価されるインクは、コーティング紙、コーティングされていない紙、透明物などのような任意の適切な基板の上に印刷してもよい。
【0014】
印刷物の定性的なバンディング評価は、典型的には、目立たないバンディングの発生があるかどうかを定義しようとする視覚的なランク分けシステムによってあらわされる。例えば、5段階または6段階のバンディングランク区分を有するか、または約10段階までのバンディングランク区分を有する尺度を用いることが便利である。定性的で視覚的なランク分けシステムは、所与の印刷物のバンディングレベルをランク分けするのに強力で有用なツールであり得るが、バンディングを定量的に測定すると、印刷物のバンディングをもっと正確に決定することができる。また、画像分析ツールを応用し、走査した印刷物を評価して、印刷プロセス経路に沿って、また、印刷プロセス経路全体で正確な情報を得ることができる。
【0015】
定量的なバンディング評価は、X,Y,Z方向の三刺激値を直接測定する種々の比色計、また、密度計、より望ましくは、分光光度計および分光密度計によって測定することができる。光源型としては、A型(白熱体)、C型(日光)、D50型(日光、赤色のシェード)、E型(正規化した5500Kリファレンス)、D65型(日光、中間色)、D75型(日光、青色のシェード)、F2型(クールホワイト色の蛍光)、F7型(広帯域白色蛍光)、F11型(TL84の蛍光)およびF12型(Ultralume 3000の蛍光)が挙げられる。適切な光学密度の応答としては、ANSI Status T、DIN Status EおよびANSI Status Aが挙げられる。これらのデバイスの有用な比色出力結果としては、限定されないが、CIE XYZ、CIE LAB、CIE LUV、CIE LCHの取り決めが挙げられる。
【0016】
印刷物上の画像について、バンディングの存在は、印刷物上の少なくとも1つの位置で、印刷処理方向に対して垂直方向の光学密度を測定することによって検出することができる。塗りつぶし密度が低いと、視覚的な紙部分の寄与が測定されてしまうのを最低限にするために、100%の密度で完全に塗りつぶした目的物を有する印刷物からバンディングを評価することが有用であり、これによって、バンディングの程度をもっと正確に測定する。紙全体にわたって(印刷処理方向に対して垂直の方向の)、平均光学密度からのずれ率として密度の均一性をあらわすことが便利であり、所与の印刷物が、可能な限り平均光学密度からのずれ率が小さいことが望ましい。印刷物について測定した光学密度のずれ係数(ここでは、バンディングCVと示されている)は、測定した光学密度の標準偏差を、平均光学密度で割り、100%を掛けたものであると定義され、所与の印刷物が、可能な限り低いバンディングCVを有することも望ましい。
【0017】
印刷物が、バンディングCVが約6%以下、例えば、約4%以下、例えば、約2%以下であることが望ましい。
【0018】
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、分散剤の固定部分は、正電荷で構成されており、共力剤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への分散剤の固定を促進するだろう。例えば、いくつかの実施形態では、スルホン基を有する共力剤(例えば、Solsperse 22000)が、顔料に吸着する。共力剤の末端スルホン基と、分散剤の末端四級アンモニウム基とが相互作用し、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。
【0019】
本実施形態は、特定の種類の着色剤を転相インクで用いることによって、液垂れおよびフェースプレートのしみに対処する。しかし、市販の着色剤は、転相インク中で強いゲル化挙動を示すため、使用することができない。例えば、市販の活性ポリマー共力剤SOLSPERSE 5000(誘導体化されたスルホン酸化銅フタロシアニン)およびSOLSPERSE 22000(誘導体化されたスルホン酸化Pigment Yellow 12)を見かけインク量で1重量%用いて調製されたインク(共力剤自体が着色剤であるという概念を調べる目的のために、顔料を加えない)は、液垂れもしみの挙動も示さなかった。しかし、共力剤の含有量を2.5wt%以上まで上げると(共力剤自体が着色剤であるという概念を調べる目的のために、顔料を加えない)、インクは、強いゲル化挙動を示した。市販の共力剤を着色剤として用いることができないため、本実施形態は、転相インク着色剤としてなじませることができる酸官能基を含む化合物に関する。
【0020】
このように、本実施形態は、転相インク中で使用可能であり、上述の問題に対処する酸着色剤を提供する。酸着色剤は、酸官能基を含み、水に可溶性の化合物である。着色剤は、金属対イオンを、転相インクとの相溶性を良くするのにもっと適したN−アルキル/アリール対イオンと交換することによって改質されなければならない。本実施形態の酸着色剤を用いて調製された転相インクについて、Typhoonプリンタを用い、液垂れ、しみ、バンディングを試験した。試験したインクはいずれも、液垂れおよびしみの挙動を示さず、118℃での72時間バンディング試験に合格した。このように、本実施形態の酸着色剤は、以前から用いられている着色剤と比べて、望ましくない液垂れおよびしみの挙動を予防するか、または減らすことによって、大きな利点を与え、これにより、印刷ヘッド内でのインクの安定性が向上し、転相インクジェット印刷ヘッドの性能を高めるように改質することが可能な、もっと安価な商業的な染料を用いる機会を与えることもできる。
