DE60216020T2

DE60216020T2 - Schnelltrocknende Bilder und Verfahren zum Drucken auf anorganischen porösen Substraten

Info

Publication number: DE60216020T2
Application number: DE2002616020
Authority: DE
Inventors: Larrie A. Corvallis Deardurff; Bor-Jiunn San Diego Niu; Gary W. Vista Byers
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2001-08-06
Filing date: 2002-07-29
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-07-30
Also published as: HK1050345A1; US6869646B2; EP1284200A3; EP1284200A2; US20050202186A1; JP3715599B2; HK1050345B; EP1284200B1; DE60216020D1; JP2003175665A; US20030064202A1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Bereitstellen von Photohochglanzbildern und Bildern in Photoqualität auf Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist.
Hintergrund der Erfindung
In den letzten Jahren hat sich die Computerdruckertechnologie bis zu einem Grad entwickelt, bei dem sehr hochauflösende Bilder auf verschiedene Medien übertragen werden können. Eine bestimmte Art des Druckens betrifft das Platzieren kleiner Tropfen einer Fluidtinte auf eine Oberfläche ansprechend auf ein digitales Signal. In der Regel wird die Fluidtinte ohne physikalischen Kontakt zwischen dem Druckgerät und der Oberfläche auf der Oberfläche platziert oder auf dieselbe ausgestoßen. Das Verfahren, mit dem die Tinte auf die Druckoberfläche aufgebracht wird, variiert von System zu System. Jedoch umfassen zwei wichtige Systeme die kontinuierliche Tintenaufbringung und die Tropfen-auf-Befehl-Tintenaufbringung.
Im Hinblick auf Systeme eines kontinuierlichen Druckens basieren die verwendeten Tinten in der Regel auf Lösungsmitteln wie z. B. Methylethylketon und Ethanol. Im Wesentlichen funktionieren Kontinuierlich-Drucksysteme so, dass ein Strom von Tintentröpfchen ausgestoßen und durch eine Druckerdüse gelenkt wird. Die Tintentröpfchen werden zusätzlich mit Hilfe eines elektrostatische Ladevorrichtung, das sehr nahe an der Düse angeordnet ist, gelenkt. Wird die Tinte nicht auf der gewünschten Druckoberfläche verwendet, wird die Tinte für späteren Gebrauch recycelt. Im Hinblick auf Tropfen-auf-Befehl-Drucksysteme basieren die Tinten strahltinten in der Regel auf Wasser und Glycolen. Bei diesen Systemen werden im Wesentlichen Tintentröpfchen durch Hitze oder eine Druckwelle von einer Düse getrieben. Außerdem werden sämtliche Tintentröpfchen verwendet, um das gedruckte Bild zu erzeugen und dieselben werden nach Bedarf ausgestoßen.
Es gibt verschiedene Gründe dafür, dass Tintenstrahldrucken eine beliebte Art des Aufzeichnens von Bildern auf verschiedene Medien, insbesondere Papier, geworden ist. Einige dieser Gründe umfassen geringen Lärm und die Fähigkeit der Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und Mehrfarbenaufzeichnung. Zudem können diese Vorteile zu einem relativ niedrigen Preis für Verbraucher erhalten werden. Trotz großer Verbesserungen beim Tintenstrahldrucken werden diese Verbesserungen jedoch von erhöhten Anforderungen an das Tintenstrahldrucken, wie z. B. höherer Geschwindigkeit, höherer Auflösung und Vollfarbenbildformation usw., begleitet.
