JPH10510862A - 改質されたカーボン生産品を含むインク噴射式のインク配合物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 水系ビヒクルと、少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カーボン生産品を含む水系インク噴射用インク組成物が開示される。その有機基は、ａ）少なくとも１種の芳香族基、及びｂ）少なくとも１種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み合わせを含む。芳香族基を有する有機基は、芳香族基によって炭素に直接結合する。有機基は、ａ）少なくとも１種のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、及びｂ）少なくとも１種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み合わせを含むこともできる。また、本発明のインク噴射用インクを施すことによるインク噴射記録方法が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 改質されたカーボン生産品を含むインク噴射式のインク配合物 発明の背景 発明の分野 本発明は、顔料としてカーボン生産品を含むインク噴射式印刷用の水系インク 配合物に関する。 関連技術の説明 インク噴射式印刷は、電気信号に応答して、紙、透明フィルム、又は繊維材料 のような基材の上にインクの液滴を形成・堆積させる非接触式プロセスである。 一般に、インク噴射式印刷システムは、連続方式又はドロップオンデマンド方式 である。連続的なインク噴射システムにおいて、インクは、少なくとも１つのオ リフィス又はノズルを通して圧力下で連続的な流れとして吐出される。この流れ は、オリフィスから一定の距離で攪乱され、破壊されて液滴になる。この破壊箇 所で、液滴は、デジタルデータ信号によって帯電され、電場の中を通過する。電 場は各液滴の軌道を再循環用のガーターに誘導し、あるいは、記録媒体上の特定 の位置に誘導し、像を形成させる。ドロップオンデマンドシステムにおいて、液 滴は、デジタルデータ信号によって発生させた圧力によって、オリフィスから記 録媒体上の位置に直接吐出される。液滴が記録媒体の上に堆積される必要がなけ れば、液滴は形成・吐出されない。ドロップオンデマンドシステムは、インクの 回収、帯電、方向調節を必要としないといった点で、連続システムに勝るいくつ かの長所を有する。 ドロップオンデマンドのインク噴射システムには、基本的に３通 りの方式がある。１つの方式は、一方の端部にノズルを備えたインク充填チャン ネルと、他方の端部付近に圧力パルスを発生させる圧電性トランスデューサーを 有する。トランスデューサーの割合に大きいサイズは、印刷の品質を損うことが あるノズルの狭い間隔を回避する。トランスデューサーの物理的制約は、低いイ ンク滴速度と遅い印刷スピードをもたらす。また、低い液滴速度は、液滴の速度 変動と方向性の公差を悪化させることがある。 ドロップオンデマンドシステムの第２の方式は、熱インク噴射又はバブル噴射 プリンターとして知られている。主な構成部分は、一方の端部にノズルを備えた インク充填チャンネルと、そのノズル付近の熱発生抵抗器である。印刷信号は、 各インク通路の中の抵抗層に電流パルスを生じさせ、直ぐ近くのインクを蒸発さ せ、泡を発生させる。チャンネル内のインクの一部は、泡の膨張によって液滴が 加速されながら、オリフィスを通って強制的に吐出される。熱又はバブル方式の インク噴射プリンターは、高速度の液滴を発生させ、ノズルの非常に狭い間隔を 可能にし、印刷の高い品質をもたらす。 ドロップオンデマンドのインク噴射装置の第３の方式は、音響インクプリンタ ーとして知られる。このプリンターは、圧電性トランスデューサーによって発生 させた音の平面波が衝突する球面レンズによって生じた、収束された音波ビーム を利用する。収束された音波ビームは液体の表面に圧力を及ぼし、像形成基材の 上に、インクの小滴を噴射させる。 一般に、インク噴射プリンター用の通常のインクは、水、又は水と水可溶性若 しくは水相溶性有機溶媒を含む混合物のビヒクルの中に可溶な、染料のような着 色剤を含む。ここで、染料は、インク噴射用インクに使用された場合、いくつか の欠点を有する。染料は水溶性であり、又は水と有機物の混合物に可溶であり、 水分又は水に 曝された場合、再溶解する又は染み出すことがある。染料の像は、フェルトペン のマーカーと接触すると又は指でこすられると、汚れたりこすり落とされたりす る。また、染料は蛍光、日光、紫外線などの光に対して安定性が乏しい。また、 可溶性染料を含むインクは、溶媒の蒸発、染料の溶解性の変化、染料の結晶化、 不純物の存在などによって、噴射チャンネルの閉塞を生じさせることがある。ま た、染料を成分としたインクは、熱的安定性や化学的安定性が乏しく、これらが 粗悪な印刷品質をもたらすことがある。また、染料は、紙の気孔の中ににじむ又 は拡散することがあり、このため、粗悪な印刷品質や像の低い光学濃度を生じさ せることもある。特定の染料含有インク噴射用インクには、特殊な紙が必要なこ ともある。また、インクに含まれる染料の多くは、潜在的に性質が突然に変化す ることが起こり得る。 また、染料の代わりに又は組み合わせて、顔料がインク噴射用インクの着色剤 として使用されている。顔料は、水の作用によって変化しない性質、光の作用に よって変化しない性質、像密度、熱安定性、酸化・化学的安定性、他の着色剤と の適合性、コーティング／処理された紙と普通紙の双方への適合性のような面に おいて、染料よりも優れた特性を提供する。また、顔料は一般に性質が突然に変 化することはない。インク噴射用インクに使用される顔料には、カーボンブラッ ク、二酸化チタンホワイト、コバルトブルー(CoO-Al₂O₃)、クロムイェロー(P_bC_r O₄)が挙げられる。カーボンブラックは、赤外線を吸収し、バーコードの線に使 用されることができる。 このような顔料の使用に伴う主な問題は分散である。カーボンブラックのよう な顔料粒子は、一般に、集塊の又は凝集した状態から出発する。ここで、インク 噴射用インクを調製するには、カーボン ブラックはその状態で分散・安定化される必要があり、というのは、分散の程度 が、噴射適性、印刷品質、光学濃度などのインク噴射印刷特性に直接影響するか らである。また、熱又はバブル方式のインク噴射プリンターのノズル開口は、一 般に、直径が約40〜60μｍであるため、インク噴射用インクがこれらの開口を封 鎖又は閉塞しないことの保証が重要である。このため、顔料粒子を出来るだけ小 さくすることが必要である。カーボンブラックは、個々の凝集体までバラバラに されることが好ましい。小さな顔料粒子は、保管の際に沈降する傾向が小さく、 したがって、カーボンブラック分散の安定性にさらに寄与する。 これらの要件のため、通常の水系の顔料含有インク噴射用インクは、一般に、 インクビヒクル、顔料、分散剤、及びインクの乾燥やオリフィス閉塞を防ぐため の保湿剤を含む。また、殺生剤、バインダー、塩、乾燥剤、浸透剤などの付加的 な添加剤を含めることもできる。 分散剤は、分子の一部が顔料に結合し、他の部分はビヒクルに馴染む物質であ る。一般に、分散剤は顔料粒子をコーティングし、さらにビヒクルのコーティン グを引き付け、これによってコーティングされた粒子がビヒクル中に分散するこ とを可能にする。したがって、保護被覆によって生じた立体的又は電気的・立体 的反発によって、顔料粒子の凝固や凝集が抑えられる。 顔料を含有するインク噴射用インクの通常の製造工程はよく知られており、次 の通りである。