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Die
vorliegende Erfindung betrifft den Bereich des Tintenstrahldruckens
und insbesondere das Farbdrucken.
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Das
Tintenstrahldruckverfahren ist ein berührungsloses Verfahren zur Anfertigung
von Bildern durch pixelweises Aufgingen von Tintentröpfchen auf
einem Bildaufzeichnungselement in Abhängigkeit von digitalen Signalen.
Es gibt verschiedene Verfahren, die zur Steuerung der Ablagerung
von Tintentröpfchen
auf dem Bildaufzeichnungselement verwendbar sind, um das gewünschte Bild
zu erzeugen. In einem als stetiges Tintenstrahlverfahren bezeichneten
Verfahren wird ein stetiger Strom von Tröpfchen geladen und bildweise
auf die Oberfläche
des Bildaufzeichnungselements abgelenkt, während nicht bilderzeugende
Tröpfchen
abgefangen und in einen Tintensumpf zurückgeführt werden. In einem anderen,
als Drop-on-Demand-Tintenstrahlverfahren
bezeichneten Verfahren, werden einzelne Tintentröpfchen nach Bedarf auf das
Bildaufzeichnungselement projiziert, um das gewünschte Bild anzufertigen. Gängige Verfahren
zur Steuerung der Projektion von Tintentröpfchen im Drop-on-Demand-Verfahren
umfassen piezoelektrische Wandler und thermische Blasenbildung. Tintenstrahldrucker
sind am Markt weit verbreitet und werden u.a. von der industriellen
Beschriftung bis hin zur Erstellung von Desktop-Dokumenten und Bildern
in niedriger Auflage eingesetzt.
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US-A-5,738,716
betrifft einen farbigen, pigmentierten Tintenstrahltintensatz, der
aus einem verbrückten
Aluminiumphthalocyaninpigment, Pigment Red 122, Pigment Yellow 74
und Pigment Black 7 besteht. Es besteht jedoch Bedarf nach einem
Tintenstrahltintensatz, der vier Farbmittel (CMYK) umfasst und der überlegene
Eigenschaften in Bezug auf Farbfächer
und Lichtfestigkeit aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahltintensatz
für das
Farbdrucken bereitzustellen, der überlegene Eigenschaften in
Bezug auf Farbfächer
und Lichtfestigkeit aufweist.
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Diese
sowie weitere Aufgaben werden mit der vorliegenden Erfindung gelöst, die
einen Tintenstrahltintensatz für
den Farbdruck umfasst mit:
- (a) einer ersten
Tinte, die einen Träger
und ein verbrücktes
Aluminiumphthalocyaninpigment als Blaugrünfarbmittel enthält;
- (b) einer zweiten Tinte, die einen Träger und ein Chinacridonpigment
als Purpurrotfarbmittel enthält;
- (c) einer dritten Tinte, die einen Träger und ein Gelbpigment, das
kein Benzidin ist, als Gelbfarbmittel enthält; und
- (d) mindestens einer zusätzlichen
Tinte, die einen Träger
und ein Farbmittel enthält,
das folgendes ist:
- (i) ein Orangefarbmittel, das ein Naphthol AS-, β-Naphthol-,
Diketopyrrol-Pyrrol- oder
ein Disazopyrazolonpigment enthält;
oder
- (ii) ein Violettfarbmittel, das ein Chinacridon-, Triarylcarbonium-,
Benzimidazolon- oder
ein Dioxazinpigment enthält.
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Der
Tintenstrahltintensatz liefert einen Farbfächer, der für die bildweise Bebilderung
geeignet ist und eine sehr hohe Lichtfestigkeit aufweist. Pigment
Black 7 kann zur weiteren Vergrößerung der
verfügbaren Farbfächer dieses
Tintenstrahltintensatzes zugefügt
werden.
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Es
wird zudem ein Tintenstrahldruckverfahren für das Drucken von Farbbildern
mit folgenden Schritten beschrieben:
- Bereitstellen eines
Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht;
- Beladen des Druckers mit Tintenempfangssubstraten;
- Beladen des Druckers mit einem Farbtintenstrahl-Tintensatz nach
Anspruch 1; und
- Bedrucken der Tintenempfangssubstrate in Abhängigkeit von digitalen Datensignalen.
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Pigmente,
auf die durch Pigmentnummern Bezug genommen wird, werden auch durch
den Farbindex (Color Index) bezeichnet.
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Die
erfindungsgemäßen Tinten
sind für
die Verwendung in Vier-, Fünf-,
Sechs- oder Siebenfarben-Tintenstrahldruckern vorgesehen, d.h. Druckern,
die Druckpatronen enthalten, die Blaugrün, Purpurrot, Gelb und Orange
(CMYO-Vierfarbendrucker), Blaugrün,
Purpurrot, Gelb, Schwarz und Orange (CMYKO-Fünffarbendrucker) oder Blaugrün, Purpurrot,
Gelb, Schwarz, Orange und Grün
(CMYKOG-Sechsfarbendrucker) oder Blaugrün, Purpurrot, Gelb, Schwarz,
Orange, Grün
und Violett (CMYKOGV-Siebenfarbendrucker) drucken können.
