DE60119854T2

DE60119854T2 - Photohärtbare Zusammensetzung und Tinte

Info

Publication number: DE60119854T2
Application number: DE2001619854
Authority: DE
Inventors: Hiromichi Noguchi; Yuko Suga; Hiroyuki Maeda; Masako Shimomura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-11-30
Anticipated expiration: 2021-09-15
Also published as: CN1367213A; KR100483099B1; DE60119854D1; JP3893262B2; CN1271154C; KR20020021355A; CA2357330C; EP1188806B1; ATE327292T1; CA2357330A1; AU7212101A; JP2002187918A; EP1188806A3; US20020065335A1; AU785170B2; US6790875B2; EP1188806A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung, die eine neue wässrige polymerisierbare Verbindung enthält, auf eine Tinte, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Tinte, eine Tintenkartusche, eine Aufzeichnungseinheit und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Auf dem Gebiet der harzartigen Farbtechnologie ist die Umwandlung in wässrige Farben oder Tinten, ohne Verwendung von organischen Lösungsmitteln in großer Menge, welche viel ökologischer sind, ein wichtiges Problem.
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf eine verwendbare Harzzusammensetzung, die einen solchen Bedarf deckt. Die Harzzusammensetzung der Erfindung kann verwendet werden als Material für eine UV-härtbare wässrige Tinte zur Verwendung mit einer Tintenstrahl-Vorrichtung.
Verwandter Stand der Technik
Als eine der Techniken in Bezug auf Siebdrucktinten, Gravurtinten oder wässrige Farben gibt es ein Verfahren zur Bildung eines Bildes, bei dem ein Harz in einer Tinte oder Farbe durch ultraviolette Lichtstrahlung gehärtet wird und die Tinte oder Farbe ist oft eine wässrige Tinte oder Farbe. Eine derartige wässrige Farbe oder Tinte enthält jedoch eine nicht-wässrige UV-härtbare Harzzusammensetzung, die in einem wässrigen Lösungsmittel emulgiert ist. So ist die in einer wässrigen Farbe oder Tinte gemäß dem Stand der Technik verwendete UV-härtbare Harzzusammensetzung nicht selbst ein wässriges System und es muss gesagt werden, dass wässrige UV-härtbare Harze und Katalysatoren bisher nicht untersucht wurden.
Die Verwendung einer UV-härtbaren Tinte ist auch für das Tintenstrahldruckverfahren bekannt. Auf diesem Gebiet ist die verwendete Harzzusammensetzung auch ein nicht-wässriges System, z.B. eine Öltinte, bei der ein Pigment in einem organischen Lösungsmittel wie Toluol, Methylethylketon etc. dispergiert ist. Zur Herstellung wird eine Tinte, umfassend ein Harzmonomer und Oligomer und eine Pigmentdispersion ohne Verwendung von Lösungsmittel verwendet. Die japanische Patentveröffentlichung 5-64667 offenbart ein typisches Beispiel einer solchen Tinte. Da die Tintenviskosität dieser Tinten jedoch für den Druck von genauen Buchstaben zu hoch ist, ist deren Verwendung auf das Punktdrucken, wie eine Markierung begrenzt, bei der hohe Präzision nicht erforderlich ist.
Die in den vorstehend erwähnten Systemen verwendeten Tinten besitzen nicht die Tinteneigenschaften, die für Vollfarbdrucken mit hoher Auflösung erforderlich sind. Beispielsweise sollte die Öltinte vom Umwelt-Standpunkt aus vorsichtig eingesetzt werden und die lösungsmittelfreie UV-härtbare Tinte ist lediglich für einen Drucker mit niedriger Auflösung und großer Punktgröße verwendbar. Das US-Patent Nr. 4,978,969 offenbart eine Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung, bei der eine bestimmte Art von polymerisierbarem Monomer in großer Menge als Lösungsmittel zur Lösung des UV-härtbaren Haftmittels verwendet wird. Obwohl die Verwendung für ein thermisches Tintenstrahlsystem in der vorstehenden Erfindung auch beabsichtigt ist, sind tatsächlich die Materialien begrenzt und das Monomer wird in großer Menge verwendet, so dass sie nicht für jeden Zweck geeignet ist und nicht für hoch qualitative Bilderzeugung verwendbar ist.
Der Grund, warum es bei der Verwendung von UV-härtbaren Tinten bei den vorstehend beschriebenen Bedingungen gemäß dem Stand der Technik bleibt, kann wie folgt angenommen werden:

1) Bilder, die mit einer Tinte oder Farbe gebildet werden, welche ein in Wasser gelöstes Harz umfassen, besitzen keine ausreichende Qualität, selbst nach Härtung aufgrund schlechter Wasserbeständigkeit und geringem Glanz; und
2) Wässrige UV-härtbare Harze oder wässrige Fotopolymerisationsinitiatoren mit katalytischer Funktion zur Unterstützung des Härtens eines solchen Harzes (nachstehend als "Katalysator" bezeichnet) wurden kaum entwickelt.

Zusätzlich kann ein weiterer Grund für die langsame Entwicklung der Materialtechnologie von wässrigen UV-härtbaren Tinten herausgestellt werden:

3) Wenn Wasser als Farblösungsmittel verwendet wird, ist eine relativ große Energiemenge zur Trocknung im Vergleich mit einem organischen Lösungsmittel erforderlich, was ein Nachteil beim praktischen Gebrauch ist.

Andererseits besitzt die vorstehend erwähnte Harzzusammensetzung im Emulsionszustand im Allgemeinen einen Vorteil, wobei die Viskosität und Fluidität mit Variation in einem weiten Bereich kontrolliert werden kann und die Handhabung ist leicht.
Jedoch wird die UV-Härtungstechnik weiterhin als vielversprechende Härtungstechnik hinsichtlich der Energieeinsparung, geringer Umweltverunreinigung und geringer Belastung gegenüber der Umwelt angesehen. Ferner nimmt man an, dass das UV-Härtungsverfahren nicht nur für Bilddruck, sondern auch für die Vorbehandlung eines Substrats zur Bereitstellung von Druckeignung oder für die Nachbehandlung des gedruckten Substrats zu dessen Schutz oder zur Aufbringung eines bestimmten Materials für weitere Verarbeitung verwendbar ist.
Derzeit sind wässrige Materialien, wie die vorstehend erwähnten wässrigen UV-härtbaren Harze und Katalysatoren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte kaum erhältlich. Zur Verwendung in einem Tintenstrahlsystem sind Materialien mit guter Fluidität und geringer Viskosität erforderlich, um mit den hochdichten Düsen zurechtzukommen. Beispielsweise sind die folgenden Eigenschaften für Harzmaterialien wie Katalysatoren und polymerisierbare Materialien erforderlich: Die polymerisierbare Verbindung kann einer Tinte mit hohem Gehalt zugegeben werden; der wesentliche Trocknungsprozess kann verkürzt werden, die gehärtete Schicht, die durch Aufbringung der Tinte gefolgt von Härtung gebildet wurde, besitzt herausragende Eigenschaften; und das Harzmaterial zeigt eine gute Kompatibilität mit Färbematerialien.
Die UV-härtbaren wasserlöslichen Materialien, die in praktischer Verwendung stehen, beinhalten solche, die sowohl eine saure Gruppe als auch eine (Meth)acryloyl- oder Vinylgruppe in einem Molekül und als wasserlösliche polymerisierbare Verbindung einen Ester von wasserfreier Succinsäure und 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, einen Ester von wasserfreier ortho-Phthalsäure und einen Ester von 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat und Vinylnaphthalinsulfonsäure besitzen, welche tatsächlich eingesetzt werden. Jedoch besitzen diese Verbindungen lediglich eine funktionale Gruppe pro Molekül und so ist die Polymerisationsgeschwindigkeit gering und der Vernetzungsgrad äußerst gering, so dass sie nicht als Hauptmaterial für die UV-härtbare Harzzusammensetzung verwendet werden können.
Inzwischen beinhalten polymerisierende Verbindungen, die wasserlöslich sind und wenigstens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen pro Molekül besitzen und in industriellem Maßstab hergestellt werden solche, die eine Polyethylenoxidkette besitzen, welche dem Molekül Hydrophilizität verleiht. Beispielsweise kann erwähnt werden ein (Meth)acrylsäureester eines mehrwertigen Alkohols, wie Diethylenglycol-di(meth)acrylat, Tetraethylenglycol-di(meth)acrylat etc. Gemäß den Untersuchungen der Erfinder fehlt es den vorstehend erwähnten Verbindungen jedoch an Wasserlöslichkeit, wenn die Ethylenoxidkette kurz ist und wenn die Ethylenoxidkette lang ist, ist die Wasserlöslichkeit ausreichend aber die Feststoffeigenschaften wie Härte oder Haftkraft des polymerisierten oder gehärteten Harzes sind nicht ausreichend, um die Anforderungen für eine Farbe oder Tinte zu erfüllen.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-165441 offenbart wasserlösliche polymerisierbare polyfunktionale Verbindungen. Die in dieser Veröffentlichung offenbarten Verbindungen besitzen Wasserlöslichkeit aufgrund der erhöhten Anzahl von Hydroxygruppen in einem Molekül.
Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-117960 offenbart die praktische Verwendung von (Meth)acrylsäureester eines von Glycerin abgeleiteten hydrophilen Polyepoxids. Obwohl diese Verbindungen herausragende UV-Polymerisationsfähigkeit und physikalische Eigenschaften des gehärteten Produkts besitzen, besitzen sie jedoch gemäß den Untersuchungen der vorliegenden Erfinder ein Problem, wobei die Viskosität einer wässrigen Lösung etwas höher ist, als sie für eine Tintenstrahltinte erforderlich ist.
Obwohl verschiedene Verbindungen mit einer basischen Atomgruppe industriell produziert werden, wie monofunktionelle tertiäre Amine und kationische Acrylmonomere, gibt es derzeit wenige Verbindungen auf industriellem Niveau, welche basisch und polyfunktional sind. In Bezug auf polyfunktionale, wasserlösliche, polymerisierende Verbindungen schlagen das US-Patent Nr. 5,612,388 und die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 8-165441 und 2000-117960 die Synthese von polyfunktionellen kationischen Acrylmonomeren und deren Anwendung vor. Diese kationischen polyfunktionellen Verbindungen besitzen jedoch eine entgegengesetzte Polarität gegenüber einer wässrigen Pigmentdispersion, die als Färbematerial für Tinten und Farben geeignet ist, bei denen ein Pigment homogen in einem wässrigen Medium durch Wirkung von dissoziierbaren kationischen Gruppen dispergiert ist. So besitzen sie keine Kompatibilität mit der Pigmentdispersion und können nicht für eine Färbezusammensetzung, wie eine Farbe oder Tinte, außer einigen speziellen Einsatzzwecken verwendet werden.
Die Eigenschaften, die für ein Material für eine UV-härtbare Harzzusammensetzung gewünscht sind, welches für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte verwendbar ist, sind: wenn es in einer Tinte enthalten ist, besitzt die Tinte eine gute Ausstoßeigenschaft aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf, polymerisiert unter UV-Bestrahlung schnell; und wird hoch vernetzt und besitzt überlegene Härte und Haftkraft nach Härtung. Ein derartiges Material einer UV-härtbaren Harzzusammensetzung ist eine wasserlösliche Verbindung mit geringer Viskosität und mehrfachen funktionellen Gruppen.
Im Stand der Technik bekannte Verbindungen mit derartigen Eigenschaften ionisieren andererseits in einer wässrigen Lösung nicht, sondern deren Wasserlöslichkeit wird durch Einführung zahlreicher Hydroxylgruppen bereitgestellt. Die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-165441 offenbart diese Art von Verbindungen. Aber diese Verbindungen, deren Wasserlöslichkeit nicht aufgrund Ionisation bereitgestellt wird, besitzen Probleme, indem die Moleküle eher groß sind und selbst in vernetztem festem Zustand ist die Härte und Haftkraft nicht zufrieden stellend. Für eine hohe Polymerisationsrate werden mehrfache polymerisierbare funktionelle Gruppen benötigt. Damit eine Verbindung mehrfache polymerisierbare funktionelle Gruppen, Wasserlöslichkeit und Stabilität gleichzeitig aufweist, muss die Verbindung jedoch Erfordernisse erfüllen, die nicht miteinander kompatibel sind. Dies ist der Grund, warum eine ideale Verbindung bisher nicht gefunden wurde.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher ein Ziel der Erfindung, eine UV-härtbare Harzzusammensetzung mit hoher Leistungsfähigkeit bereitzustellen.
Es ist auch ein Ziel der Erfindung, eine fotopolymerisierbare wässrige Tinte bereitzustellen, die hoch qualitative Bilder erzeugen kann.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zur Erzeugung von hoch qualitativen Bildern, eine Aufzeichnungseinheit und eine Tintenkartusche, die hierfür eingesetzt wird, bereitzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung bereitgestellt, die aufweist: wenigstens Wasser, ein polymerisierbares Material, das unter Radikalinitiierung polymerisiert und einen wasserlöslichen Fotopolymerisationsinitiator, der mit Licht Radikale erzeugt, wobei das polymerisierbare Material wenigstens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen und eine oder zwei anionische funktionelle Gruppen besitzt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine wässrige Tinte bereitgestellt, die die vorstehend erwähnte wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung als Hauptkomponente umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Tintenstrahltinte bereitgestellt, die die vorstehend erwähnte wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Aufzeichnungseinheit bereitgestellt, die einen Tintenbehälter, der die vorstehende Tintenstrahltinte enthält und einen Kopfbereich umfasst, aus dem die Tinte ausgestoßen wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Tintenbehälter, der die vorstehende Tintenstrahltinte enthält und einen Kopfbereich, aus dem die Tinte ausgestoßen wird, umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 erläutert eine relative Position eines Aufzeichnungskopfes eines Tintenstrahldruckers und einer UV-Lampe der UV-Bestrahlungseinrichtung.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform der relativen Position eines Aufzeichnungskopfes eines Tintenstrahldruckers und von UV-Lampen der UV-Bestrahlungseinrichtung.
3A und 3B erläutern eine weitere Ausführungsform der relativen Position eines Aufzeichnungskopfes eines Tintenstrahldruckers und einer UV-Lampe der UV-Bestrahlungseinrichtung.
4 zeigt eine Ausführungsform eines Kopfes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
5 ist eine Querschnittsansicht von 1 entlang der Linie 5-5.
6 erläutert schematisch einen Multikopf.
7 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
8 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer Tintenkartusche.
9 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Aufzeichnungseinheit.
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung genau beschrieben.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen zur Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme des Standes der Technik haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung gefunden, dass eine Verbindung mit wenigstens zwei polymerisierbaren funktionellen Gruppen und einer oder zwei, vorzugsweise einer anionischen funktionellen Gruppe, mit der Radikalpolymerisation durch Licht, wie UV-Licht, durchgeführt werden kann, die gewünschte Wasserlöslichkeit besitzt und geeigneterweise als Material für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte verwendet werden kann, da eine derartige Verbindung hoch reaktiv und wasserlöslich aufgrund der Dissoziationsgruppe ist, obwohl sie keine anderen hydrophilen Gruppen besitzt und geringe Größe aufweist. Die vorliegende Erfindung basiert auf derartigen Erkenntnissen.
Wenn eine wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung die vorstehend erwähnte besondere polymerisierbare Verbindung enthält, so besitzt die Zusammensetzung erfindungsgemäß Wasserlöslichkeit, geringe Viskosität und Kompatibilität mit verschiedenen wässrigen Pigmentdispersionen, in denen ein Pigment mit verschiedenen Techniken dispergiert wird und kann schnelle Polymerisation erreichen, selbst in Gegenwart eines Pigments und ist durch Licht, wie UV-Licht schnell härtbar. Somit besitzt eine derartige Harzzusammensetzung enthaltende Tinte gute Trocknungseigenschaften und kann Bilder mit herausragender Qualität, mit guter Haftkraft an dem Substrat und Wasserbeständigkeit durch Drucken (einschließlich Tintenstrahldrucken) erzeugen.
Nun wird die Wirkung und der Effekt der erfindungsgemäßen fotohärtbaren wässrigen Harzzusammensetzung bei wässrigem Tintenstrahldrucken beschrieben, welches eine Hauptanwendung der Zusammensetzung ist. In der folgenden Beschreibung ist das Licht beispielsweise UV-Strahlung, welche insbesondere bevorzugt ist, aber das erfindungsgemäß verwendbare Licht zur Härtung ist nicht auf UV-Licht beschränkt.
Die Hauptziele der Verwendung von UV-härtbarer Harzzusammensetzung gemäß der Erfindung in der wässrigen Tinte für das Tintenstrahl-Bildaufzeichnungssystem sind die folgt:

1) Erhöhung der Trocknungsgeschwindigkeit, um der erhöhten Druckgeschwindigkeit Rechnung zu tragen;
2) Erzeugung von Bildern mit herausragender Abriebbeständigkeit auf verschiedenen Aufzeichnungsmedien unter Verwendung der Harzzusammensetzung als Binder für das Färbematerial, um es auf dem Aufzeichnungsmedium zu binden;
3) Verringerung der Lichtstreuung von den Pigmentpartikeln, um die Bildung einer transparenten Tintenschicht zu ermöglichen;
4) folglich Erweiterung des Farbreproduktionsbereiches von Prozessfarben und Tinten mit hoher Konzentration ebenso wie herausragende Chromatizität und Leuchtkraft;
5) zusätzlich Schutz der Färbematerialien vor aktivem Licht, gasartigen Komponenten und/oder Wasser in der Luft.

Die Anwendung der UV-härtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf eine Tinte übt einen bemerkenswerten Effekt auf ein Aufzeichnungsmaterial, wie normales Papier, aus, welches Tintenabsorptionsfähigkeit besitzt, aber mit dem der Farbton und die Abriebbeständigkeit eines Pigmentbildes schwierig zu erhöhen sind. Ferner ermöglicht sie den Druck von nicht absorptivem Basismaterial mit einer wässrigen Tinte.
Man nimmt an, dass das UV-Härtungsverfahren eine Art forcierte Trocknung ist, bei der die auf ein Aufzeichnungsmaterial aufgebrachte Tinte, die eine freie Oberfläche bildet, vor der vollständigen Absorption durch das Aufzeichnungsmaterial sozusagen in diesem Zustand eingefroren ist. Folglich wird folgendes mit der die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung als Hauptkomponente enthaltenden Tinte erreicht:

1) Pigmentpartikel in der Tinte sind in der festen Tintenschicht in einem Dispersionszustand enthalten;
2) Harzanteile, die sich innerhalb des Aufzeichnungsmediums und auf der Oberfläche des Papiers verteilen, fixieren die Pigmentpartikel in derartigen Positionen und halten sie auf dem Aufzeichnungsmedium fest;
3) die entsprechenden Pigmentpartikel, die getrennt voneinander in den vorstehenden Positionen existieren, induzieren die Lichtstreuung aneinander, und minimieren die Verschlechterung der Bildkonzentration, von Chromatizität und Verschiebung des Farbtons.
4) Die glatte Oberfläche, gebildet durch das Harz, stellt eine glänzende Tintenschicht mit weniger Lichtstreuung bereit.