Bei der Bewertung einer Druckertinte im Zusammenhang mit einer Druckoberfläche oder eines Drucksubstrats sind verschiedene Charakteristika zu bedenken. Derartige Charakteristika umfassen (a) Kantenschärfe und optische Dichte des Bilds auf der Oberfläche, (b) Trockenzeit der Tinte auf dem Substrat, (c) Haftung an das Substrat, (d) Fehlen von Abweichung von Tintentröpfchen, (e) Vorhandensein sämtlicher Punkte, (f) Beständigkeit der Tinte nach dem Trocknen gegen Wasser und andere Lösungsmittel, (g) Langzeitspeicherstabilität und (h) Langzeitzuverlässigkeit ohne Korrosion oder Verstopfen der Düsen. Obwohl die obige Liste von Charakteristika ein würdiges Ziel, das es zu erreichen gilt, darstellt, bereitet es Schwierigkeiten, sämtliche der im Vorhergehenden genannten Charakteristika zu erfüllen. Oft hat die Einbeziehung einer Tintenkomponente, die eine der im Vorhergehenden genannten Charakteristika erfüllen soll, zur Folge, dass ein anderes Charakteristikum nicht erfüllt werden kann. So stellen die meisten handelsüblichen Tinten zur Verwendung in Tintenstrahldruckern einen Kompro miss bei einem Versuch dar, eine zumindest ausreichende Antwort auf das Erfüllen aller der im Vorhergehenden aufgezählten Bedingungen zu erzielen.
Für das Tintenstrahldrucken verwendete Papiere umfassen in der Regel Papiere mit hoher Qualität oder holzfreie Papiere, die entworfen sind, um ein hohes Tintenaufnahmevermögen aufzuweisen. Diese Papiere eignen sich funktionell gut für das Tintenstrahldrucken, da die Tintenstrahltinten leicht absorbiert werden können und schnell trocknen. Jedoch gewährleisten derartige Papiere oft kein klares oder scharfes Bild.
Um eine verbesserte Druckqualität und Bildqualität wie in einer Photographie zu erzielen, wurden spezielle Medien entwickelt, die mit wässrigen Tinten arbeiten. Zum Beispiel wurden verschiedene beschichtete Papiere (Kunstdruckpapier, beschichtetes Papier, im Streichgießverfahren beschichtetes Papier usw.) hergestellt, indem ein Papiersubstrat mit einer Schicht, die ein hydrophiles Bindemittel und ein anorganisches Pigment aufweist, beschichtet wird. Außerdem wurden aufzeichnende Blätter hergestellt, indem Papier oder andere Träger, z. B. transparente oder undurchsichtige Plastikfolienträger, mit einer tintenabsorbierenden Schicht beschichtet werden. Ein Beispiel eines derartigen Spezialmediums verwendet eine tintenabsorbierende Schicht vom Quelltyp, z. B. Gelatine. Obwohl quellfähige Medien ein relativ gutes Substrat hinsichtlich bestimmter Bildqualitätseigenschaften bereitstellen, besteht ein Nachteil in der Tatsache, dass quellfähige Medien eine längere Trockenzeit als andere Typen von Medien erforderlich machen. Zudem sind bei manchen Tinten die Eigenschaften von quellfähigen Medien im Hinblick auf Feuchtfarbtonverschiebung und Feuchtzerfließen alles andere als wünschenswert. Wegen dieser Beschränkungen wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, Verfahren zum Bereitstellen schnell trocknender Bilder von hoher Qualität, die nur minimale Feuchtfarbton verschiebung und minimales Feuchtzerfließen aufweisen, zu entwickeln.
Die EP 0 902 064 A offenbart ein Druckverfahren, das einen Nickel (II)-Komplex eines Farbstoffs vom Pyridylazonaphthalen-Typ in einer Tintenstrahltinte verwendet.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Bilder in Photoqualität auf porösen Mediensubstraten sowie auf Verfahren zum Erzeugen von Bilden in Photoqualität auf porösen Mediensubstraten. Obwohl die vorliegende Erfindung besonders nutzbar ist, wenn gewisse Magentafarbstoffe in einer Tintenstrahltintenformulierung mit verwendet werden, können auch andere Farbstoffe vorliegen, die andere Tintenstrahltintenfarben als die reiner Magentas erzeugen.
Somit wird ein Verfahren zum Erzeugen eines schnell trocknenden Bilds in Photoqualität offenbart, das die folgenden Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines Papiersubstrats, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert;
(b) Bereitstellen einer wässrigen Tintenstrahltinte, die ein Tintenträgermittel und eine wirksame Menge eines metallisierten Farbstoffs aufweist, der zumindest einen heterozyklischen Stickstoffring und eine Azo-Bindung aufweist; wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet; und wobei der metallisierte Farbstoff ei ne Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist; und
(c) Ausstoßen der wässrigen Tintenstrahltinte auf das bei Schritt (a) bereitgestellte beschichtete Papiersubstrat.

