(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷用反応性インクであって、該インクは、脂肪族エポキシ単量体、脂環式エポキシ単量体、芳香族エポキシ単量体、および、それらの混合物からなる群より選択される重合性単量体を含む第一の要素と、鉱酸、有機スルホン酸、超酸、および、それらの混合物からなる群より選択される重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含み、前記第一の要素および前記第二の要素が、キャリアー媒体として有機溶媒を含み、前記第一の要素と第二の要素とは、前記重合性単量体と前記重合触媒との質量比が１：１〜１：１０の範囲になるような量で混合される、上記インク。
【請求項２】
前記質量比が、１：１〜１：５の範囲である、請求項１に記載のインクジェット印刷用反応性インク。
【請求項３】
前記質量比が、１：１〜１：３の範囲である、請求項１に記載のインクジェット印刷用反応性インク。
【請求項４】
前記第一の要素および前記第二の要素が、着色剤、界面活性剤、消泡剤、金属イオン封鎖剤、および、殺生剤からなる群より選択される少なくとも１つの要素をさらに含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載のインクジェット印刷用反応性インク。
【請求項５】
非多孔質基材上での画像作製方法であって、該方法は、前記非多孔質基材上に反応性インク組成物を噴射することを含み、ここで前記反応性インク組成物は、脂肪族エポキシ単量体、脂環式エポキシ単量体、芳香族エポキシ単量体、および、それらの混合物からなる群より選択される重合性単量体を含む第一の要素と、鉱酸、有機スルホン酸、超酸、および、それらの混合物からなる群より選択される重合触媒を含む第二の要素とを含み、前記第一の要素および前記第二の要素が、キャリアー媒体として有機溶媒を含み、前記第一の要素と第二の要素とは、前記重合性単量体と前記重合触媒との質量比が１：１〜１：１０の範囲になるような量で混合される、上記方法。
【請求項６】
前記第一の要素が、前記第二の要素とは別の吐出システムから噴射される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記第一の要素が、前記第二の要素と同時に噴射される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第一の要素が、前記第二の要素を噴射した後に噴射される、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記第一の要素が、前記第二の要素を噴射する前に噴射される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、インクジェット印刷用反応性インクに関する。
より具体的には、本発明は、重合性単量体を含む第一の要素と重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含むインクジェット印刷用反応性インクに関する。
【背景技術】
【０００２】
当業界でよく知られているインクジェット装置は、コンティニュアスストリーム式装置とドロップオンデマンド式装置とに分けられる。
コンティニュアスストリーム式装置では、インクが少なくとも１つのノズルを介して液滴の連続流れとして噴射される。液滴がノズルを離れるときに液滴を静電気で帯電させ、一連のデフレクタープレートに高電圧のパルスをかけることにより飛行中に偏向させる。各液適の軌跡と、それに伴う被印刷基材との接触位置は、正確に制御される。
【０００３】
ドロップオンデマンド式装置では、液滴の吐出は、ノズルの位置を決めるデジタルシステムの入力がなされたあとノズルからインクが基材の特定の位置に直接噴射されることにより行われる。
【０００４】
本発明は、ドロップオンデマンド式装置のためのインクに関する。
ドロップオンデマンド式装置は、主に３種類ある。第一の種類の装置は、圧電システムからなり、このシステムは、圧力のパルスを生産する圧電変換器によってインクをノズルから噴出させることによりインクを供給するヘッドを含む。第二の種類は、音響システムからなり、このシステムは、液体表面からの液滴の放出を引き起こす音波パルスの能力を利用している。第三の種類は、インクを供給する抵抗加熱ヘッドを含むサーマルシステムからなる。抵抗加熱によりインク溶媒（通常は水）の蒸発と気泡の形成が起こり、続いてヘッドノズルを介してインクが吐出される。
【０００５】
プラスチック、ガラス、金属および複合材料の表面などの非多孔質表面への印刷の分野において、上述したインクジェット印刷技術を使用することが可能である。
ドロップオンデマンド式のインクジェット印刷技術は、工業的な印刷において、インク消費量の低減、画像の鮮明度の高さ、および低コストといった数々の根本的な利点がある。
【０００６】
非多孔質表面上にインクジェット技術によって吐出されるインクの固定は、様々な方法論を利用して行うことができる。例えば、インクの溶媒によって基材表面を化学的に攻撃して着色剤を基材内に運搬できるようなインクでもよい。あるいはインクが、熱処理または光化学的な処理により重合できる反応性成分を含み、基材表面上に着色剤を固定及び維持するフィルムを形成してもよい。
【０００７】
これらの技術はいずれも欠点がある。
第一の技術の場合、被印刷基材がインク溶媒によって攻撃されなければ機能しない。従って、そのために配合されたインクは、インク溶媒の攻撃を受けやすいプラスチック支持体を用いた場合にしか利用することができない可能性がある。高い耐薬品性を有するガラス、金属またはその他の表面に印刷する場合、それ以外の技術を用いることが必要である。
【０００８】
第二の技術の場合、重合を促進するために印刷されたインクを高温で加熱するか、または、ＵＶ照射に晒す必要がある。
