DE602004009536T2

DE602004009536T2 - Pigmentierte Tintenstrahldruckfarben mit verbesserter Druckqualität und Zuverlässigkeit

Info

Publication number: DE602004009536T2
Application number: DE602004009536T
Authority: DE
Inventors: Zia Ur Corvallis Rehman; Paul Corvallis TYRELL; Marlene Corvallis McGorrin; Mary E. Corvallis Austin
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-03-22
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2008-07-24
Anticipated expiration: 2024-08-21
Also published as: EP1580240A1; JP2005272839A; JP4521304B2; US7678844B2; EP1580240B1; DE602004009536D1; US20050209363A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahltintenzusammensetzungen. Genauer gesagt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf pigmentbasierte Tintenstrahltinten, die eine verbesserte Druckqualität und Zuverlässigkeit zeigen, sogar nach Langzeit-Lagerperioden.
Hintergrund der Erfindung
Es gibt mehrere Gründe dafür, warum das Tintenstrahldrucken zu einer beliebten Möglichkeit zum Aufzeichnen von Bildern auf verschiedenen Medienoberflächen wurde, insbesondere auf Papier. Einige dieser Gründe umfassen ein geringes Druckergeräusch, die Fähigkeit einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und eine Mehrfarbenaufzeichnung. Zusätzlich dazu können diese Vorteile zu einem relativ niedrigen Preis von Verbrauchern erhalten werden. Obwohl eine große Verbesserung beim Tintenstrahldrucken erreicht wurde, wird diese Verbesserung von gesteigerten Anforderungen durch Verbraucher in diesem Bereich begleitet, z. B. von höheren Geschwindigkeiten, höherer Auflösung, Vollfarbenbilderzeugung, erhöhter Stabilität etc. Als neue Tintenstrahltinten und Druckmaschinen entwickelt werden, gab es verschiedene traditionelle Charakteristika beim Bewerten der Tinte in Verbindung mit einer Druckoberfläche oder einem Substrat zu berücksichtigen. Solche Charakteristika umfassen Randschärfe und optische Dichte des Bildes auf der Oberfläche, Glanz, Schwarz-zu-Farbe-Verlaufen-Steuerung, Trockenzeit der Tinte auf dem Substrat, Haftung an dem Substrat, Mangel an Abweichung bei der Tintentropfenplatzierung, Vorhandensein aller Punkte, Widerstand der Tinte nach dem Trocknen gegenüber Wasser und anderen Lösungsmitteln, Langzeitlagerstabilität und Langzeitzuverlässigkeit ohne Stiftmaterialverschlechterung oder Düsenverstopfung. Die Langzeitzuverlässigkeit ohne Materialverschlechterung oder Düsenverstopfung wird sogar noch wichtiger mit dem Aufkommen von Druckmaschinen, die kleinere Tropfenvolumen ausstoßen. Obwohl die obige Liste aus Charakteristika ein angemessenes Ziel vorgibt, das es zu erreichen gilt, gibt es Schwierigkeiten, die dem Erfüllen aller obigen Charakteristika zugeordnet sind. Häufig kann das Integrieren einer Tintenkomponente, die eine der obigen Charakteristika erfüllen soll, verhindern, dass eine andere Charakteristik erreicht wird. Somit stellen die meisten handelsüblichen Tinten zur Verwendung bei Tintenstrahldruckern einen Kompromiss bei einem Versuch dar, zumindest eine angemessene Antwort im Hinblick auf das Erfüllen aller oben aufgelisteten Anforderungen zu erreichen..
Eine Charakteristik von Tintenstrahldrucksystemn, die erreicht werden soll, bezieht sich auf die Frequenzantwort der Tintenstrahltinte, die häufig proportional zu dem Tintendurchsatz ist. Kleinere Tropfengrößen haben den Bedarf nach einem Drucken mit höherer Frequenz erhöht. Im Hinblick auf diesen Aspekt ist das Erreichen einer erhöhten Druckgeschwindigkeit, während eine akzeptable Druckqualität beibehalten wird, eine dauerhafte Herausforderung in der Tintenstrahldruckindustrie.
Im Hinblick auf andere Aspekte war die Verbesserung bei der Schwarztintendruckqualität, insbesondere im Hinblick auf optische Dichte und Steuerung des Verlaufens, eine Überlegung im Hinblick auf den Fortschritt der Tintenstrahltechnik. Zusätzlich dazu ist auch das Erreichen einer akzeptablen optischen Dichte und Steuerung des Verlaufens bei zuverlässigen Drucksystemen eine Überlegung. Zum Beispiel verwenden bei einem Aspekt viele Tintenstrahldruckkunden auf dem Heim-Druck-Markt einen Drucker häufig selten oder haben längere Druckpausen. Somit brauchen einige Kunden ein zuverlässiges Drucken nach langen Stillstand-Zeitperioden, wie sie z. B. als Folge eines Urlaubs oder der Sommerferien für Studenten auftreten können. Als solches würden Tinten für solche Märkte von Formeln mit einer Langzeitlagerstabilität in Flaschen, in Druckkassetten, und wenn sie in einen Drucker geladen sind, profitieren.
Dementsprechend werden weitere Untersuchungen im Hinblick auf das Entwickeln von Tintenformeln ausgeführt, die bei hohen Frequenzen genau gedruckt werden können und die eine gute Druckqualität und Lagerstabilität aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, pigmentbasierte Tintenzusammensetzungen zu entwickeln, die eine verbesserte Frequenzantwort sowie eine gute Druckqualität und Lagerstabilität aufweisen.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein System zum Drucken von Bildern auf ein Substrat eine Tintenstrahltinte und einen Druckkopf aufweisen, der mit der Tintenstrahltinte geladen ist. Die Tintenstrahltinte umfasst einen Flüssigkeitsträger, der von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt organisches Lösungsmittel, wobei der Gehalt des organischen Lösungsmittels zumindest 3 aus 1,2-Pentandiol, ethoxyliertem Glycerol, 1,2-Pyrrolidinon und 2-Methyl-1,3-Propandiol umfasst, von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% säure-funktionalisierte Pigmentfeststoffe und von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einem Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15.000 Mw aufweist.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum schnellen Drucken eines Tintenstrahlbildes das Tinten strahlen einer Tintenstrahltinte auf ein Mediensubstrat bei einer Abfeuerfrequenz von 12 kHz bis 25 kHz aufweisen. Die Tintenstrahltinte kann einen Flüssigkeitsträger umfassen, der von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt organisches Lösungsmittel, wobei der Gehalt des organischen Lösungsmittels zumindest 3 aus 1,2-Pentandiol, ethoxyliertem Glycerol, 1,2-Pyrrolidinon und 2-Methyl-1,3-Propandiol umfasst, von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% säure-funktionalisierte Pigmentfeststoffe und von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer mit einem Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15.000 Mw aufweist.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung offensichtlich, die beispielhaft Merkmale der Erfindung darstellt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiel(e)
Bevor bestimmte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung offenbart und beschrieben werden, wird darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf den bestimmten Prozess und die Materialien beschränkt ist, die hierin offenbart sind, da solche zu einem gewissen Grad variieren können. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die hierin verwendete Terminologie ausschließlich zum Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird und nicht einschränkend sein soll, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche und Entsprechungen derselben definiert wird.