【0021】
酸染料は、着色成分がアニオンである化合物であり、このような染料は、通常は、対応する酸官能基(COOまたはSO)のナトリウム塩として販売されている。これらの既製の着色剤は、転相インク中で強いゲル化挙動を示すため、この着色剤は、金属対イオンを、転相インクとの相溶性を良くするのにもっと適したN−アルキル/アリール対イオンと交換することによって改質されなければならない。この改質に用いるのに適したN−アルキル/アリール対イオンは、四級アンモニウム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、テトラブチルアンモニウム、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、Arquadとして知られる四級アンモニウム化合物、およびこれらの混合物からなる群から選択されてもよい。
【0022】
Arquadとして知られる四級アンモニウム化合物は、主に、アルキルトリメチルアンモニウムクロリドであり、式R−N(CHClであらわされてもよく、ここで、Rは、少なくとも8個の炭素原子を有する長鎖アルキル基である。これらの特定の四級アンモニウム化合物は、Akzo Nobel N.V.から商品名ARQUADで上市されている。このクラスの種々の化合物は、窒素原子に接続した長鎖アルキル基の長さおよび数をさまざまに変えたものが入手可能である。
【0023】
図1および図2は、なじませた酸染料の2つの例:Naphothol Blue−BlackおよびNitrazine Yellowを提示している。金属をN−アルキル対イオンで置き換え、この化合物の溶解度パラメーターを、転相インクのワックス媒剤に容易に分散可能な状態のままで、水および極性有機溶媒に可溶性である状態から、ほとんどの溶媒に不溶性である状態に変える。金属対イオンを、もっと適切なN−アルキル/アリール対イオンに置き換えることによって、転相インクとの相溶性を高めるように改質することが可能な任意の染料または顔料を、本実施形態の酸着色剤として用いてもよい。いくつかの実施形態では、このような染料および顔料としては、限定されないが、少なくとも1つのカルボン酸基または少なくとも1つのスルホン酸基、およびこれらの混合物を含むものが挙げられる。転相インク中で使用される分散剤としては、限定されないが、MODAFLOW 2100(Cytec Surface Specialtiesから入手可能)、OLOA 1200、OLOA 11000、OLOA 11001(Chevron Oronite Company LLCから入手可能)、IRKASPERSE 2153、2155、SOLSPERSE 9000、16000、17000、17940、18000、19000、19240、20000、36000、39000、41000、54000(Lubrizol Corporationから入手可能)、およびこれらの混合物からなる群から選択されるものが挙げられる。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、顔料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種類以上の分散剤および/または1種類以上の界面活性剤を含んでいてもよい。
【0024】
酸着色剤は、転相インク中、望ましい色または色相を得るのに望ましい任意の量または有効な量で存在していてもよく、例えば、インクの少なくとも約0.1重量%〜約50重量%、少なくとも約0.2重量%〜約20重量%、少なくとも約0.5重量%〜約10重量%の量で存在していてもよい。分散剤は、転相インク中に、インクの合計重量の約0.1〜約25重量%の量で存在していてもよい。さらなる実施形態では、分散剤は、転相インク中、インクの合計重量の約0.5〜約10重量%、または約1〜約6重量%の量で存在していてもよい。
【0025】
本実施形態のインクは、従来の添加剤に関連する既知の機能性の利点を得るために、従来の添加剤をさらに含んでいてもよい。このような添加剤としては、例えば、少なくとも1つのイソシアネートから誘導される材料、酸化防止剤、消泡剤、すべり剤およびレベリング剤、清澄剤、粘度調節剤、接着剤、可塑剤などを挙げることができる。
【0026】
また、インク媒剤またはインクキャリアは、少なくとも1つのイソシアネートから誘導される材料を含んでいてもよい。イソシアネートから誘導される材料は、2当量のアルコール(例えば、ヒドロアビエチルアルコール)と、1当量のイソシアネートまたはジイソシアネート(イソホロンジイソシアネート)とを反応させることによって得られるウレタン樹脂であってもよい。イソシアネートから誘導される材料は、インクキャリア中に、インクキャリアの約2〜約99重量%、または約2〜約90重量%、または約3〜約80重量%の量で存在していてもよい。他の適切なイソシアネートから誘導される材料としては、3当量のステアリルイソシアネートと、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が挙げられる。