しかしながら、サーマルインクジェットシステムにおいては、吐出チャンバーで到達する温度がインク成分の重合を促進するために、熱重合性インクを使用できない。圧電式インクジェットシステムでは熱重合性インクを使用できるが、それでも貯蔵中にプリントヘッドの目詰まりが起こる可能性があるために安定性の問題があり、０℃未満の温度での貯蔵が必要である。さらに、インクの重合に高温を使用することにより、被印刷基材の種類は高い熱安定性を有するものに限定される。
【０００９】
紫外線重合性インクを使用した場合、完全に平面ではない三次元の物体または表面の重合が難しい。その上、重合装置を備えた印刷機の全体のコストおよび全体の寸法が著しく大きい。
その他にも、一つの組成物中に反応性の単量体またはオリゴマーと重合触媒とが一緒に混合された反応性インクは、時間がたつと不安定化する可能性が比較的高く、ノズルを目詰まりさせやすいため、プリントヘッドの信頼度に悪影響を及ぼす。
【００１０】
上述した不利な点を有する反応性インク組成物を開示した特許および特許出願の例としては、米国特許第５，３８０，７６９号、米国特許第７，６３２，５４６号、米国特許第７，５６３，４８９号、米国特許出願第２００８／００３８４号、および、米国特許出願第２００８／０２９５７３１号が挙げられる。
【００１１】
米国特許第７，６３２，５４６号は、放射線硬化可能な相変化インクを開示しており、この相変化インクは好ましくは圧電式インクジェット装置で用いられ、硬化性ポリアミド−エポキシアクリレート成分、および、ポリアミド成分、および、少なくとも１種の着色剤で構成される少なくとも１種のゲル化剤を含むインク媒体を含む。米国特許第７，５６３，４８９号は、放射線硬化可能な相変化インクを開示しており、この相変化インクは、好ましくは圧電式インクジェット装置で用いられる。このインクは、少なくとも１種の硬化性エポキシ−ポリアミドゲル化剤、および、少なくとも１種の着色剤を含むインク媒体を含む。
【００１２】
米国特許出願第２００８／００３８４号は、放射線硬化可能な相変化インクを開示しており、この相変化インクは、少なくとも１種の硬化性キャリアー、少なくとも１種のゲル化剤、少なくとも１種の硬化性ワックス、および、少なくとも１種の光開始剤を含むインク媒体を含む。
【００１３】
米国特許第５，３８０，７６９号は、反応性インク組成物を開示しており、この反応性インク組成物は、少なくとも２種の反応性成分、ベースのインク成分、および、硬化成分を含み、これらは被印刷基材に別々に適用される。ベースのインク成分は、インクキャリアー、相溶性の着色剤および架橋成分を含み、ここで硬化成分は架橋剤である。ベースのインク成分が硬化成分と接触すると、少なくともインクの一部が架橋されて、耐久性と磨耗耐性を有する印刷画像が形成される。
【００１４】
米国特許出願第２００８／０２９５７３１号は、３種のラジカル重合可能な単量体の混合物を含む反応性インクセットを開示している。第一の混合物は過酸化物を含み、第二の混合物は過酸化物分解物質を含み、さらに任意の第三の混合物は、過酸化物または過酸化物分解物質を含まない。第一の混合物と第二の混合物とは、液状で噴射された後に、重合して、基材上に固形インクが形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】米国特許第５，３８０，７６９号
【特許文献２】米国特許第７，６３２，５４６号
【特許文献３】米国特許第７，５６３，４８９号
【特許文献４】米国特許出願第２００８／００３８４号
【特許文献５】米国特許出願第２００８／０２９５７３１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本出願人は、上述した欠点の１つまたはそれより多くを克服することができるインクおよびインクジェット印刷方法を開発した。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本出願人は、驚くべきことに、上述した問題は、重合性単量体を含む第一の要素と重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含むインクジェット印刷用反応性インクによって克服できることを見出した。
【００１８】
具体的に言えば、本出願人は、重合性単量体を含む第一の要素と重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含むインクジェット印刷用反応性インクを開発し、ここで上記単量体は、低温で、触媒と接触してから３０分以内に、好ましくは１０分以内に高分子フィルムを形成することができる。
【００１９】
「低温」という表現は、発明の詳細な説明および添付の請求項の範囲において、８０℃未満の温度を意味する。
本出願人はさらに、静止期または貯蔵期間中にプリントヘッド内において望ましくない重合または特性の変化を招くことのない、上述した高い反応性を有する反応性インクの使用方法も開発した。
【００２０】
本方法は、非多孔質基材上に二成分系反応性インク組成物の二成分を別々に噴射する工程を含み、ここで二成分の噴射は、２またはそれより多くのインクタンクおよび液圧システムを備えたマルチチャンバープリントヘッドを用いることによって、または、１つのパスまたは複数のパスのアプリケーションを有する２またはそれより多くのシングルチャンバープリントヘッドを用いることによって、同時または連続的に提供することができる。
【００２１】
インクの二成分のうち少なくとも一方、好ましくはそれらの両方は、着色剤、および、プリントヘッドからの優れた吐出性、基材に対する適切な粘度および適切な湿潤性を持たせるために必要な特性をインクに付与する当業界でよく知られたその他の成分を含む。重合触媒と単量体とが基材上で互いに混合されると、優れた基材への付着力により着色剤を維持し保護することができる高分子フィルムが形成されると予想される。
【００２２】
