DE19727427A1

DE19727427A1 - Lichtechte Tinten für das Tintenstrahldrucken

Info

Publication number: DE19727427A1
Application number: DE19727427A
Authority: DE
Inventors: Cheryl A Macleod
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 1998-05-07
Also published as: KR19980032236A; JPH10130557A; GB2318798B; US5725641A; KR100500089B1; JP2926028B2; GB2318798A; GB9721374D0

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tinten zusammensetzungen für Tintenstrahldrucker und insbesondere auf lichtechte Tintenzusammensetzungen, die ein zuverlässi ges Tintenstrahlstiftverhalten besitzen.

Die Verwendung von Tintenstrahldrucksystemen hat sich in den letzten Jahren dramatisch erhöht. Dieses Wachstum kann we sentlichen Verbesserungen der Druckauflösung und der Gesamt druckqualität gekoppelt mit einer spürbaren Kostenreduktion zugeschrieben werden. Heutige Tintenstrahldrucker bieten ei ne annehmbare Druckqualität für viele industrielle, kommer zielle, geschäftliche und private Anwendungen, und das bei Kosten, die um eine ganze Größenordnung im Vergleich zu Pro dukten geringer sind, die gerade ein paar Jahre vorher ver fügbar waren. Trotz ihres jüngsten Erfolgs werden intensive Forschungs- und Entwicklungsanstrengungen fortgesetzt, um die Lichtechtheit von Tintenstrahlbildern zu verbessern. Im allgemeinen ist die Lichtechtheit von Tintenstrahlbildern immer noch geringer als die, die von anderen Technologien erzeugt werden, wie z. B. durch das elektrophotographische oder Gravurdrucken. Ein fortgesetzter Bedarf beim Tinten strahldrucken resultierte in dem Bedarf, zuverlässige Drucker zu entwickeln, die in der Lage sind, zu vernünftigen Kosten lichtechte Bilder mit hoher Qualität zu erzeugen.

Ein Tintenstrahlbild wird gebildet, wenn ein genaues Muster von Punkten von einem Tropfenerzeugungsgerät, das als "Druckkopf" bekannt ist, auf ein Druckmedium ausgeworfen wird. Der typische Tintenstrahldruckkopf weist ein Array von genau gebildeten Düsen auf, die in einer Düsenplatte posi tioniert sind und an einem Tintenstrahldruckkopfsubstrat an gebracht sind. Das Substrat umfaßt ein Array von Abfeuerkam mern, die Flüssigtinte (Farbstoffe, die in einem Lösungsmit tel aufgelöst oder dispergiert sind) durch eine fluidmäßige Verbindung mit einem oder mehreren Tintenbehältern empfangen. Jeder Kanal weist einen Dünnfilmwiderstand auf, der als "Abfeuerwiderstand" bekannt ist und gegenüber der Düse posi tioniert ist, damit sich Tinte zwischen dem Abfeuerwider stand und der Düse ansammeln kann. Insbesondere weist jedes Widerstandselement, welches typischerweise eine Fläche aus einem leitfähigen Material ist, eine Größe von etwa 35 µm × 35 µm auf. Der Druckkopf wird durch ein äußeres Gehäuse ge halten und geschützt, das als Druckkassette oder Tinten strahlstift bekannt ist.

Beim Erregen eines speziellen Widerstandselements wird ein Tintentröpfchen durch die Düse zu dem Druckmedium hin, das Papier, eine Transparenzfolie oder dergleichen sein kann, ausgestoßen. Das Abfeuern von Tintentröpfchen findet typi scherweise unter der Steuerung eines Mikroprozessors statt, dessen Signale über elektrische Leiterbahnen zu Widerstands elementen geliefert werden, wodurch alphanumerische und an dere Zeichen auf dem Druckmedium gebildet werden.

Die engen Toleranzen der Düsen, die typischerweise einen Durchmesser von 30 bis 40 µm haben, erfordern, daß die Tinte nicht die Düsen verstopft. Ferner können wiederholte Abfeue rungen der Widerstandselemente, welche viele Millionen von Abfeuerungen über der Lebensdauer der Tintenkassette aushal ten müssen, um kommerziell anwendbar zu sein, in einem Ver krusten der Widerstandselemente und in einem Verschlechtern des Stiftverhaltens resultieren. Dieser Aufbau von Reststof fen auf den Widerstandselementen ist für Tintenstrahldrucker einzigartig und als Kogation bekannt, wobei die Kogation als der Aufbau von Resten (Koga) auf der Widerstandsoberfläche bekannt ist. Die Tintenzusammensetzung muß in der Lage sein, mit dem Druckmedium und besonders mit Papier zu interagie ren, um in das Papier ohne ein unangemessenes Ausbreiten und eine dementsprechende Verringerung der Druckqualität einzu dringen. Um ferner die Integrität des gedruckten Bilds über der Zeit beizubehalten, ist es wichtig, daß der Farbstoff lichtecht ist. Es sind Tinten bekannt, die eine oder mehrere der vorher genannten Eigenschaften besitzen.