Beim Beschreiben und Beanspruchen der vorliegenden Erfindung wird die folgende Terminologie verwendet.
Die Singularformen „einer, eine, eines" und „der, die, das" umfassen Pluralentsprechungen, außer der Inhalt gibt ein deutig anderes vor. Somit umfasst die Bezugnahme auf „ein Pigment" z. B. eine Bezugnahme auf ein oder mehrere solcher Materialien.
Wie hierin verwendet, ist ein „Flüssigkeitsträger" definiert, um Flüssigkeitszusammensetzungen zu umfassen, die verwendet werden können, um Farbmittel, die Pigmente umfassen, zu einem Substrat zu tragen. Flüssigkeitsträger sind in der Technik bekannt und eine große Vielzahl von Flüssigkeitsträgerkomponenten kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Solche Flüssigkeitsträger können eine Mischung einer Vielzahl unterschiedlicher Mittel umfassen, die ohne Einschränkung oberflächenaktive Mittel, Hilfslösungsmittel, Puffer, Biozide, Viskositätsmodifizierer, Sequestiermittel, Stabilisiermittel und Wasser umfassen. Obwohl diese nicht flüssig per se sind, kann der Flüssigkeitsträger auch andere Feststoffe tragen, wie z. B. Polymere, UV-härtbare Materialien, Weichmacher, Salze etc.
Wie hierin verwendet, bezieht sich „Pigment" auf ein Farbmittelpartikel, das üblicherweise im Wesentlichen nicht in dem Flüssigkeitsträger löslich ist, in dem es verwendet wird.
„Säure-funktionalisiertes Pigment" oder eine Ableitung desselben bezieht sich auf Pigmente, die mit einem aziden Dispersionsmittel funktionalisiert wurden, wie z. B. durch chemisches Anbringen des aziden Dispersionsmittels an die Oberfläche des Pigments. Ein Dispersionsmittel kann an solche Pigmente angebracht sein, um die Außenhülle des Pigments mit einer Ladung abzuschließen, wodurch ein abstoßendes Wesen erzeugt wird, das die Agglomeration von Pigmentpartikeln in dem Flüssigkeitsträger reduziert. Beispielhafte Säuren, die an die Oberfläche solcher Pigmente angebracht sein können, umfassen Para-Aminobenzolsäuren, Isophtalsäuren, dreibasige Säuren und Isomere und Kombinationen derselben. Nach der Säurefunktionsanbringung können diese Pigmente in ihren Salzformen vorhanden sein. Beispielhafte Gegenionen, die vorhanden sein können, umfassen Ammonium, Natrium, Kalium und Lithium.
„Frequenzantwort" bezieht sich auf das Verhalten einer Tintenstrahltinte und einer Tintenstrahlarchitektur, die in Kombination im Hinblick auf die Tintenstrahltintenabfeuergeschwindigkeit verwendet werden, z. B. Punkte, die pro Zeiteinheit abgefeuert werden. Im Allgemeinen kann eine Düsenabfeuerfrequenz, die höher ist, als zur Verwendung im Hinblick auf eine spezifische Tintenstrahltinte und eine Tintenstrahlarchitektur gedacht ist, zu einem schlechteren Druckverhalten führen, wie z. B. durch Erzeugen von fehlgerichteten Tintentropfen und anderen unerwünschten Charakteristika. Gemäß aktuellen Standards werden Abfeuerfrequenzen über ungefähr 12 kHz als schnelle Druckfrequenzen betrachtet.
Wie hierin verwendet, bezieht sich „dreibasige Säure" auf organische Gruppen, die drei oder mehr Säuregruppen enthalten. Genauer gesagt kann die organische Gruppe Alkyl, Phenyl oder Naphtyl sein, und die Säuregruppe kann Sulfonsäure, Sulfinsäure, Phosphonsäure oder Carboxylsäure sein. Beispiele umfassen -COOH, -SO₃H, -PO₃H₂, -SO₂NH₂, -SO₂NHCOR und ihre Salze. Zum Beispiel können -COO^–Na⁺, -COO^–K⁺, -COO^–NR₄ ⁺, -SO₃ ^–Na⁺, -HPO₃-Na⁺, -SO₃ ^–NR₄ ⁺ und PO₃Na₂ verwendet werden, wobei R z. B. eine Alkyl- oder Phenyl-Gruppe ist. Zum Beispiel kann R eine Alkylgruppe von C₁ bis C₂₀ sein. Besonders bevorzugte ionisierbare Substituenten umfassen -COOH und -SO₃H und ihre Ammonium-, Lithium-, Natrium- und/oder Kalium-Salze.
Konzentrationen, Mengen und andere numerische Daten können hierin in einem Bereichsformat vorgelegt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass ein solches Bereichsformat ausschließlich der Einfachheit und Kürze halber verwendet wird und flexibel interpretiert werden sollte, so dass es nicht nur die numerischen Werte umfasst, die genau als die Gren zen des Bereichs angegeben sind, sondern auch alle individuellen numerischen Werte oder Teilbereiche umfasst, die in diesem Bereich enthalten sind, als ob jeder numerische Wert und Teilbereich explizit angegeben wäre. Zum Beispiel sollte ein Gewichtsbereich von ungefähr 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% derart interpretiert werden, dass er nicht nur die genau angegebenen Konzentrationsgrenzen von 1 Gew.-% bis ungefähr 20 Gew.-% umfasst, sondern auch individuelle Konzentrationen umfasst, wie z. B. 2 Gew.-%, 3 Gew.-%, 4 Gew.-% und Teilbereiche wie z. B. 5 Gew.-% bis 15 Gew.-%, 10 Gew.-% bis 20 Gew.-% etc.