Zudem wird ein Bild in Photoqualität auf einem Substrat offenbart, das folgende Merkmale aufweist:

(a) ein Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert; und
(b) ein Bild auf einem Substrat, das durch eine wässrige Tintenstrahltinte bereitgestellt ist, die ein Tintenträgermittel sowie einen metallisierten Farbstoff, der einen heterozyklischen Stickstoff und eine Azo-Verbindung umfasst, aufweist, wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet; und wobei der metallisierte Farbstoff eine Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist.

Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Beispielen ersichtlich.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Es muss beachtet werden, dass die Singularformen „ein/-e/er", sowie „der/die/das", wie sie in dieser Beschreibung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, Pluralbe züge mit einschließen, wenn es nicht der Inhalt deutlich anders vorgibt.
Der Begriff „wirksame Menge", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf die minimale Menge einer Substanz oder eines Mittels, die ausreichend ist, um eine gewünschte Wirkung zu erzielen. Zum Beispiel ist eine wirksame Menge eines „Tintenträgermittels" die minimale Menge, die benötigt wird, um Tinte zu erzeugen, die den funktionellen Eigenschaften und Charakteristik-Standards gerecht wird.
Der Begriff „Tintenträgermittel", wie er hierin verwendet wird, bezieht sich auf ein Trägermittel, in dem die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten Farbstoffe in Form einer Tintenstrahltinte aufgenommen sind. Tintenträgermittel sind den Fachleuten wohl bekannt, und eine große Vielfalt an Tintenträgermitteln kann bei der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Derartige Tintenträgermittel können eine Mischung einer Vielzahl unterschiedlicher Mittel umfassen, einschließlich und ohne Beschränkung oberflächenaktive Mittel, Lösungsmittel, Colösungsmittel, Puffer, Biozide, Mittel zur Veränderung der Viskosität, oberflächenaktive Mittel und Wasser.
Der Begriff „poröses Medium" bezieht sich auf ein Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert, und das Hohlräume oder Aushöhlungen aufweist, die fähig sind, die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung aufzunehmen. Wenn Tinte auf das poröse Medium gedruckt wird, kann die Tinte die Hohlräume füllen und die äußerste Oberfläche kann in einer beschleunigten Art und Weise verglichen mit herkömmlichen oder quellfähigen Medien berührungstrocken werden.
Der Begriff „Chroma" bezieht sich auf die Leuchtkraft, die die Tintenstrahltinte präsentiert, sobald sie auf das Substrat gedruckt ist. Siehe R.W.G. Hung, The Reproduction of Colour, 5. Ausgabe, Kapitel 7.
Der Begriff „Lichtechtheit" bezieht sich auf die Fähigkeit der Tintenstrahltinte, ihr Chroma und/oder ihre optische Dichte sowie andere Farbtoneigenschaften im Zeitverlauf zu bewahren.
Mit Blick auf diese Definitionen bezieht sich die Erfindung auf die Zusammensetzungen und Verfahren zum Drucken von Bildern in hoher Qualität unter Verwendung einer Familie von Tinten, die auf einem Papiersubstrat, das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert, und das mit einer anorganischen Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, gute Eigenschaften zeigen. Die Tintenstrahltinten weisen das Vorhandensein einer wirksamen Menge metallisierter Farbstoffe auf, die heterozyklische Stickstoffe und Azo-Bindungen aufweisen. In den metallisierten Farbstoffen dienen die heterozyklischen Stickstoffe dazu, einen Komplex oder ein Chelat mit einem Übergangsmetall zu bilden. Die zur Verwendung mit diesen Farbstoffen bevorzugten Metalle umfassen Nickel, Kupfer, Eisen oder Kobalt sowie andere Übergangsmetalle.
