(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記化学式を有し、式中、Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のうちの少なくとも１つはハロゲン原子であり、ハロゲン原子ではないＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４の各々は水素原子であり、Ｒは炭素数が２以上の脂肪鎖である、着色剤である化合物を含む相変化インク。
【化１】
0004763172.tif 000011
【請求項２】
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４のうちのいずれか１つは臭素原子であり、臭素原子ではないＱ１、Ｑ２、Ｑ３、及びＱ４の各々は水素原子であり、Ｒは２乃至５０の炭素原子を含む、請求項１に記載の相変化インク。
【請求項３】
下記化学式を有し、式中、Ｘ及びＹは同一か又は互いに異なり得るハロゲン原子であり、Ｒは少なくとも２つの炭素原子を含む脂肪鎖である、着色剤である化合物を含む相変化インク。
【化２】
0004763172.tif 000012
【請求項４】
少なくとも１つのハロゲン原子は臭素であり、Ｒは（ＣＨ２）ｎＣＨ３を含み、ｎは１乃至５０の整数である、請求項３に記載の相変化インク。
【請求項５】
Ｒが（ＣＨ２）ｎＣＨ３を含み、ｎが３である、請求項１又は請求項３に記載の相変化インク。
【請求項６】
３０℃を下回る温度では固体であり、３０℃を上回る温度では融解するように構成された相変化インクであって、下記化学式を有する着色剤を含み、式中、Ｒは少なくとも２つの炭素原子を含む脂肪鎖であり、Ｘ及びＹは同一か又は互いに異なり得るハロゲン原子である、相変化インク。
【化３】
0004763172.tif 000013
【請求項７】
前記化合物が下記化学式を有し、式中、Ｒは（ＣＨ２）ｎＣＨ３を含み、ｎは２乃至５０の整数であり、前記インクが３０℃を下回る温度では固体であり、３０℃を上回る温度では融解するように構成されている、請求項３に記載の相変化インク。
【化４】
0004763172.tif 000014
【請求項８】
請求項６又は請求項７の相変化インクを融解するステップ、
融解したインクを基体に付着させるステップ、及び
前記基体上の前記融解したインクを冷却し、前記基体上に可視画像の少なくとも一部分を形成するステップ、
を包含する、プリント方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、着色剤化合物として利用可能な物質の新しい組成物に関する。特定の用途では、本発明は、相変化インク配合物に関する。他の特定の用途では、本発明は、プリント方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は、新しい着色剤化合物、及びこのような化合物を相変化インクに混和する方法を包含する。相変化インクとは、周囲温度では固相であるが、インクジェットプリントデバイスの上昇した作業温度では液相で存在する組成物である。インクジェット作業温度では、液体インクの液滴がプリントデバイスから噴出される。インクの液滴はプリント媒体の表面に接触すると固化し、プリントパターンを形成する。
【０００３】
相変化インクは一般に、蝋質の有機化合物（一般にはテトラアミド物質）、粘着付与剤、及び粘度調整剤を主成分として含む。代表的な粘度調整剤はステアリルステアラミドであり、約６０重量％以下の濃度で設けることができる。代表的な粘着付与剤はKE-100 Resin、即ちテトラヒドロアビエチン酸とグリセロールのエステルであり、これは荒川化学工業（株）から入手可能である。粘着付与剤は一般に、約３０重量％以下の濃度で設けられる。代表的なテトラアミド化合物は、エチレンジアミンをダイマー酸及び適切な脂肪酸と反応させることによって形成可能である。
【０００４】
相変化インクは、前述の主成分の他に、例えば着色剤（例えば染料）、可塑剤、及び酸化防止剤など、多くの副成分を含むことができる。
【０００５】
