DE10203825A1

DE10203825A1 - Thermochrome Tintenzusammensetzungen für einen Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE10203825A1
Application number: DE2002103825
Authority: DE
Inventors: Yi-Jing Leu; In-Shan Sir; Yu-Chang Shen; Chia-Hsin Chien
Original assignee: BenQ Corp
Current assignee: BenQ Corp
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2002-01-31
Publication date: 2003-08-21
Also published as: JP2002327142A; US20020107304A1; TW539727B

Abstract

Die vorliegende Erfindung liefert eine thermochrome Tintenzusammensetzung für einen Tintenstrahldrucker, die zumindest ein Thermochrom-Pigment und ein Trägermedium umfaßt. Das thermochrome Pigment wird verkapselt, um ein mikroverkapseltes Thermochrom-Pigment zu bilden, wobei dessen Teilchengröße unter 1 mum liegt und die Temperatur, bei der die Färbung bzw. Verfärbung stattfindet, zwischen -10 DEG C und 100 DEG C liegt. Das Trägermedium ist eine wässrige Lösung oder eine organische Lösung mit einem oberflächenaktiven Stoff, einem Dispergiermittel, einem Puffer, einem Chelatbildner, einem Bakterizid, einem Konservierungsmittel und einem UV-Blocker.

Description

Hintergrund der Erfindung

Gegenstand der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen eine thermochrome Tintenzusammensetzung für einen Tintenstrahldrucker. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Tintenzusammensetzung mit mikroverkapselten Thermochrom-Pigmenten für einen Tintenstrahldrucker.

Beschreibung des Standes der Technik

Der Tintenstrahldruck ist ein anschlagfreies Druckverfahren, bei dem Bilder wiedergegeben werden, indem Tintentröpfchen in Reaktion auf digitale Signale Pixel für Pixel auf ein bildaufnehmendes Element aufgetragen werden. Die für Tintenstrahldrucker benutzte Tinte ist heute eine farbige Tinte und nicht mehr die früher benutzte einfache schwarze Tinte. Im allgemeinen werden vierfarbige Tinten mit Magenta-Tinte, Cyan-Tinte, gelber und schwarzer Tinte hauptsächlich dazu benutzt, um Tintenpunkte zu generieren und ein Bild mittels Farbtintenstrahldrucker zu drucken. Seit kurzem werden auch sechsfarbige Tinten mit magentafarbener, cyanfarbener, gelber, schwarzer, hellmagentafarbener und hellcyanfarbener Tinte oder siebenfarbige Tinten verwendet, die außerdem hellgelbe, lichtschwarze, orangefarbene, blaue und rote Tinte benutzen. Diese Farbtinten bestehen aus wasserlöslichen Farben oder Pigmenten, Wasser, organischem Lösungsmittel und anderen Zusätzen. Werden diese wasserlöslichen farbstoffbasierten Tinten auf ein bildaufnehmendes Medium gedruckt, dann weist das Druckergebnis eine geringe Farbechtheit und Wasserbeständigkeit auf, so daß es sich leicht in Wasser löst und bei längerer Lichteinwirkung verfärbt.

Daher wurden eine Menge pigmentbasierter Tinten mit guter Wasserbeständigkeit und Farbechtheit entwickelt. Die pigmentbasierten Tinten verfügen über bessere Wasserbeständigkeit und Farbechtheit als wasserlösliche farbstoffbasierte Tinten. Mit dem technologischen Fortschritt steigen jedoch auch die Ansprüche an die Druckqualität und an das Druckergebnis. Das Bild mit einfachem und konstantem Farbbild kann nicht die Nachfrage von Personen zufriedenstellen, die zunehmend nach sich dynamisch veränderten Farbeindrücken suchen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist Gegenstand der Erfindung, eine Tintenzusammensetzung für Tintenstrahldrucker mit Thermochrom-Pigmenten zu liefern und es beim Farbtintenstrahldruck anzuwenden, um die Druckqualität, die Lichtechtheit und die Hitzebeständigkeit zu verbessern. Des weiteren können sich die Farben des Bildes mit der herrschenden Umgebungstemperatur verändern, wodurch das Bild dynamische Farben haben kann und vielfältigen Farbenwechsel ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung liefert eine thermochrome Tintenzusammensetzung mit zumindest einem Thermochrom-Pigment und einem Trägermedium für Tintenstrahldrucker.