第１に、液体噴射衝突チャンバー、媒体ミル、ボールミル、ロー ルミル、高速ラインミル、ホモジナィザー、サインドグラインダーなどの各種の 機械的分散プロセスによって、溶媒と分散剤の存在下で顔料が微細に粉砕される 。この粉砕工程がなければ、分散剤は有効でないことが多い。顔料の分散系はビ ヒクルによってさらに希釈され、所望の濃度を得ることができる。最終的に、保 湿剤、粘度調節剤、殺生剤、防カビ剤、pH調節剤、腐食防止剤などのいくつかの 付加的なインク成分が顔料分散系に添加されることができる。ビヒクルによって さらに希釈することもできる。また、濾過や遠心分離によって割合に大きい粒子 を除去する必要があることもある。 水系インクの特性、製造、用途の広範囲な説明は、文献「The Printing Manua l，5th Ed.，Leachら、Eds．（Chapman & Hall，1993）」を参照されたい。 このように、時間とコストの大半は、水系媒体の中に顔料を十分に分散させる ことに費される。顔料の分散を容易にし改良することの要請は、下記に説明する 特許に反映されている。 米国特許第 5184148号は、酸性カーボンブラックを含む水系液体媒体と、3000 〜30000 の重量平均分子量を有する水溶性樹脂、を含むインク噴射用インクを開 示している。この樹脂は、液体媒体中のカーボンブラックの分散安定性を改良す る作用をする。界面活性剤、消泡剤、防腐剤、染料などのその他の添加剤を含め ることもできる。 米国特許第 4597794号は、疎水性と親水性の双方の構成部分を有するポリマー を含む水分散系ビヒクルの中に、顔料の微粒子を分散させることによって製造し たインクを使用する、インク噴射書き込みプロセスを開示している。親水性部分 は、カルボン酸基、スルホン酸基、スルフェート基のような親水性部分が含めら れた重合性ビニル基を主として有するモノマーのポリマーで形成する。親水性基 が付加されるモノマーの例には、スチレンとその誘導体、ビニルナフタレンとそ の誘導体、Ｃ₈〜Ｃ₈脂肪族アルコールのαとβのエチレン的不飽和カルボキシレ ートが挙げられる。ポリマーの疎水性 部分は顔料に吸着し、親水性部分は顔料の反対に向いて水その他の水系溶媒と結 合する。このメカニズムは、顔料の改良された分散を与える。開示のインク組成 物は、界面活性剤、塩、樹脂、染料などの添加剤をさらに含むこともできる。 米国特許 4530961号は、インク噴射用インクの製造に使用されることができる 、アルカリの親水性モノマー又はカルボン酸アンモニウム付加ポリアクリレート をグラフトしたカーボンブラックの水分散系を開示している。このカーボンブラ ックは、水溶性過酸化物によって水中で処理され、過酸化処理の後、水溶性アク リルモノマートと追加の過酸化物が添加される。このプロセスは、モノマーのフ リーラジカル重合とカーボンブラック上のグラフト化の同時の均一な生成をもた らす。この組成物は、界面活性剤、湿潤剤、染料その他の添加剤をさらに含むこ ともできる。 米国特許第 5281261号は、ポリマーのビニル芳香族系塩が表面に化学的にグラ フトされた又は吸着されたカーボンブラック粒子を含むインクを開示している。 この塩は、カーボンブラックと塩の芳香族基の同等な疎水性によって、カーボン ブラックの表面に単に吸着されることができる。塩がカーボンブラックにグラフ トされると、カーボンブラックに直接グラフトされるのは塩の芳香族部分ではな い。その反対に、塩の重合性オレフィン基がカーボンブラックと相互作用し、そ れに結合した塩とグラフトする。あるいは、一般的なインク噴射用インクと同様 に、界面活性剤、湿潤剤、染料などが存在することもできる。 上記の米国特許と文献は、本願でも参考にして取り入れられている。 インク噴射用インクに、カーボンブラックのような顔料を使用することは、染 料に代わり得るものを提供するが、過度な加工やコス トを招くことなく、その最小粒子に安定して分散され得る顔料に対して、ニーズ が依然として存在している。 発明の要旨 本発明は、水系ビヒクルと、少なくとも１種の有機基が結合したカーボンを含 む改質カーボン生産品、を含む水系インク噴射用インク組成物に関する。本願に おける「カーボン」は、ジアゾニウム塩と反応して上記の改質カーボン生産品を 生成することが可能なものである。カーボンは、結晶質又はアモルファスのいず れでもよい。例えば、限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラ ック、ガラス質炭素、活性木炭、活性炭、及びそれらの混合物が挙げられる。こ れらの微細に分割された形態が好ましい。有機基は、ａ）少なくとも１種の芳香 族基とｂ）少なくとも１種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオ ン基とイオン性基を含む。芳香族基を有する有機基は、芳香族基によってカーボ ンに直接結合する。 また、本発明は、水系ビヒクルと上記改質カーボン生産品を含む水系インク噴 射用インク組成物に関する。改質カーボン生産品の有機基は、ａ）少なくとも１ 種のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル基とｂ）少なくとも１種のイオン基、少なくとも１種の イオン性基、又はイオン基とイオン性基の混合を含む。本発明のインク噴射用イ ンクは、望ましい分散安定性、噴射適性、印刷品質、及び像の光学濃度を提供す る。また、本発明は、本発明のインク噴射用インクを使用し、インク噴射印刷ヘ ッドのオリフィスから印刷用媒体インク液滴を施す工程を有する、インク噴射印 刷方法に関する。 さらに、本発明は、水系インク噴射用インクに本発明の改質カーボン生産品を 添加する又は混和する工程を含む、水系インク噴射用 インクの光学濃度を高める方法に関する。 好ましい態様の説明 本発明は、水系ビヒクルと改質カーボン生産品を含む水系インク噴射用インク 組成物に関する。通常のカーボン顔料に比較して、本発明のインク噴射用インク に使用される改質カーボン生産品は、水系ビヒクル中に分散させることが難しい 。この改質カーボンは、通常の粉砕プロセスを必ずしも必要とせず、有用なイン クを得るために分散剤を必ずしも必要としない。好ましくは、この改質カーボン 生産品は、顔料を水の中に容易に分散させるために、低い剪断の撹拌又は混合を 必要とするに過ぎない。 本願におけるカーボンは、ジアゾニウム塩と反応して上記の改質カーボン生産 品を生成することができる。カーボンは結晶質又はアモルファスのいずれでもよ い。例えば、限定されるものではないが、グラファイト、カーボンブラック、ガ ラス質炭素、活性木炭、活性炭などが挙げられる。これらの微細に分割された形 態が好ましく、種々のカーボンの混合物を使用することもできる。本カーボン生 産品は、液体反応媒体中で上記のカーボンにジアゾニウム塩を反応させ、少なく とも１種の有機基をカーボン表面に結合させることによって製造することができ る。好ましい反応媒体には、水、水を含む媒体、アルコールを含む媒体が挙げら れる。水が最も好ましい媒体である。カーボンがカーボンブラックである場合の これらの改質カーボン生産品、及びそれらの種々の製造方法は、米国特許出願第 08／356660号（発明の名称：カーボンブラックとジアゾニウム塩の反応、得られ たカーボンブラック生産品及びそれらの用途、1994年12月15日出願）に記載され ており、この出願、及びその出願と同日に出願されたその一部継続出願の開示事 項は、本願でも参考にして 取り入れられている。カーボンがカーボンブラックでない場合のこれらの改質カ ーボン生産品とそれらの種々の製造方法は、原出願の米国特許出願第08／356653 号（カーボン材料とジアゾニウム塩との反応及び得られたカーボン生産品、1994 年12月15日出願）に開示されており、この出願も本願で参考にして取り入れられ ている。 