【0027】
インクは、場合により、画像が酸化するのを防ぎ、インク容器中で加熱された溶融物として存在している間にインク成分が酸化するのを防ぐために、酸化防止剤を含んでいてもよい。酸化防止剤が存在する場合、酸化防止剤は、インク中に任意の望ましい量または有効な量で存在していてもよく、例えば、インクの約0.25重量%〜約10重量%、または約1重量%〜約5重量%の量で存在していてもよい。
【0028】
インクは、さらに、任意要素の粘度調節剤を含んでいてもよい。粘度調節剤は、インク中に任意の有効な量で存在していてもよく、例えば、インクの約0.01重量%〜約98重量%、約0.1重量%〜約50重量%、約5重量%〜約10重量%の量で存在していてもよい。
【0029】
接着剤、例えば、VERSAMID 757、759または744(Cognisから市販)は、インク中、インクの約0.01重量%〜約98重量%、約0.1重量%〜約50重量%、約5重量%〜約10重量%の量で存在していてもよい。
【0030】
可塑剤、例えば、UNIPLEX 250(Unitexから市販)、Ferroから商品名SANTICIZERで市販されているフタル酸エステル可塑剤、例えば、フタル酸ジオクチル、フタル酸ジウンデシル、フタル酸アルキルベンジル(SANTICIZER 278)、トリフェニルホスフェート(Ferroから市販)、KP−140、トリブトキシエチルホスフェート(Great Lakes Chemical Corporationから市販)、MORFLEX 150、フタル酸ジシクロヘキシル(Morflex Chemical Company Inc.から市販)、トリメリット酸トリオクチル(Sigma Aldrich Co.から市販)など。可塑剤は、インクの約0.01重量%〜約98重量%、約0.1重量%〜約50重量%、約5重量%〜約10重量%の量で存在していてもよい。
【0031】
任意要素の添加剤が存在する場合、この添加剤は、それぞれ、または組み合わせた状態で、インク中に任意の望ましい量または有効な量で存在していてもよく、例えば、インクの約1重量%〜約10重量%、または約3重量%〜約5重量%の量で存在していてもよい。
【0032】
いくつかの実施形態では、転相インクのためのインクキャリアは、融点が、例えば、顕微鏡の加熱ステージ上で観察し、測定することによって決定される場合、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、この場合、バインダー材料をガラススライド上で加熱し、顕微鏡で観察する。もっと高い融点のものも許容されるが、印刷ヘッドの寿命は、150℃よりも高い温度では短くなる場合がある。さらに、低エネルギーインクは、約107℃〜約111℃の融点で、吐出粘度が約9cP〜約13cP、例えば、約10cP〜約11cP、約10.25cP〜約10.75cP、または約10.45cP〜約10.85cPである。
【0033】
インク組成物は、任意の望ましい方法または適切な方法によって、例えば、インクキャリアの各成分を一緒に混合した後、この混合物を少なくとも融点まで、例えば、約60℃〜約150℃、80℃〜約120℃、85℃〜約110℃まで加熱することによって調製することができる。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、着色剤を加えてもよい。顔料が、選択された着色剤である場合、溶融した混合物をアトライタまたはボールミル装置内で粉砕し、インクキャリア中に顔料を分散させてもよい。次いで、この加熱した混合物を約5秒〜約10分間、またはそれ以上の時間加熱し、実質的に均質で均一な溶融物を得た後、このインクを周囲温度(典型的には、約20℃〜約25℃)まで冷却する。このインクは、周囲温度で固体である。特定の実施形態では、作成プロセス中に、溶融状態のインクを型に注ぎ入れ、冷却し、固化させてインクスティックを作成する。
【0034】
上述のインクを直接的な印刷インクジェットプロセスのための装置で用いてもよく、間接的な(オフセット)印刷インクジェット用途で用いてもよい。本明細書に開示されている別の実施形態は、本明細書に開示したようなインクをインクジェット印刷装置に組み込むことと、このインクを溶融させることと、溶融したインクの液滴を、記録基板上に像様パターンになるように吐出させることとを含むプロセスに関する。本明細書に開示されているさらに別の実施形態は、本明細書に開示したようなインクをインクジェット印刷装置に組み込むことと、このインクを溶融させることと、溶融したインクの液滴を、中間転写体上に像様パターンになるように吐出させることと、この像様パターンのインクを中間転写体から最終的な記録基板に転写することとを含むプロセスに関する。特定の実施形態では、中間転写体を、最終的な記録シートの温度よりも高く、印刷装置内で溶融したインクの温度よりも低い温度まで加熱する。別の特定の実施形態では、中間転写体も最終的な記録シートも加熱し、この実施形態では、中間転写体も、最終的な加熱シートも、印刷装置内の溶融したインクよりも低い温度まで加熱し、この実施形態では、中間転写体と最終的な記録シートの相対的な温度は、(1)中間転写体を、最終的な記録基板の温度よりも高く、印刷装置内の溶融したインクよりも低い温度まで加熱してもよく;(2)最終的な記録基板を、中間転写体の温度よりも高く、印刷装置内の溶融したインクよりも低い温度まで加熱してもよく;または、(3)中間転写体および最終的な記録シートを、ほぼ同じ温度まで加熱してもよい。