Mit der Tinte, die die erfindungsgemäße UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung als Hauptkomponente enthält, tritt die Durchdringung und Verdampfung der Lösungsmittelkomponente, wie Wasser, von der verfestigten Tintenschicht allmählich auf. Obwohl die scheinbare Fixierzeit, d.h. die benötigte Zeit für den Transport und das Anhäufen des bedruckten Aufzeichnungsmediums aufgrund des scheinbaren schnellen Trocknens als verkürzt angesehen wird, ist das tatsächliche Trocknen unvermeidbar langsam, solange ein wässriges Lösungsmittel verwendet wird, im Vergleich mit einer Tinte unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels. Wenn die Tinte der Erfindung verwendet wird, kann eine forcierte abschließende Wärmetrocknung für diesen Zweck verwendet werden.
Hinsichtlich der Radikalkinetik ist es wichtig, wie die UV-Härtung, die Radikalpolymerisation eines polymerisierbaren Materials durch UV-Bestrahlung in Gegenwart von Feuchtigkeit, wie bei der erfindungsgemäßen Tinte, fortschreitet. Gemäß der Untersuchung der vorliegenden Erfinder wurde keine besondere Verlangsamung der Polymerisation im Wasser beobachtet, wenn keine Pigmente in der Tinte existieren (farblose Tinte), im Vergleich mit einem lösungsmittelfreien System. Da das polymerisierte Produkt Wasser beinhaltet, sind seine Feststoffeigenschaften selbstverständlich unterschiedlich von denen eines Produkts in einem lösungsmittelfreien System.
Nun wird die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der Erfindung mit dem vorstehend erwähnten überlegenen Effekt und die Tintenzusammensetzung, die sie als Hauptkomponente enthält, beschrieben.
Die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens Wasser, ein polymerisierbares Material, das Radikalpolymerisation durch UV-Bestrahlung durchführt und einen wasserlöslichen Fotopolymerisationsinitiator, der Radikale durch UV-Bestrahlung erzeugt, wobei das polymerisierbare Material wenigstens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen und eine einfache anionische funktionelle Gruppe besitzt.
Polymerisierbares Material, das Radikalpolymerisation unter UV durchführt
Zuerst werden die polymerisierbaren Materialien, die erfindungsgemäß verwendet werden und Radikalpolymerisation durch UV-Bestrahlung durchführen, erläutert. Derartige polymerisierbare Materialien beinhalten hydrophile, multifunktionelle polymerisierbare Verbindungen, wie sie nachstehend gezeigt sind. Diese Verbindungen sind hoch hydrophil, wasserlöslich, mit hoher Polymerisationsrate polymerisierbar. Sie besitzen auch geringe Viskosität und die Viskosität einer wässrigen Lösung von diesen ist viel geringer als die der im Stand der Technik bekannten Verbindungen.
Speziell werden die erfindungsgemäß verwendeten polymerisierbaren Materialien beispielhaft dargestellt durch die wasserlöslichen Verbindungen der Gruppe A mit einem Polyolrest als Rest R und der Gruppe B mit einem Epoxyester von Polyol als Rest R gemäß der folgenden Formel: [Z] _LR[A]_k k: 2 oder 3, L: 1 oder 2
Z: COO^– oder ein Salz davon.
In den Verbindungen der Gruppe A werden vorzugsweise diejenigen verwendet, die nachstehend beispielhaft aufgeführt sind. In den Formeln A1 bis A11 stellen A, X, Rx, Ry, Rz und Rp unabhängig voneinander die folgenden Atomgruppen dar.
Zuerst können die folgenden polymerisierbaren Verbindungen der Formel A1 verwendet werden. Insbesondere können die nachstehend dargestellten Verbindungen A1-1 und A1-2 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A1
Polymerisierbare Verbindung A1-1
Polymerisierbare Verbindung A1-2
Auch die polymerisierbaren Verbindungen, die zu der folgenden Gruppe A2 gehören, können verwendet werden. Insbesondere können die nachstehend dargestellten polymerisierbaren Verbindungen A2-1 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A2
Polymerisierbare Verbindung A2-1
Ferner können die Verbindungen der folgenden Gruppe A3 verwendet werden. Insbesondere können die nachstehend dargestellten polymerisierbaren Verbindungen A3-1 bis A3-4 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A3
Polymerisierbare Verbindung A3-1
Polymerisierbare Verbindung A3-2
Polymerisierbare Verbindung A3-3
Polymerisierbare Verbindung A3-4
Ferner können die Verbindungen der folgenden Gruppe A4 verwendet werden. Insbesondere kann die nachstehend dargestellte polymerisierbare Verbindung A4-1 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A4
Polymerisierbare Verbindung A4-1
Ferner können die Verbindungen der folgenden Gruppe A5 verwendet werden. Insbesondere kann die nachstehend dargestellte polymerisierbare Verbindung A5-1 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A5
Polymerisierbare Verbindung A5-1
Ferner können die polymerisierbaren Verbindungen der folgenden Gruppe A6 bis A10 verwendet werden.
Polymerisierbares Material Gruppe A6
Polymerisierbares Material Gruppe A7
Polymerisierbare Verbindung A8
Polymerisierbare Verbindung A8-1
Polymerisierbare Verbindung A8-2
Polymerisierbare Verbindung A9
Polymerisierbare Verbindung A9-1
Polymerisierbare Verbindung A9-2
Polymerisierbare Verbindung A10
Polymerisierbare Verbindung A10-1
Polymerisierbare Verbindung A10-2
Polymerisierbare Verbindung A11
Polymerisierbare Verbindung A11-1
Polymerisierbare Verbindung A11-2
Polymerisierbare Verbindung A11-3
Die polymerisierbaren Verbindungen A10-1 und A10-2 können hergestellt werden durch Kopplung eines Amins mit einer Carboxylgruppe, d.h. durch Kopplung einer Aminosäure in ihrer breiten Bedeutung an eine Vinylgruppe einer Acrylsäure. Im Allgemeinen kann dies dargestellt werden wie folgt:
worin R eine Methylengruppe im Fall der Verbindung A10-1 oder eine Phenylengruppe im Fall der Verbindung A10-2 darstellt. Spezielle Beispiele des Amins mit einer Carboxylgruppe, das bei diesem Verfahren verwendbar ist, beinhalten p-Aminbenzoesäure, Glycin, Valin, Leucin, Isoleucin, Serin, Threonin, Methionin und Phenylalanin.
Verbindungen mit äquivalenter Funktion können auch hergestellt werden durch Verwendung einer Aminosäure wie Glutaminsäure und Aspartamsäure, welche zwei Carboxylgruppen besitzen.
Polymerisierbare Verbindungen der Gruppe B werden dargestellt durch die folgenden Formeln B1 bis B4. In den Formeln B1 bis B4 stellen A und Rp die folgenden Atomgruppen dar:
Polymerisierbares Material B1
Polymerisierbares Material B2
Polymerisierbares Material B3
Polymerisierbares Material B4
Polymerisierbares Material B1-1
Polymerisierbares Material B2-1
Polymerisierbares Material B3-1
Polymerisierbares Material B4-1
Unter den vorstehenden Verbindungen der verschiedenen Gruppen sind insbesondere herausragende Verbindungen hinsichtlich Polymerisationsgeschwindigkeit, Härte des gehärteten Produkts und Wasserabweisungsbeständigkeit etc. solche mit drei polymerisierbaren funktionellen Gruppen in einem Molekül. Der Hauptgrund hierfür scheint zu sein, dass wenn eine Verbindung mit wenigstens drei funktionellen Gruppen polymerisiert, die Dichte der Vernetzung hoch ist und die Hydrophilizität in großen Maße reduziert ist, wenn die Polymerisation fortschreitet.
Wässriger Fotopolymerisationsinitiator, der Radikale durch UV-Bestrahlung erzeugt
Nun wird ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator beschrieben, der in der fotohärtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Ein Beispiel ist ein Katalysator mit einer Empfindlichkeit bei einer Wellenlänge von etwa 400 nm. Insbesondere bevorzugte Beispiele eines derartigen Katalysators sind Fotopolymerisationsinitiatoren, dargestellt durch die folgenden Formeln (nachstehend als Tx bezeichnet), welche eine Funktionalität im langwelligen Bereich besitzen, d.h. eine Sensitivität gegenüber UV-Licht zur Bildung eines Radikals. Sie werden zweckmäßig ausgewählt gemäß dem Bedarf der vorliegenden Erfindung.
In den vorstehenden Formeln Tx-1 bis Tx-3 stellt R₂ -(CH₂)_x- (x = 0 oder 1), -O-(CH₂)_y- (y = 1 oder 2) oder eine substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe dar. Wenn R₂ eine Phenylengruppe ist, kann ferner wenigstens ein Wasserstoffatom des Benzolringes durch eine oder mehrere Gruppen oder Atome, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus der Carboxylgruppe oder einem Salz hiervon, Sulfonsäure oder einem Salz hiervon, einer geradkettigen oder verzweigten Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Halogenatom (Fluor, Chlor, Brom und Iod), Alkoxygruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen und Aryloxygruppe, wie Phenoxygruppe, substituiert sein. M stellt ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetall (z.B. Li, Na, K, etc.) dar. R₃ und R₄ stellen unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, wie eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 10, vorzugsweise 1 bis 3 Kohlenstoffatomen, wobei die Alkylgruppe mit einem Halogenatom (Fluoratom, Chloratom) einer Hydroxygruppe oder einer Alkoxygruppe (mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen) etc. substituiert sein kann und m stellt eine ganze Zahl von 1 bis 10 dar.
Thioxanthone, substituiert mit diesen hydrophilen Atomgruppen, sind mit einer wasserlöslichen oder anionischen wässrigen Pigmentdispersion kompatibel und werden durch Absorption der organischen Pigmente selbst kaum beeinträchtigt und können als hoch empfindliche Katalysatoren in einer Pigmentzusammensetzung verwendet werden.
Weitere Beispiele eines wasserlöslichen Fotopolymerisationsinitiators, der in der UV-härtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, beinhalten wasserlösliche Derivate von Irgacure 2959 (hergestellt von Ciba Specialty Chemicals) (nachstehend als IC bezeichnet). Insbesondere können IC-1 und IC-2 der folgenden Formel verwendet werden.
Allgemeine Formel
Obwohl die vorstehenden IC-1 und IC-2 nichtionisch sind, sind sie gegenüber UV-Licht eines kürzeren Wellenlängenbereichs empfindlicher, als die vorstehend erwähnten Fotopolymerisationsinitiatoren TX1 bis TX3. Da IC-1 und IC-2 auch wasserlöslich sind, ebenso wie TX1 bis TX3, sind sie einsetzbar als Komponente der UV-härtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Alternativ kann es möglich sein, ein wässriges Derivat aus einem bekannten Katalysator (Fotopolymerisationsinitiator) für ein herkömmliches UV-Polymerisationssystem herzustellen und als Fotopolymerisationsinitiator zu verwenden, der die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufbaut.
Wässrige Pigmentdispersion
Die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist nicht nur als Hauptkomponente einer Tinte verwendbar, sondern kann auch als farbige UV-härtbare Tinte oder UV-härtbare Farbe verwendet werden, wenn sie mit einem Pigment als Färbemittel kombiniert wird. In diesem Fall ist es bevorzugt, eine wässrige Pigmentdispersion, hergestellt durch Dispergieren eines Pigments in einem wässrigen Medium mit der UV-härtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu mischen. Es ist weiter bevorzugt, eine wässrige Pigmentdispersion zu verwenden, in der Pigmente stabil in Wasser durch die Wirkung von anionischen funktionellen Gruppen dispergiert sind. Beispielsweise ist es möglich, eine wässrige Gravurtinte zu verwenden, welche in einem nichtionischen oder anionischen System stabil ist oder eine Pigmentdispersion für Wasser basierende Schreibinstrumente oder eine bekannte Pigmentdispersion für Tintenstrahltinten so wie sie sind.
Beispiele der Pigmentdispersionen, dispergiert durch Verwendung eines alkalilöslichen, wasserlöslichen Polymers mit anionischen Dissoziationsgruppen sind offenbart in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 5-247392 und 8-143802. Ferner beschreibt die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 8-209048 eine Pigmentdispersion, dispergiert durch ein oberflächenaktives Mittel mit einer anionischen Dissoziationsgruppe. Beispiele von Pigmentdispersionen, die mit einem Polymermaterial verkapselt sind und durch Zugabe einer anionischen Dissoziationsgruppe auf der Oberfläche dispergiert sind, sind in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 10-140065, 9-316353, 9-151342, 9-104834 und 9-031360 offenbart. Ferner offenbaren die US-Patente Nr. 5,837,045 und 5,851,280 Pigmentdispersionen, in denen das Pigment durch Bindung von anionischen Dissoziationsgruppen an die Oberfläche des Pigments mittels einer chemischen Reaktion dispergiert ist. Alle der vorstehend erwähnten Pigmentdispersionen können als Färbemittel in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Tinte verwendet wird, ist es nicht nötig, das Färbemittel auf Pigmente aus den Vorstehenden zu begrenzen, sondern es ist möglich, einen Farbstoff als Färbemittel zur Herstellung einer Tinte zu verwenden, welche einen wässrigen Farbstoff in gelöstem Zustand enthält, wenn nicht ein praktisches Problem wie Entfärbung aufgrund der UV-Bestrahlung auftritt. Ferner ist auch eine Dispersion des Färbematerials, das einen Dispersionsfarbstoff, einen öllöslichen Farbstoff etc. in dispergiertem Zustand enthält ebenso wie die vorstehend erwähnte Pigmentdispersion verwendbar. Sie können zweckmäßigerweise entsprechend der beabsichtigten Verwendung gewählt werden.
Wenn ein Pigment als Färbemittel verwendet wird, ist es nötig, eine Pigmentdispersion zu verwenden, in der das Pigment als feine Teilchen in dem Medium dispergiert ist. Zur zweckmäßigen Verwendung einer Pigmentdispersion in einer Tintenstrahlaufzeichnungstinte müssen die Folgenden wesentlichen Erfordernisse erfüllt sein: das Pigment sollte in einem wässrigen Medium dispergiert sein; die Teilchenverteilung der Dispersion als mittlere Teilchengröße sollte in den Bereich von 25 nm bis 350 nm fallen; die Viskosität der abschließend erhaltenen Tinte kann in einem Bereich einstellbar sein, der den Tintenausstoß nicht beeinträchtigt; zusätzlich sollte die Pigmentdispersion auch Kompatibilität mit den Bestandteilskomponenten der UV-härtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung besitzen. Nachstehend wird eine bevorzugte Komponente der Pigmentdispersion, verwendbar gemäß der vorliegenden Erfindung, erklärt.
<Pigmente>
Als ein organisches Pigment mit einem Farbton einer Prozessfarbe, verwendbar in einer Farbtinte, werden folgende Beispiele bereitgestellt.
Spezielle Beispiele eines gelben Pigments beinhalten: Pigment Gelb 1, 2, 3, 12, Pigment Gelb 13, Pigment Gelb 14, Pigment Gelb 16, Pigment Gelb 17, Pigment Gelb 55, Pigment Gelb 73, Pigment Gelb 74, Pigment Gelb 75, Pigment Gelb 83, Pigment Gelb 93, Pigment Gelb 95, Pigment Gelb 97, Pigment Gelb 98, Pigment Gelb 109, Pigment Gelb 110, Pigment Gelb 114, Pigment Gelb 128, Pigment Gelb 138, Pigment Gelb 139, Pigment Gelb 150, Pigment Gelb 151, Pigment Gelb 154, Pigment Gelb 155 und Pigment Gelb 180 etc.
Spezielle Beispiele eines Magenta-Pigments beinhalten: Pigment Rot 5, Pigment Rot 7, Pigment Rot 12, Pigment Rot 48 (Ca), Pigment Rot 48 (Mn), Pigment Rot 57:1, Pigment Rot 57 (Sr), Pigment Rot 57:2, Pigment Rot 122, Pigment Rot 123, Pigment Rot 168, Pigment Rot 184, Pigment Rot 202 und Pigment Rot 238, etc.
Spezifische Beispiele eines Cyan-Pigments beinhalten: Pigment Blau 1, Pigment Blau 2, Pigment Blau 3, Pigment Blau 16, Pigment Blau 22, Pigment Blau 60, Pigment Blau 15:2, Pigment Blau 15:3, Küpenblau 4 und Küpenblau 60, etc.
<Teilchengröße des Pigments in der Tinte>
Der durchschnittliche Durchmesser der Pigmentteilchen ist im Bereich von 25 nm bis 200 nm. Während dieser Bereich abhängig von der Verwendung des bedruckten Stoffes variiert, kann ein ausreichend transparenter bedruckter Stoff erhalten werden, wenn der Grad der Streuung gering ist, da die vorstehende Größe viel kleiner ist als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts.