これらの改質カーボン生産品を製造するため、ジアゾニウム塩は、カーボンと の反応を可能にするのに十分安定であることのみが必要である。即ち、反応は一 部のジアゾニウム塩とで生じることができ、その他の部分は不安定で分解される と考えられる。ある分解プロセスは、カーボンとジアゾニウム塩の反応と競合し 、カーボンに結合する有機基の合計数を減らすことがある。また、かなりのジア ゾニウム塩が分解される高温で反応が行なわれることもある。また、高温は、反 応媒体中のジアゾニウム塩の溶解性を首尾よく高め、プロセスの間のその取扱性 を改良することがある。ここで、高温は、別な分解プロセスによってジアゾニウ ム塩の部分的なロスを招くことがある。 カーボンブラックは、希薄な容易に撹拌される水系スラリーとして存在する、 又は適切な量のカーボンブラックの造粒水の存在下でジアゾニウム塩と反応する ことができる。所望により、通常の造粒技術を用いてカーボンブラックのペレッ トが作成されることもできる。その他のカーボンも、同様にジアゾニウム塩と反 応することができる。また、カーボンブラック以外のカーボンを用いた改質カー ボン生産品がインク噴射用インクに使用された場合、インク中での不都合の沈降 を防ぐため、カーボンを反応の前に微細な粒子サイズに粉砕することが好ましい 。カーボンに結合することができる好ましい有機基は、官能基としてのイオン基 又はイオン性基で置換された有機基である。イオン性基とは、使用される媒体中 でイオン基を 生成することができる基である。イオン基はアニオン基又はカチオン基でよく、 イオン性基はアニオン又はカチオンを生成することができる。 アニオンを生成するイオン性官能基には、例えば、酸性基や酸性基の塩がある 。したがって、有機基は、有機酸から誘導された基を含む。好ましくは、アニオ ンを生成するイオン基を含む場合、この有機基はａ）芳香族基又はＣ₁〜Ｃ₁₂ア ルキル基と、ｂ）11未満の pKaを有する少なくとも１種の酸性基、又は11未満の pKaを有する少なくとも１種の酸性基の塩、又は11未満の pKaを有する少なくと も１種の酸性基の塩と11未満の pKaを有する少なくとも１種の酸性基の塩の混合 物、を有する。酸性基の pKaとは、全体としての有機基の pKaを言い、酸性置換 基だけではない。より好ましくは、 pKaは10未満であり、最も好ましくは９未満 である。好ましくは、有機基の芳香族基又はアルキル基が、カーボンに直接結合 する。芳香族基は、例えばアルキル基でさらに置換されることができ、置換され なくてもよい。Ｃ₁〜Ｃ₁₂アルキル基は枝分かれしても枝分かれしていなくても よく、好ましくはエチルである。より好ましくは、有機基はフェニル基又はナフ チル基であり、酸性基はスルホン酸基、スルフィン酸基、ホスホン酸基、又はカ ルボン酸基である。例としては、-COOH，-SO₃H，-PO₃H₂，-SO₂NH₂，-SO₂NHCOR、 及びこれらの塩の例えば-COONa，-COOK，-COO^-NR₄ ⁺，-SO₃Na，-HPO₃Na，-SO₃ ^-NR₄ ⁺ ，PO₃Na₂などが挙げられ、ここでＲはアルキル基又はフェニル基である。特に 好ましいイオン性置換基は、-COOH，-SO₃H、及びこれらのナトリウム塩とカリウ ム塩である。 より好ましくは、有機基は、置換又は未置換のスルホフェニル基又はその塩、 置換又は未置換の（ポリスルホ）フェニル基又はその塩、置換又は未置換のスル ホナフチル基又はその塩、置換又は未置 換の（ポリスルホ）ナフチル基又はその塩である。好ましい置換スルホフェニル 基はヒドロキシスルホフェニル基又はその塩である。 アニオンを生成するイオン性官能基を有する特定の有機基は、ｐ−スルホフェ ニル、４−ヒドロキシ−３−スルホフェニル、及び２−スルホエチルである。 アミンは、カチオン基を生成するイオン性官能基の例であり、アニオンを生成 するイオン性基について先に説明したのと同じ有機基に結合することができる。 例えば、アミンは、酸性媒体中でプロトン付加されてアンモニウム基を生成する ことができる。好ましくは、アミン置換基を有する有機基は、５未満の pKbを有 する。第四アンモニウム基（-NR₃ ⁺）と第四ホスホニウム基（-PR₃ ⁺）もまたカチ オン基の例であり、アニオンを生成するイオン性基について先に説明したものと 同じ有機基に結合することができる。好ましくは、有機基は、フェニル基やナフ チル基のような芳香族基、第四アンモニウム基、又は第四ホスホニウム基を含む 。芳香族基は、好ましくは炭素に直接結合する。四級化環状アミンや四級化芳香 族アミンもまた有機基として使用されることができる。即ち、この面からＮ−メ チル−ピリジルのような窒素置換ピリジニウム化合物も使用可能である。この有 機基の例には、限定されるものではないが、3-C₅H₄N(C₂H₅)⁺，C₆H₄NC₅H₅ ⁺，C₆H₄ COCH₂N(CH₃)₃ ⁺，C₆H₄COCH₂(NC₅H₅)⁺，3-C₅H₄N(CH₃)⁺，C₆H₄CH₂N(CH₃)₃ ⁺などが挙 げられる。 イオン基又はイオン性基で置換された結合有機基を有する改質カーボン生産品 の長所は、その改質カーボン生産品がその未処理カーボンに比較して向上した水 分散性を有することである。一般に、改質カーボン生産品の水分散性は、イオン 性基を有するカーボンに結合した有機基の数、又は所与の有機基に結合したイオ ン性基の数が増加すると向上する。即ち、改質カーボン生産品に結合したイオン 性基の数の増加は、それらの水分散性を高め、所望のレベルまで水分散性を調節 することを可能にする。カーボンに結合した有機基としてアミンを含む改質カー ボン生産品の水分散性は、水系ビヒクルを酸性にすることによって高められるこ とに留意すべきである。 改質カーボン生産品の水分散性は、ある程度まで電荷安定性によって決まるた め、水系媒体のイオン強度は 0.1モル未満であることが好ましい。より好ましく は、イオン強度は0.01モル未満である。本発明の改質カーボン生産品は副生物や 塩を含まないことが好ましい。 本発明の水分散性の改質カーボン生産品が調製される場合、イオン基又はイオ ン性基が反応媒体中でイオン化されることが好ましい。得られた生産品の分散系 又はスラリーは、そのままで使用されることができ、又は使用の前に希釈される こともできる。あるいは、改質カーボン生産品は、カーボンブラックに通常使用 される技術によって乾燥されることもできる。これらの技術には、限定されるも のではないが、炉やロータリーキルンの中での乾燥が挙げられる。ここで、過度 の乾燥は、水分散性のレベルを損なうことがある。上記の改質カーボン生産品が 、所望の程度で容易に水系ビヒクルの中で分散しない場合、その改質カーボン生 産品は、粉砕や解砕のような一般に知られる技術を用いて分散させることができ る。 水系ビヒクルと顔料としての安定に分散した改質カーボン生産品を含むインク 噴射用インクの調製は、上記のカーボン生産品を使用すれば、最少限の成分とプ ロセス工程で行なうことができる。このようなインクは、当該技術で公知の任意 のインク噴射プリンターに使用することができる。好ましくは、本発明のインク 噴射用インクの中に本カーボン生産品は、インク噴射用インクの20重量％以下の 量で存在する。また、未改質カーボンと本発明の改質カーボン生産 品の混合物を含むインク噴射用インク配合物を使用することは、本発明の範囲の 中に含まれる。本インク噴射用インクの特性をさらに改良するために、下記に説 明するような一般的な添加剤を分散系に添加することもできる。 特に、インク中の水の蒸発速度を抑えて閉塞を防止する目的で、保湿剤を添加 することができる。インクが乾燥し始めると、保湿剤の濃度が高くなり、それ以 降の蒸発は低下する。保湿剤は、粘度、pH、表面張力、光学的密度、印刷品質な どのインクとそれから得られる印刷の別な特性に影響を及ぼすこともある。