Es sind jedoch wenige Tintenzusammensetzungen bekannt, die alle vorher genannten erwünschten Eigenschaften besitzen, da eine Verbesserung einer Eigenschaft oft in der Verschlechte rung einer anderen Eigenschaft resultiert. Die U.S. Patente 4,694,302 und 5,062,892 offenbaren Farbstoffe, wie z. B. Food Black 2 und ICI (nun Zeneca) 286/287 zur Verwendung in Schwarztintenstrahltinten. Obwohl diese Tinten in der Ver gangenheit nützlich waren, weisen sie eine außerordentlich schlechte Lichtechtheit oder geringe Lichtechtheitsverbesse rungen auf Kosten des Tintenstrahlstift- (des Druckkasset ten-) Verhaltens auf.

Somit stellen viele kommerziell verwendeten Tinten einen Kompromiß beim Versuch dar, eine Tinte zu erreichen, die zu mindest eine ausreichende Antwort auf jedes der Verhaltens attribute, wie z. B. Lichtechtheit und Stiftverhalten, zeigt. Keine dieser Tinten bietet sowohl eine lange Licht echtheit als auch ein akzeptables Stiftverhalten.

Demgemäß werden Untersuchungen beim Entwickeln von Tinten zusammensetzungen weitergeführt, welche verbesserte Eigen schaften haben, und welche nicht eine Eigenschaft auf Kosten der anderen verbessern. Somit besteht eine Herausforderung darin, die Lichtfestigkeit von Tintenstrahlausdrucken ohne Opfer bezüglich des Stiftverhaltens und der Zuverlässigkeit weiter zu verbessern.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Tintenstrahlzusammensetzung zu schaffen, die eine verbesser te Lichtechtheit sowie ein gutes Stiftverhalten liefert.

Diese Aufgabe wird durch eine Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Drucken von Tinten strahlbildern gemäß Anspruch 8 gelöst.

Die vorliegende Erfindung ist auf Schwarztinten gerichtet, die besonders zum Tintenstrahldrucken auf einer Vielzahl von unbeschichteten und beschichteten Papieren und auf anderen Druckmedien geeignet sind. Diese Tinten zeigen eine sehr gu te Lichtechtheit über einem breiten Bereich von Medien und über einem breiten Bereich von Farbstoffladungen. Ferner wird die Verbesserung der Lichtfestigkeit erreicht, ohne das Stiftverhalten zu opfern. Die Tinten der vorliegenden Erfin dung umfassen einen Farbstoff mit folgender Formel:

Dabei besteht X aus -CH₂-CH₂-O-H oder -CH₂=CH₂ oder aus Mi schungen derselben.

Wäßrige Tinten dieser Erfindung umfassen folgende Inhalts stoffe in Gewichtsprozent: etwa 1 bis 10 Gewichtsprozent Farbstoff; etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent eines oder mehre rer organischer Lösungsmittel; und optional bis zu etwa 5% eines Zusatzstoffes, der unabhängig aus der Gruppe ausge wählt wird, die aus einem oberflächenaktiven Wirkstoff, ei nem Puffer, einem Biozid und Mischungen derselben besteht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Zeich nungen detaillierter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine graphische Darstellung der relativen Lichtaus bleichung auf Gilbert-Bond-Papier als Funktion der Farbstoffladung (maximale UV-Sichtbarkeits-Absor banz) für Tinten dieser Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten, wobei die Verbesserung der Licht ausbleichung als Ergebnis der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der relativen Lichtaus bleichung auf Hewlett-Packard-Premium-Tintenstrahl papier als Funktion der Farbstoffladung (maximale UV-Sichtbarkeits-Absorbanz) für Tinten dieser Er findung im Vergleich zu anderen Tinten, wobei die Verbesserung der Lichtausbleichung als Ergebnis der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der relativen Lichtaus bleichung auf Hewlett-Packard-Premium-Tintenstrahl glanzpapier als Funktion der Farbstoffladung (maxi male UV-Sichtbarkeits-Absorbanz) für Tinten dieser Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten, wobei die Verbesserung der Lichtausbleichung als Ergebnis der Erfindung dargestellt ist;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Zeit bis zur ersten nicht-funktionierenden Düse als Funktion des Tin tentyps, wobei das kurze Abdeckungsentfernungsver halten für Tinten dieser Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten gezeigt ist, wobei der Anstieg der Nicht-Abfeuerzeit, den eine Düse aushalten kann, als Resultat der Erfindung gezeigt ist;

