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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf Tinten zum Tintenstrahldrucken
und insbesondere auf spezifische Magenta-Tintenstrahltintenformulierungen, die
eine hohe Farbintensität
auf einfachem Papier, eine ausreichende Lichtechtheit und ein(e)
geringe(s) oder gar kein(e) Zerfließen/Farbtonverschiebung bei
Feuchtigkeit aufweisen, und auf zugehörige Farbstoffsätze.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Tintenstrahldrucken
ist ein System, bei dem anhand von Tintenausstoßverfahren verschiedener Arten Tintentröpfchen gebildet
werden, z.B. ein System, das die elektrostatische Anziehung nutzt,
Systeme, bei denen die Tinte durch eine piezoelektrische Vorrichtung
in eine mechanische Schwingung versetzt oder verschoben wird, und
Systeme, bei denen Tinte erhitzt wird, um sie dazu zu bringen, Blasen
zu bilden, und bei denen Druck erzeugt wird, wenn sie Blasen bildet,
was bewirkt, dass die Tinte an einem Druckmedium wie z.B. Papier anhaftet.
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Tintenzusammensetzungen,
die bei derartigen Tintenstrahldrucksystemen verwendet werden, werden üblicherweise
dadurch hergestellt, dass wasserlösliche Farbstoffe oder Pigmente
verschiedener Typen in Wasser oder gemischten Lösungsmitteln aus Wasser und
wasserlöslichen
organischen Lösungsmitteln
aufgelöst
oder dispergiert werden, sind bekannt und werden eingesetzt. Derartige
Tintenzusammensetzungen weisen verschiedene Verhaltensweisen auf,
die allgemein für
ihren jeweiligen Zweck geeignet sind. Beispielsweise sollten Tinten
kein Zerfließen
bei Feuchtigkeit auf weisen (d.h. sie sollten unter feuchten Bedingungen
nicht zu einer gegenseitigen Farbmischung unterschiedlicher Farben
an den jeweiligen Grenzbereichen führen), und sie sollten keine
Farbtonverschiebung aufweisen, sondern trotzdem eine hohe Farbintensität auf einfachem
Papier beibehalten.
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Verschiedene
qualitativ hochwertige Tintenstrahltinten sind im Handel erhältlich,
und es wurden bereits Versuche unternommen, ein Gleichgewicht zwischen
diesen beiden Idealen zu finden. Um jedoch bei magentafarbenen Tinten
ein Gleichgewicht zwischen der gewünschten hohen Farbintensität auf einfachem
Papier und der Lichtechtheit auf Spezialmedien zu erzielen, wurden
magentafarbene Tinten bisher ungünstigerweise
dahin gehend formuliert, eine Kombination von Farbstoffen zu enthalten.
Derartige Gemische sind relativ schwieriger herzustellen, und die
inhärenten
Charakteristika der jeweiligen Farbstoffe müssen beim Formulieren der restlichen
Zusammensetzung berücksichtigt
werden, weshalb sie die Formulierung gelegentlich über Gebühr verkomplizieren.
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Wie
in der internationalen Patentschrift Veröffentlichungsnummer WO 99/01510
an Zeneca Ltd (Veröffentlichungsdatum
14. Januar 1999, wobei die Vereinigten Staaten von Amerika genannt
sind) offenbart ist, weist ein zur Herstellung von Tinten nützlicher
Monoazofarbstoff die Formel:
auf, wobei
A N, C-Cl, C-CN oder C-NO
2 ist;
L
1 -OR
2 ist, wobei
R
2 H oder Alkyl ist
Z -O-, -S- oder
-NH- ist;
R
1 H, Alkyl oder ein substituiertes
Alkyl ist;
jedes W unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus -CO
2Q oder SO
3Q
besteht;
jedes X unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus einer Aminogruppe, einer substituierten Aminogruppe,
einer Gruppe, die durch eine optional substituierte Aminogruppe,
Halogen, Hydroxy, Nitro, Cyan, optional substituiertes Alkoxy, optional
substituiertes Aryl, optional substituiertes Aralkyl, -SR
a, -COR
a, -COOR
a, -SO
3R
a oder
-SOR
a substituiert ist, besteht;
R
a C
1-4-Alkyl, optional
durch Carboxy, Sulpho, Hydroxy, Nitro, Halogen oder Cyan substituiert,
ist;
jedes Q unabhängig
aus Ammonium-, Substituiertes-Ammonium-, Natrium-, Lithium-, Kalium-,
Tetramethylammonium-Ionen und ähnlichen
Anteilen ausgewählt
ist;
m einen Wert von null (0) bis drei (3) aufweist;
n
einen Wert von eins (1) bis drei (3) aufweist; und
(m + n)
einen Wert von eins (1) bis fünf
(5) aufweist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Überraschenderweise
hat man festgestellt, dass ein sorgfältiges Selektieren und Auswählen aus
den zahlreichen Anteilen in Formel I und ein Integrieren der Auswahl
in eine Tintenformulierung zu einer magentafarbenen Tintenstrahltinte
führt,
die als einziger Farbstoff verwendet werden kann, wobei diese Tinte
ein Gleichgewicht zwischen sowohl einer hohen Farbintensität auf einfachem
Papier als auch einer Lichtechtheit und einem Zerfließen/einer
Farbtonverschiebung bei Feuchtigkeit auf Spezialmedien aufweist.