Das oben erwähnte Thermochrom-Pigment ist verkapselt, um ein mikroverkapseltes Thermochrom-Pigment zu bilden, dessen Teilchengröße unter 1 □m liegt und dessen Färbung bzw. Verfärbung innerhalb eines Temperaturbereichs von -10 bis 100°C liegt. Das Trägermedium kann eine wässerige Lösung oder eine organische Lösung sein mit einem oberflächenaktiven Stoff, einem Dispergiermittel, einem Puffer, einem Chelatbildner, einem Bakterizid, einem Konservierungsmittel und einem UV-Blocker. Ist das Trägermedium eine wässerige Lösung, so besteht die Tintenzusammensetzung aus wasserlöslicher Tinte, wobei der Gehalt der wasserbasierten Stoffe der gesamten Tintenzusammensetzung zwischen 65 bis 90 Gewichtsprozent liegt. Ist das Trägermedium eine organische Lösung, so besteht die Tintenzusammensetzung aus einer in einem organischen Lösungsmittel löslichen Tinte, wobei der Gehalt des organischen Lösungsmittels, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, bei etwa 50 bis 95 Gewichtsprozent liegt.

Die vorliegende Erfindung liefert auch ein Verfahren zum Tintenstrahldruck umfassend (a) Bereitstellen einer thermochromen Tintenstrahldruckertinte, die zumindest ein mikroverkapseltes Thermochrom-Pigment und ein Trägermedium enthält, und (b) Aufbringen der thermochromen Tinte auf ein aufnehmendes Medium.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Um ein Muster zu erhalten, dessen Farben sich mit der Temperatur verändern, um dynamische Farben und vielfältigen Farbwechsel zu zeigen, werden Thermochrom-Pigmente im allgemeinen als die Hauptbestandteile eines Tintenzusammensetzung für den Tintenstrahldrucker verwendet. Die Thermochrom-Pigmente werden mit Harz verkapselt, um die mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente zu bilden. Die Teilchengröße der mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente variiert zwischen 10 und 20 µm, was jedoch zu groß ist, um in Tintenstrahldruckern verwendet zu werden. Zudem unterscheiden sich die Oberflächeneigenschaften dieser mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente von denen der üblichen Pigmente. Sie könnten ihre Farbvariationseigenschaften verlieren, wenn man sie auf eine geringere Größe poliert. Bei der vorliegenden Erfindung werden die Thermochrom- Pigmente verkapselt, um mikroverkapselte Pigmente zu bilden. Die Partikelgröße liegt kontrolliert unter 1 µm, um ein Verkleben der Düsen des Tintenstrahldrucker zu verhindern. Die Farbe der mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente kann sich je nach Temperatur verändern. Die Farbveränderung (entweder von einer bestimmten Farbe zu einer anderen Farbe oder zur Farblosigkeit oder von Farblosigkeit zu einer bestimmten Farbe) in Folge der Temperaturänderung ist eine reversible Reaktion und geschieht während einer Wirkzeit.
Die thermochrome Tintenzusammensetzung für den Tintenstrahldrucker umfaßt zumindest ein Thermochrom-Pigment und ein Trägermedium.
Das oben genannte Thermochrom-Pigment ist das gleiche wie in USP 4.421.560 und 4.424.161 offenbart. Der Temperaturbereich in dem sich die Färbung/Verfärbung der Pigmente vollzieht liegt etwa zwischen -10 bis 100°C. In einer Ausführungsform dieser Erfindung können wir die farblosen mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente mit unterschiedlichen Farbveränderungstemperaturen in verschiedenen Verhältnissen mischen oder mit normalen Pigmenten mischen, um Tintenpunkte auf einem Aufnahmemedium, wie etwa Papier zu drucken. Dann erhält man ein Bild mit mehr veränderlichen Farben bei unterschiedlichen Temperaturverhältnissen. Zum Beispiel werden blaue mikroverkapselte Thermochrom-Pigmente, deren Farbveränderungstemperatur bei 0°C nach dem Drucken liegt, rote mikroverkapselte Thermochrom-Pigmente, deren Farbveränderungstemperatur bei 30°C liegt und gelbe mikroverkapselte Thermochrom-Pigmente, deren Farbveränderungstemperatur bei 65°C liegt gemischt und auf dem Aufnahmemedium aufgebracht, um schwarze Pixel zu bilden. Fällt die Temperatur auf 0°C, wird die Farbe der blauen mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente farblos, so daß die Pixel orange aussehen. Steigt die Temperatur auf 30°C, werden die blauen und roten mikroverkapselten Thermochrom- Pigmente farblos, so daß die Pixel nur gelb aussehen.