従って、本発明の第一の形態は、重合性単量体を含む第一の要素と重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含むインクジェット印刷用反応性インクに関し、ここで上記単量体は、低温で、触媒と接触してから３０分以内に、好ましくは１０分以内に高分子フィルムを形成することができる。
【００２３】
第二の形態において、本発明はさらに、非多孔質基材上での画像作製方法にも関し、本方法は、前記非多孔質基材上に反応性インク組成物を噴射することを含み、ここで前記反応性インク組成物は、重合性単量体を含む第一の要素と、重合触媒を含む第二の要素とを含み、ここで前記単量体は、低温で、触媒と接触してから３０分以内に、好ましくは１０分以内に高分子フィルムを形成することができる。
【００２４】
第三の形態において、本発明はさらに、二成分系インクシステムを含むインクジェットプリントヘッドにも関する。プリントヘッドは、重合性単量体を含む第一のインク成分を含む第一のタンク、重合触媒を含む第二のインク成分を含む第二のタンク、および、第一および第二のインク成分のためのそれぞれ別々の吐出システムを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、プリントヘッドの概略的な断面図である。
【図２】図２は、三色プリントヘッドの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の反応性インクは、重合性単量体を含む第一の要素と重合触媒を含む第二の要素との二成分系を含む。
有利には、第一および第二の要素は、重合性単量体と重合触媒との質量比が１：１〜１：１０、好ましくは１：１〜１：５、より好ましくは１：１〜１：３の範囲になるような量で用いられる。
【００２７】
インクの二成分のうち少なくとも一方、好ましくはそれらの両方は、着色剤、および、プリントヘッドからの優れた吐出性を持たせるために必要な特性をインクにを付与する当業界でよく知られているその他の成分を含む。しかしながら、本方法の目的が非多孔質基材上に保護膜を提供することである場合、着色剤は含んでいなくてもよい。
【００２８】
本発明の反応性インクは、一般的にキャリアー媒体を含んでおり、ここに全ての成分が溶解または分散される。
重合性単量体
本発明の反応性インクの第一の要素中に含まれる重合性単量体は、少なくとも１つのエポキシ基を有するエポキシ単量体である。本発明において有用なエポキシ単量体としては、“Chemistry and Technology of the Epoxy Resins”, B. Ellis, チャップマン・ホール(Chapman Hall)1993, ニューヨーク、および、“Epoxy Resins Chemistry and Technology”, C. MayおよびY. Tanaka, マーセル・デッカー(Marcell Dekker)1972, ニューヨーク、で説明されているものが挙げられる。本発明で使用することができるエポキシ単量体としては、好ましくは塩基性触媒（例えば水酸化ナトリウムなどの金属水酸化物）の存在下で、ヒドロキシル、カルボキシルまたはアミンを含む化合物とエピクロロヒドリンとの反応によって製造することができるものが挙げられる。さらに、少なくとも１個、好ましくは２個またはそれより多くの炭素−炭素二重結合を含む化合物と例えば過酸などの過酸化物との反応によって製造されるエポキシ樹脂も挙げられる。
【００２９】
本発明において有用な重合性単量体は、８０℃未満の温度で、３０分かまたは３０分未満の時間で高分子フィルムを形成することができる。
有利には、本発明において有用な重合性単量体は、６０℃またはそれ未満の温度で、好ましくは４０℃またはそれ未満の温度で、より好ましくは３０℃〜１０℃の温度で、触媒（具体的には十分な酸強度を有する酸触媒）と接触してから３０分またはそれ未満の時間で、好ましくは１０分またはそれ未満の時間で、より好ましくは１分またはそれ未満の時間で高分子フィルムを形成することができる。
【００３０】
本発明において有用なエポキシ単量体としては、脂肪族エポキシ単量体、脂環式エポキシ単量体、および、芳香族エポキシ単量体が挙げられる。
脂肪族エポキシ単量体は、脂肪鎖と少なくとも１つのエポキシ基とを有する単量体である。脂環式エポキシ単量体は、脂環式環と少なくとも１つのエポキシ基とを有する単量体である。芳香族エポキシ単量体は、芳香環と少なくとも１つのエポキシ基とを有する単量体である。
【００３１】
本発明のエポキシ単量体は、好ましくは、脂肪族、脂環式または芳香族部分と結合した２つのエポキシ基を含む。
有利には、エポキシ基が結合している脂肪族、脂環式または芳香族部分はさらに、例えばアミド基、エステル基、エーテル基などの１個またはそれより多くの官能基を含む。
【００３２】
エポキシ基が結合している脂肪族、脂環式または芳香族部分はさらに、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、アルキル基、アルコキシ基、アミノ基などの１個またはそれより多くの一般的な置換基で置換されていてもよい。
【００３３】
好ましい本発明において有用なエポキシ単量体は、脂環式および脂肪族エポキシ単量体である。
脂肪族エポキシ単量体としては、Ｃ４〜Ｃ２０脂肪族基またはポリグリコール基などの少なくとも１個の脂肪族基を含む化合物が挙げられる。本発明において有用な脂肪族エポキシ単量体の好ましい例としては、ブタジエンジオキシド、ジメチルペンタンジオキシド、ジグリシジルエーテル、１，４−ブタンジオールジグリシジルエーテル、ジエチレングリコールジグリシジルエーテル、および、ジペンテンジオキシドが挙げられる。このような脂肪族エポキシ樹脂は市販されており、例えばダウ（Dow）製のＤＥＲ７３２およびＤＥＲ７３６がある。
【００３４】