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Eine
magentafarbene Tinte der vorliegenden Erfindung umfasst einen oder
mehrere magentafarbene Farbstoffe, wobei einer der Farbstoffe die
Formel der hierin beschriebenen Formel II aufweist, wobei Formel
II die Anteile von Anteilen der Formel (I) ist, wobei als A Stickstoff
ausgewählt
ist, L
1 OR
2 ist,
Z -NH ist, R
1 H ist, W -SO
3Q
ist, m eins ist, X -CH
3 ist, n zwei ist
und die Zusammensetzung hierin als „Formel (II)" bezeichnet ist:
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Diese
Magenta-Tintenformulierungen weisen bei einer hohen Farbintensität auf einfachem
Papier und einem minimalen Zerfließen bei Feuchtigkeit und einer
Lichtechtheit auf Spezialmedien hervorragende Druckcharakteristika
auf. Die Zerfließverschiebung
bei Feuchtigkeit des Magenta wurde stark verringert, vor allem auf
Photoglanzmaterialien. Im Vergleich zu gemischten Farbstoffen, die
in der Vergangenheit verwendet wurden, kann optional ein einziger
Farbstoff verwendet werden.
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Die
vorliegende Erfindung liefert auch einen Tintenstrahldruckprozess,
der dadurch ausgeführt
wird, dass eine Tintenzusammensetzung in Form von Tröpfchen auf
ein Druckmedium ausgestoßen
wird, um eine Aufzeichnung durchzuführen, wobei die Tintenzusammensetzung
eine wasserbasierte Magenta-Tintenzusammensetzung umfasst.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
hierin beschriebene Erfindung ist auf eine magentafarbene Tinte
gerichtet, die sich vor allem zur Verwendung beim Drucken von Tintenstrahlbildern
unter Verwendung von im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckern
wie z.B. DESKJETWz-Druckern, die von Hewlett-Packard
Company, Palo Alto, CA, hergestellt werden, eignet.
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Wie
zuvor beschrieben wurde, sind Verfahren zum Herstellen von Zusammensetzungen
wie z.B. (aber nicht speziell einschließlich) des hierin verwendeten
magentafarbenen Farbstoffs in der internationalen Patentschrift
Veröffentlichungsnummer
WO 99/01510 beschrieben, bei denen geeignete Bestandteile die in
der internationalen Anmeldung beschriebenen ersetzen, wie Fachleuten
auf dem Gebiet der Herstellung von Azofarbstoffen bekannt ist. Beispielsweise
wird eine Kondensationsreaktion, die in der Gegenwart einer Base
durchgeführt
wird, entworfen und zwischen entsprechend ausgewählten Verbindungen durchgeführt (siehe
z.B. S. 5-7 der zuvor aufgenommenen internationalen Anmeldung).
Nach der Kondensation kann eine Isolierung bewerkstelligt werden,
indem das Produkt als Salz oder freie Säure ausgefällt wird, indem das Reaktionsgemisch in
Säure verwandelt
wird. Das resultierende Produkt kann durch die Zugabe von Ammoniak,
Ammoniumhydroxid, primärem,
sekundärem,
tertiärem
oder quaternärem
Amin in das Ammonium- oder Substituiertes-Ammonium-Salz umgewandelt werden.