Fig. 5 eine graphische Darstellung in Prozent für wieder hergestellte Düsen als Funktion des Tintentyps, wo bei die Wiederherstellung nach einer dreitägigen Lagerung für Tinten dieser Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten gezeigt ist, wodurch die Verbes serung der Düsenwiederherstellung als Ergebnis der Erfindung augenscheinlich ist; und

Fig. 6 eine graphische Darstellung, die die Lichtechtheit (in % der durchschnittlichen relativen Lichtaus bleichung), das kurzzeitige Abdeckungsentfernungs verhalten (in % der Düsen, die nach einer Lagerung wiederhergestellt sind) und das Verhalten der Dü senwiederherstellung nach einer Lagerung (die Zeit zur ersten nicht-funktionierenden Düse) für die Tinten der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten zusammenfaßt, wobei die kombinierte Verbesserung der Lichtausbleichung und des Stift verhaltens als Ergebnis der Erfindung gezeigt ist.

Die hierin beschriebene Erfindung ist auf hydrolysierte For men eines spezifischen Schwarzfarbstoffs ausgerichtet, wel cher in Tinten zur Anwendung kommt, die für kommerziell ver fügbare Tintenstrahldrucker, wie z. B. Deskjet-Drucker (Deskjet ist eine eingetragene Marke) verwendet werden, wel che von der Hewlett-Packard Company aus Palo Alto, Kalifor nien, hergestellt werden. Die Tinten können auch in anderen kommerziell verfügbaren privaten oder Büro-Tintenstrahl druckern eingesetzt werden. Die Verwendung dieser hydroly sierten Farbstoffe in Tintenstrahltintenzusammensetzungen versetzt den Drucker in die Lage, lichtechte Bilder zu er zeugen, ohne die Stiftzuverlässigkeit und das Stiftverhalten zu opfern.

Der Farbstoff Reaktiv-Schwarz 31 (Reactive Black) (RB31) ist ein lichtechter Farbstoff, welcher in seiner reaktiven Form, d. h. Formel II, zu einer Verwendung in Tintenstrahltinten zusammensetzungen nicht geeignet ist.

Formel II

Bei einem neutralen pH-Wert ist dieser reaktive Farbstoff instabil, d. h. derselbe hydrolysiert im Laufe der Zeit, was in Tinten mit einem niedrigeren pH-Wert und mit einer erhöh ten Anzahl von Sulfationen resultiert. Diese Hydrolyse be einträchtigt negativ die Zuverlässigkeit der Tintenstrahl druckkassette, die die Tinte enthält, wie es durch die Lei stungsergebnisse der Fig. 4 und 5 offenbart ist. Die Farb stoffe, die bei dieser Erfindung nützlich sind und die For mel I aufweisen, können hergestellt werden, indem der reak tive Farbstoff mit der Formel II abgemildert wird. Beide Formen des abgemilderten Farbstoffs RB31 (PRB31; PRB = Paci fied Reactive Black), d. h. die Vinyl-Sulfon-Form und die Ethyl-Hydroxy-Form, sind zur Verwendung beim Tintenstrahl drucken geeignet und halten die Lichtechtheitseigenschaften von RB31 bei, da der Abmilderungsprozeß nicht den Chromophor oder Farbträger beeinträchtigt. Die wäßrigen Tinten dieser Erfindung umfassen in Gewichtsprozent: etwa 1 bis 10 Ge wichtsprozent Farbstoff; etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent ei nes oder mehrerer organischer Lösungsmittel; und optional bis zu 5 Gewichtsprozent eines Zusatzstoffes, der unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem oberflächen aktiven Wirkstoff, einem Puffer, einem Biozid und Mischungen derselben besteht.

Farbstoff

Der Farbstoff Reaktiv-Schwarz-31 (RB31) ist von Produzenten, wie z. B. der Hoechst Chemical Company und von Bayer als Remanzol Black RL Reactive Black 31, kommerziell erhältlich. Der Farbstoff RB31 kann in seiner Salzform, wie z. B. als Alkalimetall (Na, K oder Li) oder Amin, sein. Bestimmte die ser Salzformen, wie z. B. Na, sind kommerziell erhältlich. Andere Salzformen können unter Verwendung bekannter Techni ken hergestellt werden.