Im Besonderen ein Verfahren zum Erzeugen eines Bilds in Photoqualität mit einer Tintenstrahltinte, das folgende Schritte aufweist:

(a) Bereitstellen eines Papiersubstrats, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert;
(b) Bereitstellen einer wässrigen Tintenstrahltinte, die ein Tintenträgermittel und eine wirksame Menge eines metallisierten Farbstoffs, der zumindest einen heterozyklischen Stickstoffring und eine Azo-Bindung umfasst, aufweist; wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet; und wobei der metallisierte Farbstoff eine Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist; und
(c) Ausstoßen der wässrigen Tintenstrahltinte auf das bei Schritt (a) bereitgestellte beschichtete Papiersubstrat.

Zusätzlich wird eine Photoqualität auf einem Substrat offenbart, das folgende Merkmale aufweist:

(a) ein Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert; und
(b) ein Bild auf dem Substrat, das durch eine wässrige Tintenstrahltinte bereitgestellt ist, die ein Tintenträgermittel sowie einen metallisierten Farbstoff, der einen heterozyklischen Stickstoff und eine Azo-Verbindung umfasst, wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet, aufweist; und wobei der metallisierte Farbstoff eine Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist.

Mit Bezug auf sowohl die Zusammensetzungen als auch die Verfahren, die im Vorhergehenden beschrieben wurden, weisen die metallisierten Farbstoffe eine Pyridin-Gruppe auf, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist. Ein derartiger metallisierter Farbstoff kann in einer Dicarboxolat-Form vorliegen. Unabhängig davon, in welcher Konfiguration der Farbstoff vorliegt, kann das Metall zusätzlich zur Bildung eines Chelats oder Komplexes mit dem heterozyklischen Stickstoff auch mit einem Stickstoff der Azo-Bindung und/oder einer Gruppe, die durch die Azo-Bindung an den heterozyklischen Stickstoffring gebunden ist, z. B. einer Quinolinol-Gruppe, ein Chelat oder einen Komplex bilden. Unabhängig davon, welcher Farbstoff verwendet wird, kann der Farbstoff in jeder beliebigen funktionellen Menge in dem Tintenstrahl vorliegen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann der Bereich zwischen 0,1 bis 10 Gewichtsprozenten liegen.
Die Porengröße des porösen Mediums weist eine Breite von 5 bis 30 nm auf. Die Poren liegen in der Regel als Teil einer tintenabsorbierenden Schicht vom Hohlraumtyp vor. Die Hohlräume fungieren dazu, die Tintenstrahltinte aufzunehmen, womit sie die absorbierenden Eigenschaften eines quellfähigen Substrats simulieren, ohne die Nachteile, die mit diesem Medium verbunden werden, aufzuweisen. Zum Beispiel wird nach dem Drucken auf ein Medium vom Hohlraumtyp die Tinte von der Oberfläche abgezogen, was das Substrat fast unverzüglich berührungstrocken macht. Somit wird, verglichen mit quellfähigen Medien, eine Bildwulstbildung in den Bereichen mit hoher Tintendichte reduziert. Ebenso ist die Bildverschlechterung in den Bereichen mit hoher Dichte gering.
Durch Verwenden der hierin offenbarten Formulierungen auf einem Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert, kann die Beibehaltung von Lichtverblassungsbeständigkeit realisiert werden.
Zudem können gemäß der vorliegenden Erfindung die Feuchtfarbtonverschiebung und das Feuchtzerfließen reduziert werden. Bei der Feuchtfarbtonverschiebung können sich die Farbeigenschaften auf einem Bild im Zeitverlauf verschieben, wenn die Drucke in feuchten Verhältnissen gelagert werden. Im Hinblick auf Feuchtzerfließen, in feuchten Verhältnissen, kann sich der Rand des gedruckten Bildes ausdehnen, wodurch sich jegliche Klarheit des Bildes, die direkt nach dem Drucken vorlag, vermindert. Somit kann durch Verwenden der Tinte/Substrat-Kombination der vorliegenden Erfindung das Drucken von Dokumenten und Bildern, die eine gute Qualität und ausgezeichnete Archivierbarkeit aufweisen, erzielt werden.