本発明において有用な脂環式エポキシ単量体の好ましい例としては、（３’−４’−エポキシシクロヘキシルカルボン酸３’−４’−エポキシシクロヘキサン）メチル（セロキサイド（Celloxide）２０２１Ｐ、ダイセル・ケミカル・インダストリーズ（Daicel Chemical Industries）製）、２−（３，４−エポキシ）シクロヘキシル−５，５−スピロ−（３，４−エポキシ）シクロヘキサン−ｍ−ジオキサン、３，４−エポキシシクロヘキサンカルボン酸３，４−エポキシシクロヘキシルアルキル、３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキサンカルボン酸３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル、ビニルシクロヘキサンジオキシド、アジピン酸ビス（３，４−エポキシシクロヘキシルメチル）、アジピン酸ビス（３，４−エポキシ−６−メチルシクロヘキシルメチル）、エキソ−エキソビス（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、エンド−エキソビス（２，３−エポキシシクロペンチル）エーテル、２，２−ビス（４−（２，３−エポキシプロポキシ）シクロヘキシル）プロパン、２，６−ビス（２，３−エポキシプロポキシシクロヘキシル−ｐ−ジオキサン）、２，６−ビス（２，３−エポキシプロポキシ）ノルボルネン、リノール酸二量体のジグリシジルエーテル、二酸化リモネン（セロキサイド３０００、ダイセル・ケミカル・インダストリーズ製）、２，２−ビス（３，４−エポキシシクロヘキシル）プロパン、ジシクロペンタジエンジオキシド、１，２−エポキシ−６−（２，３−エポキシプロポキシ）ヘキサヒドロ−４，７−メタノインダン、ｐ−（２，３−エポキシ）シクロペンチルフェニル−２，３−エポキシプロピルエーテル、１−（２，３−エポキシプロポキシ）フェニル−５，６−エポキシヘキサヒドロ−４，７−メタノインダン、ｏ−（２，３−エポキシ）シクロペンチルフェニル−２，３−エポキシプロピルエーテル、１，２−ビス（５−（１，２−エポキシ）−４，７−ヘキサヒドロ−メタノインダンオキシル）エタン、シクロペンテニルフェニルグリシジルエーテル、シクロヘキサンジオールジグリシジルエーテル、および、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルが挙げられる。
【００３５】
有利には、脂環式エポキシ樹脂は、（３’−４’−エポキシシクロヘキシルカルボン酸３’−４’−エポキシシクロヘキサン）メチル（セロキサイド２０２１Ｐ、ダイセル・ケミカル・インダストリーズ製）である。
【００３６】
また芳香族エポキシ樹脂も本発明で使用できる。本発明において有用な芳香族エポキシ樹脂の例としては、ビスフェノールＡエポキシ樹脂、ビスフェノールＦエポキシ樹脂、フェノールノボラックエポキシ樹脂、クレゾール−ノボラックエポキシ樹脂、ビフェノールエポキシ樹脂、ビフェニルエポキシ樹脂、４，４’−ビフェニルエポキシ樹脂、多官能エポキシ樹脂、ジビニルベンゼンジオキシド、および、２−グリシジルフェニルグリシジルエーテルが挙げられる。
【００３７】
有利には、芳香族エポキシ樹脂は、ビスフェノールＦのジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＦ）、および、ビスフェノールＡのジグリシジルエーテル（ＤＧＥＢＡ）である。
本発明において、２種またはそれより多くのエポキシ単量体とオリゴマーとの組み合わせを使用することができる。
【００３８】
重合触媒
本発明の反応性インクの第二の要素中に含まれる重合触媒は、エポキシ単量体の酸（カチオン）重合を促進することができる化合物である。
【００３９】
本出願人は、本発明におけるエポキシ単量体の重合は、カチオン重合または酸触媒重合（または単独重合）が可能であることを見出した。ルイス酸が最も一般的に用いられているが、適切なブレンステッド酸も利用することができる。
【００４０】
本出願人は、６０℃未満の温度で、好ましくは４０℃未満の温度で、より好ましくは３０℃〜１０℃の温度で、３０分またはそれ未満の時間で、好ましくは１０分またはそれ未満の時間で、より好ましくは１分またはそれ未満の時間でエポキシ単量体を重合させるためには、十分な酸強度を有する酸触媒が必要であることを見出した。
【００４１】
必要な酸強度は、出発原料のエポキシ単量体の性質によって決定されると予想される。例えば、脂環式エポキシ単量体が芳香族エポキシ単量体よりもかなり高い反応性を有する場合、後者は、より強い酸であることが必要であると予想される。酸触媒のその他の必要条件は、望ましい技術的な作用が生じるのに十分な時間中、キャリアー媒体中で安定でなければならないこと、または、適切な極性を有するキャリアー中での酸の反応の生成物が、それ自身が望ましい技術的な作用を達成するのに十分な強度を有する酸であること、である。
【００４２】
本発明において有用な酸触媒は、４またはそれ未満のｐＫａを有するあらゆる酸であり、好ましくは２またはそれ未満のｐＫａを有するあらゆる酸であり、特に超酸である。
適切な酸としては、鉱酸、有機スルホン酸、および、超酸が挙げられる。
【００４３】
鉱酸としては、硫酸、塩酸、過塩素酸、硝酸、リン酸などが挙げられる。
有機スルホン酸としては、芳香族および脂肪族スルホン酸の両方が挙げられる。市販されている代表的なスルホン酸としては、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ドデシルジフェニルオキサイドスルホン酸、５−メチル−１−ナフチレンスルホン酸、および、ｐ−トルエンスルホン酸が挙げられる。
【００４４】
超酸は、本発明の目的において特に有用な酸のクラスであり、１００％の硫酸よりも強い酸性度を有する酸性物質と定義される。これらは、G.A. Olah, G.K.S. Prakash, A. MolnarおよびJ. Sommer, Superacid Chemistry, ワイリーインターサイエンス(Wiley-Interscience), 2009で説明されている。