Die Farbstoffe der vorliegenden Erfindung werden durch die Abmilderung oder Pazifizierung des Farbstoffs RB31 unter Verwendung bekannter Abmilderungs- oder Pazifizierungsver fahren hergestellt. Das Abmilderungsverfahren wird durch Herstellen einer wäßrigen Lösung von Reaktiv-Schwarz 31 er reicht. Die wäßrige Lösung wird auf 60°C erwärmt. Der Farb stoff wird dann durch Hinzufügen von Natriumhydroxid in Men gen hydrolysiert, die ausreichend sind, um den pH-Wert der Lösung in einen Bereich von etwa 8 bis etwa 12 zu bringen. Der pH-Wert wird durch weiteres Hinzufügen von Natriumhydro xid zu der Lösung in diesem Bereich gehalten. Nach der Voll endung der Hydrolyse wird der pH-Wert der Lösung unter Ver wendung von Hydrochlorsäure auf etwa 7 erniedrigt. Die Sul fationen, die bei der Reaktion erzeugt werden, und die Chlo rid- und Natrium-Ionen, die während des Verfahrens hinzuge fügt werden, können durch umgekehrte Osmose oder andere her kömmliche Verfahren optional entfernt werden. Die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen vorzugsweise weniger als 1 Gewichtsprozent an Sulfationen. Insbesondere enthalten die Tinten weniger als 1.000 Teile pro Million an Sulfationen, wobei weniger als etwa 100 Teile pro Million am meisten be vorzugt sind. Die resultierende abgemilderte Farbstofflösung wird entweder eine oder beide hydrolysierten Formen, d. h. die Vinyl-Sulfon-Form und die Ethyl-Hydroxy-Form, enthalten. Weitere hydrolysierten Formen von PRB31 sind lichtecht und geeignet, um zuverlässige Tintenstrahltinten herzustellen.

ORGANISCHES LÖSUNGSMITTEL

Die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen etwa 10 bis 40 Gewichtsprozent zumindest eines organischen Lösungsmit tels. Bevorzugterweise umfassen die Tinten etwa 15 bis etwa 30 Gewichtsprozent zumindest eines organischen Lösungsmit tels, wobei der Bereich zwischen 20 und 25% der am meisten bevorzugte Bereich ist.

Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, die bei den vorliegenden Tintenstrahltintenzusammensetzungen verwendet werden, umfassen eine oder eine Mischung von zwei oder meh reren Verbindungen der folgenden Verbindungen: Stickstoff enthaltende heterozyklische Ketonen, wie z. B. 2-Pyrrolidon, N-Methyl-Pyrrolid-2-Eins (NMP), 1,3-Dimethylimidazolid-2- Eins und Octyl-Pyrrolidon; Diole, wie z. B. Ethandiole (z. B. 1-2-Ethandiol), Propandiole (z. B. 1,2-Propandiol, 1,3 Propandiol, 2-Ethyl-2-Hydroxymethyl-1,3-Propandiol, Ethyl hydroxy-Propandiol (EHPD)), Butandiole (z. B. 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol), Pentandiole (z. B. 1,5-Pen tandiol), Hexandiole (z. B. 1,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol), Heptandiole (z. B. 1,2-Heptandiol, 1,7-Heptandiol), Octan diole (z. B. 1,2-Octandiol, 1,8-Octandiol); und Glycol-Ether und Thioglycol-Ether, die allgemein bei Tintenstrahltinten verwendet werden, wie z. B. Polyalkylen-Glycole, wie z. B. Polyethylen-Glycole (z. B. Diethylen-Glycol (DEG), Triethy len-Glycol, Tetraethylen-Glycol), Polypropylen-Glycole (z. B. Dipropylen-Glycol, Tripropylen-Glycol, Tetrapropylen-Gly col), polymerische Glycole (z. B. PEG 200, PEG 300, PEG 400, PPG 400), und Thiodiglycol. Vorzugsweise werden bei der Aus führung der Erfindung 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, NMP, DEG und EHPD verwendet, wobei 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon und Ethylhydroxy-Propandiol die bevorzugtesten Lösungsmittel mit vorzugsweise einem Verhältnis von etwa 1 : 1 : 1 sind.

OBERFLÄCHENAKTIVER STOFF

Die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen optional bis zu 5 Gewichtsprozent eines oberflächenaktiven Stoffs. Insbe sondere umfassen die Tinten etwa 1 bis etwa 4 Gewichtspro zent eines oberflächenaktiven Stoffs, wobei der Bereich zwi schen etwa 2 und etwa 3 Gewichtsprozent der bevorzugteste Bereich ist.

Bei der Ausführung der Erfindung dienen die Sekundär-Alko hol-Ethoxylate dazu, ein Farbe-zu-Farbe-Verlaufen zu verhin dern, indem das Eindringen der Tinten in das Druckmedium erhöht wird. Sekundär-Alkohol-Ethoxylate sind nichtionische oberflächenaktive Wirkstoffe und sind beispielsweise von Union Carbide Co. (Houston, Texas) als die Tergitol-Serie, wie z. B. TERGITOL 15-S-5 und TERGITOL 15-S-7, kommerziell verfügbar.