Die metallisierten Farbstoffe, die bei der vorliegenden Erfindung funktionsfähig sind, sind metallisierte Pyridylazoquinolinol (PAQ)-Farbstoffe. Eine repräsentative Struktur ist nachfolgend in Formel 1 (PAQ) veranschaulicht: Formel 1
In der oben gezeigten Formel 1 ist Me ein Übergangsmetallkation, das durch ionische, koordinativ kovalente oder kovalente Bindung einen Komplex oder ein Chelat mit dem heterozyklischen Stickstoff und/oder der Azo-Bindung bildet. Diese Bindungen sind nicht konkret in der Formel 1 dargestellt, da die genaue Beschaffenheit der Bindung, z. B. kovalent, ionisch, π-Bindung, koordinativ kovalent usw. zwischen dem elektronenreichen Liganden und dem e lektrophilen Übergangsmaterial nicht durch herkömmliche Metall-zu-Ligand-Bindungslinien gezeichnet werden kann. Zudem können beliebige Strukturänderungen bezüglich des Liganden ausgeführt werden, um die Funktionalität des Farbstoffes gemäß der vorliegenden Erfindung zu modifizieren.
Insbesondere die U.S.-Patente 5,980,622 und 6,001,161 offenbaren Abweichungen der Formel 1, die bei der vorliegenden Erfindung funktionsfähig wären. So lehrt z. B. das U.S.-Patent 6,001,161, dass ein beliebiger der aromatischen Ringe an geeigneten Stellen modifiziert werden kann, und zwar durch eine nichtsubstituierte Alkylgruppe von 1-6 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder nichtsubstituierte Arylgruppe von 6-10 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder nichtsubstituierte Heteroarylgruppe von 5-10 Atomen, Halogen, Cyano, Nitro, eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkoxycarbonylgruppe von 1-6 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkoxygruppe von 1-6 Kohlenstoffatomen, Hydroxy, eine Polyoxyalkylengruppe von 2-20 Alkylenoxidresten, Carboxy oder ein Salz desselben, Sulfo oder ein Salz desselben, Phospho oder ein Salz desselben, Carbamoyl, eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkyl-Carbamoylgruppe von 1-20 Kohlenstoffatomen, Sulfamoyl, eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkyl-Sulfamoylgruppe von 1-20 Kohlenstoffatomen, Acylamino, Sulfonylamino, Amino, eine substituierte oder nichtsubstituierte Alkyl-, Aralkyl-, Aryl-, Diaryl- oder Dialkyl-Aminogruppe von 1-20 Kohlenstoffatomen oder eine quartäre Ammonium- oder Phosphoniumgruppe. Zudem lehrt das U.S.-Patent 5,980,622, dass eine der aromatischen Strukturen modifiziert werden kann, und zwar mit SO₃M, wobei M ein positiv geladenes Teil ist, oder SO₂NR₄R₅, wobei R₄ und R₅ unabhängig aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff und hydrophoben Öl-löslichmachenden Anteilen besteht, oder R₄ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff und hydrophilen Wasser-löslichmachenden Anteilen besteht, und R₅ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus hydrophilen Wasser-löslichmachenden Anteilen besteht.