【００４５】
有用な超酸としては、過塩素酸、フルオロ硫酸、トリフルオロメタンスルホン酸、および、過フルオロアルキルスルホン酸が挙げられる。さらに超酸としては、ルイス超酸、例えばＳｂＦ５、ＴａＦ５、ＮｂＦ５、ＰＦ５およびＢＦ３、ならびに、ＨＳｂＦ６、ＨＴａＦ６、ＨＮｂＦ６、ＨＰＦ６およびＨＢＦ４が生成するようなそれらとフッ化水素との組み合わせも挙げられる。
【００４６】
本発明において特に有用な酸としては、過塩素酸、オルトリン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、テトラフルオロホウ酸（ＨＢＦ４）、および、ヘキサフルオロアンチモン酸（ＨＳｂＦ６）が挙げられる。
【００４７】
キャリアー媒体
本発明の実施において用いられる反応性インク組成物としては、一般的に、少なくとも１種の溶媒で構成されるキャリアー媒体が挙げられる。しかしながら、本発明の教示は、その他の適切なキャリアー媒体にも同様に適用されることとする。
【００４８】
キャリアー媒体は、反応性インク組成物のその他の成分を溶解または分散させて、液滴の形成とインクジェットプリントヘッドを介した吐出を維持することができるあらゆる溶媒であってよい。反応性インク組成物がサーマル式インクジェットプリントヘッドを介して吐出される場合、キャリアー媒体は、望ましい液滴体積を置き換えられるような大きさの蒸気の気泡を生成できるという特に重要な特性を有することとなる。サーマル式インクジェットインク用のキャリアー媒体として一般的に選択されるものは水であるが、水は安全かつ有効なキャリアー媒体であることと、水は液体から水蒸気になるときに優れた体積膨張特性を示すことから、水は様々な用途に応じた消費者用インクジェットプリンターのためのインクで広く使用されている。
【００４９】
しかしながら、非多孔質基材上に印刷が行われる場合、主なキャリアー媒体として水を使用すると、特にプラスチックのような表面エネルギーが低い基材上に印刷される場合、インクが基材表面からはじかれることが多いことや、基材上でのインクの乾燥速度が遅いという深刻な欠点を引き起こす。
【００５０】
本発明の反応性インク組成物にとって好ましいキャリアーは、反応性インク組成物の機能性成分を容易に溶解または分散性させることができる少なくとも１種の有機溶媒を含む。例えば重合触媒の完全な解離の促進といった特定の特性を付与するのに必要な場合、または、サーマル式インクジェット印刷が用いられる場合、蒸気の気泡を形成するための補助剤として、水をキャリアー媒体に導入することができる。
【００５１】
キャリアー媒体として有用な有機溶媒の適切な例としては：アルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、または、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール；アミド、例えば、ジメチルホルムアミド、または、ジメチルアセトアミド；カルボン酸；エステル、例えば、酢酸エチル、乳酸エチル、および、エチレンカーボネート；エーテル、例えば、テトラヒドロフラン、または、ジオキサン；グリセリン；グリコール；グリコールエステル；グリコールエーテル；ケトン、例えば、アセトン、ジアセトン、メチルエチルケトン、または、メチルイソブチルケトン；ラクタム、例えば、Ｎ−イソプロピルカプロラクタム、または、Ｎ−エチルバレロラクタム；ラクトン、例えば、ブチロラクトン；オルガノスルフィド；スルホン、例えば、ジメチルスルホン；オルガノスルホキシド、例えば、ジメチルスルホキシド、または、テトラメチレンスルホキシド；ならびにそれらの誘導体およびそれらの混合物が挙げられる。これらの有機溶媒のなかでも、アルコールが好ましい。有利には、エチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピルアルコールまたはそれらの混合物が本発明の反応性インク組成物で好ましく用いられる。
【００５２】
さらに本発明の反応性インクは、プラスチック表面、または、有機溶媒の攻撃を受けるその他の基材にも使用できる。このようなケースにおいて、本発明の反応性インクは、例えばキシレン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、（ＮＭＰ）、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、γ−ブチロラクトン、ε−カプロラクトンのような攻撃的な溶媒を含んでいてもよい。
【００５３】
着色剤
用いられる着色剤の種類または量に特に限定はない。本発明において有用な着色剤は、染料または顔料であり得る。
【００５４】
本発明の実施に使用することができる染料の例としては、カラーインデックス（The Color Index）に記載された酸性染料、直接染料、食用染料および反応性染料のいずれかが挙げられる。またカラーインデックスに記載されていない染料でも使用することができる。本発明において有用な染料としては、アニオン性、カチオン性、両性、および、非イオン性染料が挙げられる。
【００５５】
本発明の実施に使用することができる特に有用な染料としては、カラーインデックスにおいて一般的に溶剤染料として記載されている、有機溶媒に実質的または完全に溶解できる染料が挙げられる。本発明の実施において使用することができる染料の例としては：黒色の溶剤染料、例えば、イントラプラスト（Intraplast）・ブラックＲＬ；ネオペン（Neopen）・ブラックＸ５５；オラゾール（Orasol）・ブラックＲＬ；オラゾール・ブラックＲＬＩ；オラゾール・ブラックＲＬＰ；オリエント（Orient）・ブラック３８０８；ソルベント（Solvent）・ブラック２９；バリファスト（ValiFast）・ブラック３８０６；バリファスト・ブラック３８０８；バリファスト・ブラック３８１０；黄色の溶剤染料、例えば、イントラプラスト・イエロー２ＧＬＮ、ネオザポン（Neozapon）・イエロー０８１、ネオザポン・イエロー１４１、バリファスト・イエロー４１２０、バリファスト・イエロー４１２１；マゼンタ染料、例えばネオザポン・レッド４９２、オラゾール・レッド２ＢＬ、イントラプラスト・レッドＧ、バリファスト・レッド３３１１、バリファスト・レッド３３１２；シアン染料、オラゾール・ブルー２ＧＬＮ、ネオザポン・ブルー８０７、オラゾール・ブルーＧＮ、イントラプラスト・ブリリアントブルーＧＮ、バリファスト・ブルー１６０５、ユニフロー（Uniflow）・ブルー１１００、バリファスト・ブルー２６２０、および、それらの混合物が挙げられる。