Die Sekundär-Alkohol-Ethoxylate enthalten (a) eine alipha tische Kette mit einer vorgeschriebenen Anzahl von Kohlen stoffatomen in der Kette und (b) eine vorgeschriebene Anzahl von ethoxylierten Einheiten. Diese Ethoxylate sind kommerzi ell als Mischungen von Ethoxylaten verfügbar und werden so mit bezüglich der Dominanz einer gegebenen Verbindung be schrieben. Sekundär-Alkohol-Ethoxylate, die bei der Ausfüh rung der Erfindung geeignet verwendet werden können, haben dominierend etwa 12 bis 18 Kohlenstoffatome in der aliphati schen Kette, während die Anzahl von ethoxylierten Einheiten dominierend in dem Bereich von etwa 4 bis 8 Einheiten liegt. Somit stellt "Tergitol 15-S-7" einen oberflächenaktiven Se kundär-Alkohol-Ethoxylatstoff dar, der dominanterweise etwa 15 Kohlenstoffatome in seiner aliphatischen Kette und etwa 7 ethoxylierte Einheiten aufweist. TERGITOL 15-S-7 und TERGI TOL 15-S-5 sind die bevorzugten oberflächenaktiven Stoffe, wobei TERGITOL 15-S-7 der bevorzugteste oberflächenaktive Stoff ist.

PUFFER

Die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen optional etwa bis zu 5 Gewichtsprozent eines Puffers. Bevorzugtererweise umfassen die Tinten bis zu etwa 1 Gewichtsprozent einen Puf fer, wobei eine Konzentration bis zu etwa 0,5 Gewichtspro zent die bevorzugteste Konzentration ist.

Puffer, die bei der Ausführung der Erfindung verwendet wer den, um den pH-Wert zu modulieren, können organisch-basierte biologische Puffer oder anorganische Puffer, wie z. B. Na triumphosphat, sein. Ferner sollte der verwendete Puffer ei nen pH-Wert schaffen, der von etwa 6 bis 9 bei der Ausfüh rung der Erfindung reicht, der bevorzugterweise etwa 6,5 bis 8 beträgt, und der am bevorzugtesten etwa in einem Bereich von 6,7 bis etwa 7,1 liegt. Beispiele von bevorzugt verwen deten organischen Puffern umfassen Trizma Base, das von Un ternehmen verfügbar ist, wie z. B. von Aldrich Chemical (Milwaukee, Wisconsin), 4-Morpholin-Ethansulfonsäure (MES) und 4-Morpholin-Propansulfonsäure (MOPS). Am bevorzugtesten wird MES bei der Ausführung der Erfindung verwendet.

BIOZID

Die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen optional etwa bis zu 5 Gewichtsprozent eines Biozides. Bevorzugterweise umfassen die Tinten bis zu etwa 1 Gewichtsprozent ein Bio zid, wobei eine Konzentration von bis zu etwa 0,2 Gewichts prozent die bevorzugteste ist.

Jedes der Biozide, die üblicherweise bei Tintenstrahltinten verwendet werden, kann bei der Ausführung der Erfindung ver wendet werden, wie z. B. NUOSEPT 95, von Hals America (Pis cataway, N.J.), PROXEL GXL, erhältlich von Zeneca (Wilming ton, Del.) und Glutaraldehyd, erhältlich bei der Union Car bide Company (Bound Brook, N.J.) unter der Warenbezeichnung UCARCIDE 250. PROXEL GXL ist das bevorzugte Biozid.

BEISPIELE

Es wurden Tinten hergestellt, bei denen der Trägerstoff die folgende Zusammensetzung in Gewichtsprozent aufwies:

1,5-Pentandiol	8%
EHPD	7,5%
2-Pyrrolidon	7,5%
Tergitol 15-S-7	2,2%
MES	0,2%
pH-Wert	6,0-6,5
Wasser	Rest

Tabelle I zeigt die unterschiedlichen Schwarztintensätze, die hergestellt wurden, indem verschiedene Farbstoffe mit dem obigen Trägerstoff gemischt wurden.

Bewertete Tintensätze
Tintensatz	Schwarz-Farbstoff
1	Na-Reactive Black 31
2	Pazifiziertes Reactive Black 31
3	Food Black 2 (Bayer)
4	Na-286/287 (Zeneca Colours)
5	NH₄-286/287 (Zeneca Colours)
	Ink Black Ras Liquid PF075 (Schwefel-Schwarz von Sandoz)
6	Duasyn Black S-SF VP2086 (Schwefel-Schwarz von Hoechst)