Wie hierin verwendet, bezieht sich „Verlaufen" auf die Tendenz einer Tinte, in angrenzend gedruckte Tinten zu laufen und sich mit denselben zu vermischen. „Federbildung" bezieht sich auf die Tendenz einer Tinte, sich unerwünscht in unbedruckte Bereiche des Mediensubstrats auszubreiten. Verlaufen und Federbildung treten üblicherweise auf, bevor die gedruckten Tinten vollständig auf einem Substrat trocknen. Der Grad eines Verlaufens hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab, wie z. B. der Trockengeschwindigkeit der Tinte, der Agglomeration des Farbmittels, der Tintenchemie im Allgemeinen, unter anderen Variablen.
„Randschärfe" bezieht sich auf die Schärfe eines gedruckten Bildes entlang dem Rand des Bildes.
Der Ausdruck „ungefähr", wenn er sich auf einen numerischen Wert oder Bereich bezieht, soll die Werte umfassen, die aus einem Experimentfehler resultieren, der beim Ausführen von Messungen auftreten kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein System zum Drucken von Bildern auf ein Substrat eine Tintenstrahltinte und einen Druckkopf aufweisen, der mit der Tintenstrahltinte geladen ist. Die Tintenstrahltinte kann einen Flüssigkeitsträger, von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% säurefunktionalisierte Pigmentfeststoffe und von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer umfassen. Bei einem detaillierteren Aspekt kann der Flüssigkeitsträger Wasser und von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt organisches Lösungsmittel umfassen und das Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer kann einen Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15.000 Mw aufweisen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann ein Verfahren zum schnellen Drucken eines Tintenstrahlbildes das Tintenstrahlen einer Tintenstrahltinte auf ein Mediensubstrat bei einer Abfeuerfrequenz von 12 kHz bis 25 kHz aufweisen. Die Tintenstrahltinte kann einen Flüssigkeitsträger, von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% säure-funktionalisierte Pigmentfeststoffe und von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer umfassen. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der Flüssigkeitsträger Wasser und von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt an organischem Lösungsmittel umfassen und das Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer kann einen Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15.000 Mw aufweisen.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann eine Tintenstrahltintenzusammensetzung einen Flüssigkeitsträger, wie er oben definiert ist, von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% säure-funktionalisierte Pigmentfeststoffe und von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer aufweisen. Bei einem detaillierteren Aspekt kann der Flüssigkeitsträger Wasser und von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt an organischem Lösungsmittel aufweisen und das Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer weist einen Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15.000 Mw auf.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung werden üblicherweise unter Verwendung einer wässrigen Formel oder eines Flüssigkeitsträgers vorbereitet, der Wasser, Colösungsmittel, oberflächenaktive Mittel, Pufferagenten, Biozide, Sequestiermittel, Viskositätsmodi fizierer, Feuchthaltemittel, Bindemittel und/oder andere bekannte Additive umfassen kann. Feststoffe können ebenfalls vorhanden sein, wie z. B. Pigmentfeststoffe und andere Polymerfeststoffe. Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Flüssigkeitsträger von ungefähr 70 Gew.-% bis ungefähr 99 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung aufweisen.
Die Frequenzantwort von pigmentierten Tintenstrahltinten kann proportional zu der Druckersystemdurchsatzfähigkeit sein. Bei Tintenstrahldrucksystemen kann es wünschenswert sein, Tinte und Architektursysteme zu liefern, die eine hohe obere Frequenzgrenze aufweisen, während eine funktionale Frequenzbandbreite in einem unteren Bereich beibehalten wird. Auf dem Stand der Technik umfasste eine typische und verständliche Lösung zum Vergrößern des Stiftsystemfrequenzbereichs und insbesondere der oberen Frequenzgrenzen das Entwickeln einer Strahlarchitektur, um die Anforderungen einer gegebenen Tinte zu berücksichtigen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die Verwendung bestimmter Komponenten in Kombination den Bereich einer Frequenzantwort für eine gegebene Tintenstrahlarchitektur und Tintenstrahltintenkombination vergrößern kann sowie Tintenstrahltinten liefern kann, die über lange Ruheperioden stabil sind. Zusätzlich dazu können diese Kombinationen Tintenstrahltinten liefern, die eine hohe Druckqualität aufweisen, z. B. eine hohe optische Dichte, reduziertes Verlaufen, reduziertes fehlgerichtetes Abfeuern etc. Ferner wird auf diesen höheren Frequenzpegeln nicht nur dieses bessere Verhalten bemerkt, sondern die Operationsfrequenzbandbreite kann auch ausgedehnt werden, unter Verwendung der hierin offenbarten Kombinationen. Zum Beispiel kann durch Erhöhen der oberen Frequenzgrenze, die zum Ausstrahlen einer bestimmten Tintenstrahltinte verwendet werden kann, der effektive Bereich einer Frequenzantwort einer Tinte vergrößert werden. Somit kann bei einem Ausführungsbeispiel ein Druckkopf konfiguriert sein, um die Tintenstrahltinte der vorliegenden Erfindung bei einer Abfeuerfrequenz von 12 kHz bis 25 kHz oder sogar von 15 kHz bis 25 kHz oder 18 kHz bis 25 kH auszustrahlen. Obwohl ein hoher Frequenzbereich vorgesehen ist, können dieselben Tinten auch bei 3 kHz bis 12 kHz ausgestrahlt (ausgespritzt) werden, was bei vielen der Tinten, die auf dem Markt erhältlich sind, üblicher ist. Somit kann der Frequenzantwortbereich dieser Tintenstrahltinten relativ breit sein, z. B. von 3 kHz bis 25 kHz. Diese Abfeuerfrequenzen sind bei jeglichem funktionalen Tropfenvolumen möglich, obwohl Tropfenvolumen von ungefähr 10 pL bis 20 pL beim Bereitstellen eines Ausgleichs zwischen Druckgeschwindigkeit und Bildqualität erwünscht sein können.