【００５６】
本発明の実施に使用することができる染料のその他の有用な例としては、黒色インク用の、フード（Food）・ブラック２、アゾイック染料の混合物（バイシュクリプト・シュヴァルツ（Bayscript Schwarz）Ｎ０１−バイエル（Bayer））、ダイレクト（Direct）・ブラック１６８、および、ダイレクト・ブラック１９５、ならびに、カラーインク用の、染料のダイレクト・ブルー８６、ダイレクト・ブルー１９９、アシッド・ブルー９、アシッド・イエロー２３、ダイレクト・イエロー８６、アシッド・レッド５２、および、アシッド・レッド２４９が挙げられる。
【００５７】
上述の染料は、望ましい色強度と有機溶媒への溶解性に応じた有効量で添加することができる。適切な量は、例えば約０．５質量％〜約２５質量％であってもよく、好ましくは約１質量％〜約５質量％であってもよい。
【００５８】
上述の染料は、両方のインク成分に添加してもよいし、または、片方だけに添加してもよい。両方のインク成分に添加する場合、その量は、両方の成分とも同じでもよいし、または、異なっていてもよい。
【００５９】
様々な顔料、有機および無機物質を単独で、または、組み合わせて使用することができる。特に有用な顔料は、酸性もしくは塩基性官能基を有する顔料、または、それらの表面上にポリマーを有する顔料である。
【００６０】
インクジェットインクプリンターでの印刷に関する用途の場合、顔料粒子は、印刷装置を自由に通って移動できるような十分小さいサイズである必要がある。インクジェットインクプリンターの吐出ノズルの直径は約１０〜１００ミクロンの範囲であるため、本発明で使用するのに適した顔料は、約０．０１ミクロン〜１０ミクロンの範囲の粒度を有していてもよく、好ましくは約０．０１ミクロン〜１ミクロン、より好ましくは約０．０１ミクロン〜０．５ミクロンの粒度を有していてもよい。
【００６１】
本発明において顔料が着色剤として用いられる場合、インク全体のうちの顔料の量は、１〜２０％であり、好ましくは２〜５％である。
本発明の実施に黄色のインクとして使用することができる顔料の例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント（C.I. Pigment）・イエロー１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー３、および、Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１３が挙げられる。本発明でマゼンタインクとして使用することができる顔料の例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド５、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド７、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１１２、および、Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２が挙げられる。本発明でシアンインクとして使用することができる顔料の例としては、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー２、Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１６、Ｃ．Ｉ．バット（Vat）・ブルー４、および、Ｃ．Ｉ．バット・ブルー６が挙げられる。顔料としてカーボンブラックが使用することができる。あらゆる有用な市販のカーボンブラックを使用することができ、例えばアセチレンブラック、ガスブラック、ファーネスブラック、ランプブラックおよびサーマルブラックが、有利に使用できる。市販されているカーボンブラック顔料の例としては、アクリジェット（ACRYJET）・ブラック−３５７（ポリトリボ（Polytribo））、ボンジェット（BONJET）ＣＷ−１（オリエント・ケミカル社（Orient Chemical Corporation））、ディスパース・ジェット・ブラック１（DISPERS Jet Black 1）（ＢＡＳＦ）、および、ノボフィル（NOVOFIL）・ブラックＢＢ−０３（ヘキスト・セラネーゼ社（Hoechst Celanese Corporation））が挙げられる。
【００６２】
本発明の組成物のための着色剤として、金属または金属酸化物の微粒子が含まれていてもよい。磁性および導電性インクジェットインク調製物に金属および金属酸化物が用いられる。磁性インク調製物には、鉄および酸化鉄の微粒子が用いられることが一般的であるが、例えばクロム、マンガン、亜鉛、コバルト、ニッケルなどのその他の金属および金属酸化物も有利に添加することができる。導電性インク調製物には、銀、金および銅の微粒子が単独で、または、合金として用いられ、または、有利には、鉄、コバルト、ニッケル、カドミウム、インジウム、スズ、タリウム、鉛、モリブデンおよびビスマスなどのその他の導電性金属でめっきした粒子として用いられる。導電性インク調製物に特に好ましいものは、銀のナノ粒子である。
【００６３】
その他の成分