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Für die vorliegende
Erfindung geeignete, verbrückte
Aluminiumphthalocyaninpigmente werden in US-A-4,311,775 beschrieben.
Diese Pigmente lassen sich durch folgende Formeln darstellen:
wobei Pc für einen
substituierten oder unsubstituierten Phthalocyaninring steht, R
für eine
Alkylgruppe, eine Arylgruppe oder eine Aralkylgruppe und n für eine ganze
Zahl zwischen 0 und 4. Ein geeignetes siloxanverbrücktes Aluminiumphthalocyanin
ist Bis(phthalocyanylalumin)-Tetraphenyldisiloxan (Pc ist unsubstituiert,
R ist Phenyl und n ist 2).
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das verbrückte
Aluminiumphthalocyaninpigment Bis(phthalocyanylalumin)-Tetraphenyldisiloxan.
In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Blaugrünfarbmittel
eine Mischung aus Bis(phthalocyanyalumino)tetraphenyldisiloxan mit
entweder (a) Kupferphthalocyanin oder (b) Hydroxyaluminiumphthalocyanin
oder (c) sowohl Kupferphthalocyanin als auch Hydroxyaluminiumphthalocyanin.
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In
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist das Chinacridonpigment Pigmentrot 122.
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Für die vorliegende
Erfindung geeignete Gelbpigmente, die kein Benzidin sind, sind u.a.
Gelbpigment 74, 97, 138, 139, 151, 154, 155, 185, 180 oder Mischungen
daraus. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gelbpigment
das Gelbpigment 74 oder 155.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung umfasst das orangefarbene Farbmittel β-Naphtholpigment
oder ein Naphthol AS-Pigment. In der vorliegenden Erfindung verwendbare
orangefarbene Farbmittel umfassen Orange 5, Pigmentrot 17, Pigmentrot
188, Pigmentorange 62, Pigmentrot 112, Pigmentrot 255, Pigmentrot
264 und Pigmentrot 49:2 sowie Mischungen daraus.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst das grüne Farbmittel ein Kupferphthalocyaningrünpigment.
Für die
vorliegende Erfindung geeignete Grünfarbmittel sind u.a. Pigmentgrün 1, Pigmentgrün 2, Pigmentgrün 7, Pigmentgrün 36 sowie
Mischungen daraus.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung umfasst das Violettfarbmittel ein Chinacridon-
oder ein Benzimidazolonpigment. Für die vorliegende Erfindung
geeignete Violettfarbmittel sind u.a. Pigmentviolett 19, Pigmentviolett
3, Pigmentviolett 32 Pigmentviolett 23 sowie Mischungen daraus.
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Ein
für die
vorliegende Erfindung geeigneter, bevorzugter 5-Farbentintensatz
umfasst Pigmentschwarz 7, Pigmentrot 122, Pigmentgelb 74, Bis(phthalocyanylalumino)-Tetraphenyldisiloxan
und Pigmentorange 5.
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Ein
für die
vorliegende Erfindung geeigneter, bevorzugter 6-Farbentintensatz
umfasst Pigmentschwarz 7, Pigmentrot 122, Pigmentgelb 74, Bis(phthalocyanylalumino)-Tetraphenyldisiloxan,
Pigmentorange 5 und Pigmentgrün
36. Ein weiterer bevorzugter 6-Farbentintensatz umfasst Pigmentschwarz
7, Pigmentrot 122, Pigmentgelb 74, Bis(phthalocyanylalumino)-Tetraphenyldisiloxan,
Pigmentrot 188 und Pigmentgrün
36.
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Ein
für die
vorliegende Erfindung geeigneter, bevorzugter 7-Farbentintensatz
umfasst Pigmentschwarz 7, Pigmentrot 122, Pigmentgelb 74, Bis(phthalocyanylalumino)-Tetraphenyldisiloxan,
Pigmentorange 5, Pigmentgrün
36 und Pigmentviolett 3. Ein weiterer bevorzugter 7-Farbentintensatz
umfasst Pigmentschwarz 7, Pigmentrot 122, Pigmentgelb 74, Bis(phthalocyanylalumino)-Tetraphenyldisiloxan,
Pigmentrot 188, Pigmentgrün
36 und Pigmentviolett 3.