Wie erwähnt wurde, können die Bestandteile, die in diesen Tintenstrahltinten gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung vorhanden sein können, säure-funktionalisierte Pigmentfeststoffe und Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, organische(s) Colösungsmittel und Wasser umfassen. Optional können auch andere Komponenten enthalten sein, die Salze, oberflächenaktive Mittel, Biozide, Puffer, Viskositätsmodifizierer, Sequestiermittel, Stabilisiermittel, Polymere, UV-härtbare Materiale, Plastizierer etc. umfassen.
Säure-funktionalisiertes Pigment
Das säure-funktionalisierte Pigment kann von jeglicher Farbe sein, die in der Tintenstrahltechnik verwendet wird. Obwohl jegliche Farbe verwendet werden kann, werden Schwarzkohlepigmente auf exemplarische Weise beschrieben, um bestimmte Prinzipien der Erfindung vorteilhaft auszuführen. Genauer gesagt kann bei diesem Ausführungsbeispiel ein Kohlepigment mit einem aziden Dispersionsmittel funktionalisiert sein. Das azide Dispersionsmittel wird üblicherweise in einer Vorläuferform vorbereitet und dann wird der Vorläufer an das Pigment angebracht, um die Oberfläche des Pigments chemisch zu modifizieren. Bei einem Ausführungs beispiel kann das Dispersionsmittel an Kohleschwarz (carbon black) angebracht werden, unter Verwendung verschiedener azider Vorläufermaterialien, wie z. B. Paraamminobenzonsäuren, Isophtalsäuren, dreibasigen Säuren und Isomeren derselben. Andere azide Vorläufer können ebenfalls zum Anbringen an das Kohleschwarz verwendet werden, wie Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist.
Das Kohlepigment kann fast jedes handelsüblich erhältlich Kohlepigment sein, das eine annehmbare optische Dichte und Druckcharakteristika liefert. Kohlepigmente, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, umfassen ohne Einschränkung Kohleschwarz, Graphit, Glaskohlenstoff, Aktivkohle und Kombinationen derselben. Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Kohlepigment ein Kohleschwarzpigment. Solche Kohleschwarzpigmente können durch eine Vielzahl von bekannten Verfahren hergestellt werden, wie z. B. ein Kanalverfahren, ein Kontaktverfahren, ein Ofenverfahren, ein Acetylenverfahren, oder ein thermisches Verfahren, und sie sind handelsüblich von Verkäufern wie der Cabot Corporation, Columbian Chemicals Company, Degussa AG und E. I. DuPont de Nemours and Company erhältlich. Geeignete Kohleschwarzpigmente umfassen ohne Einschränkung Cabot-Pigmente, wie z. B. MONARCH 1400, MONARCH 1300, MONARCH 1100, MONARCH 1000, MONARCH 900, MONARCH 880, MONARCH 800, MONARCH 700, CAB-O-JET 200 und CAB-O-JET 300; Columbian-Pigmente, wie z. B. RAVEN 7000, RAVEN 5750, RAVEN 5250, RAVEN 5000 und RAVEN 3500; Degussa-Pigmente, wie z. B. Color Black FW 200, RAVEN FW 2, RAVEN FW 2V, RAVEN FW 1, RAVEN FW 18, RAVEN S160, RAVEN FW 5170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4, PRINTEX U, PRINTEX 140U, PRINTEX V und PRINTEX 140V; und TIPURE R-101, die von DuPont erhältlich sind.
Üblicherweise können die Kohleschwarzpigmente der vorliegenden Erfindung in ihrer Größe von ungefähr 5 nm bis ungefähr 10 μm sein und bei einem Aspekt von 10 nm bis ungefähr 500 nm, obwohl Größen außerhalb dieses Bereichs verwendet werden können, wenn das Pigment dispergiert bleiben kann und entsprechende Farbeigenschaften liefert. Bei einem detaillierten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das funktionalisierte Kohlepigment von ungefähr 0,1 Gew.-% bis ungefähr 6 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung auf.
Obwohl Schwarzpigmente oben relativ detailliert beschrieben sind, können auch andere Farbpigmente verwendet werden. Zum Beispiel umfassen andere Pigmente, die verwendet werden können, Farbpigmente von Cabot, wie z. B. CAB-O-JET 250C, CAB-O-JET 260M und CAB-O-JET 270V.
Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere
Zusätzlich zu den Pigmentfeststoffen, die in den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung vorhanden sein können, kann auch ein Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (SMA) vorhanden sein. Wenn Bezug auf die Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere genommen wird, ist dabei sowohl die Anydridform als auch die Salzform umfasst. Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymere können allgemein gemäß Formel 1a wie folgt dargestellt werden:
Formel 1a wobei x von 1 bis 4 sein kann und n von 2 bis 27 sein kann. Im Hinblick auf x soll die Struktur, die in Formel 1a gezeigt ist, nicht implizieren, dass eine bestimmte Positionsordnung vorgegeben ist, sondern nur dass, wenn x 1 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Molverhältnis des Harzes 1:1 ist; wenn x 2 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Molverhältnis des Harzes 2:1 ist; wenn x 3 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Molverhältnis des Harzes 3:1 ist; und wenn x 4 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Molverhältnis des Harzes 4:1 ist. Üblicherweise können die Styreneinheiten und die Maleinsäureanhydrideinheiten gewissermaßen zufällig positioniert sein. Wie durch Formel 1 offensichtlich wird, sind die Styren-Maleinsäureanhydrid-Harze eine Familie aus Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht aus Styren und Maleinsäureanhydrid. Verschiedene Harze können eine Vielzahl von chemischen Strukturen aufweisen und können eine Vielzahl von Eigenschaften aufweisen, die hohe Säureäquivalenzwerte, akzeptable thermische Stabilität und hohe Glasübergangstemperatur (Tg) umfassen.
Um die Löslichkeit bei einem Flüssigkeitsträger einzustellen, können die Styren-Maleinsäureanhydrid-Polymere teilweise oder vollständig hydrolisiert sein. Eine Hydrolyse neigt dazu, die Wasserlöslichkeit zu steigern. Eine bevorzugte Struktur, die aus der Hydrolyse resultiert, ist in Formel 1b gezeigt.