上記で説明した成分に加えて、本発明で用いられる反応性インク組成物は、必要があれば、または、望ましい場合、界面活性剤、消泡剤、金属イオン封鎖剤、および、殺生剤を含んでいてもよい。これ以外の成分が含まれていてもよい。
【００６４】
インクまたは液体組成物の泡立ちを防ぐのに有効な１種またはそれより多くの消泡剤を用いてもよく、好ましくは約０．０１％〜１％の範囲、より好ましくは約０．０５％〜０．１％の範囲で用いられる。適切な消泡剤としては、シリコーン消泡剤、および、アセチレン系消泡剤が挙げられる。シリコーン消泡剤の例としては、ＤＣ−１５０（ダウ・コーニング社（Dow Corning Co.））、および、シルウェット（SilwetTM）７２０（ユニオン・カーバイド社（Union Carbide Co.））が挙げられる。アセチレン系消泡剤の例としては、スルフォニル（SurfonylTM）１０４ＰＧ５０（エアープロダクツ・アンド・ケミカルズ社（Air Products and Chemical Co.））が挙げられる。
【００６５】
反応性を有する表面上での反応性インク組成物の湿潤性を改善するために、１種またはそれより多くの界面活性剤が、典型的には約０．０１％〜約５％、好ましくは０．５〜２．０％で添加されてもよい。このような湿潤剤の例としては、アトラス（AtlasTM）（カチオン性エーテル硫酸塩界面活性剤、ＩＣＩアメリカズ（ICI Americas））、および、フルオラッド（FluoradTM）ＦＣ４３０（フルオロ脂肪族ポリマーエステルコーティング添加剤、３Ｍ社（3M Company））が挙げられる。記録媒体への組成物の透過性を調節することに関して、界面活性剤の選択が特に重要である。
【００６６】
重金属の有害な作用を防ぐために、１種またはそれより多くの金属イオン封鎖剤を使用してもよい。例としては、エチレンジアミン四酢酸ナトリウム、ニトリロ三酢酸ナトリウム、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸ナトリウム、ジエチレントリアミン五酢酸ナトリウム、および、ウラミル二酢酸ナトリウムが挙げられる。
【００６７】
微生物の増殖を防ぐために、１種またはそれより多くの殺生剤が約０．００１％〜４％の量で包含されていてもよい。このような殺生剤の例としては、市販の殺生剤が挙げられ、例えば、グリコールヘミホルマールとイソチアゾリノンとの混合物（プリベントール（PreventolTM）Ｄ６、バイエル（Bayer））、および、１，２−ベンゾイソチアゾリン−３−オン（プロキセル（ProxelTM）、ゼネカ社（Zeneca Corp.））が挙げられる。
【００６８】
本発明の反応性インクは、従来の印刷および文書製造業界においてよく知られているサーマル式または圧電式吐出ヘッドと共に有利に用いることができる。
当業者によく知られているように、サーマル式および圧電式吐出ヘッドは、典型的には、少なくとも以下の要素：（ａ）開口部；（ｂ）吐出チャンバー；および、（ｃ）駆動要素（これは、サーマル式または圧電式の要素であってもよい）を含む吐出システムを有する。吐出ヘッドは、典型的には駆動要素を稼働させるための電子部品を含むシリコン基材上に形成される。
【００６９】
開口部の大きさは、基材表面上に適切な寸法のスポットを生産するのに十分な程度の大きさであり、ここで開口部は、一般的には約１〜１０００μｍの範囲の直径を有し、通常は約５〜１００μｍ、より一般的には約１０〜６０μｍの範囲の直径を有する。
【００７０】
吐出チャンバーは、約１ｐｌ〜１０ｎｌの範囲の体積を有し、通常は約１０ｐｌ〜５ｎｌ、より一般的には約３５ｐｌ〜１．５ｎｌの範囲の体積を有する。
駆動要素は、熱または圧力のいずれかの形態で迅速なエネルギーパルスを送達するものと認識されている。加熱要素は、吐出チャンバー中で十分な体積のインクを蒸発させて開口部から生物学的な流体（biological fluid）の所定体積の液滴を生産するのに十分な温度に到達させることができる。一般的に、加熱要素は、少なくとも約１００℃、一般的には少なくとも４００℃、より一般的には少なくとも７００℃の温度を達成することができ、ここで加熱要素によって達成できる温度は、１０００℃もの高温またはそれより高い温度である。圧電要素は、電気パルスが作用している状況下でその寸法を変化させ、吐出チャンバーの体積を減少させることができ、それにより、所定体積のインクの液滴を開口部から吐出できる圧力をもたらすことができる。
【００７１】
吐出チャンバーは、液圧システムを介してインクを含むタンクに連結される。このタンクは、別個の容器であってもよいし、または、サーマル式または圧電式吐出ヘッドに統合されてインクジェットカートリッジになっていてもよい。
【００７２】
本発明の反応性インクは、少なくとも２つの別個の吐出システムを含むサーマル式または圧電式吐出ヘッドと共に用いられ、ここで少なくとも第一の吐出システムは、重合性単量体を含む第一の要素のためであり、少なくとも第二の吐出システムは、重合触媒を含む第二の要素のためである。
【００７３】
インクジェットプリンターで広く用いられている従来のプリントヘッドの使用が可能である。２つの別個の従来のプリントヘッドの使用が可能である。図１で説明されているように、プリントヘッド１０はそれぞれ、タンク２０（本発明の反応性インクの１つの要素を含む）、および、吐出システム３０を含む。あるいは図２で説明されているように、従来の三色プリントヘッド１１を用いることもできる。プリントヘッド１１は、３つの別個のタンク２１、２２および２３を含み、それぞれが３つの別個の吐出システム３１、３２および３３と連結されている。第一の要素は、１つのタンク（例えばタンク２１）に含まれ、第二の要素は、他の２つのタンク（例えば２２および２３）に含まれる。本発明の目的において、その他のあらゆる組み合わせを実施することができる。例えば、多色プリントヘッドは、それぞれの色ごとに、２つのタンクと、それぞれタンクに連結された２つの別個の吐出システムとの組み合わせを含んでいてもよい。例えば、３色プリントヘッドの場合、６つのタンクと、６つの別個の吐出システムとの組み合わせを選択することができる。