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Das
Verfahren zur Herstellung von Tinten aus Pigmenten umfasst üblicherweise
zwei Schritte: (a) einen Dispersions- oder Mahlschritt, um das Pigment
in die primäre
Partikel aufzubrechen, und (b) einen Verdünnungsschritt, in dem das dispergierte
Pigmentkonzentrat mit einem Träger
und anderen Zusätzen
zu einer gebrauchsfertigen Tinte verdünnt wird. Bei diesem Mahlschritt
wird das Pigment normalerweise in einem Träger suspendiert (typischerweise
derselbe Träger
wie der in der fertigen Tinte), und zwar zusammen mit einem festen,
inerten Mahlmittel. Diese Pigmentdispersion wird mit einer mechanischen
Energie beaufschlagt, wobei die Kollisionen zwischen dem Mahlmittel
und dem Pigment eine Zerlegung des Pigments in seine primären Partikel
bewirken. Ein Dispersionsmittel oder Stabilisator oder beides wird
der Pigmentdispersion üblicherweise
zugegeben, um das Zerlegen des Rohpigments zu ermöglichen,
die kolloidale Partikelstabilität
zu erhalten und ein erneutes Zusammenballen der Partikel zu verzögern.
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Es
gibt viele verschiedene Arten von Materialien, die als Mahlmittel
verwendbar sind, wie Glas, Keramik, Metall und Kunststoff. In einem
geeigneten Ausführungsbeispiel
kann das Mahlmittel Partikel umfassen, die vorzugsweise und im Wesentlichen
kugelförmig
sind, z.B. Perlen, und die im Wesentlichen aus einem Polymerharz
bestehen.
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Im
Allgemeinen sind Polymerharze, die zur Verwendung als Mahlmittel
geeignet sind, chemisch und physisch inert, im Wesentlichen frei
von Metallen, Lösemitteln
und Monomeren und von ausreichender Härte und Zerreibbarkeit, um
ein Spanen oder Zerdrücken
während
des Mahlvorgangs zu vermeiden. Geeignete Polymerharze umfassen verbrückte Polystyrole,
wie Polystyrol, das mit Divinylbenzen vernetzt ist, Styrolcopolymere,
Polyacrylate, wie Poly(methylmethylacrylat), Polycarbonate, Polyacetale,
wie Derlin®,
Vinylchloridpolymere und Copolymere, Polyurethane, Polyamide, Poly(tetrafluoroethylene),
z.B. Teflon®,
und andere Fluorpolymer, HD-Polyethylene, Polypropylene, Celluloseether
und Ester, wie Celluloseacetat, Poly(hydroxyethylmethacrylat), Poly(hydroxyethylacrylat),
siliconhaltige Polymere, wie Polysiloxane usw. Das Polymer kann
biologisch abbaufähig
sein. Exemplarische, biologisch abbaufähige Polymere sind u.a. Poly(lactide),
Poly(glycolide), Copolymere von Lactiden und Glycolid, Polyanhydride,
Poly(iminocarbonate), Poly(N-Acylhydroxypro lin)ester, Poly(N-Palmitoylhydroxyprolin)ester,
Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Poly(orthoester), Poly(caprolactone)
und Poly(phosphazene). Das Polymerharz kann eine Dichte von 0,9
bis 3,0 g/cm3 aufweisen. Harze mit höheren Dichten
sind besonders geeignet, da angenommen wird, dass sie eine effizientere
Reduzierung der Partikelgröße ermöglichen.
Besonders geeignet sind vernetzte oder unvernetzte Polymerstoffe
auf Basis von Styrol.
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Das
Mahlen kann in jeder geeigneten Mühle erfolgen. Geeignete Mühlen sind
u.a. eine Luftstrahlmühle,
eine Walzenmühle,
eine Kugelmühle,
eine Rührwerkskugelmühle und
eine Perlmühle.
Besonders geeignet ist eine Hochgeschwindigkeitsmühle.
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Als
Hochgeschwindigkeitsmühle
werden Geräte
bezeichnet, die das Mahlmittel auf Geschwindigkeiten von mehr als
5 Meter/s beschleunigen können.
Die Mühle
kann mit einer rotierenden Welle mit einem oder mehreren Flügelrädern ausgestattet
sein. In einer derartigen Mühle
ist die Geschwindigkeit, die dem Mahlmittel verliehen wird, ungefähr gleich
der Umfangsgeschwindigkeit des Flügelrads, was dem Produkt der
Flügelradumdrehungen
je Minute, π,
und dem Flügelraddurchmesser
entspricht. Eine ausreichende Mahlmittelgeschwindigkeit wird beispielsweise
in einem Sägezahnflügelrad des
Typs Cowles mit einem Durchmesser von 40 mm bei Betrieb mit 9.000
U/min erzielt. Die geeigneten Proportionen des Mahlmittels, des
Pigments, des flüssigen
Dispersionsmittels und des Dispergators können innerhalb weiter Bereiche
variieren und hängen
beispielsweise von dem jeweils ausgewählten Material und der Größe und Dichte
des Mahlmittels usw. ab. Der Prozess lässt sich kontinuierlich oder
stapelweise ausführen.
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Chargenweises Mahlen
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Eine
Masse aus <100 μm Mahlmittel,
Flüssigkeit,
Pigment und Dispergator wurde durch einfaches Mischen hergestellt.
Diese Masse kann in konventionellen Hochleistungs-Stapelmahlverfahren
vermahlen werden, wie Hochgeschwindigkeits-Rührwerkskugelmühlen, Schwingmühlen, Kugelmühlen usw.