<Farbstoff>
In der Tinte, die die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält, ist es bevorzugt, das UV-härtbare Harz (polymerisierbares Material), das in der entsprechenden Tinte enthalten ist, durch UV-Bestrahlung zu härten, nachdem die Tinte auf das Aufzeichnungsmaterial (Papier, etc.) aufgebracht wurde. Im Unterschied zu dem Fall, in dem ein Pigment verwendet wird, ist eine leichte Entfärbung unvermeidbar, wenn ein Farbstoff als Färbematerial verwendet wird. Wenn ein Farbstoff als Färbematerial für eine Tinte verwendet wird, wird somit ein Farbstoff vorzugsweise verwendet, der einen Komplex mit einem Metallion bildet, ein sogenannter Metallkomplex-Azofarbstoff, da dieser geringe Entfärbung durch Bestrahlung mit sich bringt. Wenn das Ausmaß der Entfärbung keine Rolle spielt, kann jedoch selbst ein gewöhnlicher wasserlöslicher Farbstoff eine Tintenzusammensetzung aufbauen. Mit der vorstehend erwähnten Maßgabe werden verwendbare Farbstoffe hinsichtlich einer Farbe für eine Prozessfarbe nachstehend aufgelistet:
Beispiele eines gelben Farbstoffs beinhalten: Saures Gelb 11, Saures Gelb 17, Saures Gelb 23, Saures Gelb 25, Saures Gelb 29, Saures Gelb 42, Saures Gelb 49, Saures Gelb 61, Saures Gelb 71, Direkt Gelb 12, Direkt Gelb 24, Direkt Gelb 26, Direkt Gelb 44, Direkt Gelb 86, Direkt Gelb 87, Direkt Gelb 98, Direkt Gelb 100, Direkt Gelb 130, Direkt Gelb 132 und Direkt Gelb 142 etc.
Beispiele eines Magenta-Farbstoffs beinhalten: Saures Rot 1, Saures Rot 6, Saures Rot 8, Saures Rot 32, Saures Rot 35, Saures Rot 37, Saures Rot 51, Saures Rot 52, Saures Rot 80, Saures Rot 85, Saures Rot 87, Saures Rot 92, Saures Rot 94, Saures Rot 115, Saures Rot 180, Saures Rot 254, Saures Rot 256, Saures Rot 289, Saures Rot 315, Saures Rot 317, Direkt Rot 1, Direkt Rot 4, Direkt Rot 13, Direkt Rot 17, Direkt Rot 23, Direkt Rot 28, Direkt Rot 31, Direkt Rot 62, Direkt Rot 79, Direkt Rot 81, Direkt Rot 83, Direkt Rot 89, Direkt Rot 227, Direkt Rot 240, Direkt Rot 242 und Direkt Rot 243 etc.
Beispiele eines Cyan-Farbstoffs beinhalten: Saures Blau 9, Saures Blau 22, Saures Blau 40, Saures Blau 59, Saures Blau 93, Saures Blau 102, Saures Blau 104, Saures Blau 113, Saures Blau 117, Saures Blau 120, Saures Blau 167, Saures Blau 229, Saures Blau 234, Saures Blau 254, Direkt Blau 6, Direkt Blau 22, Direkt Blau 25, Direkt Blau 71, Direkt Blau 78, Direkt Blau 86, Direkt Blau 90, Direkt Blau 106 und Direkt Blau 199 etc.
Die bevorzugte Konzentration eines Farbstoffs in einer Tinte liegt im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%. Wenn die Konzentration gering ist, kann sie zweckmäßigerweise als blasse Farbtinte von so genannten Bilddichte modifizierenden Tinten verwendet werden.
<Formulierung für klare Tinte>
Eine klare wässrige Tintenherstellung, die die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, aber nicht das vorstehend erwähnte Färbematerial enthält, kann als klare Tinte verwendet werden. Insbesondere wenn sie so formuliert wurde, dass sie Tintenstrahlaufzeichnungseigenschaften besitzt, kann eine klare Tintenstrahlaufzeichnungstinte eines wässrigen UV-härtbaren Typs erhalten werden. Unter Verwendung dieses Typs von Tinte ist es möglich, einen klaren Beschichtungsfilm zu erhalten, da dieser kein Färbematerial enthält. Eine derartige klare Tinte kann als Unterschicht aufgebracht werden, um einem Aufzeichnungsmaterial adäquate Druckeigenschaften zu verleihen, als eine Überschicht für den Schutz der Oberfläche des mit einer herkömmlichen Tinte gebildeten Bildes ebenso wie für Ornamenteffekte oder zur Verstärkung des Glanzes. Gemäß der vorstehend erwähnten Verwendung kann die klare Tinte farbloses Pigment oder feine Partikel nicht als Färbemittel enthalten. Eine derartige Zugabe verbessert die Eigenschaften des bedruckten Gegenstands einschließlich der Bildqualität, der Echtheit, Handhabungseigenschaft etc. sowohl bei der Verwendung als Unterschicht als auch als Oberschicht.
Als Formulierung für die vorstehend erwähnte klare Tinte ist es bevorzugt, eine derartige klare Tinte so zu formulieren, dass sie als UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung 10 bis 70 Gew.-% des polymerisierbaren Materials und 1 bis 10 Gew.-Teile eines Fotopolymerisationsinitiators (UV-Licht-Polymerisationskatalysator), basierend auf 100 Gew.-Teilen des polymerisierbaren Materials enthält, mit der Maßgabe, dass der Initiator mit wenigstens 0,5 Teilen, basierend auf 100 Teilen der Tinte, enthalten ist.
Die beispielhaften Vorschriften für die vorstehende klare Tinte werden in der folgenden Tabelle 1 unter Verwendung von polymerisierbaren Materialien und Fotopolymerisationsinitiatoren beschrieben.
Tabelle 1: Beispiele für die Formulierung von klarer Tinte
In der vorstehenden Tabelle 1 sind die konkreten Strukturformeln von TX-1' und TX-2' nachstehend gezeigt.
In den folgenden Formeln stellt R₂ -(CH₂)_x- (x = 0 oder 1), -O-(CH₂)_y- (y = 1 oder 2) oder eine substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe dar, M stellt ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetall (Li, Na, etc.) dar, R₃ und R₄ stellen unabhängig voneinander eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen dar.
<Reaktive Verdünnungskomponente>
Wie vorstehend erwähnt, kann ein wässriges, polymerisierbares Monomer mit geringer Viskosität als Lösungsmittel zugegeben werden, wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung für eine klare Tinte verwendet wird. Ein Vorteil der Verwendung eines derartigen Materials liegt darin, dass der Einfluss eines derartigen Materials auf die physikalischen Eigenschaften des Feststoffs verringert wird, da das Material nicht als Weichmacher in dem Feststoff nach der Härtung durch UV-Bestrahlung verbleibt. Spezielle Beispiele einer reaktiven Verdünnungskomponente, ausgewählt für die vorstehenden Zwecke, beinhalten Acryloylmorpholin, N-Vinylpyrrolidon, Acrylamid, Methylenbisacrylamid, Monoacrylat eines Monosaccharids, Monoacrylsäureester eines Oligoethylenoxids, Monoacrylsäureester einer dibasischen Säure etc.
<Lösungsmittelkomponente>
Wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung für eine klare Tinte verwendet wird, ist es nicht empfehlenswert, ein Lösungsmittel zu verwenden, das einen Feuchtigkeit verleihenden Effekt bereitstellt, wie es gewöhnlich in einer wässrigen Tintenstrahltinte verwendet wird, da bei einer klaren Tinte, die keine Festkomponente wie ein Pigment enthält, sich die Viskosität kaum erhöht und selbst wenn ein Viskositätsanstieg auftritt, kann er leicht wieder hergestellt werden. Wie nachstehend erwähnt, ist es natürlich möglich, mehr Feuchtigkeit verleihendes Lösungsmittel mit einem minimalen Gehalt zuzugeben. Diese können ausgewählt werden aus vielen Verbindungen, die weit verbreitet auf dem Gebiet des wässrigen Tintenstrahls verwendet werden.
Wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Tinte verwendet wird, kann darin eine Lösungsmittelkomponente inkorporiert werden. Lösungsmittel werden häufig verwendet, um der Tinte Nichtflüchtigkeit, Viskositätsverringerung, Benetzbarkeit mit dem Druckmedium zu verleihen. Für den Druck auf einem nicht-absorbierenden Material ist es bevorzugt, lediglich Wasser, keine Lösungsmittelkomponente in die Tinte zuzugeben, um alle polymerisierbaren Materialien zu härten und zu verfestigen.
Wenn eine Lösungsmittelkomponente der Tinte in einer Menge von nicht weniger als 10% zugegeben wird, sollte ein Material, auf dem Bilder erzeugt werden (Aufzeichnungssubstrat) einen gewissen Grad an Absorptionsfähigkeit hinsichtlich der Festigkeit des abschließenden Tintenfilms besitzen. Mit einer Gravurtinte wird z.B. ein Aufzeichnungssubstrat mit einer gewissen Benetzung und Permeabilität verwendet und es wird auch ein forciertes Trocknen durchgeführt. Bei einer Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung ist es auf ähnliche Weise bevorzugt, wenn eine Lösungsmittelkomponente in einer Menge von nicht weniger als 10% einverleibt wird, dem Druckmaterial durch Vorbehandlung eine gewisse Tintenakzeptanz zu verleihen und ein natürliches oder forciertes Trocknungsverfahren nach dem UV-Härten der Tinte auszuführen. Da die verschiedenen polymerisierbaren Materialien, die in der vorliegenden Erfindung offenbart sind, einen gewissen Grad an Feuchtigkeit verleihendem Effekt (Verhinderung von Wasserverdampfung, Beibehaltung von Feuchtigkeit) besitzen, ist es auch möglich, eine Tinte so aufzubauen, dass sie überhaupt keine Lösungsmittelkomponente enthält. In diesem Fall ist es annehmbar, eine Maßnahme wie Bedecken, Ansaugen einer frischen Tinte zu Beginn des Druckens, Leerausstoß etc. vorzunehmen, um die Druckzuverlässigkeit sicherzustellen.
Folgendes ist eine Liste eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, das relativ leicht verdampft und trocknet und in der Tinte der vorliegenden Erfindung verwendbar ist. Der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Lösungsmittel, ausgewählt aus der folgenden Gruppe von organischen Lösungsmitteln zugegeben werden. Spezielle Beispiele derartiger organischer Lösungsmittel beinhalten:
Glykolether, wie Ethylenglykolmonomethylether,
Ethylenglykolmonoethylether,
Ethylenglykolmonoisopropylether,
Ethylenglykolmonoallylether,
Diethylenglykolmonomethylether,
Diethylenglykolmonoethylether,
Triethylenglykolmonomethylether,
Triethylenglykolmonoethylether,
Propylenglykolmonomethylether,
Dipropylenglykolmonomethylether und einwertige Alkohole.
<Materialaufbau der Tinte, die ein Färbematerial enthält>
Wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einer Tinte verwendet wird, die ein Färbematerial enthält, ist es wünschenswert, die Konzentrationen des Katalysators und des polymerisierbaren Materials in der Tinte entsprechend der Absorptionseigenschaft des Färbematerials zu steuern. Wie vorstehend erwähnt, liegt die Menge des Wassers oder Lösungsmittels im Bereich von 40 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 75 Gew.-%. Der Gehalt der UV-polymerisierbaren Verbindung ist 1 bis 30%, vorzugsweise 5 bis 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Der Gehalt des polymerisierbaren Katalysators liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,1 bis 75, vorzugsweise 0,3 bis 5%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, obwohl er abhängig von dem Gehalt der UV-polymerisierbaren Verbindung variiert.
Wenn ein Pigment als Färbematerial verwendet wird, liegt die reine Konzentration des Pigments in der Tinte grob bei 0,3 bis 10%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Obwohl die Färbestärke eines Pigments abhängig von dem Dispersionszustand der Pigmentpartikel variiert, ergibt ein Bereich von etwa 0,3 bis 1% eine blasse Farbtinte. Konzentrationen, höher als der vorstehende Bereich werden für normale Färbung verwendet. Die Konzentration einer Pigmentdispersion variiert auch entsprechend der Viskosität und Fluidität, die für eine Druckvorrichtung erforderlich ist. Im Falle einer Tintenstrahl-Vorrichtung auf Abruf ("on-demand") wird eine nicht lineare Eigenschaft in einem breiten Bereich der Viskosität nicht angetroffen und 15 mM/m ist die obere Grenze, Wenn Tintenpunkte mit einer feinen, hochdichten, mit hoher Frequenz betriebenen Düse gebildet werden, ist die obere Grenze 10 nM/m.
<Tintenherstellungsverfahren>
Da alle der vorstehend erwähnten polymerisierbaren Materialien, die in der UV-härtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten sind, saure funktionelle Gruppen besitzen, ist es bevorzugt, wenn eine derartige Verbindung in Wasser gelöst wird, dass sie mit einer Base neutralisiert wird, um einen dissoziierten Zustand zu erreichen. Dementsprechend werden sie gewöhnlich von neutral bis basisch durch Verwendung eines alkalischen Metalls, eines Alkoholamins, Morpholins oder Piperidins eingestellt und dann in Wasser gelöst. In diesem Fall ist es empfehlenswert, keine Verbindungen mit einer primären oder sekundären Aminogruppe zu verwenden, da die Addition an eine Doppelbindung des polymerisierbaren Materials auftreten kann (Michael-Addition), selbst in einer wässrigen Lösung. Da diese Reaktion durch eine polare Gruppe inhibiert wird, wenn Wasser in einer großen Menge vorliegt, schreitet die Reaktion im Allgemeinen schwach voran. So kann entsprechend der Garantiezeit die Notwendigkeit zur Vermeidung der Verbindungen mit einer primären oder sekundären Aminogruppe variieren.
Die Mischreihenfolge der Komponenten einer Tinte ist nicht kritisch, aber um eine Stabilität während des Vermischens sicherzustellen ist es bevorzugt, den pH aller Komponenten vorher von neutral bis basisch einzustellen. Während des Mischvorgangs wird vorzugsweise unmittelbar ein Rühren ausgeführt, so dass ein inhomogener Zustand nicht lange dauern würde. Wenn eine Pigmentdispersion als Färbematerial verwendet wird, ist es empfehlenswert, diese ohne Beeinträchtigung ihrer Uniformität zu vermischen und dann ferner Rühren durchzuführen.
Wenn die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein Färbematerial enthält, insbesondere zur Verwendung als eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte ist der Gehalt der entsprechenden Komponenten wie folgt. Das Pigment und das polymerisierbare Material werden im Bereich von jeweils 0,3 bis 10% und 5,0 bis 30%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, verwendet. Der Katalysator wird im Bereich von 1 bis 10%, bezogen auf das Gewicht des polymerisierbaren Materials, verwendet. Die Katalysatorkomponente ist vorzugsweise mit einer Konzentration von wenigstens 1% in der Tinte enthalten.
<Drucksystem>
Wie vorstehend erwähnt, kann die Tinte der vorliegenden Erfindung ein wässriges organisches Lösungsmittel als optionale Komponente enthalten. In diesem Fall ist ein derartiges organisches Lösungsmittel vorzugsweise in einer Menge von 5 bis 20%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthalten. Ferner ist es auch möglich, ein oberflächenaktives Mittel zur Steuerung der Benetzbarkeit oder Eindringfähigkeit der Tinte, ein Konservierungsmittel oder einen Stabilisator zur Inhibierung einer thermalen Dunkelreaktion zuzugeben. Wenn das polymerisierbare Material, das die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung aufbaut und die Haupt-Tintenkomponente darstellt, bereits diese Additive beinhaltet, ist es nicht nötig, sie ferner hinzuzugeben, aber ansonsten kann es nötig sein, sie entsprechend der beabsichtigten Verwendung zuzugeben.
Ein Verfahren und eine Vorrichtung, geeignet zur Aufzeichnung mit der Tinte der vorliegenden Erfindung, beinhaltet ein derartiges Verfahren und Vorrichtung, wobei Wärmeenergie auf die Tinte in dem Behälter des Aufzeichnungskopfs gemäß dem Aufzeichnungssignal ausgeübt wird, um einen Tintentropfen zu bilden und auszustoßen.
Beispiele des Aufbaus eines Kopfs, der eine Hauptkomponente der betreffenden Vorrichtung ist, werden zunächst in den 4, 5 und 6 erläutert. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Kopfes 13 entlang des Fließweges der Tinte. 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 4. Der Kopf 13 wird gebildet durch Binden einer Glas-, Keramik- oder Kunststoffplatte oder dergleichen mit einer Fließstrecke 14, durch die die Tinte zu einem Wärme erzeugenden Kopf 15 fließt (während ein Kopf mit dünner Schicht in der Figur erläutert ist, soll er nicht darauf beschränkt sein). Der Wärme erzeugende Kopf 15 besteht aus der Schutzschicht 16, gebildet aus Siliciumoxid etc., Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2, der Wärme erzeugenden Widerstandsschicht 18 aus Nichrom oder dergleichen, einer Wärme akkumulierenden Schicht 19 und einem Substrat 20, gebildet aus Aluminiumoxid etc. mit guter Wärmestrahlungseigenschaft.
