JPH0269282A - 相変化インク - Google Patents

相変化インク

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JPH0269282A
JPH0269282A JP1193788A JP19378889A JPH0269282A JP H0269282 A JPH0269282 A JP H0269282A JP 1193788 A JP1193788 A JP 1193788A JP 19378889 A JP19378889 A JP 19378889A JP H0269282 A JPH0269282 A JP H0269282A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、インクジェットプリンタに適する相変化イン
クの媒体の成分及びこの媒体を用いた相変化インクに関
する。
〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕一般的
に言って、相変化インクは、外気の温度のときは、固体
であるが、インクジェットプリンタの駆動温度まで上昇
させると液体となる。駆動温度において液体となったイ
ンク滴は、プリンタから噴出し、様々な印刷媒体の表面
にインク滴が接すると、直ちに固体と化したインク滴と
なって、所定のパターンを形成する。
相変化インクは、輸送するときとか、長期間保管してお
くときなど、室温では固体のままである点が好ましい。
また、インクの蒸発に起因するノズルのつまりに関した
問題は、大幅に改善され、これによりインクジェットに
よる印刷の信頼性が向上する。さらに、インク滴は基層
と接触するとただちに固体化するので印刷媒体上でのイ
ンクのにじみは防止されドツトの質も向上する。
インクジェット印刷のための相変化インクにおける当初
の従来−例は、静電偏向型の印刷装置による単色インク
ジェットであった。このように、例えば、米国特許第3
653932号に、セバシン酸のジエステルによるイン
ク基材(インクの着色剤を溶かす媒体となる材料を基材
と呼ぶことにする。)を採用した低温度溶融インク(3
0℃から50℃)がある。同様なプロセスとしては、米
国特許第3715219号に、パラフィンアルコールを
基材とした低温度溶融インク(30℃から60℃)があ
る。しかしながら、低温度溶融相変化インクが基層上の
印刷に用いられると、オフセット問題が生じる。すなわ
ち、これらのインクによってできた印刷基層は、印刷し
たあと積み上げたりして保存している間に、たがいに被
着してしまう。特に気温が高いときなどそうである。
米国特許第4390369号及び米国特許第44849
48号は、木地、カンデリラ地、カルナウバ鑞などの天
然蝋をインク基材として採用した単色相変化インクに関
する方法を記述している。
このインクは、ドロップ・オン・デマンド・インクジェ
ットプリンタによって、65℃から75℃の温度で印刷
に供される。米国特許4659383号では、C20−
24アシビまたはアルコール、ケトン、及びアクリル酸
可塑剤樹脂をインク基材とした単色インク成分を開示し
ている。これらの単色インク成分は、その印刷物が人手
をへたり折り曲げみれたりして汚れた場合、これに対し
て耐性を持っていない。
日本の特願昭53−128053号では、アセトアミド
のような室温では固体であるアミドが印刷インクとして
用いられている。米国特許第4684956号は、合成
の微晶蝋(ハイドロカーボン!m)及び微晶ポリエチレ
ン蝋を用いた単色用変化インクを開示している。これの
溶融状態の成分は、ドロップオンデマンドのインクジェ
ット応用技術を用いた様々な多孔性又は非多孔性基層に
対して適用可能である。
最後に、ヨーロッパ特許第0187352号及びヨーロ
ッパ特許第0206286号では、カラーの相変化イン
クを扱っている。これらの第1の応用例では、インク基
材は、脂肪酸、熱可塑性ポリエチレン、及び相変化材料
から成っている。また第2の応用例では、熱硬化性樹脂