Die verwendeten Farbstoffe umfaßten einen Reactive-Black- (RB31-) Farbstoff und einen abgemilderten oder pazifizierten Farbstoff Reactive Black (PRB31). Jeder Tintensatz umfaßte fünf unterschiedliche Farbstoffladungen: 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 und 0,3, wie sie durch die maximale UV-Sichtbarkeits- Absorbanz bei einer Verdünnung von 1 : 10.000 bestimmt wurden. Zum Vergleich und zur besseren Bewertung der Vorteile der Tinten der vorliegenden Erfindung wurden zusätzliche Tinten, die andere Schwarzfarbstoffe verwenden, ebenfalls herge stellt. Diese zusätzlichen Schwarz-Farbstoffe werden entwe der in kommerziell erhältlichen Tintenstrahldruckern verwen det, oder dieselben sind Schwarzfarbstoffe mit annehmbaren Lichtfestigkeitseigenschaften. Schwefel-Schwarz PF075 und S-SF VP 2162 wurden mit nur einer Farbstoffladung von 0,15 hergestellt.

BEWERTUNG

Drei unterschiedliche Qualitäten der hergestellten Tinten wurden gemessen, um die Vorteile zu beurteilen, die bei der Ausführung der Erfindung erhalten werden, nämlich (a) die "Lichtausbleichung" über einem Bereich von Druckmedien und über einem Bereich von Farbstoffladungen; und (b) das "Kurz zeitabdeckungsentfernungsverhalten" und (c) die "Düsenwie derherstellung nach einer Lagerung" als Maße für die Tinten strahlstiftzuverlässigkeit und das Tintenstrahlstiftverhal ten.

LICHTAUSBLEICHUNG

Die Lichtausbleichung wurde für die hergestellten Tinten auf den Papieren gemessen, die in Tabelle II aufgelistet sind, und dieselbe ist in den Fig. 1 bis 3 berichtet. Reaktiv- Schwarz 31 in seiner ursprünglichen Form wurde nicht bezüg lich der Lichtausbleichung getestet, da die Lichtausblei chungseigenschaften dieses Farbstoffs die gleichen sind wie die der abgemilderten Form, d. h. die Hydrolysereaktion be einträchtigt nicht den Farbträger. Die Lichtausbleichung für die zwei Schwefel-Farbstoffe PF075 und S-SF VP 2162 wurde nur bei einer Farbstoffladung von 0,15 getestet.

Für die Lichtausbleichungsbewertung verwendetes Papier
Papier
Papier-ID
1	Gilbert Bond (Verbundpapier von Mead)
2	Hewlett-Packard-Premium-Tintenstrahlpapier, Teilenummer 51634Y
3	Hewlett-Packard-Premium-Tintenstrahlglanzpapier, Teilenummer C3836A

Die Lichtausbleichung wurde gemessen, indem zwei Blätter für verschiedene Tinten-/Farbstoffladungs-/Medienkombinationen unter Verwendung eines Druckers Hewlett-Packard DeskJet 660C und unter Verwendung einer Hewlett-Packard-Druckkassette (Tintenstrahlstift) mit der Teilenummer 51649A bedruckt wur den, wobei beide kommerziell bei der Hewlett-Packard Company aus Palo Alto, Kalifornien, erhältlich sind. Eine der Druck proben wurde im Dunklen plaziert, und die andere wurde dem Äquivalent zu einem Jahr Bürolicht unter Verwendung eines Atlas-Fade-ometers ausgesetzt. Die optische Dichte OD der Tinten auf den zwei Blättern wurde unter Verwendung eines MacBeth-Densitometers gemessen, welches von der MacBeth Di vision der Kollmorgen Instruments Corporation aus New York hergestellt wird. Zur Messung wurden übliche Farbmeßverfah ren verwendet. Die relative Lichtausbleichung jeder Probe wurde unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung 1 berech net:

((OD vor der Ausbleichung - OD nach der Aus bleichung)/(OD vor der Ausbleichung)) . 100 Gleichung 1.

Es ist wünschenswert, daß der Lichtausbleichungswert mini miert wird. Wie es aus den Werten der Fig. 1 bis 3 hervor geht, hatte jede der Tinten, die gemäß der vorliegenden Er findung zusammengesetzt waren, wesentlich geringere Licht ausbleichungswerte. Es sollte angemerkt werden, daß die Tin ten der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Lichtfestig keit (ein geringeres Lichtausbleichen) in dem gesamten Satz verschiedener Medien zeigten. Ferner zeigen die Tinten der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Lichtechtheit über dem gesamten Bereich der Farbstoffladungen. Diese beiden Merkmale, nämlich die Verbesserung der Lichtechtheit über dem Satz der verwendeten Medien und über den unterschiedli chen Farbstoffladungen, sind beim Entwerfen von Tinten strahldrucksystemen wichtig. Das erstere Merkmal erweitert beispielsweise den Bereich annehmbarer Medien, während das letztere Merkmal die Tintenstrahldrucksysteme in die Lage versetzt, geringere Farbstoffladungen zu benötigen, um von der verbesserten Lichtechtheit der Tinten der vorliegenden Erfindung zu profitieren.