Beispiele der spezifischen Pyridylazoquinolinol (PAQ)-Farbstoffe, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, und die sich im Bereich der in der Formel 1 gezeigten Rahmenstruktur befinden, sind in den Formeln 3 bis 7 wie folgt veranschaulicht: Formel 3
Formel 4
Formel 5
Formel 6
Formel 7
Die gezeigten Formeln 3 bis 7 sind die Strukturen für lediglich den Liganden. Die tatsächliche Farbstoffstruktur ist ein Chelat oder Komplex des Liganden mit einem Übergangsmetall, z. B. Nickel (II), wie es in den Formeln 3 bis 7 gezeigt ist. Jedoch ist Nickel (II) nur als Beispiel gezeigt. Wird Nickel (II) als das Übergangsmetall verwendet, sind die gezeigten Verhältnisse molare Verhältnisse, d. h. 1:1 Ligand/Ni und 2:1 Ligand/Ni. Ferner wird im Hinblick auf PAQ/Nickel(II)-Beispiele angenommen, dass das Nickelion mit drei Stickstoffatomen, die auf jeder Ligandenstruktur vorhanden sind, d. h. einem der Azostickstoffe, einem Pyridinstickstoff und einem Quinolinolstickstoff (PAQ) koordinativ gebunden ist oder einen Komplex mit denselben bildet. Bezüglich der 1:1 Ligand/Ni-Komplexe ist nur ein Ligand an das Nickelion gebunden: Somit gibt es, abhängig von dem Vorhandensein von angehängten, koordinativ bindenden Anteilen, bis zu drei verbleibende Koordinationsstellen auf dem Nickel (da Nickel (II) eine potentielle Koordinationszahl von 6 aufweist). Diese ungebundenen Koordinationsstellen sind höchstwahrscheinlich mit Wasser gefüllt, oder es können sich, wie in dem Fall der Formel 6 PAQ, der Stickstoff und die zwei Carboxygruppen auf dem Seitenarm ebenfalls an das Nickelion binden. Bezüglich der 2:1 Ligand/Ni-Komplexe können zwei Moleküle an das Nickelion gebunden werden. Somit sind in den meisten Fällen sämtliche Koordinationsstellen des Nickelions durch die Liganden gesättigt.
Am Rande sei bemerkt, dass in manchen Fällen, um zu erreichen, dass sich die im Vorhergehenden beschriebenen 2:1-Farbstoffe auflösen, der pH-Wert unter Zuhilfenahme eines basischen pH-Einstellers wie z. B. 10%iges bis 50%iges NaOH, auf 11 erhöht werden kann. Nach dem Auflösen kann der pH-Wert für das Tintenendprodukt auf etwa 8 bis 9 gesenkt werden. Es kann ein sauerer pH-Einsteller, wie z. B. 0,1 bis 1 N HCl, verwendet werden.
Beispiele
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die derzeit bekanntesten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Jedoch können auch andere Ausführungsbeispiele praktiziert werden, die sich ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung befinden.
Beispiel 1 – Tintenstrahltinten auf PAQ-Farbstoffbasis
Es wurden fünf Tintenstrahltinten auf Pyridylazoquinolinol (PAQ)-Farbstoffbasis hergestellt. Jede der hergestellten Tinten enthielt 10 Gewichtsprozent 1,5-Pentanediol, 5 Gewichtsprozent 2-Pyrolidon, 1,5 Gewichtsprozent TERGITOL^TM 15-S-7, 0,5 Gewichtsprozent TERGITOL^TM 15-S-5, 81,5 Gewichtsprozent Wasser und 1,5 Gewichtsprozent PAQ-Farbstoff. Somit war der einzige Unterschied zwischen jeder der fünf Tintenstrahltinten der zur Verwendung ausgewählte PAQ-Farbstoff. Es wurden speziell die PAQ-Farbstoffe verwendet, die in den Formeln 3, 4, 5, 6 und 7 gezeigt sind, und von denen jeder ein Nickel (II)-Übergangsmetallion aufweist, das mit demselben ein Chelat oder einen Komplex bildet.
Beispiel 2 – Lichtechtheitsvergleich
Ein Lichtechtheits- oder Farbstoffverlust-Vergleich wurde unter Verwendung zweier der im Vorhergehenden genannten Tintenstrahltinten auf PAQ-Farbstoffbasis durchgeführt. Diese Tintenstrahltinten auf Farbstoffbasis wurden mit einer handelsüblichen Tintenstrahltinte auf Magentafarbstoffbasis (Hewlett-Packard HP970C Magenta) verglichen, nachdem jede auf ein anorganisches poröses Medium (Hewlett-Packard, Teile Nr.: C6765A) gedruckt worden war. Die in Tabelle 1 aufgelisteten Werte stellen die errechnete Zeit (Jahre) für einen 25%igen Farbtonverlust dar, der bei Einwirkung von etwa 70 Klux Cool-White-Fluoreszenzlicht in einer Atlas-HPUV-Verblassungskammer auftritt. Die Daten wurden unter beschleunigten Bedingungen gesammelt, nämlich unter der Annahme, dass ein Jahr der üblichen Einwirkung in einem Innenraumbüro 450 Lux/12-Stunden-Tag (1971 Klux-Stunden) entspricht.
Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 zu sehen ist, haben sich die zwei speziellen Tintenstrahltinten auf PAQ-Farbstoffbasis, die getestet wurden, hinsichtlich der Lichtechtheit als vergleichbar zu der Tinte auf HP970C-Farbstoffbasis erwiesen.
Beispiel 3 – Vergleich von Feuchtzerfließen und Feuchtfarbtonverschiebung
Zwei in Beispiel 1 beschriebene Tintenstrahltinten auf Farbstoffbasis (1,5 Gewichtsprozent Formel-3-PAQ und 1,5 Gewichtsprozent Formel-5-PAQ) wurden mit der HP970C-Magentatinte bezüglich dem Feuchtzerfließen und der Feuchtfarbtonverschiebung verglichen. Für den Vergleich wurden sowohl ein anorganisches poröses Medium (Hewlett-Packard, Teile-Nr.: C6765A) als auch ein quellfähiges Medium (Hewlett-Packard, Teile-Nr.: C6831A) verwendet.
Die Tests für das Feuchtzerfließen und die Feuchtfarbtonverschiebung wurden durchgeführt, indem die beschriebenen Tinten in einer Linienbreite von etwa 40 tausendstel Zoll sowohl auf ein Papier des porösen Mediums als auch auf ein Papier des quellfähigen Mediums gedruckt wurden. Die Papiere wurden für vier Tage in einer Umgebung mit 35°C und einer relativen Feuchtigkeit von 80 % platziert.
Die auf das Feuchtzerfließen bezogenen Daten sind in der nachfolgenden Tabelle 2 gezeigt (die für jedes Papiersubstrat gelieferten Daten zeigen den Anstieg in der Linienbreite nach Ausgesetztsein den oben in diesem Beispiel beschriebenen Bedingungen): Tabelle 2 – Feuchtzerfließ-Daten
Wie zu sehen ist, zeigte im Allgemeinen, mit Ausnahme des Formel-5-PAQ, das anorganische poröse Medium hinsichtlich des Feuchtzerfließens die gleichen wie oder bessere Eigen schaften als das quellfähige Medium, und in allen Fällen übertrafen die PAQ-Farbstoffe den HP970-Magentafarbstoff.
Die Feuchtfarbtonverschiebung wurde auch unter Verwendung des L*-, a*-, b*-Koordinatensystems gemessen. Siehe hierzu R.W.G. Hunt, Die Reproduktion von Farbe, 5. Ausgabe, Kapitel 7. Dieses System stellt ein Verfahren zum quantitativen Bestimmen von Leuchtkraft, Farbton oder Chroma in Form von Vektoren im Farbraum dar. Die Größe eines jeden Chromavektors stellt die Leuchtkraft oder Stärke einer Farbe dar. Weiß und Schwarz weisen kein Chroma auf. Die Daten der nachfolgenden Tabelle 3 wurden durch Befolgen des skizzierten Verfahrens geliefert. Zunächst wurden erste L*-, a*- und b*-Ablesungen bezüglich jeder Stufe einer 10-Stufenkeil-Optische-Dichte-Rampe (von 0 % bis 100 %) auf sowohl dem porösen Papier als auch dem quellfähigen Papier gemessen. Nach einem Aufenthalt von vier Tagen in den vorher in diesem Beispiel spezifizierten Verhältnissen wurden letzte Ablesungen gemessen. Der Unterschied zwischen den ersten Ablesungen und den letzten Ablesungen, ΔE, wurde unter Verwendung der nachstehenden Formel 9 berechnet: ΔE = [(L*i – L*f)2 + (a*i – a*f)2 + (b*i – b*f)2]½ Formel 9
In der oben gezeigten Formel ist „i" die erste Ablesung und „f" die letzte Ablesung. Die Daten bezüglich der Feuchtfarbtonverschiebung sind nachstehend in Tabelle 3 gezeigt Tabelle 3 – Feuchtfarbtonverschiebung
Wie zu sehen ist, war im Allgemeinen das anorganische poröse Medium in den meisten Fällen vergleichbar mit dem quellfähigen Medium und in manchen Fällen besser. Zudem übertrafen die PAQ-Farbstoffe in den meisten Fällen den HP970C-Magenta auf porösen Medien.