のペアのアルコール部分、有機溶媒の混合物(0型とP
型のトルエンスルホンアミド)及び染料から成っている
オーバーへラドプロジェクションによりカラー画像を表
示するための光を透過する媒体上に、カラーのインクジ
エンドブリントを行う場合は、以前から問題があった。
たとえば、水性インクの場合、高品質の画像を形成する
ためには、液状のインクを吸収させるために光透過性媒
体上に特別のコーティングを施さねばならない。例えば
、米国特許第4503111号、4547405号、4
555437号を参照されたい。相変化インクによるジ
ェット印刷に用いられる印刷フィルム上に特別なコーテ
ィングが必要でないとしても、これまでのカラーの相変
化インクは、実質的に均一の厚さの光透過性印刷媒体上
に印刷するときは、その光透過性に線形性がなかった。
従って、オーバーへラドプロジェクション技術では、カ
ラー画像の表示のためにあまり効果的に利用できなかっ
た。
そこで、本発明の目的は、相変化インクを用いて所定の
パターンに、実質的に均一な厚さの薄いフィルム上に鮮
明にカラー印刷することができ、例えば3M社の413
オーバーへラドプロジェクタのようなオーバーへラドプ
ロジェクタによって、可視像を投射することができ、そ
のときの光透過性に線形性があるような相変化インクを
提供することである。
本発明の他の目的は、比較的高い温度において、単一の
溶融点を有し、耐久性のある相変化インクを提供するこ
とにある。
〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の相変化
インク基材成分及びこれによる相変化インクは、上述の
従来の相変化インクの問題を解決する。
本発明の基材成分は、交換のきく着色材と組合わされ、
本発明の相変化インクとなる。この相変化インク基材成
分の、実質的に均一な厚さの薄いフィルム、及びこれか
らできるインクは、高い段階の明度及び彩度を有してい
る。インク基材の実質的に均一な厚みの薄い層は、やは
り直線的な光透過性を有する。
好適には、相変化インク基材成分は、脂肪性アミドを含
む材料から成っている。本発明の相変化インク基材成分
を作る工程は、脂肪性アミドを含む材料を用いる工程を
含み、この脂肪性アミドを含む材料を、交換のきく着色
剤と組み合わせる新規な工程も含んでいる。脂肪性アミ
ドを含む材料とは、典型的には、テトラアミド材料及び
モノアミド材料である。
本発明のその他の目的、特徴、及び利点は、以下の好適
な実施例による詳細な説明により明らかになる。
〔実施例〕
本発明は、相変化インクを製造するのに有用な相変化イ
ンク基材成分に関する。本発明の相変化インク基材成分
は、典型的には、脂肪性アミドを含む材料から成る。本
発明の相変化インクの脂肪性アミドを含む材料は、好適
にはテトラアミド材料である。相変化インクの基材をつ
くるのに好適なテトラアミド材料は、好適には脂肪酸、
ジアミン(エチレンジアミン)及び二量体酸の反応生成
物を含む二量体酸ベースのテトラアミドである。
炭素原子を10から20含む脂肪酸は、二量体酸ベース
のテトラアミドの生成に用いるのが好ましい。二量体酸
ベースのテトラアミドは、ユニオンキャンプ社にて製造
されており、エチレンジアミン、二量体酸、及び以下の
脂肪酸から成っている。
即ちデカン酸(ユニオンキャンプ X3202−23)
、ミリスチン酸(ユニオンキャンプX3202−56)
、ステアリン酸(ユニオンキャンプ X3138−43
、X3164−23、X3202−44、X3202−
46、X322265、X3261−37、X3261
−53、X3290−72)、トコサン酸(ユニオンキ
ャンプ X3202−36)である。本発明の目的のた
めに、もっとも好適な二量体酸ベースのテトラアミドは
、二量体酸、エチレンジアミン及びステアリン酸が化学
量論的にl:2:2の比のときの反応生成物である。ス
テアリン酸は、好適な脂肪酸の生成物である。これは、
二量体酸及びエチレンジアミンとともにあるこれの付加