TINTENSTRAHLSTIFTZUVERLÄSSIGKEIT

Die zusammengesetzten Tinten wurden in Tintenstrahldruckkas setten, Teilenummer 51649A gefüllt, die von der Hewlett- Packard Co. aus Palo Alto, Kalifornien, erhältlich sind. Alle mit Tinte gefüllten Stifte wurden getestet, um sicher zustellen, daß alle Düsen in ihrer Arbeitssituation waren. Die Tinten wurden auf Verbundpapier mittels eines Druckers Hewlett-Packard DESKJET 660C (DeskJet ist eine Marke der Hewlett-Packard Company) gedruckt. Die Zuverlässigkeit jedes Tinten-gefüllten Stifts wurde dann durch zwei Tests be stimmt, nämlich durch das "Kurzzeitabdeckungsentfernungsver halten" und das "Düsenwiederherstellungsverhalten nach der Lagerung".

KURZ ZEITABDECKUNGSENTFERNUNGSVERHALTEN

Dieser Test, der die Dauer des Außerbetriebstehens einer Dü se mißt, erfaßt einen Fehler. Die Tinten-gefüllten Stifte wurden in dem Drucker plaziert und verwendet, um eine "Druckdatei" mit einem vorbestimmten Druckmuster zu drucken. Die Druckdatei wurde eingestellt, um zu bewirken, daß die Düsen zwischen aufeinanderfolgenden Tintentropfenauswürfen vorbestimmte Zeitdauern pausierten. Das Tintendüsenmuster wurde nach Fehlern, wie z. B. schwachen, fehlgerichteten oder fehlenden Düsen, untersucht. Die längste Außerbetriebs zeit, die eine Düse zwischen Widerstandsabfeuerungen ohne Fehlfunktion aushalten konnte, wird als Kurzzeitabdeckungs entfernung berichtet. Es ist wünschenswert, daß die Düsen lange Perioden verstrichener Zeit zwischen Widerstandsab feuerungen tolerieren können. Die Resultate sind in Fig. 4 dargestellt. Wie es zu sehen ist, hatte PRB-31 ein Kurzzeit abdeckungsentfernungsverhalten von 40 Sekunden und zwar zu sammen mit anderen Tinten, nämlich Food Black 2 und Na-286/ 287.

DÜSENWIEDERHERSTELLUNGSVERHALTEN NACH EINER LAGERUNG

Dieser Test mißt den Pegel der Düsenwiederherstellung, nach dem die Düsen eine längere Zeitdauer nicht verwendet wurden. Die Tinten-gefüllten Stifte wurden außerhalb des Druckers drei Tage lang plaziert. Die Düsen waren nicht verschlossen und der Umgebungsluft ausgesetzt. Die Tinten-gefüllten Stif te wurden verwendet, um eine vorbestimmte "Druckdatei" zu drucken. Nach der dreitägigen Lagerung der unverschlossenen Stifte außerhalb des Druckers wurde das Stiftverhalten ge messen, indem der Prozentsatz der Düsen gemessen wurde, die nach 5.000 Abfeuerungen der Stiftwiderstände wiederherge stellt waren. Es wird bestimmt, daß eine Düse wiederherge stellt ist, sobald sie Tropfen der korrekten Größe an der korrekten Position auf einem Düsendiagnosemuster, das auf Papier gedruckt ist, abfeuert. Die Düsenwiederherstellungs daten sind in Fig. 5 berichtet. Es ist wünschenswert, daß 100% der Düsen wiederhergestellt werden. Wie es aus den Wer ten in Fig. 5 zu sehen ist, hatte jede der Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung zusammengesetzt sind, eine we sentlich höherer Düsenwiederherstellung, und zwar zusammen mit Food Black 2 und S-SF VP 2162. Wie es ferner aus den Daten von Fig. 5 zu sehen ist, hatte RB31 ein sehr schlech tes Verhalten.

Fig. 6 stellt die Lichtechtheit (in % relativer Lichtaus bleichung), das Kurzzeitabdeckungsentfernungsverhalten (in % der Düsen, die nach einer Lagerung wiederhergestellt werden) und das Düsenwiederherstellungsverhalten nach einer Lagerung (Zeit zur ersten nicht-funktionierenden Düse) für die Tinten der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu anderen Tinten dar, wobei die kombinierte Verbesserung der Lichtechtheit und des Stiftverhaltens als Resultat der Erfindung darge stellt sind. Es kann angemerkt werden, daß nur die Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, so wohl den Vorteil der Lichtechtheit als auch den Vorteil der Stiftzuverlässigkeit bieten. Es sollte angemerkt werden, daß die y-Achse, die mit Prozent betitelt ist, die "mittlere prozentuale relative Ausbleichung" und den "Prozentsatz der Düsen, die nach einer Lagerung wiederhergestellt werden", wiedergibt, während die y-Achse, die mit "Sekunden" betitelt ist, die "Zeit bis zur ersten nicht-funktionsfähigen Düse" wiedergibt.