Obwohl die Erfindung bezüglich bestimmter bevorzugter Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist den Fachleuten klar, dass verschiedene Modifikationen, Änderungen, Weglassungen und Ersetzungen vorgenommen werden können, ohne die Wesensart der Erfindung zu verlassen. Es ist folglich beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzbereich der angehängten Patentansprüche beschränkt sein soll.

Claims

Ein Verfahren zum Erzeugen eines Bilds in Photoqualität mit einer Tintenstrahltinte, das folgende Schritte aufweist: (a) Bereitstellen eines Papiersubstrats, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert; (b) Bereitstellen einer wässrigen Tintenstrahltinte, die ein Tintenträgermittel und eine wirksame Menge eines metallisierten Farbstoffs aufweist, der zumindest einen heterozyklischen Stickstoffring und eine Azo-Bindung aufweist; wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet; und wobei der metallisierte Farbstoff eine Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Quinolinol-Gruppe gebunden ist; und (c) Ausstoßen der wässrigen Tintenstrahltinte auf das bei Schritt (a) bereitgestellte beschichtete Papiersubstrat.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der metallisierte Farbstoff in einer Dicarboxalat-Form vorliegt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Übergangsmetall aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Nickel, Kupfer, Eisen, Kobalt und Kombinationen derselben besteht.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der metallisierte Farbstoff in der wässrigen Tintenstrahltinte mit 0,1 bis 10 Gew.-% vorliegt.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der metallisierte Farbstoff ein Ligand-zu-Übergangsmetall-Molverhältnis von 1:1 aufweist.
Ein Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der metallisierte Farbstoff ein Ligand-zu-Übergangsmetall-Molverhältnis von 2:1 aufweist.
Ein Bild in Photoqualität auf einem Substrat, das folgende Merkmale aufweist: (a) ein Papiersubstrat, auf das eine anorganische Beschichtung beschichtet ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kombinationen derselben besteht, und das eine Porengröße aufweist, die in einer Breite von 5 bis 30 nm variiert; und (b) ein Bild auf dem Substrat, das durch eine wässrigen Tintenstrahltinte bereitgestellt ist, die ein Tintenträgermittel aufweist, sowie einen metallisierten Farbstoff, der einen heterozyklischen Stickstoff und eine Azo-Verbindung aufweist, wobei der heterozyklische Stickstoff ein Chelat oder einen Komplex mit einem Übergangsmetall bildet; und wobei der metallisierte Farbstoff eine Pyridin-Gruppe aufweist, die durch eine Azo-Bindung an eine Chinolinol-Gruppe gebunden ist.
Ein Bild auf einem Substrat gemäß Anspruch 7, bei dem der metallisierte Farbstoff in einer Dicarboxalat-Form vorliegt.
Ein Bild auf einem Substrat gemäß Anspruch 7, bei dem das Übergangsmetall aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Nickel, Kupfer, Eisen, Kobalt und Kombinationen derselben besteht.
Ein Bild auf einem Substrat gemäß Anspruch 7, bei dem der metallisierte Farbstoff in der wässrigen Tintenstrahltinte mit 0,1 bis 10 Gew.-% vorliegt.
Ein Bild auf einem Substrat gemäß Anspruch 7, bei dem der metallisierte Farbstoff ein Ligand-zu-Übergangsmetall-Molverhältnis von 1:1 aufweist.
Ein Bild auf einem Substrat gemäß Anspruch 7, bei dem der metallisierte Farbstoff ein Ligand-zu-Übergangsmetall-Molverhältnis von 2:1 aufweist.