Der feste Passivierungsfilm des roten mikroverkapselten Thermochrom-Pigments ist ein festes und hitzebeständiges Harz. Spezifische Beispiele für derartige Harze sind Acrylharz, Acrylnitril-Butadien-Styren-Harz (ABS), Acetalharz, Polyethylenterephtalat (PET), Polyamid, Vinylchloridharz, Polycarbonat, Polyphenylenoxid, Polybutylenterephthalat, Polyimid, Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol und ähnliche. Wobei das Acetalharz ein Monomerpolymer oder Copolymer sein kann und das Polyamid Nylon-6 oder Nylon-66 sein kann.
Das Trägermedium kann eine wässerige Lösung oder eine organische Lösung sein und oberflächenaktive(r) Stoff(e), Dispergiermittel, Puffer, Chelatbildner, Bakterizid(e), Konservierungsmittel und UV-Blocker enthalten. Wenn das Trägermedium eine wässrige Lösung ist, um eine wasserlöslicher Tinte für den Tintenstrahldruck zu bilden, ist der Gehalt an Wasser, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, 65 bis 90 Gewichtsprozent. Wenn das Trägermedium eine organische Lösung ist, um eine in einem organischen Lösungsmittel lösliche Tinte für den Tintenstrahldruck zu bilden, ist der Gehalt an organischem Lösungsmittel 50 bis 95 Gewichtsprozent.
Das organische Lösungsmittel, das in der in organischen Lösungsmitteln löslicher Tinte verwendet wird, kann Cyclohexan, Methanol, Ethanol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Pentylenglycol, Hexylenglycol oder anderes Polyol umfassen.
Der oberflächenaktive Stoff kann Polybutylharz, Zellulosederivat, Styren/Acryl- Copolymerharz, Maleinsäure/Styrolcopolymer oder ein anderes Polymer mit hydrophilem Segment und hydrophobem Segment oder Kombinationen hieraus sein. Der Anteil des oberflächenaktiven Stoffes, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, liegt bei etwa 1 bis 20 Gewichtsprozent.
Der Puffer kann Diaethanolamin, Triethanolamin, Hydroxide der Alkalimetalle, Ammoniumhydroxid, Carbonate der Akalimetalle oder Kombinationen hieraus sein. Die spezifischen Beispiele der Hydroxide der Alkalimetalle sind Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Die spezifischen Beispiele für die Carbonate der Alkalimetalle sind Lithiumcarbonat, Natriumcarbonat und Kaliumcarbonat.
Der Chelatbildner kann Natriumethylendiamintetraacetat, Trinatriumnitriltriacetat, Hydroxyethylethylendiamintrinatriumacetat, Diethylentriaminopentanatriumacetat, Uramildinatriumacetat oder Kombinationen hieraus sein.
Der UV-Blocker kann gemäß folgender Formel (I), (II) oder ihren Kombinationen gebildet werden, wobei Y H oder Na sein kann. Der UV-Blocker kann die thermochrome Tintenzusammensetzung lichtbeständiger machen und den Zerfall der mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente reduzieren. Daher wird sich das Druckergebnis nicht verfärben.
Die oben erwähnte thermochrome Tintenzusammensetzung wird für den Tintenstrahldruck verwendet. Der Tintenstrahldrucker, dessen Tintenbehälter mit mikroverkapselten Thermochrom-Pigmenten gefüllt sind, trägt Pixel für Pixel auf das aufnehmende Medium auf, um ein Bild darzustellen und dieses Bild kann bei unterschiedlichen Umgebungstemperaturen unterschiedlich aussehen. Das Bild zeigt also unterschiedliche Farbvariationen und thermochrome Tinte für Tintenstrahldrucker könnte zum Modetrend werden.
Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung wurde zum Zweck der Illustration und Beschreibung vorgelegt. Offenkundige Modifikationen oder Variationen sind im Lichte der obenstehenden Lehre möglich. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien dieser Erfindung und ihrer praktischen Anwendung möglichst gut darzustellen, um dadurch die Fachleute in die Lage zu versetzen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und mit verschiedenen Veränderungen zu benutzen, die sich für die jeweils in Erwägung gezogene Nutzung am besten eignet. Diese Modifikationen und Variationen liegen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung, der gemäß den anhängenden Ansprüchen bestimmt wird, wenn diese gemäß ihres Umfangs recht und billig ausgelegt werden.