好ま しい保湿剤には、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリ コール、グリセリン、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリ プロピレングリコール、アミド、エーテル、カルボン酸、エステル、アルコール 、有機スルフィド、有機スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体、カルビト ール、ブチルカルビトール、セルソルブ、エーテル誘導体、アミノアルコール、 ケトンなどが挙げられる。 バクテリアの成長を防ぐには、ベンゾエートやソルベート塩のような殺生剤が 重要である。バクテリアはインクノズルよりも大きいことが多く、閉塞その他の 問題を生じさせることがある。バインダーは、基材に付着し、着色剤を紙に支持 する。例としては、ポリエステル、ポリエステルメラミン、スチレンアクリル酸 コポリマー、スチレンアクリル酸−アルキルアクリレートコポリマー、スチレン マレイン酸コポリマー、スチレンマレイン酸−アルキルアクリレートコポリマー 、スチレンメタアクリル酸コポリマー、スチレンメタアクリル酸−アルキルアク リレートコポリマー、スチレンマレインハーフエステルコポリマー、ビニルナフ タレン−アクリル酸コポリマー、ビニルナフタレン−マレイン酸コポリマー、及 びこれらの塩 が挙げられる。乾燥促進剤は、インクが紙の上に施された後にインクの蒸発を促 進する。これらの例としては、ナトリウムラウリルスルフェート、Ｎ，Ｎ−ジエ チル−ｍ−トルアミド、シクロヘキシルピロリジノン、ブチルカルビトールなど が挙げられる。アルコール、ナトリウムラウリルスルフェート、エステル、ケト ンなどの浸透剤は、インクが紙の表面から浸透することを助長する。また、液体 インクの乾燥速度を高めるためにアルコールが使用されることもある。洗剤や石 けんのような界面活性剤は、表面張力を低下させ、インクが基材の表面に拡がる ことを助長する。 また、改質カーボン生産品を基剤としたインク噴射用インクは、色調を改良し 光学濃度を調節するために、ある染料を含むことができる。このような染料には 、食品用染料、FD＆Ｃ染料、フタロシアニンテトラスルホン酸の誘導体の例えば 銅フタロシアニン誘導体、テトラナトリウム塩、テトラアンモニウム塩、テトラ カリウム塩、テトラリチウム塩などが挙げられる。 また、改質カーボン生産品を基剤としたインク噴射用インクにポリマーやオリ ゴマーを添加することもできる。このようなインクから得られる像は、添加され たポリマーやオリゴマーの重合又は架橋によって水不溶性になることができる。 また、本発明の改質カーボン生産品を用いたインク噴射用インクの製造におい て、徐々に小さくなるサイズのフィルターによってインクを段階的に濾過するこ とによって、一層望ましい最終生産品を得ることもできる。例えば、最初に 3.0 μｍのフィルターを用いて濾過し、次いで 1.0μｍのフィルターを用いて濾過し 、必要によりさらに続けることもできる。また、インク噴射用インクの中の改質 カーボン生産品のサイズは、約２μｍ以下であることが好ましい。より好ましく は、改質カーボン生産品のサイズは１μｍ以下である 。 有利には、本発明のインク噴射用インクは経時的に且つ広い温度範囲にわたっ て優れた安定性を有し、望ましい粘度と表面張力を有し、印刷されると良好な光 学的密度、印刷鮮明性、摩擦抵抗、耐水性を有する。特に良好な耐水性は、この 特性を付与する特定のスチレン化（stryenated）アクリルをインク噴射用インク が含む場合に得ることができる。例えば、このようなスチレン化アクリルの１つ は、約4200の分子量、約２の多分散度、約 215の酸価、約 128℃の軟化点、約67 ℃のTgを有する。市販の例としてはジョンクリル58アクリル（ジョンクリルは、 ウィスコンシン州のラシネにあるジョンソンポリマー社の商標）があり、これは ジョンクリル680 の溶液である。 インク噴射用インクに本発明の改質カーボン生産品を用いると、70ダイン／cm を超える高い表面張力と、1.9センチポイズを下回る低い粘度が得られる。表面 張力は、必要により他の成分を添加して下げることもできる。この処方の融通性 は、液滴のサイズと均一性の調節を可能にする。下記により詳しく説明するよう に、本発明のインク噴射用インクの配合物を用いて優れた光学濃度が得られてい る。 下記の例は例証の目的に過ぎなく、本発明の請求の範囲を限定するものではな い。 例：カーボンとインクの特性を評価するために使用した方法 表面積 表面積の測定は、ASTMのD-4820による BET窒素表面積を用いた。CTAB面積はAS TMのD-3765によって求めた。DBPAデータはASTMのD-2414によって求めた。 表面張力 インクの表面張力は、CSC-DU NOUY 張力計No.70535(CSCサイエンティフィック Co．社、フェア−ファックス、バージニア州)とASTMの D1331と D1590の方法を 用いて測定した。 粘度 インク粘度は、Cannon-Fenske（逆流式）粘度計（Cannon Instrument 社、ス テートカレッジ、ペンシルバニア州）とASTMのD445とD446の方法を用いて測定し た。また、ノルクロス社（ニュートン、マサチューセッツ州）から入手したNo. １シェルカップを使用し、ASTMの D4212の方法を用いてインクの一部の粘度を測 定した。両方法の結果の間には良好な相関が見られた。 粒子直径 平均粒子直径と最大の検出直径は、マイクロトラック超粒子測定器（Leeds & Northrup社、セイントピーターズバーグ、フロリダ州）を用いて測定した。次の 条件、即ち、不透明、非球形粒子、粒子真密度＝1.86ｇ／cm³を使用し、分散液 として水を用いた。運転時間は６分間とした。（マイクロトラックはLeeds & No rthrup社の登録商標である。） 光学濃度 ３ミルのBirdアプリケーターを用いて液体インクのコーティングを施し、次い でフィルムを通風乾燥することによって作成したフィルムの光学濃度を、マクベ ス RD918濃度計（マクベス社、ニューウィンドソール、ニュヨーク州）を用い、 さらにANSIのCGATS.4-1993の方法を用いて測定した。光学濃度はNashuaゼログラ フィー白色紙20番（Nashua社から入手した未コーティング原材料、Nashua、ニュ ーハンプシャー州）を用いて測定した。（マクベスはKollmorgen Instruments社 の登録商標である。） 印刷品質 印刷品質は、基材上のインク膜によって得られる像の鮮明さ（又は特質）であ る。印刷の「ぼやけていない」、「にじんでいない」、「染み出していない」、 「途切れていない」などの像の鮮明性は、肉眼観察によって評価した。文字の配 列、非対称性、近接性、間隔、エッジ規則性、同質性は、いずれも印刷品質に関 係する。得られた印刷について、１〜６の相対的な等級を付けた。肉眼による等 級において、１は最も優れた品質を表わす。、１〜６の等級のインクはいずれも 楽に判読できる印刷を生成する。 耐水性 品質の試験は、印刷物の上に蒸留水を置き、ティッシュペーパーでこすり、印 刷品質の変化とティッシュペーパーに付着したインクを肉眼で観察することによ って行なった。 例１−カーボンブラック生産品の調製 ２リットルの水と43ｇのスルファニル酸を含む約75℃の溶液を、撹拌しながら 、230ｍ²／ｇの表面積と70ml／100ｇのDBPAを有する 202ｇのカーボンブラック に添加した。 この混合物を撹拌しながら室温まで冷やし、26.2ｇの濃硝酸を添加した。水中 のNaNO₂の20.5ｇの溶液を添加した。４−スルホベンゼンジアゾニウム水酸化物 内部塩を作成し、これをカーボンブラックと反応させた。