Die unter Verwendung der Tinten der vorliegenden Erfindung gedruckten Bilder hatten vorzugsweise eine durchschnittliche Lichtausbleichung von weniger als etwa 40%, bevorzugterweise von weniger als etwa 30% und am bevorzugtesten einen Wert von weniger als etwa 20%. Ferner haben die Tinten der vor liegenden Erfindung vorzugsweise ein Kurzzeitabdeckungsent fernungsverhalten von größer als etwa 15 Sekunden, einen be vorzugteren Wert von größer als etwa 25 Sekunden und am be vorzugtesten einen Wert von etwa 35 Sekunden. Zusätzlich haben die Tinten der vorliegenden Erfindung ein Düsenwieder herstellungsverhalten nach der Lagerung von größer als etwa 30%, wobei der Wert bei einem bevorzugteren Ausführungsbei spiel etwa 60% beträgt und am bevorzugtesten etwa 90% be trägt.

Die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensicht lich, wenn die Stiftzuverlässigkeits- und die Lichtausblei chungsdaten zusammen bewertet werden. Die hier präsentierten Resultate zeigen, daß nur Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, den Vorteil sowohl der Licht echtheit als auch der Stiftzuverlässigkeit haben. Ferner zeigt sich die Lichtechtheit bei vielen Medientypen und bei vielen verschiedenen Farbstoffladungen und insbesondere bei niedrigen Farbstoffkonzentrationen.

Claims

1. Tintenstrahltintenzusammensetzung mit folgendem Be standteil:
einem Farbstoff mit einem Anteil von etwa 1 bis etwa 10 Gewichtsprozent, der folgende Formel aufweist:
wobei X -CH₂-CH₂-O-H oder -CH₂=CH₂ oder Mischungen der selben aufweist.

2. Tinte gemäß Anspruch 1, bei der die Konzentration des Farbstoffs in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 10 Ge wichtsprozent liegt.

3. Tinte gemäß Anspruch 1, bei der die Konzentration des Farbstoffs in einem Bereich von etwa 7 bis etwa 10 Ge wichtsprozent liegt.

4. Tinte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Tinte weniger als etwa 1 Gewichtsprozent an Sulfat ionen enthält.

5. Tinte gemäß Anspruch 1, bei der die Tinte weniger als etwa 1.000 Teile pro Million an Sulfationen enthält.

6. Tinte gemäß Anspruch 1, bei der die Tinte weniger als etwa 100 Teile pro Million an Sulfationen enthält.

7. Tinte gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner folgende Bestandteile aufweist:
ein organisches Lösungsmittel mit einem Anteil von etwa 10 bis zu etwa 40 Gewichtsprozent; und
einem Zusatzstoff mit einem Anteil von optional bis zu 5 Gewichtsprozent, der unabhängig aus der Gruppe ausge wählt ist, die aus oberflächenaktiven Stoffen, Biozi den, Puffern und Mischungen derselben besteht.

8. Verfahren zum Drucken von Tintenstrahlbildern mit ver besserter Lichtechtheit unter Verwendung eines Tinten strahldruckers, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen einer Tintenstrahltinte, die einen Farb stoff mit einem Anteil von etwa 1 bis etwa 10 Gewichts prozent aufweist, der die folgende Formel hat:
wobei X -CH₂-CH₂-O-H oder -CH₂=CH₂ oder Mischungen derselben aufweist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Konzentration des Farbstoffs in einem Bereich von etwa 5 bis etwa 10 Gewichtsprozent liegt.

10. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Konzentration des Farbstoffs in einem Bereich von etwa 7 bis etwa 10 Gewichtsprozent liegt.

11. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Tinte weniger als etwa 1 Gewichtsprozent an Sulfationen enthält.

12. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Tinte weniger als etwa 1.000 Teile pro Million an Sulfationen ent hält.

13. Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Tinte weniger als etwa 100 Teile pro Million an Sulfationen enthält.

14. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13, bei dem die Tinte ferner folgende Bestandteile aufweist:
ein organisches Lösungsmittel mit einem Anteil von etwa 10 bis zu etwa 40 Gewichtsprozent; und
einem Zusatzstoff mit einem optionalen Anteil bis zu etwa 5 Gewichtsprozent, der unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus oberflächenaktiven Stoffen, Bioziden, Puffern und Mischungen derselben besteht.