後述する本開示内容及び請求項において用いられる定義では、相変化インク組成物は、着色剤及びキャリヤーを含むものとして言及される。「キャリヤー」という用語は、相変化インク組成物中の着色剤を除いた全てを含むものと理解される。１つよりも多くの着色剤を含む相変化インク組成物では、キャリヤーは、特定の対象着色剤を除く全てを含み、従って、対象のもの以外の着色剤を含むことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
相変化インクに関連する難点は、着色剤の可溶化にある場合がある。着色剤は、一般に極性の官能基を含むため、相変化インク組成物の有機キャリヤーに不溶性である。従って、相変化インクキャリヤー組成物に対する溶解性が向上した新しい着色剤を開発することが望ましい。
【０００７】
代表的な従来技術の着色剤化合物はC.I. Solvent Red 172であり、これを化学式１として以下に示す。
【０００８】
【化５】
0004763172.tif 000002
このような着色剤は、相変化インクに有用であり得るマゼンタカラーを明示する。しかしながら、C.I. Solvent Red 172は、既存の相変化インクキャリヤー組成物に対する溶解性が十分ではない。従って、C.I. Solvent Red 172に類似した発色特性を有するが、相変化インクキャリヤー組成物に対する溶解性が向上した組成物を形成することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
１つの態様では、本発明は、下記の化学式２を有する化合物を包含する。
【化６】
0004763172.tif 000003
式中、Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3、及びＱ4のうちの少なくとも１つはハロゲン原子であり、ハロゲン原子ではないＱ1、Ｑ2、Ｑ3、及びＱ4のいずれかは水素原子であり、Ｒは少なくとも２つの炭素原子を含む。本発明は、更に、このような化合物の相変化インクキャリヤー組成物への混入、並びにこのような化合物を用いたプリント方法を包含する。
【００１０】
別の態様では、本発明は、下記の化学式３を有する化合物を包含する。
【化７】
0004763172.tif 000004
式中、Ｘ及びＹは、同一か又は互いに異なり得るハロゲン原子であり、Ｒは少なくとも２つの炭素原子を含む。本発明は、更に、このような化合物の相変化インクキャリヤー組成物への混入、並びにこのような化合物を用いたプリント方法を包含する。
【００１１】
更に別の態様では、本発明は、下記の化学式４を有する化合物を包含する。
【化８】
0004763172.tif 000005
式中、Ｒは少なくとも２つの炭素原子を含む。本発明は、更に、このような化合物の相変化インクキャリヤー組成物への混入、並びにこのような化合物を用いたプリント方法を包含する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に包含される着色剤は、一般に、下記の化学式２を有する化合物として表される。
【００１３】
【化９】
0004763172.tif 000006
式中、Ｑ1、Ｑ2、Ｑ3、及びＱ4のうちの少なくとも１つはハロゲン原子であり、ハロゲン原子ではないＱ1、Ｑ2、Ｑ3、及びＱ4のいずれかは水素原子である。化学式２を有する化合物のＲ基は、少なくとも２つの炭素原子を含む。
【００１４】
有益には、一般式２に包含される着色剤は、化学式３を有する化合物としてより具体的に説明される。
【００１５】
【化１０】
0004763172.tif 000007
このような着色剤は、窒素に結合した芳香六角環（中央に円を有する六角環として示される）を含み、窒素は３環構造（具体的にはアントラキノン誘導体）に結合している。化学式３の化合物は更に、炭素含有基Ｒを含み、この基は窒素原子に対してパラ位で芳香六角環に結合している。このようなＲ基は少なくとも２つの炭素原子を含み、ある実施の形態では２乃至約１００の炭素原子を含む。ある有益な実施の形態では、化学式３の化合物は２乃至約５０の炭素原子を含み、ある実施の形態では約４乃至約２０の炭素原子を含む。更に、化学式３の化合物のＲ基は、一般に脂肪鎖であり、従って、（ＣＨ2）n（ＣＨ3）を含むことができ、式中ｎは１乃至約１００の整数であり、一般には１乃至約５０の整数である。有益には、ｎは約４乃至約２０の整数であり、このような脂肪鎖は、着色剤が高濃度で存在する生成された相変化インク組成物の融解温度を実質的に上昇させずに、着色剤を相変化インクキャリヤー中に可溶性にするのに十分な長さであることが見出されている。