Formel 1b wobei x von 1 bis 4 sein kann, n von 2 bis 27 sein kann und Q jegliches funktionale Kation sein kann. Exemplarische Katione umfassen Natrium, Kalium, Lithium, Ammonium oder Mischungen derselben.
Bei einem spezifischen Ausführungsbeispiel kann ein Ammoniumsalz aus Styren-Maleinsäureanhydrid verwendet werden, wie in Formel 2 unten gezeigt ist:
Formel 2
Wie aus Formel 2 ersichtlich ist, ist das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Molverhältnis des Harzes ungefähr 1:1, und es liegen 12 Wiederholungseinheiten vor (in keiner bestimmten Reihenfolge). Zusätzlich zeigt Formel 2 die Zusammensetzung in der Form eines Ammoniumsalzes und nicht in der Anhydridform. Verschiedene andere Kationen können anstelle der Ammoniumionen eingesetzt werden, um zusätzliche Tintenstrahleigenschaften zu liefern, die erwünscht sind. Zum Beispiel Natrium (Na⁺), Kalium (K⁺), Lithium (Li⁺) etc.
Die Verwendung einer Zusammensetzung gemäß Formel 1 kann Tintenstrahltinteneigenschaften liefern, die gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wünschenswert sind. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Styren-Maleinsäureanhydrid in der Tintenstrahltintenzusammensetzung mit von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% vorhanden sein, obwohl dieser Bereich nicht einschränkend sein soll. Zusätzlich dazu ist gemäß dem Molverhältnis von Styren-zu-Maleinsäureanhydrid und gemäß der Anzahl von Wiederholungseinheiten, die in Formel 1 beschrieben ist, der Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt des Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymers, das verwendet werden kann, von 400 Mw bis 15.000 Mw.
Eine zweite nützliche Form eines Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymers ist ein Teil-Monoester eines Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymers. Diese Form kann im Allgemeinen gemäß Formel 3 wie folgt dargestellt werden:
Formel 3
Wobei x von 1 bis 4 sein kann, y ein Bruch von 0 bis 1 sein kann, z ein Bruch von 0 bis 1 sein kann, R ein Alkyl, Aryl, Alkoxyl, substituiertes Alkyl, substituiertes Aryl oder substituiertes Alkoxyl sein kann, und n von 2 bis 27 sein kann. Die Untereinheiten innerhalb jeder der n Einheiten in dem Polymer können unterschiedlich sein. Zum Beispiel, wenn x 1 ist, enthält jede der Einheiten eine Styren-Untereinheit, von 0 bis 1 Maleinsäureanhydrid-Untereinheit und von 0 bis 1 Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit, so dass das durchschnittliche Molverhältnis über alle n Einheiten in dem Polymer 1:y:z ist, wobei y und z Bruchzahlen von 0 bis 1 umfassen können. Im Hinblick auf x, y und z soll die Struktur, die in Formel 3 gezeigt ist, nicht implizieren, dass jegliche bestimmte Positionsreihenfolge vorhanden ist, sondern nur, dass wenn x 1 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-Teil-Monoester-Molverhältnis des Harzes 1:y:z ist. Wenn x 2 ist, ist das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-Teil-Monoester-Molverhältnis des Harzes 2:y:z; wenn x 3 ist, ist das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-Teil-Monoester-Molverhältnis des Harzes 3:y:z; wenn x 4 ist, ist das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-Teil-Monoester-Molverhältnis des Harzes 4:y:z, wobei y und z Bruchzahlen von 0 bis 1 umfassen können. Üblicherweise können die Styreneinheiten, die Maleinsäureanhydrideinheiten und die Monoestereinheiten gewissermaßen zufällig positioniert sein. Wie durch Formel 3 offensichtlich wird, sind die Teil-Monoester-Styren-Maleinsäureanhydrid-Harze eine Familie aus Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht aus Styren und teilweise monoesterisiertem Maleinsäureanhydrid. Verschiedene Harze können eine Vielzahl von chemischen Strukturen aufweisen und können eine Vielzahl von Eigenschaften zeigen, die mittlere bis hohe Säureäquivalenzwerte, Polymer-Surfactant-Eigenschaften (surfactant = oberflächenaktives Mittel), ausgezeichnete Kompatibilität mit einem großen Bereich von Formelbestandteilen und gesteigerte Lösungsmittellöslichkeit umfassen. In seiner Salzform kann das Salz des Teil-Monoesters von Styren-Maleinsäureanhydrid beispielsweise ein Ammoniumsalz, ein Lithiumsalz, ein Natriumsalz oder ein Kaliumsalz sein. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Maleinsäureanhydrid-Einheit jeweils zwei Gegenionen umfassen (wie in Formel 2 beispielhaft gezeigt ist), und die Monoestereinheiten können jeweils ein Gegenion an der Carboxygruppe umfassen.
Eine dritte, nützliche Form von Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren ist ein Polymer, das ein Teil-Monoester aus Styren-Maleinsäureanhydrid und einer Mischung aus zwei Alkoholen ist. Diese Form kann allgemein gemäß Formel 4 wie folgt dargestellt werden:
Formel 4 wobei w von 1 bis 4 sein kann, x ein Bruch von 0 bis 1 sein kann, y ein Bruch von 0 bis 1 sein kann, z ein Bruch von 0 bis 1 sein kann, R₁ und R₂ unabhängig voneinander Alkyl, Aryl, Alkoxyl, substituiertes Alkyl, substituiertes Aryl oder substituiertes Alkoxyl sein können und n von 2 bis 27 sein kann. Die Untereinheiten innerhalb jeder der n Einheiten in dem Polymer können unterschiedlich sein. Wenn z. B. w 1 ist, enthält jede der n Einheiten eine Styrenuntereinheit, von 0 bis 1 Maleinsäureanhydrid-Untereinheit, von 0 bis 1 R₁ Monoester-Maleinsäureanhydrid-Unterheit und von 0 bis 1 R₂ Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit, so dass das durchschnittliche Molverhältnis über alle n Einheiten in dem Polymer 1:x:y:z ist. Im Hinblick auf w, x, y und z soll die Struktur, die in Formel 4 gezeigt ist, nicht implizieren, dass eine bestimmte Positionsreihenfolge gegeben ist, sondern nur, dass wenn w 1 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-R₁-Monoester-Maleinsäureanhydrid-zu-R₂-Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit-Molverhältnis des Harzes 1:x:y:z ist. Wenn x 2 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-R₁-Monoester-Maleinsäureanhydrid-zu- R₂-Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit-Molverhältnis des Harzes 2:x:y:z ist; wenn x 3 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-R₁-Monoester-Maleinsäureanhydrid-zu-R₂-Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit-Molverhältnis des Harzes 3:x:y:z ist; und wenn x 4 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-zu-R₁-Monoester-Maleinsäureanhydrid-zu-R₂-Monoester-Maleinsäureanhydrid-Untereinheit-Molverhältnis des Harzes 4:x:y:z ist. Üblicherweise können die Styreneinheiten und die Maleinsäureanhydrid-Einheiten und die R₁-Monoestereinheiten und die R₂-Monoester-Maleinsäureanhydrid-Einheiten gewissermaßen zufällig positioniert sein.