Claims

1. Thermochrome Tintenzusammensetzung für einen Tintenstrahldrucker, die zumindest ein Thermochrom-Pigment und ein Trägermedium umfaßt.

2. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Temperaturbereich der Färbung bzw. Verfärbung des Thermochrom-Pigments im Bereich zwischen -10°C und 100°C liegt.

3. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Thermochrom-Pigment verkapselt wird, um ein mikroverkapseltes Thermochrom-Pigment zu bilden, wobei die Teilchengröße des mikroverkapselten Thermochrom-Pigments unter 1 µm liegt.

4. Zusammensetzung nach Anspruch 3, wobei der Gehalt des Thermochrom-Pigments, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, zwischen 0,1 und 30 Gewichtsprozent liegt.

5. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Trägermedium eine wässerige Lösung ist.

6. Zusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Wassergehalt, basierend auf der gesamten Zusammensetzung 65 bis 90 Gewichtsprozent beträgt.

7. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Trägermedium eine organische Lösung ist.

8. Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der Gehalt an organischem Lösungsmittel zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent liegt.

9. Zusammensetzung nach Anspruch 7, wobei das organische Lösungsmittel aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Cyclohexan, Methanol, Ethanol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Pentylenglycol, Hexylenglycol, anderen Polyolen und deren Kombination besteht.

10. Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Trägermedium einen oberflächenaktiven Stoff, ein Dispergiermittel, einen Puffer, einen Chelatbildner, ein Bakterizid, ein Konservierungsmittel und einen UV-Blocker umfaßt.

11. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der UV-Blocker aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus den folgenden Formeln (I), (II) und deren Kombinationen, wobei Y aus der Gruppe von H und Na ausgewählt wird.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der Anteil des oberflächenaktiven Stoffes, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent liegt.

13. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der oberflächenaktive Stoff ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Polybutylharz, Zellulosederivat, Styren/Acrylcopolymerharz, Maleinsäure/Styrolcopolymer, anderen Polymeren mit hydrophilem Segment und hydrophobem Segment oder Kombinationen hieraus.

14. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der Puffer ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Diethanolamin, Triethanolamin, Hydroxide der Alkalimetalle, Ammoniumhydroxid, Carbonate der Akalimetalle oder Kombinationen hieraus.

15. Zusammensetzung nach Anspruch 10, wobei der Chelatbildner ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Natriumethylendiamintetraacetate, Trinatriumnitriltriacetat, Hydroxyethylethylendiamintrinatriumacetat, Diethylentriaminpentanatriumacetat, Uramildinatriumacetat oder Kombinationen hieraus.

16. Verfahren zum Tintenstrahldruck, umfassend

a) Bereitstellen einer thermochromen Tintenzusammensetzung, die zumindest ein miroverkapseltes Thermochrom-Pigment und ein Trägermedium enthält, und

b) Aufbringen der thermochromen Tinte auf ein Aufnahmemedium Pixel für Pixel.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Temperatur der Färbung bzw. Verfärbung der mikroverkapselten Thermochrom-Pigmente zwischen -10°C und 100°C liegt.

18. Verfahren nach Anspruch 16, wobei die Teilchengröße des mikroverkapselten Thermochrom-Pigments unter 1 µm liegt und der Anteil der Thermochrom-Pigmente, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, zwischen 0,1 und 30 Gewichtsprozent liegt.

19. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Trägermedium eine wässerige Lösung ist.

20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei der Wassergehalt, basierend auf der Gesamtzusammensetzung, zwischen 65 und 90 Gewichtsprozent liegt.

21. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Trägermedium eine organische Lösung ist.

22. Verfahren nach Anspruch 21, wobei der Gehalt an organischem Lösungsmittel zwischen 50 und 95 Gewichtsprozent liegt.

23. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Trägermedium einen oberflächenaktiven Stoff, ein Dispergiermittel, einen Puffer, einen Chelatbildner, ein Bakterizid, ein Konservierungsmittel und einen UV-Blocker umfaßt.

24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der UV-Blocker ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus folgenden Formeln (I), (II) und den Kombinationen hieraus, wobei Y ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus H und Na.

25. Verfahren nach Anspruch 23, wobei der Gehalt des oberflächenaktiven Stoffs, basierend auf der gesamten Tintenzusammensetzung, zwischen 1 und 20 Gewichtsprozent liegt.