物は、最も粘性の少ない二量体酸ベースのテトラアミド
を有するからである。その成分は、もっとも人手しやす
く、従ってコストが低い。
この脂肪性アミドを含む材料は、モノアミドを含んでも
よい。実際、この好適な例では、相変化インクの基体成
分は、テトラアミド成分とモノアミド成分の両方を含ん
でいる。このモノアミド成分は、典型的には1次または
2次モノアミドを含んでよい。しかし、2次モノアミド
のほうが好ましい。ウイコ・ケミカル・カンパニによっ
て製造されているケマミド・S(にemamido S
)ような、1次モノアミドであるステアラミドは、採用
可能である。2次モノアミドであるべへ二一ルベヘナミ
ド(ケマミドEX−666) 、ステアリルステアラミ
ド(ケマミドS−180及びケマミドEX−672)は
、みなウイコ・ケミカル・カンパニによって製造されて
いるが、大変有用なモノアミドである。しかしながら、
ステアリルステアラミドは、本発明の相変化インク基体
成分をつくるうえで選り抜きのモノアミドである。
本発明の好適な2次モノアミド成分を記述するもうひと
つの方法は、構造式によるものである。
いっそう詳しくいうと、2次モノアミド成分は、以下の
構造式によって表される成分を含んでいる。
CxHy−C−NHCaHb ここでXは5から21までの整数、 yは11から43までの整数、 aは6から22までの整数、 bは13から45までの整数である。
本発明の脂肪性アミドを含む材料の好適例は、互いに物
理的互換性のある複数の脂肪酸材料から成っている。典
型的には、複数の脂肪性アミド成分が、相変化インクの
基材成分として採用されても、この基材成分は、実質的
に融点が一つしかない。
この相変化インクの基材成分の融点は、好適には、少な
くとも約70℃、より好適には、少なくとも約80℃、
もっとも好適には少なくとも約85℃である。
好適な相変化インク基材成分は、テトラアミド及びモノ
アミドからなる。好適な実施例におけるモノアミドに対
するテトラアミドの重量比は、2:1から1:10であ
り、より好適には、約1:1から1=3である。
相変化インクの基材成分に一層の柔軟性と接着性とを付
加するために、接着性付与剤を採用してもよい。好適な
接着性付与剤は、脂肪性アミド成分材料と交換可能なも
のである。これらの中には、例えば、水素と化合したア
ビエチン(樹脂)酸のグリセリン・エステルであるフォ
ーチル85(Foral  85)、水素と化合したア
ビエチン(樹脂)酸のペンタエリトリトール・エステル
である7t−チル1Q5(Foral  105)があ
って、いずれもハークルス・ケミカル・カンパニによっ
て製造されている。更にネビル・ケミカル・カンパニに
よって製造されている合成ポリチル−°ン樹脂であるネ
ブクブクIQQ(Nevtacloo)及びネブタック
80  (Nevtac80)、更にグツドイヤー・ケ
ミカル・カンパニによって製造されている調整された合
成ポリテルペン樹脂であるウィングタック35(Win
gtack86)がある。しかしながら、フォーチル1
05は、本発明の相変化インク基材成分を作るうえで、
えりぬきの粘着性付与剤である。
本発明の相変化インクの基材成分を形成するために加え
ることの可能な成分は、可塑剤であって、これは、基材
成分と協同して柔軟性を増すとともに溶融状態における
粘性を低下させる。可塑剤は、本発明の成分中とくに好
ましいものであることがわかっており、フタル酸ジオク
チル、フタル酸ジウンデンル、フタル酸アルキルベンゼ
ン(サンティサイザ278)  リン酸トリフェニルが
あり、みなモノサンド・ケミカル・カンパニによって製
造されている。更に、FMCコーボレーンヨンによって
製造されているリン酸トリブトキンルエチル(KP−1
40) 、モノレックス・ケミカル・カンパニによって
製造されているフタル酸ジンクロヘキンル(モフレノタ
ス150)及びコダックによって製造されているトリオ
クチル・トリメリテートなどもある。しかしながら、本
発明の相変化インクの基材成分を製造するには、サンテ