ある特定の実施形態では、印刷装置は、圧電式印刷プロセスを利用し、この場合、インクの液滴が、圧電振動要素の振幅によって画像パターンになるように吐出される。また、本明細書に開示したインクを、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、ホットメルト連続流インクジェット印刷または偏向インクジェット印刷などのような他のホットメルト印刷プロセスで使用してもよい。また、本明細書に開示した転相インクを、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で使用してもよい。
【実施例】
【0035】
(比較例1)
改質されていないNaphthol Blue−Blackを含む転相インクの調製
600mLビーカーに、以下のものを加えた。26.7gのCrompton Corporationから市販されているKEMAMIDE S−180(ステアリルステアラミド)、18.72gのトリアミドワックス(米国特許第6,860,930号に記載されているようなトリアミド)、80.69gのBaker Petrolite製のポリワックス(平均ピーク分子量が約350〜約730グラム/モルであり、多分散性が約1.03〜約3.0であり、高分子量末端の方へ偏った非対称な分子量分布を有する、米国特許第7,407,539号に記載されるようなポリエチレンワックス)、18.72gのArakawa Corporationから市販されているKE−100樹脂、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(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)、0.2部のCrompton Corpから入手可能なNaugard−445(酸化防止剤)、8gのLubrizol Corporationから市販されているSOLSPERSE 17000。
【0036】
この材料をオーブン中、120℃で溶融させ、次いで、Union Processから入手可能なUnion Process 01アトライタに移し、さらに120℃まで加熱し、Hoover Precision Productsから入手可能な440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球1800gを入れた。このアセンブリに加熱したインペラを接続した。この混合物に、4.8gのNaphthol Blue−Blackをゆっくりと加えた。インペラの速度を、インペラの周速度が約150cm/秒になるように上げていき、この状態でアトライタを18時間動かし続けた。ふるいで分けることによって鋼鉄ショットを除去した後、得られたインクは強いゲルを形成し、濾過によって評価することはできなかった。
【0037】
(実施例1および実施例2)
本実施形態の転相インクの調製
着色剤(Naphthol Blue−Black、Nitrazine Yellow)、N,N−ジメチルジオクタデシルブロミドをSigma Aldrichから購入した。改質されたNaphthol Blue−BlackおよびNitrazine Yellowの化合物は、市販の着色剤と、N,N−ジメチルジオクタデシルブロミドとを、着色剤と臭化アンモニウムの比率1:2で反応させることによって調製された。反応は、水中、80℃で非常にすばやく進行し、得られた不溶性化合物を、ガラスフリットを用いた濾過によって単離した。
【0038】
(実施例1)
改質されたNaphthol Blue−Blackを含む転相インク1の調製
600mLビーカーに、以下のものを加えた。26.7gのCrompton Corporationから市販されているKEMAMIDE S−180(ステアリルステアラミド)、18.72gのトリアミドワックス(米国特許第6,860,930号に記載されているようなトリアミド)、80.69gのBaker Petrolite製のポリワックス(平均ピーク分子量が約350〜約730グラム/モルであり、多分散性が約1.03〜約3.0であり、高分子量末端の方へ偏った非対称な分子量分布を有する、米国特許第7,407,539号に記載されるようなポリエチレンワックス)、18.72gのArakawa Corporationから市販されているKE−100樹脂、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2.56g(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)、0.2部のCrompton Corpから入手可能なNaugard−445(酸化防止剤)、8gのLubrizol Corporationから市販されているSOLSPERSE 17000。
【0039】