Wie durch Formel 4 ersichtlich ist, sind Teil-Monoester-Styren-Maleinsäureanhydrid-Harze eine Familie aus Copolymeren mit niedrigem Molekulargewicht aus Styren- und teilmonoesterisiertem Maleinsäureanhydrid und zwei Alkoholen. Verschiedene Harze können eine Vielzahl von chemischen Strukturen aufweisen und können eine Vielzahl von Eigenschaften zeigen, die hohe Säureäquivalenzwerte, Polymer-Surfactant-Eigenschaften, ausgezeichnete Kompatibilität mit einem großen Bereich von Formelbestandteilen, erhöhte Lösungsmittellöslichkeit, hohe thermische Stabilität und hohe Glasübergangstemperatur (Tg) umfassen. In seiner Salzform kann das Salz des Teil-Monoesters von Styren-Maleinsäureanhydrid z. B. ein Ammoniumsalz, ein Lithiumsalz, ein Natriumsalz oder ein Kaliumsalz sein. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel kann die Maleinsäureanhydrid-Einheit jeweils zwei Gegenionen umfassen (wie in Formel 2 beispielhaft gezeigt ist), und jede der Monoestereinheiten kann ein Gegenion an der Carboxygruppe umfassen.
Eine vierte nützliche Form eines Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymers ist ein Styren-Maleinsäureanhydrid-Harz-Carbamoylcarbonsäure-Copolymer. Diese Form kann im Allgemeinen gemäß Formel 5 wie folgt dargestellt werden:
Formel 5 wobei x von 1 bis 4 sein kann, R z. B. Alkyl, Aryl, Alkoxyl, substituiertes Alkyl, substituiertes Aryl oder substituiertes Alkoxyl sein kann und n von 2 bis 27 sein kann. Im Hinblick auf x soll die Struktur, die in Formel 7 gezeigt ist, nicht implizieren, dass eine bestimme Positionsreihenfolge vorhanden ist, sonder nur, dass wenn x 1 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Carbamoylcarbonsäure-Molverhältnis des Harzes 1:1 ist; wenn x 2 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Carbamoylcarbonsäure-Molverhältnis des Harzes 2:1 ist; wenn x 3 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Carbamoylcarbonsäure-Molverhältnis des Harzes 3:1 ist; und wenn x 4 ist, das Styren-zu-Maleinsäureanhydrid-Carbamoylcarbonsäure-Molverhältnis des Harzes 4:1 ist. Üblicherweise können die Styreneinheiten und die Maleinsäureanhydrid-Carbamoylcarbonsäureeinheiten gewissermaßen zufällig positioniert sein. Verschiedene Harze können eine Vielzahl von chemischen Strukturen aufweisen und können eine Vielzahl von Eigenschaften zeigen, die thermische Stabilität und Surfactant-Eigenschaften umfassen. Als Salz kann die Zusammensetzung z. B. in der Form eines Ammoniumsalzes, eines Lithiumsalzes, eines Natriumsalzes oder eines Kaliumsalzes sein.
Obwohl die obigen Beispiele von Typen von Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren spezifisch beschrieben wurden, können auch andere, die gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung funktional sind, verwendet werden. Einige Zwecke zum Einlagern von Styren-Maleinsäureanhydrid in die Tintenstrahltintenzusammensetzung sind, dass es eine gute Schwarz-zu-Farbe-Verlauf-Steuerung liefert, eine verbesserte optische Dichte (CD) liefert und hilft, die Pigmente in der Dispersion zu stabi lisieren, wodurch die Zuverlässigkeit des Tintenstrahldruckkopfs verbessert wird.
Flüssigkeitsträgerkomponenten
Wie vorangehend beschrieben wurde, wird ein Flüssigkeitsträger verwendet, um die Pigmentfeststoffe und das Styren-Maleinsäureanhydrid sowie andere Feststoffe zu tragen, die in den Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung vorhanden sein können. Genauer gesagt weist der Flüssigkeitsträger von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt organisches Lösungsmittel mit von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% Gesamtgehalt organischem Lösungsmittel auf, wobei der Gehalt an organischem Lösungsmittel zumindest 3 aus 1,2-Pentandiol, ethoxyliertem Glycerol, 1,2-Pyrrolidinon und 2-Methyl-1,3-Propandiol zusammen mit anderen optionalen Flüssigkomponenten aufweist. In Bezug auf den Gesamtgehalt an organischem Colösungsmittel umfassen Colösungsmittel zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung, sind jedoch nicht beschränkt auf, aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glykolether, Poly(Glykol)Ether, Lactame, Formamide, Acetamide, langkettige Alkohole, Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykole, Triethylenglykole, Glycerin, Dipropylenglykole, Glykolbutylether, Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, Amide, Ether, Carbonsäuren, Ester, Organosulfide, Organosulfoxide, Sulfone, Alkoholderivate, Carbitol, Butylcarbitol, Cellosolve, Etherderivate, Aminoalkohole und Ketone. Zum Beispiel können Colösungsmittel primäre aliphatische Alkohole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aromatische Alkohole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,2-Diole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Diole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,5-Diole aus 30 Kohlenstoffen oder weniger, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, Poly(Ethylenglykol)Alkylether, höhere Homologe aus Poly(Ethy lenglykol)Alkylether, höhere Homologe aus Poly(Propylenglykol)Alkylether, Lactame, substituierte Formamide, unsubstituierte Formamide, substituierte Acetamide und unsubstituierte Acetamide umfassen. Spezifische Beispiele von Colösungsmitteln, die vorzugsweise in der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden, umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, Liponethylenglykol 1, Liponethylenglykol 7, 2-Methyl-2,4-Pentandiol, 2-Methyl-1,3-Propandiol, 2-Ethyl-2-Hydroxymethyl-1,3-Propandiol, Diethylenglykol, 3-Methoxybutanol und 1,3-Dimethyl-2-Imidazolidinon. Colösungsmittel können hinzugefügt werden, um die Verdampfungsgeschwindigkeit von Wasser in der Tinte zu reduzieren, um ein Verklumpen oder andere Eigenschaften der Tinte zu minimieren, wie z. B. Viskosität, pH-Wert, Oberflächenspannung, optische Dichte und Druckqualität.