発生した泡立ちが停止 するまで分散系を撹拌した。70℃で乾燥させた後、この生産品をメタノールで洗 浄し、90℃のオーブンで乾燥させた。この生産品は、結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を 有していた。 例２−カーボンブラック生産品の調製 ピン式造粒機に、42.4ｇのスルファニル酸と、 350ｍ²／ｇのCTAB表面積と 12 0ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの 200ｇを装填した。30秒間撹拌し た後、150ｇの沸騰水と17.4ｇのNaNO₂の溶液を添加し、その混合物を45秒間にわ たって造粒した。カーボンブラックと反応する４−スルホベンゼンジアゾニウム 水酸化物内部塩が生成した。35℃であった生産品を 120℃のオーブンで乾燥させ た。この生産品は、0.2％の 325メッシュオンを有し、未反応のカーボンブラッ クの97％であった。この生産品は結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を有していた。 例３−カーボンブラックの調製 この例は、本発明を実施するためのカーボンブラック生産品の調製を例証する 。スルファニル酸（21ｇ）を、加温しながら１リットルの水に溶かした。この溶 液に、230ｍ²／ｇの表面積と70ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの 10 0ｇを混ぜ、室温まで放冷した。10ｇのNaNO₂の水溶液をゆっくり添加し、得られ た分散系を２時間にわたって撹拌した。カーボンブラックと反応する４−スルホ ベンゼンジアゾニウム水酸化物内部塩がその場で生成した。生産品を70℃のオー ブン中で終夜にわたって乾燥させた。この生産品は結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を有 していた。 例４−カーボンブラック生産品の調製 5.3ｇの水と 5.0ｇの濃 HClの５℃の溶液にアントラニル酸（1.58ｇ）を添加 した。５℃で、8.7ｇの水と1.78ｇのNaNO₂の溶液を添加し、氷浴の中で撹拌する ことによって10℃より低い温度に維持した。15分間撹拌した後、この溶液を、32 0ｍ²／ｇの表面積と 120ml／ 100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの20ｇの撹 拌中の溶 液に添加した。15分間撹拌した後、生産品を濾過によって回収し、水で２回洗浄 し、110℃のオーブンで乾燥させた。この生産品は結合した o-C₆H₄CO₂ ^-基を有 していた。 例５−カーボンブラック生産品の調製 30ｇの水の中のH₃NC₆H₄N(CH₃)₃ClI の3.08ｇの撹拌中の溶液に硝酸銀（1.69ｇ ）を添加した。濾過によって沈殿を除去し、残りの溶液を、70ｇの水の中の 230 ｍ²／ｇの表面積と70ml／100ｇのDBPAを有する10.0ｇのカーボンブラックの撹拌 中のサスペンジョンに添加した。濃HCl(2.25ｇ)を添加し、次いで10ｇの水と0.8 3ｇのNaNO₂の溶液を添加した。カーボンブラックと反応するジアゾニウム塩 N₂C₆ H₄N(CH₃)₃ ⁺⁺がその場で生成した。泡を放出した。泡立ちが停止した後、この分 散系を 120℃のオーブンで乾燥させた。この生産品は 0.6％の 325メッシュオン を有し、未反応カーボンブラックの94％であった。この生産品は結合した p-C₆H₄ N(CH₃)₃ ⁺基を有していた。 例６−カーボンブラック生産品の調製 スルファニル酸（43ｇ）を、２リットルの温水に溶かした。この溶液に、230 ｍ²／ｇの表面積と70ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの 200ｇを混ぜ 、放冷した。NaNO₂の20.5ｇの水溶液をゆっくり添加し、得られた分散系を１時 間にわたって撹拌した。カーボンブラックと反応する４−スルホベンゼンジアゾ ニウム水酸化物内部塩がその場で生成した。この分散系をワットマン#41フィル ターを通して濾過し、生産品を70℃のオーブンで乾燥させた。生産品は結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を有していた。(6958-77)(M-900) 例７−カーボンブラック生産品の調製 100mlの温水中の17.0ｇのスルファニルアミドと24.7mlの濃 HClの溶液を調製 した。この溶液を氷浴の中で冷却し、20mlの水の中の7.49ｇのNaNO₂の溶液を数 分間にわたって添加した。20分間撹拌した後、ジアゾニウム溶液の半分を、250m lの水の中の230ｍ²／ｇの表面積と70ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラック の50ｇの撹拌中のサスペンジョンに添加した。約５分後にガスの発生が観察され 、このサスペンジョンを３時間にわたって撹拌した。125℃のオーブンでこの分 散系を乾燥させることによってカーボンブラック生産品を回収した。この生産品 は結合した p-C₆H₄SO₂NH₂基を有していた。 例８−インク噴射用インクの調製 この例は、本発明のインク噴射用インクの調製を例証する。スルファニル酸（ 4.25ｇ）を熱水に溶かし、未だ熱い時に濾過した。230ｍ²／ｇの表面積と70ml／ 100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの25ｇを添加し、撹拌しながら混合物を3 0℃まで冷却した。濃HCl(5.33ｇ)を添加し、次いで少量の水に溶かした2.03ｇの NaNO₂を１時間にわたって添加した。泡立ちが終了した時、分散系中のカーボン ブラック生産品は、結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を有していた。次いで水を添加し、 カーボンブラック生産品の濃度を３重量％まで希釈した。この分散系を 1000rpm の遠心分離に10分間にわたって供し、次いで 1.2μｍのフィルターを通して濾過 した。この分散系を、カーボンブラック生産品の濃度が10重量％になるまでオー ブン中で濃縮した。この分散系を 1.2μｍのフィルターを通して再濾過し、次い でNaOH溶液を添加してpH９に調節した。得られたインク噴射用インクの中のカー ボンブラック生産品のメジアン粒子径は0.06μｍ であった。５重量％のカーボンブラック含有率まで希釈したインクのサンプルは 1.17センチポイズの粘度と76.5ダイン／cmの表面張力を有した。５重量％のカー ボンブラック含有率まで希釈し、３回の冷凍・解凍サイクルに供したインクのサ ンプルは1.20センチポイズの粘度と76ダイン／cmの表面張力を有した。このイン クの中のカーボンブラック生産品は0.05μｍのメジアン粒子径を有した。 ５重量％のカーボンブラック含有率まで希釈し、70℃で１週間にわたって密閉 容器の中で加熱したインクのサンプルは、1.13センチポイズの粘度と76ダイン／ cmの表面張力を有した。このインクの中のカーボンブラック生産品は0.06μｍの メジアン粒子径を有した。 例９−インク噴射用インクの調製 スルファニル酸（34.3ｇ）を２リットルの熱水に溶かした。230ｍ²／ｇの表面 積と70ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの 200ｇを添加し、その混合 物を室温まで冷却した。濃硝酸（21.2ｇ）を添加した。40ｇの水と16.5ｇのNaNO₂ の溶液をゆっくり添加した。撹拌の後、得られた分散系（結合した p-C₆H₄SO₃ ^- 基を有するカーボンブラック生産品を含む）を、1.2μｍのフィルターを通して 濾過した。