この材料をオーブン中、120℃で溶融させ、次いで、Union Processから入手可能なUnion Process 01アトライタに移し、さらに120℃まで加熱し、Hoover Precision Productsから入手可能な440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球1800gを入れた。このアセンブリに加熱したインペラを接続した。この混合物に、4.8gのNaphthol Blue−Blackをゆっくりと加えた。インペラの速度を、インペラの周速度が約150cm/秒になるように上げていき、この状態で、容器の上部にあるステンレス鋼球が互いに穏やかに回転し始めるように、アトライタを18時間動かし続けた。鋼鉄ショットをふるい分けによって除去し、次いで、Gerard Daniel Worldwideから入手可能な5ミクロンのステンレス鋼メッシュフィルタで濾過することによって、結果としてインクが得られた。インクは、Rheometrics RFS−3レオメーターによって、円錐形および平板形状に合わせて周波数モードで測定される場合、115℃での複素粘度は13.6cPであった。
【0040】
(実施例2)
改質されたNitrazine Yellowを含む転相インク2の調製
1000mLビーカーに、以下のものを加えた。53.4gのCrompton Corporationから市販されているKEMAMIDE S−180(ステアリルステアラミド)、37.44gのトリアミドワックス(米国特許第6,860,930号に記載されているようなトリアミド)、161.38gのBaker Petrolite製のポリワックス(平均ピーク分子量が約350〜約730グラム/モルであり、多分散性が約1.03〜約3.0であり、高分子量末端の方へ偏った非対称な分子量分布を有する、米国特許第7,407,539号に記載されるようなポリエチレンワックス)、18.72gのArakawa Corporationから市販されているKE−100樹脂、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5.12g(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)、0.2部のCrompton Corpから入手可能なNaugard−445(酸化防止剤)、16gのLubrizol Corporationから市販されているSOLSPERSE 17000。
【0041】
この材料をオーブン中、120℃で溶融させ、次いで、Union Processから入手可能なUnion Process 01アトライタに移し、さらに120℃まで加熱し、Hoover Precision Productsから入手可能な440C型の直径1/8インチのステンレス鋼球1800gを入れた。このアセンブリに加熱したインペラを接続した。この混合物に、化合物で改質されたNitrazine Yellow12gをゆっくりと加えた。インペラの速度を、インペラの周速度が約150cm/秒になるように上げていき、この状態で、容器の上部にあるステンレス鋼球が互いに穏やかに回転し始めるように、アトライタを18時間動かし続けた。鋼鉄ショットを除去した後に、ふるい分けをして、Gerard Daniel Worldwideから入手可能な5ミクロンのステンレス鋼メッシュフィルタを通して濾過することによって、結果としてインクが得られた。インクは、Rheometrics RFS−3レオメーターによって、円錐形および平板形状に合わせて周波数モードで測定される場合、115℃での複素粘度は10.2cPであった。
【0042】
(比較例2)
実施例1と同様にインクを作成したが、但し、着色剤は、Clariant Corporationから入手可能なPigment Red 176であった。この顔料インクを、Lubrizol Corporationから入手可能な顔料共力剤SOLSPERSE 22000の助けを借りつつ分散させた。
【0043】
(比較例3)
実施例1と同様にインクを作成したが、但し、着色剤は、Toyo inkから入手可能なPigment Red 122であった。この比較例の顔料インクを、以下の構造を有するカスタムキナクリドン共力剤(Q−syn−1)の助けを借りつつ分散させた。
【化3】

【0044】
式中、nは1〜4であり、Xは任意の金属、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であり、R、R、RおよびRは、それぞれ同じであるか、または異なっており、それぞれ、H、CH、OCHまたはClである。
【0045】
(比較例4)
実施例1と同様にインクを作成したが、但し、着色剤は、Clariant Corporationから入手可能なPigment Red 185であった。この顔料インクを、Lubrizol Corporationから入手可能な顔料共力剤SOLSPERSE 22000の助けを借りつつ分散させた。
【0046】
(印刷試験の結果)
液垂れおよびしみ
以前に述べたように、インクの液垂れは、パージサイクル中にかけられた圧力がなくなった後に、所与の印刷ヘッドのノズルを通って、制御不可能で変わらない量のインクが流れ続ける場合に生じる、望ましくない現象である。また、しみも望ましくない現象であり、何回かのパージ/拭き取りサイクルの後であっても、潜在的なインクのすべて、または一部分が印刷ヘッドに残る。試験インクの液垂れに対する抵抗性を評価するために、このインクを印刷ヘッド内で試験した。試験が終わった後に、印刷ヘッドにインク基材を流すことによって十分にクリーニングした。