Andere Additive, wie z. B. Ammoniumsalze und andere Salze, können ebenfalls zugefügt sein, wie z. B. mit 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-% bei einem Ausführungsbeispiel. Beispiele solcher Salze umfassen Ammoniumacetat, Ammoniumsulfat, Ammoniumbenzonat, Kaliumacetat, Natriumacetat, Natriumxylensulfonat, Kaliumtartarat, Natriumtartarat, Lithiumtartarat. Wenn es verwendet wird, kann das Vorhandensein eines Ammoniumsalzes die Randschärfe verbessern und das Verlaufen von gedruckten Bildern reduzieren. Ammoniumsalze können zur Verwendung bevorzugt sein, um eine akzeptable Wasserfestigkeit an einem bestimmten Druckmedium auf dem Stand der Technik zu erreichen.
Verschiedene Pufferagenten können ebenfalls optional bei den Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Typische Pufferagenten umfassen pH-Wert-Steuerlösungen wie Hydroxide von Alkalymetallen und Aminen, wie z. B. Lithiumhydroxid, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid; Zitronensäure; Amine, wie z. B. Triethanolamin, Diethanolamin und Dimethylethanolamin; und andere Basen- oder Säure-Komponenten. Wenn sie verwendet werden, betragen die Pufferagenten üblicherweise weniger als ungefähr 10 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung.
Bei einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können verschiedene Biozide verwendet werden, um das Wachstum von unerwünschten Mikroorganismen zu hemmen. Verschiedene nichteinschränkende Beispiele von geeigneten Bioziden umfassen Benzoatsalze, Sorbatsalze, handelsübliche Produkte, wie z. B. NUOSEPT (Nudex, Inc., eine Abteilung von Huls America); UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt Co.) und PROXEL (ICI Americas) und andere bekannte Biozide. Üblicherweise bilden solche Biozide weniger als ungefähr 5 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung und häufig von ungefähr 0,05 Gew.-% bis ungefähr 2 Gew.-%.
Bei einem zusätzlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung können Bindemittel umfasst sein, die wirken, um die Farbmittel auf dem Substrat zu sichern. Diese Bindemittel können zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymeren hinzugefügt werden. Bindemittel, die zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignet sind, weisen üblicherweise ein Molekulargewicht von ungefähr 100 bis ungefähr 50.000 g/Mol auf. Nicht einschränkende Beispiele umfassen Polyester, Polyester-Melanin, Styren-Acrylsäure-Copolymere, Styren-Acrylsäure-Alkylacrylatcopolymere, Styren-Malein-Säure-Copolymere, Styren-Malein-Säure-Alkylacrylat-Copolymere, Styren-Methacrylsäure-Copolymere, Styren-Methacrylsäure-Alkylacrylat-Copolymere, Styren-Malein-Halbester-Copolymere, Vinylnaphtalen-Acrylsäure-Copolymere, Vinyl-Naphtalen-Maleinsäure-Copolymere und Salze derselben. Wenn das Bindemittel in einer bestimmten dispergierten Form ist, dann wird es nicht als Teil des Flüssigkeitsträgers betrachtet, sondern wird derart betrachtet, dass es durch den Flüssigkeitsträger getragen wird.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Erfindung sind die Tintenstrahltintenzusammensetzungen im Wesentlichen frei von oberflächenaktiven Mitteln. Solche Komponenten können jedoch verwendet werden und können standardmäßige, wasserlösliche oberflächenaktive Mittel umfassen, wie z. B. Alkylpolyethylenoxide, Alkylphenylpolyethylenoxide, Polyethylenoxid-(PEO-)Block-Copolymere, Acetylen-PEO, PEO-Ester, PEO-Amine, PEO-Amide und Diemethicon-Copolyole. Wenn sie verwendet werden, können oberflächenaktive Mittel mit von 0,001 Gew.-% bis 10 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung vorhanden sein, und können bei einem Ausführungsbeispiel mit von 0,001 Gew.-% bis 0,1 Gew.-% vorhanden sein.
Beispiel
Das folgende Beispiel stellt die Ausführungsbeispiele der Erfindung dar, die gegenwärtig am Besten bekannt sind. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass das Nachfolgende nur exemplarisch oder darstellend für die Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung ist. Zahlreiche Modifikationen und alternative Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme können durch Fachleute auf dem Gebiet erdacht werden, ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die beiliegenden Ansprüche sollen solche Modifikationen und Anordnungen abdecken. Während somit die vorliegende Erfindung oben detailliert beschrieben wurde, liefert das folgende Beispiel weitere Details in Verbindung damit, was gegenwärtig als das am besten praktikable und am meisten bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung erachtet wird.
Beispiel 1

Eine schwarz-pigmentierte Tintenstrahltinte gemäß der vorliegenden Erfindung wurde unter Verwendung von Komponenten innerhalb der Bereiche vorbereitet, die in Tabelle 1 gezeigt sind. Die Komponenten wurden kombiniert, um eine schwarze Tinte mit einem pH-Wert von ungefähr 8 zu erzeugen. Tabelle 1

Komponente	Test (Gew.-%)
Ethoxyliertes Glycerol	2–8
1,5-Pentandiol	2–8
2-Pyrrolidinon	5–10
2-Methyl-1,3-Propandiol	0,5–5
Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer (Formel 2)	0,2–2
Surfynol 465	0,005–0,5
Säure-funktionalisierte Schwarzpigmentfeststoffe	2–6*
IRIS-Puffer (freie Base)	0–0,5
Ammoniumbenzonat	0,05–2
Proxel GXL	0,01–1
Wasser	Rest

^*Ein oder mehr säure-funktionalisierte Pigment(e) mit einem Gesamtfeststoff-Gew.-% von 2 Gew.-% bis 6 Gew.-% bei dem vorliegenden Beispiel.