Der Schlamm wurde für
eine vorbestimmte Zeitdauer gemahlen, um eine Ausmahlung des aktiven
Materials auf eine minimale Partikelgröße zu ermöglichen. Nach Abschluss des
Mahlvorgangs wurde die Dispersion aus aktivem Material von dem Mahlmittel
durch einfaches Sieben oder Filtern getrennt.
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Umlaufmahlen im kontinuierlichen
Verfahren
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Eine
Masse aus <100 μm Mahlmittel,
Flüssigkeit,
Pigment und Dispergator wurde kontinuierlich aus einem Gefäß durch
eine konventionelle Mühle
geführt,
die mit einem Mahlmitteltrennsieb ausgestattet war, das auf >100 μm eingestellt
war, um einen freien Durchtritt des Mahlmittels während des
gesamten Kreislaufs zu ermöglichen.
Nach Abschluss des Mahlvorgangs wurde die Dispersion aus aktivem
Material von dem Mahlmittel durch einfaches Sieben oder Filtern
getrennt.
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Bei
jedem der beiden genannten Verfahren variieren die geeigneten Mengen
und Verhältnisse
der Inhaltsstoffe des Mahlguts erheblich, je nachdem, welche Materialien
für welche
Anwendung verwendet werden. Der Inhalt der Mahlmischung besteht
aus dem Mahlgut und dem Mahlmittel. Das Mahlgut umfasst Pigment, Dispergator
und einen flüssigen
Träger,
wie beispielsweise Wasser. Für
wässrige
Tintenstrahltinten beträgt
das Pigment im Mahlgut im Allgemeinen 1 bis 50 Gew.% ohne Mahlmittel.
Das Verhältnis
von Pigment zu Dispergator beträgt
20:1 bis 1:2. Die Hochgeschwindigkeitsmühle ist ein Gerät mit starker
Rührbewegung,
wie von Morehouse-Cowles, Hockmeyer et al. hergestellt.
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Der
Dispergator ist ein weiterer wichtiger Inhaltsstoff im Mahlgut.
Bevorzugte Dispergatoren für
wässrige
Tintenstrahltinten umfassen Natriumdodecylsulfat, Acryl- und Styrol-Acryl-Copolymere, wie die
in US-A-5,085,698 und -5.172.133 beschriebenen, sowie sulfonierte
Polyester und Styrole, wie die in US-A-4,597,794 beschriebenen.
Andere in Verbindung mit Pigment beschriebene Patente beschreiben
zudem eine große
Vielzahl geeigneter Dispergatoren. Der in den Beispielen verwendete
Dispergator ist Natrium-N-Methyl-N-Oleoyltaurat (OMT).
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Die
Mahldauer kann stark variieren und hängt von dem Pigment, den mechanischen
Einrichtungen und den Verweilbedingungen sowie u.a. der Ausgangs-
und gewünschten
Endgröße der Partikel
ab. Für
wässrige
Mahlgüter
beträgt
die Mahldauer bei Verwendung der zuvor beschriebenen geeigneten
Pigmente, Dispergatoren und Mahlmittel typischerweise zwischen 1
und 100 Stunden. Das gemahlene Pigmentkonzentrat wird vorzugsweise
durch Filtration von dem Mahlmittel getrennt.
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Das
wässrige
Trägermedium
ist Wasser oder eine Mischung aus Wasser und mindestens einem wassermischbaren
Mitlösungsmittel.
Die Auswahl einer geeigneten Mischung hängt von den Anforderungen der jeweiligen
Anwendung ab, wie beispielsweise der gewünschten Oberflächenspannung
und Viskosität,
dem gewählten
Pigment, der Trockenzeit der pigmentierten Tintenstrahltinte und
der Papiersorte, auf die die Tinte gedruckt wird. Repräsentative
Beispiele wassermischbarer Mitlösungsmittel,
die auswählbar
sind, umfassen (1) Alkohole, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol,
Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, Sec-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobutylalkohol,
Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol; (2) Ketone oder Ketoalkohole, wie
Aceton, Methyl- und Ethylketon und Diacetonalkohol; (3) Ether, wie
Tetrahydrofuran und Dioxan; (4) Ester, wie Ethylacetat, Ethyllactat,
Ethylencarbonat und Propylencarbonat; (5) mehrwertige Alkohole,
wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Propylenglycol,
Tetraethylenglycol, Polyethylenglycol, Glycerol, 2-Methyl-2,4-Pentandiol
1,2,6-Hexantriol und Thioglycol; (6) niedrigere Alkyl-Mono- oder -Diether
von Alkylenglycolen, wie Ethylenglycolmonomethyl- (oder – ethyl)ether,
Diethylenglycolmonomethyl- (oder ethyl)ether, Propylenglycolmonomethyl(oder
-ethyl)ether, Triethylenglycolmonomethyl- (oder -ethyl)ether und
Diethylenglycol-Dimethyl-
(oder -ethyl)ether; (7) stickstoffhaltige zyklische Verbindungen,
wie Pyrrolidon, N-Methyl-2-Pyrrolidon, und 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon;
und (8) schwefelhaltige Verbindungen, wie Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon.