【0047】
リファレンスインク基剤の液垂れを生じさせる、加えられた圧力を測定し、圧力ゲージで測定する場合、2.1〜2.8水柱インチの範囲であった。これらの値は、ある程度、種々の印刷ヘッドで行われた試験歴によってかわったが、望ましい加えられる圧力の基準である約1.5水柱インチよりも大きいとき、リファレンスインク基剤のすべてが液垂れした。この例で、液垂れ圧を、Omega Engineering,Inc.(スタンフォード、コネチカット)から入手可能なモデル番号DPIS8型の加圧トランスデューサで測定し、マノメーターに対して較正した。しかし、他の種類の加圧トランスデューサを用いて液垂れ圧を測定してもよい。
【0048】
所与の試験インクの液垂れ圧閾値を、まず、インク基剤について用いられる範囲の圧力をかけることによって決定した。液垂れが観察されたら、その試験インクの液垂れ圧閾値は、圧力を徐々に減らしていくことによって決定されるだろう。また、所与の試験インクのΔ液垂れ圧は、リファレンスインク基剤と試験インクサンプルの液垂れ圧閾値の測定値の差によって算出した。
Δ(液垂れ圧)=液垂れ圧(サンプル)−液垂れ圧(リファレンス)
【0049】
したがって、市販の基剤(コントロールとする)に対し、負の異なる水柱インチの液垂れ圧を有する試験インクは、典型的には、プリンタで用いられる、低い圧力がかけられると液垂れした。表1は、液垂れおよびしみの試験結果を示す。
【0050】
(バンディング)
顔料インクのバンディングは、望ましくない印刷の特徴であり、これ自体が、印刷したページ全体にわたって、目立たないが、光学密度が変動していることをあらわしている。この事象の主な理由は、顔料インクが経時変化するにつれて、印刷ヘッドに付着する顔料粒子のレベルがさまざまであるためである。試験インクのバンディングの評価を利用し、そのインクの印刷ヘッドでの安定性に関する予備的な情報を得る。
【0051】
バンディング試験は、インクを印刷ヘッド内で、118℃で72時間維持することからなる。まず、印刷ヘッドにきれいなインク基剤を十分に流し、以前の試験インクをすべて、または少なくとも大部分除去し、インク同士の望ましくない相互汚染の可能性をなくすか、または少なくとも最低限にする。プリンタに試験インクを入れたら、100%の完全な密度の塗りつぶし印刷を適切な基板上で行う。この場合、Xerox Digital Color Xpressions Plus Copy紙を使用し、試験終了時に採取した同じ紙の上で同じ目的物から作成した印刷物と比較し、この時点で、試験インクは、プリンタ内で一定時間(例えば、118℃で3日間)放置された状態であった。塗りつぶされたものの濃度一貫性の適切な測定値は光学密度であり、別個の間隔で測定することによって(例えば、1ミリメートル間隔での一連の測定)決定することができる。ページ全体にわたって一貫性のある光学密度の測定値のために(例えば、印刷処理方向に対して垂直方向)、測定した光学密度の標準偏差の割合は、できる限り低くなければならない。印刷画像の平均光学密度は、以下の式から算出されるように、印刷したページ全体にわたって測定した種々の個々の光学密度の算術平均であると定義され、
【数1】

ここで、
【数2】

は、測定された光学密度の平均であり、iは、個々の光学密度測定位置であり、xは、個々の光学密度測定結果であり、nは、行った光学密度測定の回数である。測定した光学密度の標準偏差は、無作為な概算値として、以下の式から算出され、
【数3】

ここで、sは、測定された光学密度の標準偏差であり、
【数4】

は、測定された光学密度の平均であり、iは、個々の光学密度測定位置であり、xは、個々の光学密度測定結果であり、Nは、行った光学密度測定の回数である。したがって、測定された光学密度の変動係数、すなわち、バンディングCVは、以下の式から算出される。
【数5】

印刷物の光学密度は、周囲条件下、GretagMacBeth ColorEye(登録商標)7000A分光光度計、D50光源、2°観測器、ANSI Status A応答によって測定した。インクのバンディングが存在しない場合、理想的には、2個の印刷物で、視覚的に区別可能な差がないはずである。
【表1】

【0052】
図3Aおよび図3Bは、118℃で0日め(図3A)および3日後(図3B)の実施例1のインク1のバンディング試験ページを示す。図3Bは、3日後の最初の印刷のバンディング試験を示しており、印刷ヘッドノズルの大部分が、印刷物全体にわたって合理的で均一な光学密度を与えているため、最適化されていないインクの安定性が良好であることを示している。図4Aおよび図4Bは、118℃で0日め(図4A)および3日後(図4B)の実施例2のインク2のバンディング試験ページを示す。図4Bは、3日後の最初の印刷のバンディング試験を示しており、印刷ヘッドノズルの大部分が、印刷物全体にわたって合理的で均一な光学密度を与えているため、最適化されていないインクの安定性が良好であることを示している。
【0053】