【００１６】
化学式３の化合物について更に言及すると、このような化合物は一対のハロゲン原子Ｘ及びＹを含み、これらは窒素原子に対してオルト位又はメタ位のいずれかで芳香六角環に結合している。化合物の構造を化学式３に従って示すのに用いられているシンボルは、原子Ｘ及びＹから芳香六角環の中央の円形環に伸びる結合を示している。Ｘ及びＹから円形環への結合のこのような伸張は、原子Ｘ及びＹを、窒素結合位置に対してメタ位又はオルト位のいずれかで結合させることができることを示すために用いられている。
【００１７】
原子Ｘ及びＹは同一のもの又は互いに異なるものでもよく、ハロゲン原子Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ又はＩのうちのいずれでもよい。ある有益な実施の形態では、Ｘ及びＹのうちの少なくとも一方が臭素である。ある有益な実施の形態では、Ｘ及びＹは共に臭素であり、このような化合物を、以下に示すように化学式４で表すことができる。
【００１８】
【化１１】
0004763172.tif 000008
更に、両方の臭素原子が窒素原子に対してオルト位で芳香六角環に結合している場合、化学式４の化合物は、化学式５として以下に示される構造を有する。
【化１２】
0004763172.tif 000009
【００１９】
化学式５による化合物は、C.I. Solvent Red 172のマゼンタカラーと本質的に同一のマゼンタカラーを有する。化学式５に包含される化合物のＲ基は化合物１のメチル基よりも長い炭素鎖を含むので、C.I. Solvent Red 172（化合物１）は化学式５に包含されない。
【００２０】
C.I. Solvent Red 172は以前から相変化インクの配合物中で用いられているが、その溶解性又は使用可能な濃度は、このような配合物中では制限される。更に、C.I. Solvent Red 172を含有する相変化インク配合物では、プリント画像の固体インクとして形成される際にマゼンタ染料が結晶化する傾向を被る。この傾向は指紋の脂分によって悪化し、プリント画像内で、明るいマゼンタカラーから暗い紫色の斑への変化として見られる。
【００２１】
本発明のある特定の実施の形態では、染料のインクベース材料との相溶性を改善し、並びに融点を下げる脂肪鎖を有する化合物の生成が望ましいことが認識される。更に、このような改善により、プリント画像として形成された際に染料が結晶化する傾向が低減される。また、化学式３乃至５の化合物の原子Ｘ及びＹを臭素以外のハロゲン原子で置換すると、同様にマゼンタ以外の色を有する化合物が生じることが認識される。更に、化学式５の化合物に類似するが原子Ｘ及びＹのうちの少なくとも一方を欠く化合物も、異なる色を有することが認識される。このような化合物は、化学式６及び７の化合物として以下に示される。
【００２２】
【化１３】
0004763172.tif 000010
このような化合物において、基Ｒは、化学式３の化合物に関して述べられた基Ｒと同一である。化学式６では、Ｘはハロゲン原子であり、窒素原子に対してオルト位又はメタ位のいずれかで芳香六角環に位置することができる。化学式７による化合物は、一般に薄青い青紫色を有する。
【００２３】
図１を参照しながら、本発明の着色剤の製造方法を説明する。適切なＲ基を有するアニリン誘導体１０をアントラキノン誘導体１５と化合させると、水が放出され、化学式７の化合物２０が形成される。次に化合物２０を臭素化し、化学式５の化合物３０を形成する。当業者によって認識されるように、図１に説明される反応シーケンスを変更し、化学式２乃至７のいずれかの化合物を製造することができる。適切なＲ基を有するこのような化合物の各々は、アニリン誘導体１０から誘導される。例えば、Ｒがブチル、ヘキシル、ドデシル及びテトラデシルである化学式２乃至７の有用な化合物が製造される。