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Tintenherstellung
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Im
Allgemeinen ist es wünschenswert,
die pigmentierte Tintenstrahltinte in Form eines konzentrierten Mahlguts
herzustellen, das anschließend
auf die entsprechende Konzentration zur Verwendung in dem Tintenstrahldrucksystem
verdünnt
wird. Diese Technik erlaubt die Herstellung einer größeren Menge
pigmentierter Tinte mit der Vorrichtung. Falls das Mahlgut in einem
Lösemittel
hergestellt wurde, wird es mit Wasser und wahlweise anderen Lösemitteln
auf die entsprechende Konzentration verdünnt. Falls es mit Wasser hergestellt wurde,
wird es entweder mit zusätzlichem
Wasser oder mit wassermischbaren Lösemitteln verdünnt, um
die gewünschte
Konzentration herzustellen. Durch Verdünnen ist die Tinte auf Viskosität, Farbe,
Farbton, Sättigung,
Dichte und Druckbereichsauftrag für die jeweilige Anwendung wie
gewünscht
einstellbar.
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Im
Falle organischer Pigmente kann die Tinte für die meisten thermischen Tintenstrahl-Druckanwendungen
bis zu ca. 30 Gew.-% an Pigmenten enthalten, im Allgemeinen jedoch
im Bereich von 0,1 bis 10%, vorzugsweise ca. 0,1 bis 5 Gew.-% der
gesamten Tintenzusammensetzung. Falls ein anorganisches Pigment gewählt wird,
enthält
die Tinte tendenziell höhere
Gewichtsanteile Pigment als vergleichbare Tinten, die organische
Pigmente verwenden, wobei der Anteil in einigen Fällen bis
zu ca. 75% betragen kann, da anorganische Pigmente im Allgemeinen
höhere
spezifische Gewichte als organische Pigmente aufweisen.
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Die
Menge des wässrigen
Trägermediums
liegt in dem Bereich von ca. 70 bis 98 Gew.-%, vorzugsweise 90 bis
98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Eine Mischung
von Wasser und mehrwertigem Alkohol, wie Diethylenglycol, ist als
wässriges
Trägermedium
verwendbar. Im Falle einer Mischung von Wasser und Diethylenglycol
enthält
das wässrige
Trägermedium
normalerweise von 30% Wasser/70% Diethylenglycol bis 95% Wasser/5%
Diethylenglycol. Verwendbare Verhältnisse betragen ca. 60% Wasser/40%
Diethylenglycol bis 95% Wasser/5% Diethylenglycol. Die Prozentsätze beziehen
sich auf das Gesamtgewicht des wässrigen
Trägermediums.
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Die
Strömungsgeschwindigkeit,
die Trennlänge
der Tröpfchen,
die Tröpfchengröße und die
Strömungsstabilität werden
stark von der Oberflächenspannung
und der Viskosität
der Tinte bestimmt. Zur Verwendung mit Tintenstrahldrucksystemen
geeignete pigmentierte Tintenstrahltinten sollten eine Oberflächenspannung
im Bereich von 0,02 N/m bis 0,06 N/m aufweisen und vorzugsweise
im Bereich von 0,03 N/m bis 0,05 N/m. Die Kontrolle der Oberflächenspannung
in wässrigen
Tinten erfolgt durch Zusetzen kleiner Mengen von grenzflächenaktiven
Stoffen. Die zu verwendende Menge grenzflächenaktiver Stoffe lässt sich
durch einfache Experimente nach Versuch und Irrtum ermitteln. Es
sind anionische und kationische grenzflächenaktive Stoffe aus den in
US-A5.324.349; 4,156,616 und 5,279,654 beschriebenen verwendbar,
sowie zahlreiche weitere grenzflächenaktive
Stoffe, die in der Tintenstrahltechnik bekannt sind. Zu den kommerziellen
Surfactants zählen
Surfynols® von
Air Products; Zonyls® von DuPont und Fluorads® von
3M.
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Annehmbare
Viskositäten
sind nicht größer als
0,02 mPa.s (20 cP), und liegen vorzugsweise im Bereich von 0,001
bis 0,01 mPa.s (1,0 bis 10,0 cP), vorzugsweise im Bereich von 0,001
bis 0,005 mPa.s (1,0 bis 5,0 cP) bei Raumtemperatur.
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Die
Tinte hat physische Eigenschaften, die mit einem großen Bereich
von Auswurfbedingungen kompatibel sind, beispielsweise Treiberspannungen
und Impulsbreiten für
thermische Tintenstrahldruckvorrichtungen, Treiberfrequenzen des
piezoelektrischen Elements für
eine Drop-on-Demand-Vorrichtung oder eine kontinuierliche Vorrichtung
sowie Form und Größe der Düse.