【００７４】
以下で、接着組成物の様々な調製物および実施例によって本発明をさらに説明するが、これらは単に説明のために示されたものであって本発明を限定するものではない。
【実施例】
【００７５】
以下の表１は、その他のインク調合物の従来の成分と共に重合性単量体を含む本発明の組成物の反応性インクの第一の要素（Ｍ１〜Ｍ３）を示す。
【００７６】
【表１】
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【００７７】
セロキサイド２０２１Ｐは、（３’−４’−エポキシシクロヘキシルカルボン酸３’−４’−エポキシシクロヘキサン）メチルであり、ダイセル・ケミカル・インダストリーズ（Daicel Chemical Industries）より入手可能である。
【００７８】
イントラプラスト・ブリリアントブルーＧＮは、ソルベント・ブルー６７の商標名であり、センシエント・テクノロジーズ社（Sensient Technologies Corporation）によって提供された。
【００７９】
シルクエスト（Silquest）Ａ１８７は、エポキシ官能化シランであり、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社（Momentive Performance Materials Inc.）より入手可能である。
【００８０】
ＢＹＫ３４６は、ポリエーテルで修飾したジメチルポリシロキサンのジプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液であり、ビックケミー（Byk Chemie、コネティカット州ウォーリングフォード）より入手可能である。
【００８１】
ＢＹＫ３８０は、非イオン性アクリル酸コポリマーのジプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液であり、ビックケミー（コネティカット州ウォーリングフォード）より入手可能である。
【００８２】
以下の表２は、本発明の反応性インクの重合触媒を含む第二の要素の組成（Ａに分類した）を、その他のインク調合物の従来の成分（Ｂに分類した）と共に示す。
【００８３】
【表２】
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【００８４】
ジェファミン（Jeffamine(R)）Ｔ−４０３は、ポリエーテルトリアミンであり、ハンツマン（Huntsman Corporation、ベルギー国エバーベルグ（Everberg））より入手可能である。
【００８５】
ＢＹＫ３０７は、ポリエーテルで修飾したポリジメチルシロキサンであり、ビックケミー（コネティカット州ウォーリングフォード）より入手可能である。
ＢＹＫ３４６は、ポリエーテルで修飾したジメチルポリシロキサンのジプロピレングリコールモノメチルエーテル溶液であり、ビックケミー（コネティカット州ウォーリングフォード）より入手可能である。
【００８６】
第一の要素Ｍ１〜Ｍ３をそれぞれ別々に第二の要素Ｃ１〜Ｃ９と混合し（ここで単量体と触媒との質量比を以下の表３に従って１：１とした）、それぞれの混合物について様々な温度での重合時間を測定した。重合時間は、粘性がなくなった時間、すなわち指で触ってもべとつかない高分子フィルムを形成するのに必要な時間として示した。変換率は、１分未満で変換されたエポキシ官能基のモル％として示した。表３に結果もまとめた。
【００８７】
【表３】
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【００８８】
単量体と触媒との質量比を１：２にすることにより上記試験を繰り返した。表４に結果をまとめた。
【００８９】
【表４】
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【００９０】
第一の要素Ｍ１と第二の要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３またはＣ４との組み合わせ、および、第一の要素Ｍ３と第二の要素Ｃ１またはＣ２との組み合わせを用いた場合に最良の結果が得られた。このようなケースにおいて、粘性がなくなるまでの時間は、全ての温度および全ての単量体と触媒との質量比においても１分未満または１分であった。
【００９１】
第一の要素Ｍ２と第二の要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３またはＣ４との組み合わせを用いた場合も優れた結果が得られた。このようなケースにおいて、粘性がなくなるまでの時間は、４０℃および６０℃で、および、全ての単量体と触媒との質量比で１分未満または１分であった。いずれにしても、２０℃における粘性がなくなるまでの時間は、それでもなお６分未満または６分であった。
【００９２】
第一の要素Ｍ３と第二の要素Ｃ３またはＣ４との組み合わせを用いた場合も好ましい結果が得られた。このようなケースにおいて、粘性がなくなるまでの時間は、６０℃で、全ての単量体と触媒との質量比において１分未満または１分であった。いずれにしても、４０℃および２０℃における粘性がなくなるまでの時間は、それでもなおそれぞれ６分未満または６分および３０分未満または３０分であった。
【００９３】
その他の組み合わせはいずれも、有用な結果が得られなかった。重合時間を２４時間モニターしたところ、それらの組み合わせ混合物は２４時間後でもなお粘性を有していたことが観察された。
【図１】
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【図２】
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