ィザイザ278が可塑剤としては最良である。
この相変化インクの基材成分には、その他の成分を付加
してもよい。典型的な相変化インクの化学成分では、酸
化防止剤が基材成分の退色を防止するために用いられる
。好適な酸化防止剤としては、チバガイギー社製造のイ
アガノックス1010、ユニローヤルカンパニ製造のノ
ーガード76、ノーガード512、ノーガード524を
含むことができるが、最も好適な酸化防止剤は、ノーガ
ード524である。
一つの好適な例としては、ト目変化インク基材成分は、
テトラアミドとモノアミド成分、粘着性付与剤、可塑剤
、及び粘性調整剤を含んでいる。相変化インクの基材成
分における成分構成比の好適な範囲は、以下のようにな
る。テトラアミドの構成比が、約10から50重量%、
モノアミドの構成比が、約30から80重量%、粘着性
付与剤の構成比が、約0から25重量%、可塑剤の構成
比が、約Oから25重量%、粘性調整剤の構成比が0か
ら10重量%である。
すでに指摘したように、相変化インク基材成分から作ら
れた本発明の相変化インクは、優れた物理的性質を呈す
る。例えば、本発明の相変化インクは、従来の相変化イ
ンクとは異なり、実質的に均一な厚みの薄いフィルム上
に用いられるとき、高い水準の明度と、色相と、直線的
な光透過性を発揮するので、オーバーへッドプロジェク
ンヨン技術を用いてカラー画像を構成できる。
本発明に用いられた相変化インクの各伝達スペクトラム
は、市販の分光光度計を用いて測定された。この分光光
度計による測定は、この装置の製造者が提供している適
切な校正方法を用い、ASTM  E805  (アメ
リカ材料試験協会E305)  の「材料の色及び色の
違いを測定するときの装置を用いた標準的な方法」に従
い行った。
本発明の測色上の全般的な性質を検証し、定型化するた
めに、測定によって得られたデータは、ASTM  E
308  (CrEシステムを用いた対象物の色を特定
するための標準的な方法)iこしたがって、三刺激の統
合の手法を用いて整頓し、各相変化インクサンプルの1
976cIE  L*(明度)、a*(赤色度−緑色度
)、b*(黄色度−青色度)、及び(CIELAB)値
を測定した。さらに、CIELABの精神測定学(Ps
ychometricChroma)上の値、すなわち
C*ab、更にCIELABの精神測定上の色相角(H
ueAng I e)であるhを、出版物(lE15.
2測色学(1986年ウィーン、CIEセントラルビニ
ーロー刊、第2版)の内容に従って計算した。
従来の相変化インクとは異なり、本発明の相変化インク
基材成分の性質は、実質的に均一な厚さの薄いフィルム
上で、比較的高いL*の値を呈することである。本発明
の相変化インクの基材成分:ま、約20ミクロンの厚み
、好適には少なくとも約65ミクロン、さるに好適には
少なくとも約75ミクロン、もっとも好適には少なくと
も約85ミクロンの厚みをもつ実質的に均一な厚さの薄
いフィルム上で、ある明度を呈する。
この方法で作られた相変化インクは、実質的に均一な厚
さの薄いフィルム上で、比較的高いL*の値に加えて、
比較的高いC5ab値を有する。
従来の相変化インクは、実質的に均一な厚さの薄いフィ
ルム上でさえ、光透過性が極めて僅かしか線形性を示さ
ない。この相変化インク成分は、つのC*ab値を示し
、これは、厚みが約20ミクロンの実質的に均一な薄い
フィルム上で、減法混色の原色の黄色、マゼンタ、シア
ンの相変化インク成分が示すものである。これらの値は
、好適には、黄色のインク成分については、少なくとも
50であり、マゼンタインク成分については少なくとも
50であり、シアンインク成分については、少なくとも
30である。−層好適には、C*ab値の減法混色にお
ける値は、黄色、マゼンタ、シアンの各いろについてそ
れぞれ少なくとも60.60.35である。さらにもっ
とも好適には、これらのCIab値は、夫々67.69
.40である。
黒の相変化インク成分の光透過性のレベルは、このとき
の色の強度を最大化させるために最低となることが重要