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Üblicherweise
werden Tintenstrahltinten weitere Inhaltsstoffe zugesetzt. Ein Feuchthaltemittel
oder Mitlösungsmittel
wird allgemein zugegeben, um die Tinte vor dem Austrocknen oder
vor dem Verkrusten der Öffnungen
des Druckkopfes zu schützen.
Ein Penetriermittel kann ebenfalls wahlweise zugesetzt werden, um ein
Eindringen der Tinte in das Empfangssubstrat zu unterstützen, insbesondere
wenn es sich bei dem Substrat um Pergaminpapier handelt. Ein Biozid,
wie Proxel® GXL
von Zeneca Colours, kann in einer Konzentration von 0,05–0,5 Gew.%
zugegeben werden, um ein unerwünschtes
mikrobielles Wachstum zu vermeiden, das sich im Laufe der Zeit in
der Tinte einstellen kann. Weitere Additive, die wahlweise in den
Tintenstrahltinten vorhanden sein können, sind u.a. Verdickungsmittel,
pH-Einstellmittel, Puffer, Mittel zur Verbesserung der Leitfähigkeit,
Mittel gegen Ablagerungen, Trocknungsmittel und Schaumhemmer.
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Die
von der vorliegenden Erfindung bereitgestellten Tinten werden im
Tintenstrahldrucken eingesetzt, wobei flüssige Tintentropfen in kontrollierter
Weise auf ein Tintenempfangsschichtsubstrat aufgebracht werden,
indem Tintentröpfchen
aus der Vielzahl der Düsen
oder Öffnungen
in einem Druckkopf des Tintenstrahldruckers ausgeworfen werden.
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Kommerziell
erhältliche
Tintenstrahldrucker arbeiten nach unterschiedlichen Schemata zur
Steuerung der Ablagerung der Tintentröpfchen. Derartige Schemata
lassen sich im Allgemeinen in zwei Arten unterteilen: kontinuierliche
Strömung
oder Drop-on-Demand (bedarfsweise Tropfenbildung).
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In
Drop-on-Demand-Systemen wird ein Tintentröpfchen aus einer Öffnung mittels
Druck direkt auf eine Stelle auf der Tintenempfangsschicht ausgeworfen,
der beispielsweise durch eine piezoelektrische Vorrichtung, eine
akustische Vorrichtung oder einen Thermoprozess erzeugt wird, der
durch digitale Signale steuerbar ist. Ein Tintentropfen wird nur
dann erzeugt und durch die Öffnung
des Druckkopfes ausgeworfen, wenn er benötigt wird. Tintenstrahl- Druckverfahren und
zugehörige
Drucker sind kommerziell erhältlich
und brauchen hier nicht im Detail beschrieben zu werden.
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Tintenstrahltinten,
die Fünf-,
Sechs- und Siebenfarbensätze
aus den erfindungsgemäßen Pigmenten umfassen,
sind in einem der gängigen
Tintenstrahldrucksysteme verwendbar, einschließlich thermischer oder piezolelektrischer
Drop-on-Demand-Drucker und kontinuierlicher Tintenstrahldrucker.
Die jeweiligen Tintenformulierungen variieren jedoch je nach Art
des Tintenstrahldrucksystems.
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Die
erfindungsgemäßen Tinten
sind besonders vorteilhaft in Verbindung mit Tintenstrahlpapier
in fotografischer Qualität,
wie von Eastman Kodak Company hergestellt und verkauft. Dies ist
darauf zurückzuführen, dass
sich die optische Dichte und der Farbfächer verbessern, wenn die erfindungsgemäßen Tinten
auf dieser Art Papier aufgetragen werden. Diese Tinten sind jedoch
auch für
das Bedrucken transparenter und undurchsichtiger Folien und sogar
sogenannter Normalpapiere verwendbar.
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Die
folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der Erfindung. Beispiel
1 Mahlgut
Polymerperlen,
mittlerer Durchmesser 50 μm
(Mahlmittel) | 325,0
g |
Black
Pearls 880 (Pigmentschwarz 7) von Cabot Chemical Company. | 30
g |
Oleoylmethyltaurine,
(OMT) Natriumsalz | 10,5
g |
Entsalztes
Wasser | 209,5
g |
Proxel
GXL® (Biozid
von Zeneca) | 2
g |
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Die
oben genannten Komponenten wurden in einem 2 Liter fassenden, doppelwandigen
Behälter
von BYK-Gardner mit einer Hochleistungsmühle des Herstellers Morehouse-Cowles
Hochmeyer gemahlen. Die Mühle
lief für
ca. 8 Stunden bei Raumtemperatur. Die Dispersion wurde von dem Mahlgut
getrennt, indem das Mahlgut durch einen KIMAX® Büchner-Trichter von 4–8 μm des Herstellers
VWR Scientific Products gefiltert wurde. Ein aliquoter Teil der
o.g. Dispersion zur Erzeugung von 1,12 g Pigment wurde mit 3,18
g Diethylenglycol, 4,82 g Glycerol und zusätzlichem entsalztem Wasser
gemischt, um eine Gesamtmenge von 50,0 g zu erhalten. Diese Tinte
wurde durch ein 3-μm
Filter gefiltert und in eine leere Druckpatrone des Typs Hewlett-Packard
51626A gefüllt.