【００２４】
図１のスキームに用いられる反応は、十分に理解されている反応化学の応用である。このような反応化学は、例えば、"The Chemistry and Application of Dyes"（ウォリング(David R. Waring)及びハラス(Geoffrey Hallas)編集、Plenum Press発行、ニューヨーク(New York, NY)、１９９０年）の第４章に述べられている。従って、C.I. Solvent Red 172の種々の類似体が調製されているが、図１の合成スキームを示すにはC.I. Solvent Red 172のｎ−ブチル類似体の例示的な調製が十分であることが理解される。このような例示的な調製は、以下の実施例１及び２に示される。
【００２５】
【実施例】
実施例１
C.I. Solvent Violet 13、ｎ−ブチル類似体の合成
還流冷却器、攪拌器、及び温度計を備えた５００ｍＬの三つ口丸底フラスコに、キニザリン（アセト社(Aceto Corporation, Lake Success, NY)から入手可能）１０．５ｇ、ロイコキニザリン（アルドリッチケミカルズ社(Aldrich Chemicals, Milwaukee, WI)から入手可能）６．５ｇ、ホウ酸約４ｇ、４−ブチルアニリン（アルドリッチケミカルズ社から入手可能）１０．５ｇ、及びイソプロピルアルコール約２００ｍＬを添加した。攪拌を開始し、反応物を還流温度に加熱し、約２０時間還流状態に維持した。攪拌を維持しながら反応混合物を室温に冷却し、攪拌を続けながら水約２００ｍＬを添加した。約３０分後、濾過によって固体を回収した。回収した固体を大量の水で洗浄し、次いで５％のＮａＯＨ中で粉砕し、濾過し、濾液が無色になるまで固体を水で洗浄した。
【００２６】
実施例２
C.I. Solvent Red 172、ｎ−ブチル類似体の合成
（C.I. Solvent Violet 13、ｎ−ブチル類似体の臭素化）
還流冷却器、攪拌器、温度計、及び定圧添加漏斗を備えた１Ｌの三つ口丸底フラスコに、実施例１の精製物約５０ｇ及び氷酢酸（アルドリッチケミカルズ社から入手可能）５００ｇを添加した。攪拌を開始し、反応混合物を５０℃に加熱した。反応混合物が５０℃に達すると、臭素（アルドリッチケミカルズ社から入手可能）４３．１ｇの滴下を開始した。反応混合物の温度を５０℃に保つため、臭素の添加速度を必要に応じて調整した。反応混合物を攪拌しながら更に６時間加熱し、次いで室温に冷却した。固体生成物を濾過によって収集し、最初に氷酢酸から、次いで５０／５０のトルエン／酢酸から、純粋になるまで再結晶化させた。
【００２７】
実施例１及び２に示される、本発明の実施の形態による着色剤の合成は、例示目的のためであることを認識するであろう。従って、例示的な合成方法又は任意の他の公知の合成方法によって製造することのできる、化学式２乃至７に包含される任意の他の着色剤は、本発明の範囲及び趣意に含まれる。例えば、実施例１の４−ｎ−ブチルアニリンを４−ｎ−ドデシル−アニリンで置き換えた場合、C.I. Solvent Violet 13のｎ−ドデシル類似体が得られ、これは化学式２乃至７に包含される着色剤である。他のハロゲン化C.I. Solvent Violet 13類似体の形成方法は公知である。従って、これらの代替的な方法によって形成される着色剤も、本発明の範囲及び趣意に含まれるように実現される。
【００２８】
合成の完了後、化学式２乃至７に関連して前述した本発明の着色剤化合物を、相変化インクに混和する。具体的には、このような着色剤組成物を相変化インクキャリヤー組成物と混合し、相変化インクを形成する。相変化インクは、室温では固体であり、より具体的には約３０℃未満の温度では固体であるように有益に形成される。更に、このような相変化インクは、３０℃を上回る（一般には３０℃よりもずっと高い）温度で融解し、インクがプリントヘッドを介して基体上に噴出可能になるように有益に配合される。例えば、相変化インクを用いたプリントヘッドの代表的な作業温度は約１４０℃である。従って、融解温度が１４０℃以下である相変化インク組成物を有することは有益である。しかしながら、他の相転移温度が有益である場合もあり、そのような他の範囲も全て本発明の範囲及び趣意に含まれることを認識するであろう。例えば、プリントヘッドの代表的な作業温度が１６０℃である場合、融解温度が１６０℃以下であるインク組成物が、本発明の実施の形態に有益に包含される。実施例３は、このような有益な配合の一つを示している。