である。従って、黒色相変化インクにおける約20ミク
ロンの厚みの実質的に均一な薄いフィルム上でのし*値
は、約35を超えないことが好ましく、より好適には約
30を、さらに最も好適には約25を超えないことが望
ましい。
各相変化インク及びインクの基材成分は、きわめて耐久
性がある。耐久性の一つの目安は、対摩耗性である。本
発明の目的のためには、C510の型式の研摩屑ホイー
ルに500グラムの荷重をかけたテレダイン・ティパー
・アブレイダ(Teledyne  Taber  A
brader)モデル5130を用いて、本発明の相変
化インク基材成分からつくられたインクの印刷サンプル
を試験することによって測定する。この研摩屑ホイール
は、各サンプルの研摩を行ったあと5−11の再研摩デ
ィスクを用いて再研摩される。紙に印刷されたサンプル
は、ASTM  D4060−84 (ティパー・アブ
レイダによる有機コーティングの耐摩耗性の標準的な試
験方法)に従って試験する。光透過性の薄いフィルムに
印刷されたサンプルは、ASTM  D1044−85
 (透明プラスチック表面の耐摩耗性の標準的な試験方
法)に従って試験する。印刷サンプルは上述のように試
験され、優れた耐摩耗性を呈することがわかった。
相変化インク及びインクの基材成分の耐久性に関して試
験された別の物理的性質は、オフセット拳トラ7ス7y
(offset  transfer)である。この性
質は、印刷物をその上その上と積み上げたとき、隣り合
わせになった別の基層に、外気または上昇させた温度に
て、印刷された相変化インクが、被着するかどうかを試
験するためのブロッキングテスト (offsetti
ng)によって評価することができる。このブロッキン
グテストは、基材成分によってつくられた相変化インク
を紙又は薄いフィルム基層に印刷し、これをマニラ・フ
ォルダ(manila  folder)の中に置き、
8,5インチの幅と11インチの長さの1ポンドのアル
ミ片の下におき、10ポンドブロツクの荷重を均等にか
けることによって行う。
これらの印刷サンプルは、70℃の一定温度の炉のなか
に24時間いれる。相変化インクのの印刷サンプルは、
上述のブロッキングテストに供されたが、オフセット、
拡散、被着の兆候は見られなかった。
相変化インクのもう一つの大切な性質は、粘性である。
溶融したインクの粘性は、インクジエノト装置と適合し
なければならず、インクの他の物理的性質と条件の折り
合いを付けなければならない。発明の目的のためには、
相変化インクの粘性は、大きな円錐を有するフエランテ
ィ・ンヤーレイ・コーン・プレート (Ferrant
i −3hirley  Cone  Piate)粘
性計によって測定される。相変化インクの基は成分の粘
性は、150℃において、また本発明のインク成分に関
しては、約5から30cpsが適当であり、さらに好適
には約9から12cpsである。
相変化インクの基材成分、及び最終的にはこれによって
生成するインクの粘性は、粘性調整剤の添加によって約
10から20%減少させることができる。この調整剤と
して好適な材料は、脂肪族のケトン、より好適にはステ
アロン(stearon)を10重量%未満の添加とし
たものである。
相変化インクの基材成分は、これと着色剤とを組み合わ
せることによってインクとなる。好適には、減法混色の
原色の相変化インクの組は、インク基材成分と、交換可
能な減法混色の原色着色剤との組合わせによって形成さ
れる。本発明の減法混色の原色によって着色された相変
化インクは、四つの染料成分からなる。すなわち、シア
ン、マゼンタ、イエロウ、そして黒である。好適には、
用いられている減法混色の原色は、カラーインデクス(
C,1,)の油溶性染料または分散染料のいずれでもよ
い。なんらかのカラーインデクスの塩基性染料を採用す
ると、この塩基性染料と同モルのステアリン酸ナトリウ
ムを相変化インク基材成分に添加することによって、油
溶性染料を本質的に発生させることになり、うまくいっ
てきた。
酸性染料及び直接染料は、ある程度までは、交換可能で