Tinte 21 läuft zu einer Ausstoßdüse (Pore) 22 und bildet einen Meniskus 23 durch den Druck P. Bei Anlegen von elektrischen Pulssignalen an die Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2 erzeugt der Wärme erzeugende Kopf 16 schnell Wärme in der durch n gezeigten Region und bildet Blasen in der Tinte 21, die in Kontakt mit der Oberfläche dieser Region steht. Der Meniskus 23 wird durch die Wirkung des so erzeugten Drucks vorangetrieben und die Tinte 21 wird ausgestoßen und fliegt aus der Ausstoßöffnung 22 auf ein Aufzeichnungssubstrat 25 in Form von Tintentröpfchen 24 hinaus.
6 erläutert das Aussehen eines Multikopfs, bestehend aus einer Anordnung einer Vielzahl von Köpfen, wie in 4 gezeigt. Der Multikopf wird gebildet durch Binden einer Glasplatte 27 mit vielfachen Düsen 26 an einen Wärme erzeugenden Kopf 28, der ähnlich dem Kopf ist, der in 4 erklärt wurde. 4 ist eine Querschnittsansicht eines Kopfs 13 entlang der Flussstrecke der Tinte und 5 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 5-5 in 4.
7 erläutert ein Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in die ein derartiger Kopf eingebaut wurde. Die Beschreibung für die Bestrahlungsvorrichtung wird nachstehend getrennt vorgesehen. In 7 bezeichnet Bezugszeichen 61 eine Klinge, die als Wischteil dient, deren eines Ende durch ein Klingenhalteteil gehalten und fixiert wird, um einen Hebel zu bilden. Die Klinge 61 wird in einer Position vorgesehen, die an einen Bereich angrenzt, in dem ein Aufzeichnungskopf 65 arbeitet und in dieser Ausführungsform derart gehalten, dass er in den Weg vorsteht, durch den der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird. Bezugszeichen 62 zeigt eine Kappe für eine Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65, der in der Ausgangsposition vorgesehen ist, angrenzend an die Klinge 61, und wird so ausgelegt, dass sie sich senkrecht zu der Richtung bewegt, in der sich der Aufzeichnungskopf 65 bewegt und mit der Ausstoßöffnungsoberfläche in Kontakt kommt, um sie zu bedecken. Bezugszeichen 63 bezeichnet ein Tintenabsorptionsteil, das angrenzend an die Klinge 61 vorgesehen ist und ähnlich der Klinge 61 derart gehalten wird, dass es in den Weg vorsteht, auf dem sich der Aufzeichnungskopf 65 bewegt.
Die vorstehend beschriebene Klinge 61, Kappe 62 und das Tintenabsorptionsteil 63 bauen einen Ausstoß-Wiederaufbaubereich 64 auf, wobei die Klinge 61 und das Tintenabsorptionsteil 63 Feuchtigkeit, Staub, Frost oder dergleichen von der Ausstoßöffnungsfläche entfernen. Bezugszeichen 65 bezeichnet den Aufzeichnungskopf mit einer Ausstoß-Energieerzeugungseinrichtung und dient zum Ausstoß der Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium, das sich in gegenüberliegender Beziehung zu der Ausstoßöffnungsfläche mit Ausstoßöffnungen befindet, um die Aufzeichnung durchzuführen. Bezugszeichen 66 zeigt einen Wagen, auf dem der Aufzeichnungskopf 65 befestigt ist, so dass der Aufzeichnungskopf 65 bewegt werden kann. Der Wagen 66 greift gleitend in einen Führungsschaft 67 ein und ist mit einem durch einen Motor 68 betriebenen Gurt 69 (nicht erläutert) verbunden. So kann der Wagen 66 entlang des Führungsschafts 67 bewegt werden und daher kann der Aufzeichnungskopf 65 von dem Aufzeichnungsbereich zu einem hierzu benachbarten Bereich bewegt werden.
Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Papierzuführungsbereich, in den die Aufzeichnungsmedien eingesetzt werden und Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Papierzuführungswalze, betrieben durch einen Motor, der nicht dargestellt ist. Mit einem derartigen Aufbau wird das Aufzeichnungsmedium einer Position zugeführt, die der Ausstoßöffnungsoberfläche des Aufzeichnungskopfs 65 gegenüber liegt und wird von einem Ausgabebereich, der mit Ausgabewalzen 53 versehen ist, im Verlauf der Aufzeichnung ausgestoßen.
Während die Kappe 62 bei dem vorstehenden Aufbau in dem Kopf-Wiederherstellungsbereich 64 aus dem Bewegungsweg des Aufzeichnungskopfes 65 zurückgezogen ist, wenn der Aufzeichnungskopf 65 in seine Ausgangsstellung nach vollständiger Aufzeichnung zurückgekehrt ist, bleibt die Klinge 61 in den Bewegungsweg vorgeschoben. Folglich wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 abgewischt. Wenn die Kappe 62 in Kontakt mit der Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 kommt und ihn bedeckt, wird die Kappe 62 derart bewegt, dass sie in den Bewegungsweg des Aufzeichnungskopfes vorsteht.
Wenn der Aufzeichnungskopf 65 sich aus der Ausgangsposition in eine Position bewegt, in der die Aufzeichnung beginnt, befinden sich die Kappe 62 und die Klinge 61 in der gleichen Position, um zu wischen, wie vorstehend beschrieben. Folglich wird auch die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 zum Zeitpunkt dieser Bewegung abgewischt. Die vorstehende Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 in seine Ausgangsposition wird nicht nur ausgeführt, wenn die Aufzeichnung vollständig ist oder der Aufzeichnungskopf 65 für den Ausstoß wieder hergestellt wird, sondern auch wenn der Aufzeichnungskopf 65 zwischen Aufzeichnungsbereichen zum Zwecke der Aufzeichnung bewegt wird, währenddessen er zu der Ausgangsposition, angrenzend an die jeweilige Aufzeichnungsregion in gegebenen Intervallen bewegt wird, wobei die Ausstoßöffnungsfläche gemäß dieser Bewegung gewischt wird.
8 erläutert ein Beispiel einer Tintenkartusche 45, in der eine Tinte, die einem Aufzeichnungskopf durch ein Tintenzuführungsteil, z.B. einen Schlauch zugeführt wird, enthalten ist. Hier bezeichnet Bezugszeichen 40 einen Tintenbehälterbereich, der die zuzuführende Tinte enthält und ist beispielsweise ein Sack für die Tinte. Ein Ende hiervon ist mit einer Kappe 42 aus Kautschuk versehen. Eine Nadel (nicht dargestellt) kann in die Kappe 42 eingesetzt werden, so dass die Tinte in dem Sack 40 dem Kopf zugeführt werden kann. Bezugszeichen 44 zeigt ein Tintenabsorptionsteil zur Aufnahme von verbrauchter Tinte. Es ist bevorzugt, dass der Tintenaufnahmebereich aus Polyolefin, insbesondere Polyethylen, gebildet ist, mit dessen Oberfläche die Tinte in Kontakt kommt.
Die erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Vorrichtung beschränkt, in der der Kopf und die Tintenkartusche getrennt voneinander vorgesehen sind. Daher kann eine Vorrichtung, in der diese Teile integral gebildet sind, wie es in 9 gezeigt ist, auch vorzugsweise verwendet werden. In 9 bezeichnet Bezugszeichen 70 eine Aufzeichnungseinheit, in deren Innerem ein Tintenaufnahmebereich, der beispielsweise eine Tinte enthält und ein Tintenabsorptionsteil enthalten sind. Die Aufzeichnungseinheit 70 ist so aufgebaut, dass die Tinte in einem derartigen Tintenabsorptionsteil in Form von Tintentröpfchen durch einen Kopfbereich 71 mit einer Vielzahl von Öffnungen ausgestoßen wird.
Wenn eine klare oder gefärbte Tinte, die die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Hauptkomponente enthält, in einer Tintenstrahlaufzeichnung zur Bildung einer Unterschicht oder Oberschicht oder zur Bildung eines Bildes verwendet wird, ist das Drucksystem vorzugsweise ein Tintenstrahldrucker, der mit einer UV-Bestrahlungsvorrichtung darauf versehen ist. In diesem Fall ist die UV-Bestrahlungsvorrichtung typischerweise in einer Position angeordnet, wie sie in den 1 bis 3A und 3B beispielhaft dargestellt wird. 1 zeigt eine Ausführungsform, in der eine UV-Lampe 101 in Richtung des Pfeiles A in 1 zusammen mit der Abtastung des Druckkopfes (Aufzeichnungskopf) 103 verläuft. Das Aufzeichnungsmedium wird in Richtung von B in 1 zugeführt. 2 erläutert eine Ausführungsform, in der das Aufzeichnungsmedium (nicht dargestellt) in gewundenem Zustand auf einer sich drehenden Trommel 201, die sich in Richtung des Pfeiles C dreht, vorwärts bewegt wird, während die UV-Lampe 101 sich derart vorwärts bewegt, dass die UV-Lampe den bereits bedruckten Bereich des sich drehenden Aufzeichnungsmediums bestrahlt. Die 3A und 3B zeigen eine Ausführungsform, in der die UV-Lampe 101 mit der gleichen Breite wie das Aufzeichnungsmedium für die Lichtexposition mit starker Intensität in einem leicht verzögerten Zeitablauf gegenüber der Druckarbeit eingebaut ist. In diesem Fall wird ein Bereich des Aufzeichnungsmediums (nicht dargestellt), das von der Druckstation auftaucht, dem Licht von oben oder von unten oder beidem (3B) ausgesetzt. Wie in 3B dargestellt, ist das beste Zeitintervall von dem Druckkopf 103 zu dem Bestrahlungsbereich derart, dass die Bestrahlung ausgeführt wird, bevor die Tinte vollständig in das Aufzeichnungsmedium 301 eindringt und wobei die Tintenkomponenten ihren gleichmäßigen Zustand beibehalten.
<UV-Bestrahlungslampe>
Bevorzugte Beispiele einer UV-Bestrahlungslampe beinhalten eine so genannte Niederdruck-Quecksilberlampe, eine Hochdruck-Quecksilberlampe, eine Quecksilberlampe, beschichtet mit fluoreszentem Material oder dergleichen, die den Dampfdruck des Quecksilbers im Bereich von 1 bis 10 Pa während des Aufleuchtens beibehalten kann. Das Licht emittierende Spektrum dieser Quecksilberlampe im UV-Bereich liegt von 184 nm bis 450 nm, welcher für die effiziente Reaktion der polymerisierbaren Materialien in einer schwarzen oder gefärbten Tinte geeignet ist. Diese Lampen sind auch unter dem Gesichtspunkt empfehlenswert, dass eine kleinformatige elektrische Quelle verwendet werden kann, wenn eine derartige elektrische Quelle an den Drucker angebracht wird. Als praktische Quecksilberlampe kann beispielsweise eine Metallhalogenidlampe, eine Hochdruck-Quecksilberlampe, eine Ultrahochdruck-Quecksilberlampe, eine Xenon-Blitzlampe, eine ferne UV-Lampe, eine Lampe, die durch Mikrowellen von außerhalb ohne Elektroden erregt wird, ein UV-Laser oder dergleichen erwähnt werden. Da die Licht emittierende Wellenlänge den vorstehend erwähnten Bereich beinhaltet, sind diese ferner im Grunde anwendbar, sofern die Größe der elektrischen Quelle, die zugeführte Intensität, die Form der Lampe und dergleichen akzeptabel sind. Die Lichtquelle wird auch gewählt gemäß der Empfindlichkeit des verwendeten Katalysators.
Hinsichtlich der benötigten integralen UV-Intensität liegt die Gesamtenergiemenge im UV-Bereich vorzugsweise im Bereich von 500 bis 5.000 mJ/cm² unter dem Gesichtspunkt der Polymerisationsrate. Eine unzureichende integrale Bestrahlungsmenge würde in einer unzureichenden Haftkraft an dem Tintenaufzeichnungsmedium führen und im Fall einer Farbaufzeichnung würde sie auch zu schlechter Haltbarkeit führen, was wiederum zu einem schlechten Einziehen (fastness) der gedruckten Tinte wird, welches eines der Ziele der vorliegenden Erfindung ist.
Unter Verwendung der Tinte der vorliegenden Erfindung wird das polymerisierbare Material in der Tinte polymerisiert, gehärtet und durch UV-Bestrahlung fixiert, was eine glänzende Tintenschicht oder Bild, eine klare Tintenschicht oder Bild, selbst wenn ein Pigment als Färbematerial verwendet wurde, eine gute Trocknungsgeschwindigkeit, herausragende Abriebbeständigkeit des Bildes, Ozonbeständigkeit und Wasserbeständigkeit des mit Farbstoff gebildeten Bildes oder dergleichen ermöglicht. Gleichzeitig ist sie auch vorteilhaft hinsichtlich der Handhabung und Lagerung der Papiere, da jegliche Deformation, wie Wellung, Verknickung (cockle) etc. des Papiers selbst unterdrückt wird.
Beispiele
Die vorliegende Erfindung wird spezieller durch Beispiele beschrieben, die keinesfalls die vorliegende Erfindung einschränken.
Beispiel 1
<Tintensatz 1 (Tinten, enthaltend eine Pigmentdispersion, welche ein polymeres Dispersionsmittel beinhaltet)>
Unter Verwendung von vier Arten von Dispersionen, d.h. eine Dispersion von Pigment Gelb 155, eine Dispersion von Pigment Rot 122, eine Dispersion von Pigment Blau 15:3, eine Dispersion von Pigment Schwarz 7, wurde der Tintensatz 1 mit der in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzung hergestellt. In diesem Satz wurde die Polymerisationsverbindung A3-1, die zu der polymerisierbaren Materialgruppe A3 gehört und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator TX-2 für die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung verwendet. Bei der Herstellung der entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 1 aufbauen, wurden das polymerisierbare Material und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator (Katalysator) als wässrige Lösungen vermischt, deren pH vorher auf pH 8,0 mit Triethanol jeweils eingestellt wurde. Zu dieser Lösung wurden alle anderen Komponenten zugegeben, um den pH der Tinte auf pH 8,5 einzustellen.
Tabelle 2: Formulierung des Tintensatzes 1
Pigmentdispersion verwendet für die entsprechenden Tinten, die den vorstehenden Tintensatz 1 aufbauen
Als Dispersionsmittel wurde ein alkalisches lösliches wässriges Acrylpolymer verwendet.
Druckbeispiel 1
Tintensatz 1, der die Tinten der vorstehend erwähnten vier Farben umfasste, wurde zur Durchführung des folgenden Drucktests verwendet.
<Drucker und UV-Lampe>
Unter Verwendung eines Tröpfchenstrahldruckers BJF-850, in dem drei UV-Lampen in der Papierausgabeposition angeordnet waren, wurde der folgende Drucktest durchgeführt. Die zentrale Strahlungswellenlänge der Lampe war 365 nm, die Intensität in der Bestrahlungsposition war 12 mW/cm². Das bedruckte Aufzeichnungsmedium wurde mit dem UV-Licht für etwa 30 Sekunden bestrahlt.
<Aufzeichnungsmedium>
Ein Glanzfilm HG-201 für einen wässrigen Tintenstrahl und ein Glanzpapier GP-301 (beides sind Produkte von Canon) wurden als Aufzeichnungsmedium zum Drucken eines Musters, formuliert mit den entsprechenden Farben von YMCBk (gelb, magenta, cyan und schwarz) und RGB (rot, grün, blau) verwendet.
Druck-Vergleichsbeispiel 1
Eine vergleichsweise Druckprobe wurde hergestellt durch Verwendung der gleichen Verfahrensweise von Druckbeispiel 1, außer dass die folgenden vier Arten von Tinten verwendet wurden.
Pigmenttinte G und Pigmenttinte M in Druck-Vergleichsbeispiel 1 enthielten lediglich die in der Tabelle 2 gezeigten vorstehend erwähnten Pigmentdispersionen in einem herkömmlichen Lösungsmittelsystem, welches kein UV-härtbares System ist. Die Formulierung einer derartigen Tinte umfasste 4% eines Pigmentanteils, 15% eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels (konkret 1,3-Propandiol) und Wasser. Ferner wurden als Vergleichsfarbstoffe Tinten G und M die authentischen Tintenprodukte für BJF-850 verwendet. Diese Tinten umfassten ein gewöhnliches Lösungsmittelsystem und nicht das UV-härtbare System.
<Auswertung>
Das Druckbeispiel 1 und Vergleichsdruckbeispiel 1, wie in dem Vorstehenden hergestellt, wurden ausgewertet, wie es nachstehend erklärt wird, hinsichtlich der Punkte (1) Glanz, (2) Haftkraft, (3) Lichtechtheit, (4) Dauerdrucktest, wobei 50 Blätter hintereinander unter Verwendung des gleichen Originals gedruckt wurden. Die Auswertung der vorstehenden Punkte (1), (2) und (3) wurde mit den Druckproben einen Tag nach dem Drucken durchgeführt.
(1) Glanz
Mit den entsprechenden Proben wurde der Glanzwert von 60 Grad mit einem Glanzmesser mit variabler Gradierung gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt. Der Glanz der Bilder, dargestellt durch diese Werte, kann wie nachstehend bewertet werden:

80: zu großer Glanz

60 ≦ und < 80: Glanz einer Silbersalzfotografie

40 ≦ und < 60: Glanz eines Offsetdrucks auf Kunstpapier

20 ≦ und < 40: Glanz einer trockenen Elektrofotografie

< 20: Glanz von Normalpapier.
(2) Haftkraft
Mit den entsprechenden Druckproben wurde die Haftkraft unter den folgenden zwei Bedingungen ausgewertet, d.h. bei trockener und feuchter Bedingung.
Trockene Bedingung: ausgewertet bei den folgenden Kriterien nach fünfmaligem Reiben der Proben mit einem trockenen Kautschukradierer.

A:: keine Änderung
B:: eine Reibspur ist zu beobachten, aber keine beträchtliche Reduktion der Dichte
C:: die Tintenschicht wird verkratzt und löst sich ab.

A:: keine Änderung
B:: befeuchtet, aber keine Tintenschmierspur ist zu beobachten
C:: die Tintenschicht der geriebenen Fläche wurde verkratzt und auf eine andere Fläche übertragen.

(3) Lichtechtheit
Die entsprechenden Druckproben wurden 100 Stunden lang mit einem Atlas Xenon "Fade-Meter" bestrahlt, um den Farbunterschied E zu erhalten und mit dem folgenden Standard auszuwerten.

A:: E < 5: herausragende Lichtechtheit
B:: 5 ≦ E ≦ 10: praktisch gute Lichtechtheit
C:: 10 < E: von Lagerungsqualität für kurzzeitigen Gebrauch.

(4) Dauerdrucktest
Die Qualität der aus dem Dauerdrucken von 50 Papieren erhaltenen Bildern wurde visuell verglichen und die am Ende des Druckens erhaltenen Bilder wurden mit dem folgenden Standard ausgewertet:

A:: Keine wesentliche Änderung in der Dichte und Schärfe gegenüber denjenigen der anfänglich erhaltenen Bilder.
B:: Eine leichte Verringerung der Dichte und Schärfe, aber kein praktisches Problem.
C:: Verringerung der Dichte oder Punktfehler wurden gefunden.

Tabelle 3: Auswertungsergebnisse von Druckproben, erhalten mit den entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 1 aufbauen
Die folgenden Schlussfolgerungen wurden aus der vorstehenden Tabelle 3 gezogen. Wie aus den Ergebnissen mit den Vergleichspigmenttinten zu sehen ist, sind die herkömmlichen Pigmenttinten besser als die Farbstofftinten hinsichtlich Echtheit und ergeben Bilder mit herausragender Lichtechtheit, aber im Vergleich mit den Vergleichsfarbstofftinten sind sie schlechter hinsichtlich Haftkraft und Glanz der Bilder. Andererseits sind die Pigmenttinten, enthaltend die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, den Vergleichspigmenttinten überlegen hinsichtlich (1) herausragendem Glanz der Tinte und Haftkraft und (2) herausragende Tintenstrahl-Tinteneigenschaften trotz Pigmenttinte, da sie wässrig sind und multifunktionelle polymerisierbare Verbindungen enthalten.
Auswertungsbeispiel 1 zur Klarheit und Vergleichsauswertungsbeispiel 1 zur Klarheit
Unter Verwendung der gleichen Tinten wie in der vorstehenden Tabelle 2 gezeigt, wurden Bilder erzeugt und die Klarheit von deren Pigmenttintenschichten wurde gemessen. Bei dieser Messung wurde F300D (ein Produkt von Fusion System Japan) als eine UV-Bestrahlungsvorrichtung verwendet, mit der eine hohe Emissionsintensität erhalten werden kann, um die Zeitdauer von Drucken zu Härten zu verkürzen. Der Lampentyp war eine D-Birne. Der Brennpunkt der Lampe wurde auf die Oberfläche eines Zuführungsteils eingestellt, auf dem das Aufzeichnungsmedium, bedruckt mit der Tinte, ausgegeben wird. Die Lichtintensität auf dieser Oberflächenposition wurde gemessen und die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4: Lichtintensität auf der Oberflächenposition des Brennpunkts der UV-Bestrahlungslampe
Es wurden drei Arten von Tinten, G-Tinte 1, M-Tinte 1 und Bl-Tinte 1, die den Tintensatz 1 mit der Zusammensetzung der Tabelle 2 aufbauen (die den Tintensatz 1 aufbauenden Tinten: Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung) hergestellt. Drei Arten von Vergleichspigmenttinten, die die entsprechenden Pigmentdispersionen, wie im Vorstehenden verwendet und ein gewöhnliches Lösungsmittelsystem, kein UV-härtbares System umfassten, wurden hergestellt. Unter Verwendung einer Rakelklinge mit einem Zwischenraum von 18 μm wurden diese Pigmenttinten auf eine Glasplatte aus 7059 Borsilicat mit 1,1 mm Dicke aufgebracht. Unmittelbar nach einer solchen Aufbringung ließ man die Glasplatte unter UV-Licht mit einer Intensität, wie in Tabelle 4 gezeigt, mit einer Geschwindigkeit von 4,0 m/min durchlaufen. Nach der UV-Härtung wurde die Feuchtigkeit durch Trocknung bei 80°C für 10 Minuten verdampft. Das Transmissionsspektrum der wie vorstehend hergestellten, gefärbten Glasplatte wurde im sichtbaren Bereich unter Verwendung der gleichen Glasplatte ohne Färbung als Blindprobe zur Bestimmung der Transmission verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst.
Tabelle 5: Vergleich der Transmission der entsprechenden Tinten von Tintensatz 1 und Vergleichspigmenttinten
Da die Pigmenttintenschichten, die die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthalten, geringe Streuung besitzen, zeigt Tabelle 5, dass sie einen großen Unterschied zwischen dem Transmissionsbereich und dem Absorptionsbereich und große Klarheit besitzen. Ferner kann das Ausmaß von Streuung ein Indikator der Klarheit einer Tinte sein, welche einen Binder enthält.
Auswertungsbeispiel 1 für das Umwandlungsverhältnis
Unter Verwendung einer Rakelklinge von 18 μm Zwischenraum wurden die den Tintensatz 1 aufbauenden Tinten, wie in Tabelle 2 formuliert, auf eine Glasplatte aus 7059 Borsilicat mit einer Dicke von 1,1 mm aufgebracht. Dann ließ man unmittelbar nach einer derartigen Aufbringung die Glasplatte unter dem vorstehend erwähnten UV-Ausgabeteil bei entsprechenden Geschwindigkeiten von 4,0 m/min, 8,0 m/min, 120 m/min und 19 m/min durchlaufen. Nach der UV-Härtung wurde die Feuchtigkeit durch Trocknen bei 80°C für 10 Minuten verdampft. Das Umwandlungsverhältnis dieser Proben wurde mit einem Gewichtsverfahren gemessen. Gemäß der vorliegenden Erfindung bedeutet das Umwandlungsverhältnis einen Wert, berechnet durch die folgende Gleichung, basierend auf dem gemessenen Wert, wie er mit den folgenden Schritten erhalten wurde. Tabelle 6 zeigt das Umwandlungsverhältnis der entsprechenden Tinten, wie es gemessen wurde.
Das Umwandlungsverhältnis wurde wie folgt bestimmt.