この分散系はインク噴射用インクとして有用であり、数ケ月にわたっ て室温で安定であった。インクに含まれるカーボンブラック生産品は 0.1μｍ未 満のメジアン粒子径を有した。 インク噴射用インクに、水中の 1.5〜３％のポリビニルアルコール(99％が加 水分解、分子量13000)の実質的に同じ体積の溶液を添加すると、改良された乾燥 時摩擦抵抗を有する印刷を形成するインクが得られる。この印刷は水の中に１分 間にわたって浸漬しても染み出さなかったが、湿った状態でこすると強固ではな かった。 例10〜26−インク噴射用インクの調製 これらの例は、本発明のインク噴射用インクの調製を例証する。カーボンブラ ック生産品を、表示の濃度で水の中に分散させた。Ｎ，Ｎ−ジメチルエタノール アミンを添加してpHを約９に調節し、但し、例25は、NaOHを用いてpHを12に調節 した。また、表示したように、保湿剤、ポリマー、染料のような添加剤を加えた 。このインクを、フィッシャーＱ８濾紙、ワットマンGMF の２μｍフィルター、 次いでワットマンGMF の１μｍフィルターを通して濾過し、粗いコンタミを除去 した。これらのインクより、商用のインク噴射プリンターを用い、ゼログラフィ ー未コーティング白色原紙の上に印刷をした。これらの結果は、種々の保湿剤、 ポリマー、染料を添加して、いろいろな特性を有する有用なインク噴射インクが 得られることを示している。例23と24のインクから得られた印刷は、優良な湿り 摩擦抵抗性を有した。例25のインクから得られた印刷は、良好な湿り摩擦抵抗を 有した。例26のインクから得られた印刷は、印刷を室温で乾燥した場合に良好な 湿り摩擦抵抗を有し、印刷を200℃で１分間乾燥させた場合に優良な湿り摩擦抵 抗を有した。 例27−処理したカーボンブラック生産品とインク噴射用インクの調製 この例は、いくつかのカーボンブラック生産品の調製とそれから得られるイン ク噴射用インクの調製を例証する。下記に示すような15通りのカーボンブラック を使用した。各々の場合において、約90ｇの水の中にスルファニル酸を溶かした 。ある場合には、完全に溶かすために加熱を必要とした。10ｇのカーボンブラッ クを添加し、その混合物を十分に撹拌した。水の中の10％の硝酸ナトリウム溶液 を数分間にわたって添加した。全ての場合において、スルファニル酸の添加レベ ルは0.91mg／ｍ²とし、硝酸ナトリウムの添加レベルは0.40mg／ｍ²とした。ガス の発生が観察され、その分散系を約20分間撹拌した。70℃のオーブン中でその分 散系を乾燥させることによってカーボンブラック生産品を回収した。このカーボ ンブラック生産品は結合した p-C₆H₄SO₃ ^-基を有していた。 カーボンブラック生産品と水を撹拌し、５％の固形分を有する分散系を作成す ることによってインク噴射用インクを調製した。インクの引落は、Nashua 20 ポ ンドの二目的未コート紙上に３ミルのバーアプリケーターを用い、BYKガードナ ー自動引落装置によって行なった。光学濃度を測定し、下記に示した。これらの 結果は、インクから作成した印刷の光学濃度が、インクのカーボンブラック生産 品の調製に使用されたカーボンブラックに関係することを示している。 例28−処理したカーボンブラック生産品とインク噴射用インクの調製 この例は、カーボンブラック生産品の調製とそれから得られるインク噴射用イ ンクの調製を例証する。140ｍ²／ｇの表面積と 114ml／100ｇのDBPAを有するカ ーボンブラックを使用した。約90ｇの水の中の 1.3ｇのスルファニル酸の溶液を 作成した。10ｇのカーボンブラックを添加し、その混合物を十分に混合した。約 ５ｇの水の中の0.56ｇの硝酸ナトリウムの溶液を数分間にわたって添加した。ガ スの発生が観察され、その分散系を約20分間にわたって撹拌した 。その分散系を70℃のオーブンの中で乾燥させることによってカーボンブラック 生産品を回収した。このカーボンブラック生産品は結合した P-C₆H₄SO₃ ^-基を有 していた。 カーボンブラック生産品と水を撹拌し、固形分が 0.5〜15％の分散系を作成す ることによってインク噴射用インクを調製した。インクの引落は、Nashua 20ポ ンドの二目的未コート紙上に、３ミルのバーアプリケーターを用い、BYKガード ナー自動引落装置によって行なった。光学濃度を測定し、下記に示した。この結 果は、インクから得られる印刷の光学濃度がインク中のカーボンブラック生産品 の濃度に関係することを示している。 例29−カーボンブラック生産品の調製 230ｍ²／ｇの表面積と70ｍ²／ｇのDBPAを有するカーボンブラックの10ｇを、7 2ｇの水の中の３−アミノ−Ｎ−エチルピリジニウムブロミドの3.06ｇの撹拌中 の溶液に添加した。濃硝酸（1.62ｇ） を添加し、その混合物を撹拌し、約70℃に加熱した。約５ｇの水の中の1.07ｇの NaNO₂の溶液を数分間にわたって添加した。カーボンブラックと反応するジアゾ ニウム塩 N₂C₅H₄N(C₂H₅)⁺⁺がその場で生成した。反応混合物を１時間撹拌した後 、サンプルを 125℃のオーブン中で乾燥させた。この生産品は0.18μｍの平均体 積粒子サイズを有した。この生産品は結合した 3-C₅H₄N(C₂H₅)⁺基を有していた 。 例30−カーボンブラック生産品の調製 ３−アミノ−Ｎ−メチルピリジニウムヨウ素（3.92ｇ）を70ｇの水に溶かした 。６ｇの水と2.58gのAgNO₃の溶液を添加した。15分間にわたって撹拌した後、沈 殿を濾過によって除去し、230ｍ²／ｇの表面積と70ｍ²／ｇのDBPAを有するカー ボンブラックの10ｇを添加した。濃硝酸（1.62ｇ）を添加し、混合物を撹拌し、 約70℃まで加熱した。約５ｇの水と1.07ｇのNaNO₂の溶液を数分間にわたって添 加した。ジアゾニウム塩 N₂C₅H₄CH₂N(CH₃)⁺⁺がその場で生成し、これがカーボン ブラックと反応した。泡が発生した。反応混合物を70℃で約40分間撹拌した後、 約15分間沸騰させた。サンプルを125℃のオーブンで乾燥させた。生産品は、0.2 3μｍの平均体積粒子サイズを有した。この生産品は、未処理カーボンブラック の94％に対し、0.0％の 325メッシュオンを有した。この生産品は、結合した3-C₅ H₄N(CH₃)⁺基を有していた。 例31−カーボンブラック生産品の調製 50ｇのベンジルトリメチル塩化アンモニウムを冷たい90％硝酸に25分間にわた って添加した。この混合物を10℃未満に５時間保持した。氷(500ｇ)を添加し、 その混合物を KOHで中和した。沈殿を濾 過によって除去した。エタノール（１リットル）を添加し、その混合物を再度濾 過した。３−ニトロベンジルトリメチル硝酸アンモニウムを濾液から回収した。 この物質は NMRによると純度75％であった。10ｇの３−ニトロベンジルトリメチ ル硝酸アンモニウム、14ｇのFe粉末、２ｇの濃 HCl、400ｇの水を 2.5時間にわ たって煮沸した。この混合物を KOHで中和し、濾過し、３−アミノベンジルトリ メチルアンモニウムニトレート／クロリドの水溶液を得た。 230ｍ²／ｇの表面積と70ｍ²／ｇのDBPAを有するカーボンブラックの14ｇを、7 2ｇの水と3.06ｇの３−アミノベンジルトリメチルアンモニウムニトレート／ク ロリドの撹拌中の溶液に添加した。濃硝酸（1.62ｇ）を添加し、混合物を撹拌し 、約70℃に加熱した。約５ｇの水と1.07ｇのNaNO₂の溶液を数分間にわたって添 加した。ジアゾニウム塩3-N₂C₆H₄CH₂N(CH₃)₃ ⁺⁺がその場で生成し、これがカーボ ンブラックと反応した。反応混合物を１時間撹拌した後、サンプルを 125℃のオ ーブンで乾燥させた。この生産品は0.18μｍの平均体積粒子サイズを有していた 。この生産品は結合した3-N₂C₆H₄CH₂N(CH₃)₃ ⁺基を有していた。 