図5Aおよび図5Bは、118℃で0日め(図5A)および17時間後(図5B)の比較例4のインク3のバンディング試験ページを示す。図5Bは、17時間後の最初の印刷のバンディング試験を示しており、いくつかの印刷ヘッドノズルが、動いていないか、および/または着色剤が少量存在するか、まったく存在しないため、インクの安定性が悪いことを示しており、このことは、118℃で、印刷ヘッド内にインクを放置している間に顔料粒子が付着したことを示している。
【0054】
表1は、バンディングの結果をまとめたものであり、最もよいバンディング結果が、印刷したページ全体にわたって、光学密度が全体的に最も低い変動であることを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
着色剤と;
ワックスインク媒剤とを含み、前記着色剤が、1個以上の酸官能基と、テトラブチルアンモニウム、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、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウムNHまたは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であるN−アルキル対イオンまたはN−アリール対イオンとを含む化合物であり、前記着色剤が、水および極性有機溶媒に不溶性であるが、前記ワックスインク媒剤には可溶性である、転相インク組成物。
【請求項2】
前記N−アルキル対イオンまたはN−アリール対イオンは、R−N(CHClであり、Rは、少なくとも8個の炭素原子を有する長鎖アルキル基である、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項3】
前記1個以上の酸官能基が、カルボン酸、スルホン酸、およびこれらの混合物からなる群から選択される、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項4】
プリンタ内での液垂れ圧が少なくとも1.5水柱インチである、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項5】
視覚的な観察によって、しみがほとんどない状態から、まったくない状態までの状態を示す、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項6】
前記着色剤が、前記転相インク組成物中に、前記転相インク組成物の合計重量の約0.1〜約50重量%の量で存在する、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項7】
着色剤を含まない転相インク組成物よりも小さなΔ(液垂れ圧)を示す、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項8】
印刷されたときに、均一な光学密度を示し、測定された光学密度の変動係数が、約6%未満である、請求項1に記載の転相インク組成物。
【請求項9】
着色剤と;
インク媒剤とを含み、前記着色剤が、以下のもの
【化1】

および
【化2】

からなる群から選択される化合物をさらに含む、転相インク組成物。
【請求項10】
着色剤と;
分散剤と;
ワックスインク媒剤とを含み、前記着色剤が、1個以上の酸官能基と、テトラブチルアンモニウム、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、およびこれらの混合物からなる群から選択される四級アンモニウムNHまたは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であるN−アルキル対イオンまたはN−アリール対イオンとを含む化合物をさらに含み、さらに、前記着色剤が、水および極性有機溶媒に不溶性であるが、前記ワックスインク媒剤には可溶性である、転相インク組成物。

【図1】
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【図2】
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【図3A】
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【図3B】
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【図4A】
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【図4B】
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【図5A】
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【図5B】
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【公開番号】特開2012−149255(P2012−149255A)
【公開日】平成24年8月9日(2012.8.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2012−3559(P2012−3559)
【出願日】平成24年1月11日(2012.1.11)
【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)】