1) Das Gesamtgewicht des Substrats und des UV-gehärteten Films wird gemessen.
2) Das Substrat wird leicht in Wasser für 3 Minuten bewegt, um die unpolymerisierten Komponenten zu entfernen und dann wurde das Gesamtgewicht des Substrats und des Films gemessen.
3) Der gesamte Film wird von dem Substrat abgelöst, um das Gewicht lediglich des Substrats zu messen.

Umwandlungsverhältnis = (Gewicht der gehärteten Filmkomponenten außer dem des polymerisierten Lösungsmittels)/(Gewicht aller Filmkomponenten außer dem Lösungsmittel) × 100

²

Beispiel 2
<Tintenset 2 (Tinten, enthaltend eine Pigmentdispersion, welche kein Dispersionsmittel beinhaltet)>
Tintensatz 2, umfassend G-Tinte 2, M-Tinte 2, Bl-Tinte 2 und Sch-Tinte 2, deren Zusammensetzung in Tabelle 7 gezeigt ist, wurde hergestellt. Bei den entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 2 aufbauen, war das Färbematerial eine Pigmentdispersion, hergestellt derart, dass ein Pigment mit einer anionischen Dissoziationsgruppe, gebunden an die Oberfläche durch eine chemische Reaktion, mit dem Verfahren von US-Patent Nr. 5,837,045 (Cabot Corporation) hergestellt wurde, in einem wässrigen Medium ohne Verwendung eines Dispersionsmittels dispergiert wurde und kein Dispersionsverfahren wie Rühren/Schaben/Absorption wurde verwendet. Diese Tinten enthalten das Pigment, das Gegenion des Pigments und Wasser. Die in diesem Beispiel verwendeten Pigmente waren sulfoniert. In diesen Zusammensetzungen wurden die Polymerisationsverbindung A3-2, die zu der polymerisierbaren Materialgruppe A3 und gehört und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator TX-1, welche die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung aufbauen, verwendet. Bei Herstellung der entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 2 aufbauen, wurden das polymerisierbare Material und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator (Katalysator) als wässrige Lösungen vermischt, deren pH vorher auf pH 8,0 jeweils mit Triethanol eingestellt wurde.
Zu dieser Lösung wurden alle anderen Komponenten zugegeben und dann wurde der pH der Tinte auf pH 8,0 eingestellt. Die Drucktests und deren Auswertung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 8 gezeigt.
Tabelle 7: Formulierung des Tintensatzes 2
Pigmentdispersion verwendet für die entsprechenden Tinten, die den vorstehenden Tintensatz 2 aufbauen
Tabelle 8: Auswertungsergebnisse von Druckproben, erhalten aus den entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 2 aufbauen
Aus den vorstehenden Ergebnissen im Vergleich mit Tabelle 3 ist zu bemerken, dass obwohl die Haftkraft von Tintensatz 2 derjenigen von Tintensatz 1 unterlegen ist, das Ergebnis des Dauerdrucktests dem von Tintensatz 1 überlegen ist. Der Glanz, Lichtechtheit etc. der erhaltenen Bilder gilt als äquivalent zu denen des Tintensatzes 1.
Beispiel 3
<Tintensatz 3 (Tinten, enthaltend eine verkapselte Pigmentdispersion)>
Tintensatz 3, umfassend G-Tinte 3, M-Tinte 3, Bl-Tinte 3 und Sch-Tinte 3, deren Zusammensetzung in Tabelle 9 gezeigt ist, wurde hergestellt. Bei den entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 3 aufbauen, war das Färbematerial eine Pigmentdispersion, die derart hergestellt wurde, das ein Pigment, dessen Oberfläche mit einem Harz zur Bildung einer Kapsel beschichtet war, in einem wässrigen Medium dispergiert wurde. Diese Dispersionssätze wurden von DAINIPPON INK AND CHEMICALS, INCORPORATED, bereitgestellt. Deren Konzentrate beinhalten harzbeschichtete Pigmente, das Gegenion des Harzes und Wasser. In diesen Zusammensetzungen wurden die Polymerisationsverbindung A1-1, die zu der polymerisierbaren Materialgruppe A1 gehört und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator IC-1, welche die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung aufbauen, verwendet. Bei Herstellung der entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 3 aufbauen, wurden das polymerisierbare Material und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator (Katalysator) als wässrige Lösungen vermischt, deren pH vorher auf pH 8,0 jeweils mit Triethanol eingestellt wurde. Nachdem alle Komponenten vermischt waren, wurde der pH der Tinten abschließend auf pH 8,0 mit Triethanolamin eingestellt, wenn der pH der erhaltenen Formulierung geringer als pH 8,0 war. Die Drucktests und deren Auswertung wurden auf gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 10 gezeigt.
Tabelle 9: Formulierung des Tintensatzes 3
Verkapselte Pigmentdispersion, verwendet für den vorstehenden Tintensatz 3
Unter Verwendung der entsprechenden Pigmentdispersionen von MCY, MCM und MCC, wie sie im Tintensatz 3 verwendet wurden und eines gewöhnlichen Lösungsmittelsystems, das kein UV-härtbares System ist, wurden die Vergleichspigmenttinten G, M und C hergestellt.
Tabelle 10: Auswertungsergebnisse von Tinten, die den Tintensatz 3 aufbauen
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist festzustellen, dass Tintensatz 3 herausragende Bildqualität, Echtheit und Druckeigenschaften besaß. Insbesondere ist es interessant festzustellen, dass der Glanz und die Bildqualität im Vergleich zu derjenigen Vergleichsdispersionstinten, die nicht vom UV-Härtungssystem sind, bemerkenswert verbessert ist. Die Verbesserung war auch beim Dauerdrucken erkennbar.
Beispiel 4
<Tintensatz 4 (Tinten, enthaltend eine Pigmentdispersion)>
Tintensatz 4, umfassend G-Tinte 4, M-Tinte 4, Bl-Tinte 4 und Sch-Tinte 4, deren Zusammensetzung in Tabelle 11 gezeigt ist, wurde hergestellt. Im Tintensatz 4 wurden die Pigmentdispersionen Nr. 1 bis 4 als Färbematerial verwendet, wobei die Pigmente physikochemisch mittels eines speziellen oberflächenaktiven Mittels adsorbiert und beschichtet waren und in einem wässrigen Medium dispergiert waren. Diese Dispersionssätze wurden von FUJI SHIKISO, INCORPORATED bereitgestellt. Sie enthielten Pigmente, oberflächenaktives Mittel, Feuchtemittel, Amin, Konservierungsmittel und Wasser. In diesen Zusammensetzungen wurden die Polymerisationsverbindung A1-1, die zu der polymerisierbaren Materialgruppe A1 gehört und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator IC-1, welche die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung aufbauen, verwendet. Bei Herstellung der entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 4 aufbauen, wurde das polymerisierbare Material und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator (Katalysator) als wässrige Lösungen vermischt, deren pH vorher auf pH 8,0 jeweils mit Triethanol eingestellt wurden. Nachdem alle Komponenten vermischt waren, wurde der pH der Tinten abschließend auf pH 8,0 mit Triethanolamin eingestellt, wenn der pH der erhaltenen Formulierung weniger als pH 8,0 betrug. Die Drucktests und deren Auswertung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 12 gezeigt.
Tabelle 11: Formulierung des Tintensatzes 4
Verkapselte Pigmentdispersion, verwendet für den vorstehenden Tintensatz 4
Unter Verwendung der entsprechenden Pigmentdispersionen von Pigment Nr. 1 bis 3, wie sie im Tintensatz 4 verwendet wurden und eines gewöhnlichen Lösungsmittelsystems, das kein UV-härtbares System ist, wurden die Vergleichspigmenttinten G, M und C hergestellt.
Tabelle 12: Auswertungsergebnisse von Tinten, die den Tintensatz 4 aufbauen
Aus den vorstehenden Ergebnissen ist festzustellen, dass die den Tintensatz 4 konstituierenden Tinten herausragende Bildqualität, Echtheit und Druckeigenschaften besitzen. Insbesondere ist es interessant festzustellen, dass der Glanz und die Bildqualität im Vergleich zu derjenigen der Vergleichsdispersionstinte, die nicht vom UV-Härtungssystem ist, bemerkenswert verbessert ist. Ferner wird auch eine Verbesserung bei der Dauerdrucktest-Eigenschaft erkannt.
Beispiel 5
<Tintensatz 5 (Tinten, enthaltend eine Pigmentdispersion)>
Tintensatz 5, umfassend G-Tinte 5, M-Tinte 5, Bl-Tinte 5 und Sch-Tinte 5, deren Zusammensetzung in Tabelle 13 gezeigt ist, wurde hergestellt. Im Tintensatz 5 enthält entsprechende Tinte als Färbematerial eine Pigmentdispersion. Die Pigmentdispersion wurde derart hergestellt, dass ein Pigment dispergiert war durch Verwendung eines alkalischen, löslichen, wässrigen Polymers als Dispersionsmittel. Diese Pigmentdispersionen wurden hergestellt von DAINICHISEIKA COLOR & CHEMICALS MFG. CO., LTD. als Prototyp einer Tintenstrahltinte. Deren Pigmentdispersionen sind charakterisiert durch kleine Teilchengröße und enge Verteilung. Als UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung wurde die polymerisierbare Verbindung A3-1, die zu der polymerisierbaren Materialgruppe A3 gehört und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator TX-2 (1) verwendet. Bei Herstellung der entsprechenden Tinten, die den Tintensatz 5 aufbauen, wurden das polymerisierbare Material und ein wässriger Fotopolymerisationsinitiator (Katalysator) als wässrige Lösungen vermischt, deren pH vorher auf pH 8,0 jeweils mit Triethanol eingestellt wurde. Nachdem alle Komponenten vermischt waren, wurde der pH der Tinten abschließend auf pH 8,5 mit Triethanolamin eingestellt. Die Drucktests und deren Auswertung wurden auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 14 gezeigt.
Tabelle 13: Formulierung des Tintensatzes 5
Verkapselte Pigmentdispersion, verwendet für den vorstehenden Tintensatz 5
Als Dispersionsmittel wurde ein alkalisches, lösliches, wässriges Polymer verwendet.
Tabelle 14: Auswertungsergebnisse von Tinten, die den Tintensatz 5 aufbauen
Aus den vorstehenden Ergebnissen von Tabelle 14 ist zu bemerken, dass die den Tintensatz 5 aufbauenden Tinten insbesondere herausragenden Glanz besitzen. Zwei Gründen können angenommen werden für einen derartig bemerkenswerten Glanz im Vergleich zu anderen Beispielen: Die Bindefunktion des UV-Härtungssystems und der herausragende Grad von feinen Teilchen der Pigmentdispersion, d.h. die mittlere Teilchengröße der Dispersion ist gering und deren Teilchengrößenverteilung ist eng.
<Trocknungsgeschwindigkeitstest und Drucktest mit normalen Kopierpapier>
Vergleichstintensatz 5
Unter Verwendung der gleichen Pigmentdispersionen wie im Tintensatz 5 verwendet, wurde ein Vergleichstintensatz 5, umfassend die Tinten mit den Zusammensetzungen, wie sie in Tabelle 15 gezeigt sind, hergestellt.
Tabelle 15: Formulierung des Vergleichs-Tintensatzes
Die praktische Trocknungsgeschwindigkeit wurde mit den Pigmenttinten von Tintensatz 5 und Vergleichstintensatz 5 untersucht. Als Aufzeichnungsmedium wurde Xerox 4024-Papier, ein Kopierpapier für die Elektrofotografie, verwendet. Ein einfarbiges Vollmuster von 20 cm × 20 cm wurde mit jeder Tinte gedruckt. Das Drucken wurde mit einer Geschwindigkeit von 5 Blättern/min durchgeführt. Die Vorrichtung, wie sie in den 3A und 3B erläutert ist, wurde verwendet, wobei die Lampen an der Vorderseite des Druckers positioniert wurden. Der erhaltene Druck wurde hinsichtlich der folgenden fünf Punkte untersucht: (1) Verwischen des Bildes durch Reiben, (2) Offset, wenn ausgegebene Papiere während des Druckens aufeinander geschichtet wurden, (3) Wellen des Papiers, (4) Reflexionsdichte des Bildes, (5) Durchschlagen der Tinte auf die Rückseite des Papiers. Die folgenden Standards für die Auswertung wurden angewendet. Die Testergebnisse wurden in Tabelle 16 zusammengefasst.
Auswertungsstandard
(1) Verwischen des Bildes durch Reiben

A:

klar

B:

leichtes Verwischen

C:

Verwischen wird bemerkt.