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Der
resultierende Farbstoff weist vorzugsweise eine angestrebte Absorbanz
von zwischen etwa 0,06 und etwa 0,40 (Spitzenabsorbanzwert bei einer
Verdünnung
von 1:10.000 (100 ppm) Gew./Gew. für den einzelnen Farbstoff in
jeder Tinte gemessen) bei einem nominalen Lambda (max.) von zwischen
etwa 542 und etwa 548 nm auf. Stärker
bevorzugt weist der resultierende Farbstoff eine angestrebte Absorbanz
von zwischen etwa 0,15 und etwa 0,17 (Spitzenabsorbanzwert bei einer
Verdünnung
von 1:10.000 (100 ppm) Gew./Gew. für den einzelnen Farbstoff in
jeder Tinte gemessen) bei einem nominalen Lambda (max.) von zwischen
etwa 542 und etwa 548 nm auf. Am stärksten bevorzugt weist der
resultierende Farbstoff eine angestrebte Absorbanz von 0,16 (Spitzenabsorbanzwert
bei einer Verdünnung
von 1:10.000 (100 ppm) Gew./Gew. für den einzelnen Farbstoff in
jeder Tinte gemessen), ein nominales Lambda (max.) von 545 und eine
nominelle Farbstoffbeladung von 4,5 Gewichtsprozent auf.
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Der
Farbstoff der Formel II liegt in einer Salzform vor, bei der das
Gegenion ein Kation wie z.B. Ammonium, substituiertes Ammonium (z.B.
Tetramethylammonium bzw. „TMA"), Natrium, Lithium
usw. sein kann.
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Salzformen
des Farbstoffes, z.B. Kalium, Lithium, Ammonium und Alkanolammonium,
können,
indem man von den entsprechenden Salzen der Zwischenprodukte ausgeht
oder anhand einer Umwandlung der Natriumsalze der Farbstoffe, ohne
weiteres auf bekannte Weise hergestellt werden.
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Das
wässrige
Medium, das bei der wasserbasierten Magenta-Tintenzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist Wasser oder ein gemischtes Lösungsmittel
aus Wasser und einem wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel.
Besonders bevorzugt kann es ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und
einem oder mehreren wasserlöslichen
organischen Lösungsmitteln
sein. Es ist vorzuziehen, als Wasser nicht üblicherweise erhältliches
Wasser, das verschiedene Ionen enthält, zu verwenden, sondern entionisiertes Wasser.
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Das
wässrige
Medium macht vorzugsweise von 70 bis 99,99 Gewichtsteile der magentafarbenen
Tinte aus.
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Der
magentafarbene Tintenfarbstoff der vorliegenden Erfindung macht
vorzugsweise 0,01 bis 30 Gewichtsteile der magentafarbenen Tinte
aus.
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Die
magentafarbene Tinte der vorliegenden Erfindung kann ferner Tenside,
Puffer, Biozide, Metallchelatbildner oder Gemische derselben umfassen.
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Das
bzw. die wasserlösliche(n)
organische(n) Lösungsmittel,
das bzw. die als deren Gemisch mit Wasser verwendet werden kann
bzw. können,
kann bzw. können
beispielsweise niedere Alkohole wie z.B. Methylalkohol, Ethylalkohol,
n-Propylalkohol,
Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol; Amide
wie z.B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole
wie z.B. Aceton und Diacetonalkohol; Polyalkylenglykole wie z.B.
Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole wie z.B. Ethylenglykol,
Propylenglykol, Butylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Triodiglykol
und Hexylenglykol; 1,5-Pentandiol; Glycerol; 2-Pyrrolidon; N-Methyl-2-pyrrolidon;
und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon umfassen.
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Tenside,
die bei der Praxis der Erfindung auf geeignete Weise eingesetzt
werden, umfassen anionische und nichtionische Tenside. Beispiele
von anionischen Tensiden umfassen: Sulfonat-Tenside wie z.B. Sulfosuccinate
(Aerosol OT, Al96; AY und GP, von CYTEC erhältlich) und Sulfonate (Aerosol
DPOS-45, OS von CYTEC erhältlich;
Witconate C-50H, von WITCO erhältlich;
Dowfax 8390, von DOW erhältlich);
und Fluortenside (Fluorad FC99C, von 3M erhältlich). Beispiele von nichtionischen
Tensiden umfassen: Fluortenside (Fluorad FC170C, von 3M erhältlich);
Alkoxylat-Tenside (Tergitol Serie 15S-5, 15S-7 und 15S-9, von Union
Carbide erhältlich);
und Organosilikon-Tenside (Silwet L-77 und L-76-9, von WITCO erhältlich).