Die Bilder wurden mit einem Drucker des Typs Hewlett-Packard DeskJet® 540
angefertigt.
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Die
Testbilder enthielten Felder von wechselnder Dichte oder Auftragsstärken der
Tinte, u.a. wurde ein Feld mit 100% Auftrag (Dmax) auf ein glänzendes
Tintenstrahlpapier gedruckt, das von Eastman Kodak Co. als "Heavy Weight Photographic
Quality Inkjet Paper" bezeichnet
wird. Diese Bilder wurden zur Messung der Lichtfestigkeit, des Reflexionsspektrums
und der Dichte verwendet.
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Die
Lichtfestigkeit wurde durch Vergleichen der optischen Dichte des
Dmax-Feldes vor und nach der Behandlung mit einer hellen (50 kLux)
Xenonlampe für
die Dauer von 7 Wochen gemessen, die mit einem Stück Fensterglas
gefiltert wurde, um Sonnenlicht zu simulieren, das durch ein Bürofenster
fällt.
Ein Tag unter diesen Lichtbedingungen entspricht ungefähr einem
Jahr unter normalen Umgebungsbedingungen. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 aufgeführt.
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Beispiel 2
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Eine
pigmentierte purpurfarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
122 verwendet wurde (Sunfast Quinacridone Pigment von der Sun Chemical
Corporation).
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Beispiel 3
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentorange
5 verwendet wurde (BASF SICO® Orange).
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Beispiel 4
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Eine
pigmentierte gelbe Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel 1 hergestellt
und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentgelb 74 verwendet
wurde (11-2510 Hansa® Brilliant Yellow 5GX
von Hoechst Chemical Co.).
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Beispiel 5
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
188 verwendet wurde (Novaperm® Red HF3S von Hoechst
Corp.).
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Beispiel 6
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentorange
62 verwendet wurde (Novaperm® Orange H5G-70 von Hoechst Corp.).
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Beispiel 7
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
112 verwendet wurde (SICO® Fast Red L3855 von BASF
Corp.).
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Beispiel 8
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
49:2 verwendet wurde (Lithol Scarlet NBK-4451 von BASF Corp.).
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Beispiel 9
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Eine
pigmentierte blaugrüne
Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel 1 hergestellt und getestet,
mit dem Unterschied, dass verbrücktes
Aluminiumphthalocyanin (Bis(phthalocyanylalumino)tetraphenyldisiloxan)(Eastman
Kodak Co.).
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Beispiel 10
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Eine
pigmentierte grüne
Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel 1 hergestellt und getestet,
mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentgrün 1 verwendet wurde (Chemisperse® CG2174
von Aztech Corp.).
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Beispiel 11
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Eine
pigmentierte grüne
Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel 1 hergestellt und getestet,
mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentgrün 2 verwendet wurde (Chemisperse® CG3080
von Aztech Corp.).
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Beispiel 12
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Eine
pigmentierte grüne
Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel 1 hergestellt und getestet,
mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentgrün 36 verwendet wurde (464-0036
obtained from Sun Chemical Corp.).
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Beispiel 13
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Eine
pigmentierte violettfarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentviolett
19 verwendet wurde (Hostaperm® ER-02 13-7011 von Hoechst Corp.).
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Beispiel 14
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Eine
pigmentierte violettfarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentviolett
3 verwendet wurde (Chemisperse® CV8030 von Aztech Corp.).
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Beispiel 15
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Eine
pigmentierte violettfarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentviolett
32 verwendet wurde (Bordeaux® HF3R 13-3390 von Hoechst Corp.).
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Beispiel 16
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Eine
pigmentierte violettfarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentviolett
23 verwendet wurde (Hostaperm® 14-4006 von Hoechst Corp.).
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Beispiel 17
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
17 verwendet wurde (Sunbright® MR17 von Sun Chemical
Corp.).
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Beispiel 18
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
255 verwendet wurde (Cromophtal® Red
BP von Ciba Chemical Corp.).
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Beispiel 19
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Eine
pigmentierte orangefarbene Tintenstrahltinte wurde wie in Beispiel
1 hergestellt und getestet, mit dem Unterschied, dass hierzu Pigmentrot
264 verwendet wurde (Irgazin® DPP Rubine von Ciba Chemical Corp.).
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Die
vorausgehenden Ergebnisse zeigen, dass die in der Erfindung verwendeten
Pigmente eine gute Lichtfestigkeit aufweisen.