(2) Offset-Phänomen, wenn ausgegebene Blätter aufeinander geschichtet wurden

A:

keine Flecken auf der Rückseite

B:

leichte Flecken auf der Rückseite

C:

bemerkenswert befleckt auf der Rückseite

(3) Wellen des Papiers
Wenn das bedruckte Papier auf eine glatte Ebene gegeben wurde, wurden die Höhe auf beiden Enden des Papiers von der Ebene gemessen.

A:: nicht mehr als 1 cm
B:: mehr als 1 cm und weniger als 2 cm
C:: 2 cm oder mehr.

Reflexionsdichte des Bildes
Die Dichte der Bilder wurde verglichen zwischen Tintensatz 5 und Vergleichstintensatz 5, wobei UV-Bestrahlung bei Ersterem, aber nicht bei Letzterem durchgeführt wurde.
Durchschlagen der Tinte auf die Rückseite
Die Reflexionsdichte d der Rückseite des Papiers wurde mit einem Reflexions-Dichtemesser gemessen. Der folgende Standard wurde bei der Auswertung verwendet.

A:: d < 0,3
B:: 0,3 ≦ d < 0,6
C:: d ≧ 0,6

Tabelle 16: Drucktest mit normalem Kopierpapier
Beispiel 6
Tinten, enthaltend verschiedene UV-härtbare Harzzusammensetzungen, wurden hergestellt, wie es in der folgenden Tabelle 17 gezeigt ist. Die Harzzusammensetzungen wurden formuliert, so dass sie jeweils polymerisierbare Verbindungen A3-1*, A8-1* bzw. A9-1* enthielten.
Tabelle 17
Bemerkung: Cyanpigmentdispersion C2: Pigment Blau 15:3 und ein Polyesterharz-Dispersionsmittel wurden verwendet.
In Tabelle 17 besitzen TX-1(1), TX-2(1) und TX-3(1) die folgenden jeweiligen Formeln:
Herstellungsverfahren für die vorstehende Pigmentdispersion C2.
Es wurde eine wässrige Pigmentdispersion von Kupferphthalocyanin hergestellt unter Verwendung eines hydrophilen Polyesterharzes mit Carboxyl-Säurewert 130 und Sulfon-Säurewert 50 (beide Werte werden erhalten durch eine Standardmessung unter Verwendung von KOH) als Dispersionsmittel. Zu 50 g von β-Kupferphthalocyanin-Pigment, das so vorbehandelt wurde, dass es eine Amino-Hydrophilizität besaß, wurden 150 ml einer 20%igen wässrigen Lösung des Polyesterharzes zugegeben und unter Verwendung eines Homogenisators vorgemischt. Dann wurde die erhaltene Mischung mit einer absatzweisen Sandmühle 6 Stunden lang dispergiert. Nach der Behandlung wurde die erhaltene Dispersion zentrifugiert, um grobe Teilchen zu entfernen, dann wurde der pH eingestellt, um eine Pigmentdispersion mit 10,5% Feststoffgehalt, pH von 8,2, Oberflächenspannung von 47 mP·s, volumenbezogenem mittlerem Teilchendurchmesser von 120 ± 2,5 nm und Viskosität von 4,5 nM/m.
<Auswertung>
(1) Lagerungsstabilitätstest
50 ml der entsprechenden Tinten von Tabelle 17 wurden in zwei wärmebeständige Glaskolben gegeben. Die Glaskolben wurden 3 Monate im Dunklen oder in einem Ofen mit 60°C für eine Woche aufbewahrt. Das Ergebnis des Experiments wurde in Tabelle 18 gezeigt.
Tabelle 18
Es ist aus Tabelle 18 ersichtlich, dass die Lagerungsstabilität unter beiden Lagerungsbedingungen ausreichend gut war.
(2) Messung der Fotopolymerisationsgeschwindigkeit
Unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberlampe mit 500 W Leistung wurde die Fotopolymerisationsgeschwindigkeit derart gemessen, dass die Menge des Gelanteils, der der Strahlungsenergie entspricht, gemessen wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 19 gezeigt.
Das Substrat für die Messung war Glas, die Intensität des UV-Lichts an der Oberfläche des Substrats war 20 mW/cm² bei etwa 265 nm, 40 mW/cm² bei etwa 365 nm.
Tabelle 19: Photopolymerisationsgeschwindigkeit
<Vorteil der Erfindung>
Das Testergebnis, erhalten aus dem vorstehend erwähnten Tintensatz 1 bis 5, in dem 5 Arten von verschiedenen Pigmentdispersionen als Farbmaterial verwendet wurden zeigt, dass:

(1) Durch Zugabe der UV-härtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, eine Tinte mit überlegenen physikochemischen Eigenschaften stabil herzustellen.
(2) Durch Aufbringen der UV-härtbaren Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Komponente einer Tintenstrahltinte ist es möglich, herausragende Druckeigenschaften und herausragende Bildqualität und Echtheit zu erhalten, ungeachtet der Art der verwendeten Pigmentdispersion.

Wie vorstehend erwähnt, stellt die vorliegende Erfindung eine Tinte zur Verfügung, die wässrig ist und dennoch einen höheren Gehalt eines Polymerisationsmaterials aufweist im Vergleich zu der herkömmlichen Tinte, indem sie die UV-härtbare wässrige Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält. Dies ermöglicht fortlaufendes Zeichendrucken mit einer Tintenstrahl-Vorrichtung ebenso wie hervorragende Zeichenqualität selbst bei fortlaufendem Drucken mit Variation der Konzentration von Mustern. Unter Verwendung der fotohärtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Bestandteilskomponente einer Tinte ist es ferner möglich, ein Bild zu erhalten, welches verbesserte Haftkraft und Wasserbeständigkeit aufweist, selbst wenn ein Pigment als Färbematerial verwendet wird.
Unter Verwendung der fotohärtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Bestandteilskomponente einer klaren Tinte, die kein Färbemittel enthält, ist es darüber hinaus möglich, auf einem Aufzeichnungsmedium einen Beschichtungsfilm bereitzustellen, dessen Abriebbeständigkeit in großem Maße verbessert ist, so dass er kaum eine Änderung beim Reiben mit einem Radierer erleidet. Der gehärtete Bereich unter Zugabe der klaren Tinte besitzt auch eine hohe Verunreinigungsbeständigkeit. Wenn die Oberfläche der gehärteten Membran nämlich mit verschiedenen Kontaminanten befleckt wird, kann eine derartige Kontaminante leicht hiervon entfernt werden.
Wenn eine derartige klare Tinte als Unterschichtmaterial verwendet wird, ist es daneben möglich, ein Bild mit guten chromatischen Eigenschaften in hoher Konzentration selbst auf einem rauen Papier zu erhalten.
Wie vorstehend zusammengefasst, ist es unter Verwendung der fotohärtbaren wässrigen Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Bestandteil einer Tinte möglich, verschiedene Druckeigenschaften des Druckstoffes in einem Ausmaß zu verbessern, der wenigstens dem Niveau eines herkömmlichen Druckstoffes entspricht.
Es wird eine verwendbare wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung bereitgestellt. Die wässrige fotohärtbare Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst wenigstens Wasser, ein polymerisierbares Material, das unter Radikalinitiierung polymerisierbar ist und einen wasserlöslichen Fotopolymerisationsinitiator, der unter Licht ein Radikal erzeugt, wobei das polymerisierbare Material wenigstens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen und eine anionische funktionelle Gruppe besitzt.

Claims

Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung, die aufweist wenigstens Wasser, ein polymerisierbares Material, welches unter Radikalinitiierung polymerisiert und einem wasserlöslichen Photopolymerisationsinitiator, der unter Licht Radikale erzeugt, wobei das polymerisierbare Material wenigstens zwei polymerisierbare funktionelle Gruppen und eine oder zwei anionische funktionelle Gruppen hat.
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das polymerisierbare Material eine wasserlösliche polymerisierbare Verbindung ist, dargestellt durch die folgende Formel, in der R folgendes darstellt (a): ein Polyol oder (b): ein Epoxyester eines Polyols: [Z] _LR[A]_k k: 2 oder 3 L: 1 oder 3 Z: COO^– oder ein Salz davon
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei der wasserlösliche Photopolymerisationsinitiator einen Material mit einer anionischen funktionellen Gruppe ist.
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die polymerisierbare Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus polymerisierbaren Materialien der Gruppen A1 bis A10, dargestellt durch die folgenden Formeln: Polymerisierbares Material der Gruppe A1
Polymerisierbares Material der Gruppe A2
Polymerisierbares Material der Gruppe A3
Polymerisierbares Material der Gruppe A4
Polymerisierbares Material der Gruppe A5
Polymerisierbares Material der Gruppe A6
Polymerisierbares Material der Gruppe A7
Polymerisierbares Material der Gruppe A8
Polymerisierbares Material der Gruppe A9
Polymerisierbares Material der Gruppe A10
Polymerisierbares Material der Gruppe A11
wobei R, A, X, Rx, Ry, Rz und Rp jeweils dargestellt sind durch die folgenden Atomgruppen:
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach Anspruch 2, wobei die polymerisierbare Verbindung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus den polymerisierbaren Materialien der Gruppen B1 bis B4, dargestellt durch die folgenden Formeln: Polymerisierbares Material B1
Polymerisierbares Material B2
Polymerisierbares Material B3
Polymerisierbares Material B4
worin A und Rp die folgenden Atomgruppen sind:
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der wasserlösliche Polymerisationsinitiator ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, dargestellt durch die folgenden Formeln:
worin R₂ eine Gruppe ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus -(CH₂)_x- (x = 0 oder 1), -O-(CH₂)_y- (y = 1 oder 2) und substituiertes und unsubstituiertes Phenylen, M ein Wasserstoffatom oder ein Alkalimetall ist, R₃ und R₄ jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine Gruppe darstellen, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus substituierten oder unsubstituierten Alkylen, und m eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist.
Wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die polymerisierbare Verbindung drei polymerisierbare funktionelle Gruppen hat.
Wässrige Tinte, die aufweist eine wässrige photohärtbare Harzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als eine Hauptkomponente.
Wässrige Tinte nach Anspruch 8, die ferner ein Färbematerial aufweist, welches mit einer anionischen funktionellen Gruppe in der wässrigen Tinte dispergiert ist.
Wässrige Tinte nach Anspruch 8 oder 9, welche eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte ist.
Tintenkartusche, die einen Tintenbehälter aufweist, der eine wässrige Tinte nach einem der Ansprüche 8 bis 10 enthält.
Aufzeichnungseinheit, die einen Tintenbehälter aufweist, der eine wässrige Tinte nach Anspruch 10 und einen Aufzeichnungskopf, aus dem die Tinte ausgestoßen wird, enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die einen Tintenbehälter, enthaltend eine wässrige Tinte nach Anspruch 10 und einen Aufzeichnungskopf aufweist, aus dem die Tinte ausgestoßen wird.