例32−カーボンブラック生産品の調製 硝酸銀（30.9ｇ）を41.4ｇのＮ−（４−アミノフェニル）ピリジニウムクロリ ドと 700ｇの水の溶液に添加し、その混合物を70℃で 1.5時間撹拌した。この混 合物を濾過し、200ｍ²／ｇの表面積と 122ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブ ラックの 200ｇを添加した。追加の１リットルの水と20ｇの濃 HClを添加した。 ジアゾニウム塩 N₂C₆H₄NC₅H₅ ⁺⁺がその場で生成し、これがカーボンブラックと反 応した。泡が発生した。この分散系を70〜80℃で 2.5時間撹拌し、次いで 125℃ のオーブン中で乾燥させた。生産品は結合した C₆H ₄ NC₅H₅ ⁺基を有していた。 例33−カーボンブラック生産品の調製 ピン式造粒機に、41.2ｇの４−アミノ安息香酸と、200ｍ²／ｇの表面積と 122 ml／ 100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの300ｇを装填した。十分に混合し た後、100ｇの水、20.7ｇのNaNO₂と50ｇの水の溶液、及び 100ｇの水を、造粒機 を運転しながら添加した。ジアゾニウム塩がその場で生成し、これがカーボンブ ラックと反応した。さらに４分間混合した後、サンプルを取り出した。この生産 品は結合した C₆H₄CO₂ ^-基を有していた。 例34−カーボンブラック生産品の調製 米国特許第 2821526号の方法の変更として、250ｇのｐ−アセトアミノフェナ シルクロリド、65ｇのトリメチルアミン、及び約50ｇの水の混合物を室温で３日 間にわたって撹拌した。追加の５ｇのトリメチルアミンと15ｇの水を添加し、そ の混合物を60℃で２時間加熱した。冷却と濾過の後、201ｇの濃 HClを添加し、 その溶液を１時間煮沸した。冷却の後、４リットルのアセトンを添加し、４−ア ミノフェナシルトリメチルアンモニウムクロリド塩酸塩を固体として回収した。 ４−アミノフェナシルトリメチルアンモニウムクロリド塩酸塩（10.1ｇ）を50ml のエタノールの中に懸濁させた。4.1ｇのトリエチルアミンを添加した後、その 混合物を40分間撹拌し、１時間にわたって加熱・環流した。４−アミノフェナシ ルトリメチルアンモニウムクロリドを濾過によって回収し、エタノールで洗浄し た。 ４−アミノフェナシルトリメチルアンモニウムクロリド（2.51ｇ）を水に溶か した。硝酸銀（1.69ｇ）を添加し、その混合物を70℃ で１時間加熱した。沈殿を濾過によって分離した後、230ｍ²／ｇの表面積と70ml ／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの10ｇを添加した。水を添加し、体積 を約 100mlまで増やした。濃HCl(1.1ｇ)を添加し、その分散系を撹拌しながら70 ℃で１時間加熱した。ジアゾニウム塩N₂C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺⁺がその場で生成し、 これがカーボンブラックと反応した。泡が発生した。この生産品は結合したC₆H₄ COCH₂N(CH₃)₃ ⁺基を有していた。 例35−カーボンブラック生産品の調製 2.12ｇの４−アセトアミノフェナシルクロリド、0.83ｇのピリジン、及び6.4 ｇのジメチルスルホキシドの溶液を終夜にわたって撹拌した。付加の0.8ｇのピ リジンと１ｇのジメチルスルホキシドを添加した後、その溶液をさらに５時間撹 拌した。エーテル（50ml）を添加し、アセトアミドフェナシルピリジニウムクロ リドを濾過によって回収した。このアセトアミドフェナシルピリジニウムクロリ ドを水に溶かし、その溶液を濾過し、1.7ｇの濃HClを添加した。１時間煮沸した 後、その溶液を冷却し、アセトンを添加し、４−アミノフェナシルピリジニウム クロリド塩酸塩を濾過によって回収した。２ｇの４−アミノフェナシルピリジニ ウムクロリド塩酸塩を15ｇの水に溶かし、4.5ｇの塩基性イオン交換樹脂(アンバ ーライトIRA400-OH)を添加した。撹拌の後、その樹脂を濾過によって除去し、４ −アミノフェナシルピリジニウムクロリドを水溶液として回収した。 1.3ｇの４−アミノフェナシルピリジニウムクロリドと25ｇの水の溶液に１ｇ の硝酸銀を加え、約90分間にわたって加熱・環流した。沈殿を濾過によって除去 した。200ｍ²／ｇの表面積と 122ml／100ｇのDBPAを有するカーボンブラックの ５ｇを添加し、その混合 物を約80℃に加熱した。濃HCl(0.52ｇ)を添加し、その分散系をさらに 1.5時間 撹拌した。ジアゾニウム塩N₂C₆H₄COCH₂(NC₅H₅)⁺⁺がその場で生成し、これがカー ボンブラックと反応した。この生産品は結合したC₆H₄COCH₂(NC₅H₅)⁺基を有して いた。 例36−インク噴射用インクの調製 下記に示すカーボンブラック生産品を10％の固形分として水の中で撹拌した。 このサンプルを遠心分離し、上澄みを除去して蒸留水に置き換え、インク噴射用 インクを得た。インクの引落を、Nashua 20 ポンドの二目的未コート紙の上に、 ３ミルのバーアプリケーターを用いて BYKガードナー自動引落装置によって行な った。この引落を約30分間乾燥させた後、印刷の光学濃度を測定した。この引落 を、20mlの水を軽く流して洗浄した。乾燥の後、光学濃度を再度測定した。これ らの結果は、本発明のインク噴射用インクが優れた耐水性を有する光学濃度の高 い印刷を提供し得ることを実証した。 例37−インク噴射用インクの調製 カーボンブラック生産品を下記の濃度で水の中で撹拌することによってインク 噴射用インクを調製した。インクの引落を、Nashua 20 ポンドの二目的未コート 紙の上に、３ミルのバーアプリケーターを用いて BYKガードナー自動引落装置に よって行なった。引落を下記の時間で乾燥させた後、印刷の光学濃度を測定した 。この引落を 、インクの流れ出しが止むまで水の流れで洗浄した。乾燥の後、光学濃度を再度 測定した。これらの結果は、本発明のインク噴射用インクが優れた耐水性を有す る高い光学濃度を提供し得ることを実証した。 例38−カーボンブラック生産品とインク噴射用インクの調製 4.8ｇのスルファニル酸、200ｍ²／ｇの表面積と 122ml／100ｇのDBPAを有する カーボンブラックの40ｇ、及び 400ｇの水の混合物を撹拌した。1.91ｇNaNO₂と2 0ｇの水の溶液を添加し、その混合物を１時間撹拌した。 カーボンブラック生産品の分散系、水、及び下記の他の成分を混合し、カーボ ンブラック生産品の濃度を７％にしてインク噴射用インクを調製した。Ｎ，Ｎ− ジメチルエタノールアミンを添加して全てのサンプルを 8.5のpHに調節した。イ ンクの引落を、Nashua 20ポンドの二目的未コート紙の上に、３ミルのバーアプ リケーターを用いて BYKガードナー自動引落装置によって行なった。引落を下記 の時間で乾燥させた後、印刷の光学濃度を測定した。この引落を、インクの流出 が停止するまで水の流れで洗浄した。乾燥の後、光学濃度を再度測定した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 アダムス，カーティス イー. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01810，アンドバー，ラベル ロード 11