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Vergleichsbeispiel 20
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Ein
Farbtintenstrahlsatz nach dem Stand der Technik, der aus Tinten
bestand, wie sie für
den Drucker des Typs Hewlett-Packard DeskJet® 755CM
Verwendung finden, wurde für
Vergleichszwecke bewertet. Dieser Tintensatz bestand aus pigmentiertem
Schwarz (Pigmentschwarz 7) sowie blaugrün- (Direct Blue 199/Acid Blue
9), purpurrot- (Reactive Red 180/Acid Red 52) und gelbfarbstoffbasierenen
(Basacid Yellow 132) Tinten. Diese Tinten wurden auf ein glänzendes
Tintenstrahlfotopapier des Herstellers Eastman Kodak Co. gedruckt. Bei
Belichtung unter denselben Bedingungen wie in Beispiel 1 genannt,
allerdings bei einer Dauer von nur einer Woche, wiesen die Tinten
folgende prozentuale Ausbleichung der optischen Dichte auf: schwarz:
2%, blaugrün:
15%, purpurrot: 20%, gelb: 39%. Der Farbfächer dieses Tintenstrahlsatzes
ist in Tabelle 2, Beispiel 20, aufgeführt.
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Vergleichsbeispiel 21
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Die
Lichtfestigkeit und der Farbfächer
eines silberhalogenidgestützten
Bebilderungssystems wurden für
Vergleichszwecke bewertet. Die Testbilder wurden auf Papier des
Typs Ektacolor® Edge
II gedruckt und auf Lichtfestigkeit und Farbfächer bewertet. Die von diesem
System erzeugten Blaugrün-,
Purpurrot- und Gelbfarbstoffe wiesen die folgende prozentuale Ausbleichung
der optischen Dichte bei Belichtung unter den gleichen Bedingungen
wie zuvor in Vergleichsbeispiel 20 beschrieben auf: blaugrün: 9%, purpurrot:
12%, gelb: 19%. Der Farbfächer
dieses Farbsatzes ist in Tabelle 2, Beispiel 21, aufgeführt.
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Farbfächer.
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Nach
folgendem Verfahren wurden theoretische Farbfächer berechnet. Die Ergebnisse
sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Im Allgemeinen gilt, je größer der
Farbfächer,
um so größer sind
die möglichen
Farben, die ein gegebener Tintensatz reproduzieren kann.
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Alle
Dichtewerte basieren auf integralen Spektralreflexionsmessungen
mit einem Spektrofotometer des Typs MacBeth® 2145.
Es wurde eine gepulste Xenon-Lichtquelle mit einer Nennöffnung von
10 mm verwendet. Die Reflexionsmessungen wurden im Wellenlängenbereich
von 380 bis 750 nm in Intervallen von 10 nm durchgeführt. Die
Geometrie betrug 45/0.
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Die
Berechnung des Farbfächers
erfolgte mithilfe der tatsächlichen
optischen Dichten bei der Maximaldichte (Dmax) jeder Tinte in jedem
Tintensatz. Die Eigenvektoranalyse diente zur Konstruktion einer
charakteristischen Absorptionskurve über den Bereich des sichtbaren
Spektrums (380–750
nm) für
jede dieser Tinten. Der Eigenvektor für jede Tinte ist ein zweidimensionaler
Array der optischen Dichte gegenüber
der Wellenlänge.
Diese Technik wird von A. J. Sant in Photographic Science and Engineering,
5(3), Mai–Juni,
1961, und von J. L. Simonds in Journal of the Optical Society of
America, 53(8), 968–974
(1963), beschrieben. Die Eigenvektoren wurden benutzt, um die Beziehung
der Tintenfarbtöne
und deren Kombinationen in der Berechnung der Farbfächer für die verschiedenen
Tintensätze
zu definieren, die in der folgenden Tabelle aufgeführt sind.
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Zum
Zwecke der vorliegenden Erfindung ist der Farbfächer in konventionellen metrischen
Einheiten angegeben, der im Allgemeinen für Auflichtprints verwendet
wird, nämlich
CIELAB. Es wurden die Farbübereinstimmungsfunktionen
des Standardbetrachters nach 1931 CIE 2 sowie die nach CIE D5000
definierte Lichtquelle verwendet. Diese Angaben und die zuvor beschriebenen
Eigenvektoren wurden benutzt, um den Farbfächer bei einem bestimmten Wert
L* für
jeden der Tintensätze
zu berechnen, und zwar anhand des in Journal of Photographic Science,
38, 163 (1990), beschriebenen Verfahrens. Für diese Berechnung wird angenommen,
dass keine Lichtstreuung stattfindet. Die in der folgenden Tabelle
genannten Farbfächerwerte
stellen die Summe der Bereiche a* vs. b* bei neun verschiedenen
Scheiben L* dar (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 und 90), die für jeden
Tintensatz berechnet wurden. Der Bereich jeder Scheibe L* wurde
mit einer Trapezregelsumme entlang der Achse b* ermittelt.
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Tabelle
2 Farbfächerwerte
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Die
zuvor gezeigten Ergebnisse machen deutlich, dass die erfindungsgemäßen Tinten
Farbtintensätze
liefern, die sehr gute Farbfächer
aufweisen, die für
die bildliche Bebilderung geeignet sind.