あることがわかっている。
〔例1〕 この例は、好適な相変化インク基材成分を用いた減法混
色の原色の好適な相変化インクの製造方法を示すもので
ある。より詳しくいうと、減法混色の原色の固体状相変
化インクの固まりは、以下の方法にて製造する。ケママ
イド(Kemam i d e)S−180を56グラ
ム1.:L 二L/ 7ヅ([Jnirez)X37−
523−235  (ユニオンキャンプ社製造で、二量
体酸1モル、エチレンジアミン2モル、ステアリン酸2
モルからなる二量体酸ベースのテトラアミド材料)30
グラム、フォーラル105を10グラム、サンティサイ
ザ278を4グラム、及びイントラサーム・イエロウ(
IntrathermYellow)346の黄色着色
剤(Crampton  and  Knowles、
  C,I。
Disperse  Yellow  238)を1グ
ラム、これらを500m1のビーカーにいれ、かきまぜ
ながら150℃まで加熱する。材料が均一になると、細
かいステンレススチールのメツシュスクリーンを含む加
熱したファネルによって、溶融インクをろ過する。ろ過
したものを、鋳型の中に注ぎ、固体化させる。黄色染料
の固体インクの固まりができあがる。
上述の手続きは、黄色染料を、インクジェットカラープ
リントに必要な他の原色に置き換えて、以下に述べるよ
うにくりかえされる。2グラムのネブチューンレッドベ
ースNB543 (BASF。
C,I、   5olvent  Red49)によっ
てマゼンタの固体インクの固まりを作る。2,4グラム
のネオ−ジンブルーFF−4012原色ンアンl剤(B
ASF、カラーインデクス番号は、まだ認可されていな
い)によってシアンの固体インクの固まりをつくる。3
グラムのランプロノールブラックBR黒色着色剤(IC
I、C,l5olvent  Black  35)!
、ニーよッテ黒色の固体インクの固まりを作る。
〔例2〕 この例は、相変化インク、及びインク成分の明度を向上
させ、しかも本発明の相変化インク成分の彩度を向上さ
せる。
2インチ角の光透過性ガラス板を、その端部において、
紫外線硬化性のエポキシ樹脂によって接合させ、他端は
解放したままにする。坂の面が約20ミクロンの幅をも
って離間するように板を接合し、解放端にて約3/16
インチのオフセントを与え、挿入端を形成する。イエロ
ウ、マゼンタ、シアンの例1でのべた各相変化インクの
固まりのサンプルの各々は、この挿入端の一つの上に配
置する。ここで板を106℃まで加熱する。この温度に
おいて、インクは溶融し、毛管現象によって板の面の間
の空間に向かって入っていく。従って、相変化インクが
冷却されると、実質的に均一な厚さの相変化インクが生
成される。各原色における透過性スペクトラムの試験デ
ータを、下記の表1に示す。(測定条件は、イルミネイ
トCが、観測者に対して2℃の角度にあり、小さい面積
の窓があり、鏡のような面となっていて、波長の間隔は
10nmである。) 表  1 ガラスのみ 92J4   −1.65    1.80    2
.44   132.57本発明のインク基材及びイエ
ロウ、マゼンタ、及びシアンのインク成分は、比較的高
い明度(L*)を持ち、一方で、黒色インクの明度L*
は、本発明のイエロウ、マゼンタ、及びシアンの高い明
度に対して比較的低くなっている。
〔発明の効果〕
本発明による相変化インクは、フィルムなどに印刷され
た場合、光透過性に線形性があるので、オーバーへラド
プロジェクタ用のフィルム等への印刷に好適である。
また、本発明による相変化インクは、溶融点が比較的高
く、耐久性があるので、これの印刷物を堆積しても、印
刷物間に転写が起こりにくい。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 相変化インクの基材成分として、脂肪性アミドを用いる
    ことを特徴とする相変化インク。
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