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．水系ビヒクルと、少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カ ーボン生産品を含む水系インク噴射用インク組成物であって、その有機基は、ａ ）少なくとも１種の芳香族基、及びｂ）少なくとも１種のイオン基、少なくとも １種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み合わせを含み、有機基のそ の少なくとも１種の芳香族基が炭素に直接結合した、水系インク噴射用インク組 成物。 ２．改質カーボン生産品が、インク噴射用インクの20重量％以下の量で存在す る請求項１に記載の組成物。 ３．水系ビヒクルが水である請求項１に記載の組成物。 ４．水系ビヒクルが水と水混和性溶媒である請求項１に記載の組成物。 ５．さらに保湿剤を含む請求項１に記載の組成物。 ６．保湿剤が、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリ コール、グリセリン、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリ プロピレングリコール、アミド、エーテル、カルボン酸、エステル、アルコール 、有機スルフィド、有機スルホキシド、スルホン、アルコール誘導体、カルビト ール、ブチルカルビトール、セロソルブ、エーテル誘導体、アミノアルコール、 及びケトンからなる群より選択された少なくとも１種の化合物である請求項５に 記載の組成物。 ７．さらにバインダーを含む請求項１に記載の組成物。 ８．さらに染料を含む請求項１に記載の組成物。 ９．保湿剤、バインダー、染料、殺生剤、浸透剤、及び界面活性剤からなる群 より選択された少なくとも２種の添加剤をさらに含む 請求項１に記載の組成物。 10．イオン基又はイオン性基がカルボン酸又はその塩である請求項１に記載の 組成物。 11．イオン基又はイオン性基がスルホン酸又はその塩である請求項１に記載の 組成物。 12．有機基がスルホフェニル基又はその塩である請求項１に記載の組成物。 13．有機基がｐ−スルホフェニル又はその塩である請求項１に記載の組成物。 14．有機基がp-C₆H₄SO₃Naである請求項１に記載の組成物。 15．有機基がカルボキシフェニル基又はその塩である請求項１に記載の組成物 。 16．イオン基又はイオン性基が第四アンモニウム塩である請求項１に記載の組 成物。 17．イオン基又はイオン性基がスルホンアミド又はその塩である請求項１に記 載の組成物。 18．イオン基又はイオン性基が式SO₂NHCORを有する又はその塩であり、ＲはＣ₁ 〜Ｃ₂₀のアルキル基又はフェニル基である請求項１に記載の組成物。 19．有機基が式p-C₆H₄SO₂NH₂を有する請求項１に記載の組成物。 20．カーボンが、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質カーボン、微粉 砕カーボン、活性木炭、活性炭、又はこれらの組み合わせである請求項１に記載 の組成物。 21．カーボンがカーボンブラックである請求項20に記載の組成物。 22．水系ビヒクルと、少なくとも１種の有機基が結合した炭素を 有する改質カーボン生産品を含む水系インク噴射用インク組成物であって、その 有機基は、ａ）少なくとも１種のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、及びｂ）少なくとも１ 種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み 合わせを含み、有機基のその少なくとも１種のアルキル基が炭素に直接結合した 、水系インク噴射用インク組成物。 23．イオン基又はイオン性基がエタンスルホン酸又はその塩である請求項22に 記載の組成物。 24．保湿剤、バインダー、染料、殺生剤、浸透剤、及び界面活性剤からなる群 より選択された少なくとも２種の添加剤をさらに含む請求項22に記載の組成物。 25．カーボンが、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質カーボン、微粉 砕カーボン、活性木炭、活性炭、又はこれらの組み合わせである請求項22に記載 の組成物。 26．カーボンがカーボンブラックである請求項25に記載の組成物。 27．インク噴射操作ヘッドのオリフィスから吐出された記録媒体のインク液滴 を施す工程を含むインク噴射記録法であって、そのインク組成物は、水系ビヒク ルと、少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カーボン生産品を含 み、その有機基は、ａ）少なくとも１種の芳香族基、及びｂ）少なくとも１種の イオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み合わ せを含み、有機基のその少なくとも１種の芳香族基が炭素に直接結合した、イン ク噴射用記録方法。 28．インクが、保湿剤、バインダー、染料、殺生剤、浸透剤、及び界面活性剤 からなる群より選択された少なくとも２種の添加剤をさらに含む請求項27に記載 の方法。 29．カーボンが、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質カーボン、微粉 砕カーボン、活性木炭、活性炭、又はこれらの組み合わせである請求項27に記載 の方法。 30．インク噴射操作ヘッドのオリフィスから吐出された記録媒体のインク液滴 を施す工程を含むインク噴射記録法であって、そのインク組成物は、水系ビヒク ルと、少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カーボン生産品を含 み、その有機基は、ａ）少なくとも１種のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、及びｂ）少な くとも１種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性 基の組み合わせを含み、有機基のその少なくとも１種のアルキル基が炭素に直接 結合した、インク噴射用記録方法。 31．インクが、保湿剤、バインダー、染料、殺生剤、浸透剤、及び界面活性剤 からなる群より選択された少なくとも２種の添加剤をさらに含む請求項30に記載 の方法。 32．カーボンが、カーボンブラック、グラファイト、ガラス質カーボン、微粉 砕カーボン、活性木炭、活性炭、又はこれらの組み合わせである請求項30に記載 の方法。 33．少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カーボン生産品を水 系インク噴射用インクに混和する工程を含む、水系インク噴射インクの光学濃度 を高める方法であって、その有機基はａ）少なくとも１種の芳香族基、及びｂ） 少なくとも１種のイオン基、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオ ン性基の組み合わせを含み、有機基のその少なくとも１種の芳香族基が炭素に直 接結合した、インク噴射インクの光学濃度を高める方法。 34．少なくとも１種の有機基が結合した炭素を有する改質カーボン生産品を水 系インク噴射用インクに混和する工程を含む、水系インク噴射インクの光学濃度 を高める方法であって、その有機基はａ ）少なくとも１種のＣ₁〜Ｃ₁₂アルキル基、及びｂ）少なくとも１種のイオン基 、少なくとも１種のイオン性基、又はイオン基とイオン性基の組み合わせを含み 、有機基のその少なくとも１種のアルキル基が炭素に直接結合した、インク噴射 インクの光学濃度を高める方法。 35．その有機基が3-C₅H₄N(C₂H₅)⁺、C₆H₄NC₅H₅ ⁺、C₆H₄COCH₂N(CH₃)₃ ⁺、C₆H₄COC H₂(NC₅H₅)⁺、C₆H₄CH₂N(CH₃)₃ ⁺、又は3-C₅H₄N(CH₃)⁺からなる群より選択された請 求項16に記載の組成物。 36．改質カーボン生産品が、１μｍ以下のサイズを有する請求項１に記載の組 成物。