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Puffer,
die bei der Praxis der Erfindung optional eingesetzt werden, um
den pH-Wert zu modulieren, können
biologische Puffer auf organischer Basis oder anorganische Puffer
sein, vorzugsweise auf organischer Basis. Beispiele von be vorzugt
eingesetzten Puffern umfassen tris(Hydroxymethyl)aminomethan (TRIS),
das von Unternehmen wie z.B. Aldrich Chemical (Milwaukee, Wisconsin)
erhältlich
ist, 4-Morpholinethansulfonsäure (MES),
4-Morpholinpropansulfonsäure (MOPS)
und β-Hydroxy-4-morpholinpropansulfonsäure (MOPSO). Ferner
sollten bei der Praxis der Erfindung die verwendeten Puffer einen
pH-Wert zwischen etwa 3 und etwa 9, vorzugsweise zwischen etwa 4
und etwa 6, und am stärksten
bevorzugt zwischen etwa 4 und etwa 5, liefern.
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Jegliche
bei Tintenstrahltinten üblicherweise
eingesetzte Biozide können
optional bei der Praxis der Erfindung eingesetzt werden, z.B. Nuosept
95, das von Huls America (Piscataway, N.J.) erhältlich ist; Proxel GXL, das
von Zeneca (Wilmington, Del.) erhältlich ist; und Glutaraldehyd,
das von Union Carbide Company (Bound Brook, N.J.) unter der Handelsbezeichnung
Ucarcide 250 erhältlich
ist.
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Erfindungsgemäße Tinten
können
optional auch einen Metallchelatbildner umfassen. Derartige Chelatbildner
werden dazu verwendet, Übergangsmetallkationen,
die in der Tinte vorhanden sein können, zu binden. Beispiele
von bevorzugten Metallchelatbildnern umfassen: Ethylendiamintetraessigsäure („EDTA"), Diethylendiaminpentaessigsäure („DPTA"), trans-1,2-Diaminocyclohexantetraessigsäure („CDTA"), Ethylendinitrilotetraessigsäure („EGTA") oder andere Chelatbildner.
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Erfindungsgemäße Tinten
können
auch Lichtechtheits-Zusatzstoffe
in geeigneten Mengen umfassen, die Fachleuten bekannt sind.
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Erfindungsgemäße Tinten
weisen üblicherweise
einen pH-Wert von etwa 3,0 bis etwa 5,0, vorzugsweise von etwa 3,5
bis etwa 4,5, auf.
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Die
Tintenzusammensetzung der Erfindung wird auf geeignete Weise mit
einem beliebigen Tintenstrahldrucker für jegliche Tropfen-Auf-Anforderung-Tintenstrahltechnologie
eingesetzt. Jedoch ist sie auch bei der piezoelektrischen Tintenstrahltechnologie
nützlich.
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Die
vorliegende Erfindung liefert ferner ein Substrat, das mit einer
magentafarbenen Tinte gemäß der vorliegenden
Erfindung bedruckt ist. Die vorliegende Erfindung liefert ferner
einen Satz von Tintenstrahlen, die zumindest eine gelbe Tinte, die
zumindest einen gelben Farbstoff enthält, zumindest eine cyanfarbene
Tinte, die zumindest einen cyanfarbenen Farbstoff enthält, und
zumindest eine magentafarbene Tinte, die den Magentafarbstoff gemäß der vorliegenden
Erfindung enthält,
umfassen.
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Alle
hierin angegebenen Konzentrationen sind Gewichtsteile, wenn die
Verwendung nicht auf das Gegenteil hinweist. Die Reinheit der Komponenten
ist vorzugsweise diejenige, die bei der normalen handelsüblichen
Praxis für
Tintenstrahltinten verwendet wird.
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Die
Erfindung wird durch die Verwendung des folgenden veranschaulichenden
Beispiels näher
erläutert:
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BEISPIEL
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Es
wurden Zusammensetzungen hergestellt, die die folgenden Formulierungen
aufweisen, wie in Tabelle I gezeigt ist: Tabelle
I
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Die
Zusammensetzungen A, B und Kontrolle der Tabelle I wurden auf die
Farbintensität
auf einfachem Papier und auf das Zerfließen/die Farbtonverschiebung
bei Feuchtigkeit hin analysiert. Die Farbtonverschiebung bei Feuchtigkeit
wurde vier Tage lang bei 15°C
und 80% relativer Luftfeuchtigkeit und bei einem Grau einer OD (optical
density, optische Dichte) von 0,35 betrieben. Wie in Tabelle II
gezeigt ist, wiesen die Zusammensetzungen A und B im Vergleich zu
der Kontrolltinte bei einem geringen oder nicht vorhandenen Zerfließen/einer
geringen oder nicht vorhandenen Farbtonverschiebung bei Feuchtigkeit
(delta h) eine hervorragende hohe Farbintensität auf einfachem Papier auf. Tabelle
II