【００２９】
実施例３
マゼンタインク配合物
ステンレススチール製のビーカーに、Kemamide S180（ウィトコ社（Witco, Memphis, TN）から入手可能なステアリルステアラミド）４２６５ｇ、KE 100（荒川化学工業（株）、日本国大阪から入手可能な水素添加アビエチン酸（ロジン）のグリセロールエステル）９４０．８ｇ、テトラアミド（Unirez 2970、ユニオンキャンプ社(Union Camp Corp., Wayne, NJ)から入手可能）２６４５．７ｇ、Santicizer 278（モンサントケミカル社(Monsanto Chemical Co., St. Louis, MO)から入手可能な可塑剤)３０５ｇ、及び酸化防止剤N-445（Naugard 445、ユニロイヤルケミカル社(Uniroyal Chemical Co., Inc., Middlebury, CT)から入手可能な酸化防止剤）１６．０ｇを添加した。約１３５℃の温度に保たれたオーブン内にビーカーを置き、材料を融解させた。次いで、約１３５℃の温度に保たれている温度制御された炉棚にビーカーを移し、約３０分攪拌してブレンドした。このブレンド混合物に、ＤＤＢＳＡ（Bio-Soft S100、ドデシルベンゼンスルホン酸）４０．０ｇ、実施例２の精製物６７．２ｇ、及びC.I. Solvent Red 49（Neptune Red Base NB 543 LD、BASF社(Renssalar, NY)から入手可能な染料）１６．０ｇを添加し、この混合物を更に２時間攪拌した。ホワットマン(Whatman)＃３フィルターを備えたモット社（Mott Corporation, Farmington, CT）の装置を用いて、この混合物を窒素約５ｐｓｉの圧力で高温のまま濾過した。濾過した相変化インクを金型に注ぎ込み、固化させてインクのスティックにした。最終的なインク生成物の粘度を、Bohlin CSR粘度計を用いて約１４０℃で測定したところ、約１２．９ｃＰｓであることがわかった。更に、インクのスティックを、Tektronix Phaser Model 340プリンター用のインク供給源として用いた。インクは完全に転写し、色、プリント品質、及び耐久性の良好な画像を提供することがわかった。
【００３０】
本発明に包含される相変化インクは、固体インクブロックの少なくとも一部分を融解してこの部分を液相に変態させることにより、プリント用途に用いられる。液相インクはプリントヘッドを介して噴出され、基体上に付着される。インクは基体上に付着すると冷却し、可視画像の少なくとも一部分を定めるインクパターンを基体上に形成する。
【００３１】
本発明の実施の形態は、実施例３の例示的な方法を用いて配合することのできる、任意の他の相変化インク組成物を包含することが認識されるであろう。従って、他の非着色剤材料を化学式２乃至７に包含される少なくとも１つの着色剤と組み合わせた他の相変化インク組成物は、本発明の範囲及び趣意に含まれる。何故ならば、このような非着色剤材料の変更はデザイン上の選択として認識されるからである。更に、化学式２乃至７に包含される少なくとも１つの着色剤を含み、代表的なC.I. Solvent Red 49以外の着色剤材料を１つ以上用いる他の相変化インク組成物もまた、このような他の着色剤がデザイン上の選択として更に認識されるため、本発明の範囲及び趣意に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に包含される化合物を形成するための、一般的な反応スキームを示す。
【符号の説明】
１０    アニリン誘導体
１５    アントラキノン誘導体
２０    化学式７の化合物
３０    化学式５の化合物
【図１】
0004763172.tif 000015