Ammoniumhydroxid oder Salpetersäure können verwendet werden, um den pH-Wert auf ungefähr 8,0 einzustellen, wie aufgrund der Zusammensetzungsdifferenzen in den ausgeführten Bereichen in Tabelle 1 erforderlich ist. Zum Beispiel können zwei unterschiedliche säure-funktionalisierte Pigmente mit einem Gewichtsverhältnis von 1:3 bis 3:1 gemischt werden. Bei dem vorliegenden Beispiel wird ein erstes Pigment mit Para-Aminobenzonsäure funktionalisiert und ein zweites Pigment wird mit Isophthalsäure funktionalisiert.
Variationen der Formel, die in Tabelle 1 ausgeführt ist, werden in identischen Stift/Drucker/Medium-Systemen im Hinblick auf Frequenzantwort und fehlgerichtetes Abfeuern getestet. Der verwendete Stift ist ein HP C6656A, das verwendete Papier ist ein Standardpapier von Hewlett-Packard und der verwendete Drucker ist ein HP Photosmart der Reihe 7000. Nach dem Vorbereiten der verschiedenen Tinten zum Testen wird eine einseitige Druckdiagnose ausgeführt, um Druckattribute festzustellen. Die verwendeten Diagnosen werden ausgewählt, um das Düsenverhalten über einen Bereich von Abfeuerfrequenzen (Durchsatz) hervorzuheben, sowie die Druckqualität zu bestimmen. Genauer gesagt wurde jede der vorbereiteten Tinten über einen Bereich von 3,0 kHz bis 19,8 kHz abgefeuert. Die Frequenzantwortdiagnose ist entworfen, um eine Reihe von abgefeuerten Punkten in einer linearen Linie zu drucken. Eine Abweichung von der gewünschten Linearität wurde durch Beobachten überlappender benachbarter Punktreihen offensichtlich. Diese Überlappung führt zu dunklen und hellen Linien, was üblicherweise als Banderscheinung oder Streifenerscheinung bezeichnet wird. Die Tinten, die gemäß den Bereichen von Tabelle 1 vorbereitet wurden, verhalten sich üblicherweise akzeptabel. Zusätzlich dazu sind ein akzeptables Verlaufen und eine verbesserte Randschärfe sowie andere Druckqualitätscharakteristika unter Verwendung der Tinten erreichbar, die gemäß Tabelle 1 vorbereitet wurden.
Während die Erfindung Bezug nehmend auf bestimmte, bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen, Weglassungen und Ersetzungen ausgeführt werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch den Schutzbereich der beiliegenden Ansprüche beschränkt ist.

Claims

Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die folgende Merkmale aufweist: a) ein flüssiges Trägermittel, das einen Gesamtgehalt eines organischen Lösungsmittels von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-% aufweist, wobei der Gehalt eines organischen Lösungsmittels zumindest drei von 1,2-Pentandiol, ethoxyliertes Glycerol 1, 2-Pyrrolidinon und 2-Methyl-1,3-propandiol umfasst; b) von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% an säurefunktionalisierten Pigmentfeststoffen; c) von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% an Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, wobei das Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer einen Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15 000 Mw aufweist; und wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung mit einer Abfeuerungsfrequenz von 12 kHz bis 25 kHz zuverlässig spritzbar ist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die säurefunktionalisierten Pigmentfeststoffe eine durchschnittliche Größe von ungefähr 5 nm bis ungefähr 10 μm aufweisen.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Tintenstrahltinte außerdem von 0,001 Gew.-% bis 0,3 Gew.-% an oberflächenaktivem Mittel aufweist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Tintenstrahltinte außerdem von 0,05 Gew.-% bis 4 Gew.-% von einem Ammoniumsalz aufweist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 4, bei der das Ammoniumsalz Ammoniumbenzoat ist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der ein Säurevorläufer, der zum Bilden des säurefunktionalisierten Pigments verwendet wird, aus der Gruppe ausgewählt ist, die Paraminobenzoesäuren, Isophthalsäuren, dreibasige Säuren und Kombinationen derselben umfasst.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung mit einem Tropfenvolumen von ungefähr 10 pL bis 20 pL zuverlässig spritzbar ist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Tintenstrahltinte ferner einen TRIS-Puffer umfasst.
Ein System zum Drucken von Bildern auf ein Substrat, das folgende Merkmale aufweist: a) eine Tintenstrahltinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8; und b) einen Druckkopf, der mit der Tintenstrahltinte geladen ist.
Ein Verfahren für schnelles Drucken eines Tintenstrahlbildes, das ein Tintenspritzen einer Tintenstrahltinte auf ein Mediensubstrat mit einer Abfeuerungsfrequenz von 12 kHz bis 25 kHz aufweist, wobei die Tintenstrahltinte folgende Merkmale aufweist: a) ein flüssiges Trägermittel, das Wasser umfasst und einen Gesamtgehalt eines organischen Lösungsmittels von 5 Gew.-% bis 35 Gew.-%, wobei der Gehalt eines organischen Lösungsmittels zumindest drei von 1,2-Pentandiol, ethoxyliertes Glycerol 1, 2-Pyrrolidinon und 2-Methyl-1,3-propandiol umfasst; b) von 0,1 Gew.-% bis 6 Gew.-% an säurefunktionalisierten Pigmentfeststoffen; c) von 0,001 Gew.-% bis 6 Gew.-% an Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer, wobei das Styren-Maleinsäureanhydrid-Copolymer einen Molekulargewicht-Gewichtsdurchschnitt von ungefähr 400 Mw bis 15 000 Mw aufweist.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem die Abfeuerungsfrequenz von 15 kHz bis 25 kHz beträgt.
Das Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem ein Tintenspritzschritt mit einem Tropfenvolumen von ungefähr 10 pL bis 20 pL erfolgt.