DE60305593T2

DE60305593T2 - Tintenstrahldruckfarbe

Info

Publication number: DE60305593T2
Application number: DE2003605593
Authority: DE
Inventors: Toshiki Taguchi
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-09-24
Publication date: 2007-04-26
Anticipated expiration: 2023-09-25
Also published as: EP1403335B1; DE60305593D1; US7244300B2; EP1403335A1; JP2004115615A; US20040089197A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die ein Bild mit ausgezeichneter Haltbarkeit und hoher Bildqualität liefert.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Im Zusammenhang mit der kürzlichen Popularisierung von Computern werden Tintenstrahldrucker weithin verwendet für das Drucken von Buchstaben oder eines Bildes auf Papier, Folie, Tuch oder dergleichen nicht nur im Büro, sondern auch zu Hause.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren schließt ein System ein, bei dem ein Flüssigkeitstropfen durch Ausüben eines Drucks unter Verwendung eines Piezoelements ausgestoßen wird, ein System, bei dem ein Flüssigkeitstropfen durch Erzeugen einer Blase in einer Tinte unter Wärme ausgestoßen wird, ein System unter Verwendung von Ultraschallwellen und ein System, bei dem ein Flüssigkeitstropfen durch Ansaugen unter Verwendung einer elektrostatischen Kraft ausgestoßen wird, ein. Die für eine solche Tintenstrahlaufzeichnung verwendete Tintenzusammensetzung schließt eine wässrige Tinte, eine ölige Tinte und eine feste (Schmelztyp-) Tinte ein. Von diesen Tinten dominiert die wässrige Tinte im Hinblick auf die Herstellung, Handhabbarkeit, Geruch, Sicherheit und dergleichen.
Das in einer solchen Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendete Farbmittel muss eine hohe Löslichkeit in einem Lösungsmittel haben, Hochdichteaufzeichnung ermöglichen, gute Farbe liefern, ausgezeichnete Beständigkeit gegenüber Licht, Wärme, Luft, Wasser und Chemikalien zeigen, gute Fixierung auf ein bildaufnehmendes Material und geringes Ausbluten sicherstellen, eine Tinte mit ausgezeichneter Lagerungsfähigkeit ergeben, hohe Reinheit und keine Toxizität haben und für geringe Kosten verfügbar sein. Es ist jedoch sehr schwierig, ein Farbmittel zu finden, das diese Anforderungen auf hohem Niveau erfüllt.
Unterschiedliche Farbstoffe und Pigmente für die Tintenstrahlverwendung wurden bereits vorgeschlagen und tatsächlich verwendet; ein Farbmittel, das alle Anforderungen erfüllt, wurde jedoch gegenwärtig noch nicht gefunden. Herkömmlich gut bekannte Farbstoffe und Pigmente mit einer Farbindexzahl (color Index, C.I.) können kaum sowohl Farbton als auch Beständigkeit erfüllen, die für die Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung erforderlich sind.
Andererseits erweist sich, dass die Blaugrüntinte Probleme darin hat, dass der Farbstoff eine geringe Löslichkeit besitzt und leicht ausfällt und wenn ein Buchstabe gedruckt wird, wird ein anormaler Druckbereich, als ob die Farbe aggregiert wird (ein Bronzeteil; ein solches Problem, dass sich die Filmeigenschaft ändert und matt wird im Vergleich mit dem normalen Druckbereich) in dem Hochdichte-Druckbereich erzeugt und verschlechtert so die Bildqualität.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein erfindungsgemäßes Ziel, eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte zur Verfügung zu stellen, die ein Bild mit hoher Bildqualität und gleichzeitig ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit, wie beispielsweise Lichtbeständigkeit, Wärmebeständigkeit und Ozonbeständigkeit ergeben kann.
Das erfindungsgemäße Ziel kann mit der Tintenstrahlaufzeichnungstinte erreicht werden, die unter den folgenden Punkten beschrieben ist.

1. Einer Tintenstrahlaufzeichnungstinte, umfassend ein wäßriges Medium, in dem ein Farbstoff mit der folgenden Formel (I), der wasserlöslich ist und eine ionische hydrophile Gruppe aufweist und ein Lithiumion als Gegenion enthält, aufgelöst oder dispergiert ist, worin die Gesamtmenge Kation in der besagten Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammoniumion, organischem quaternärem Stickstoffion und durch Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material erzeugtem Ion 0,5 Gew.% oder weniger ist: Formel (I):
worin X₁, X₂, X₃ und X₄ jeweils unabhängig voneinander -SO-Z, -SO₂-Z, -SO₂NR₁R₂, eine Sulfogruppe, -CONR₁R₂ oder -CO₂R₁ bedeuten; Z eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe bedeutet; R₁ und R₂ jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe bedeuten, und wenn mehrere Gruppen Z vorliegen, können die Gruppen Z gleich oder verschieden sein; Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ jeweils unabhängig einen einwertigen Substituenten bedeuten und wenn mehrere X₁, X₂, X₃, X₄, Y₁, Y₂, Y₃ oder Y₄ vorliegen, können die X₁, X₂, X₃, X₄, Y₁, Y₂, Y₃ oder Y₄ gleich oder verschieden sein; a₁ bis a₄ und b₁ bis b₄ bezeichnen die Anzahl der jeweiligen Substituenten X₁ bis X₄ und Y₁ bis Y₄; a₁ bis a₄ bezeichnen jeweils eine ganze Zahl von 0 bis 4, jedoch sind nicht alle a₁ bis a₄ gleichzeitig 0; b₁ bis b₄ bezeichnen jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 4; M bezeichnet ein Wasserstoffatom, ein Metallatom oder ein Oxid, Hydroxid oder Halogenid davon.
2. Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie unter Punkt 1 beschrieben, wobei der durch Formel (I) wiedergegebene Farbstoff zumindest zwei ionische hydrophile Gruppen innerhalb eines Moleküls aufweist.
3. Die Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie unter Punkt 2 beschrieben, wobei die ionischen hydrophilen Gruppen Sulfogruppen und/oder Carboxylgruppen sind.
4. Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die unter Punkt 1 beschrieben ist, wobei der durch Farbstoff mit Formel (I) ein Farbstoff mit der folgenden Formel (II) ist:
worin X₁₁ bis X₁₄, Y₁₁ bis Y₁₄ und M jeweils dieselben Bedeutungen haben wie X₁ bis X₄, Y₁ bis Y₄ und M in Formel (I) und a₁₁ bis a₁₄ jeweils unabhängig voneinander die ganze Zahl 1 oder 2 bedeuten.
5. Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie unter Punkt 1 oder 4 beschrieben, welche zumindest eines von einem Lithiumion und einem Wasserstoffion umfasst.
6. Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in mindestens einem der Punkte 1, 4 und 5 beschrieben, wobei das Kation in der Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammoniumion, organischem quaternärem Stickstoffion und einem Ion, das gebildet ist durch die Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material, mindestens eines ist, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Kaliumion, einem Natriumion, einem Cäsiumion, einem Magnesiumion, einem Zinkion, einem Calciumion, einem Strontiumion, einem Aluminiumion und einem Übergangsmetallion.
7. Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in mindestens einem der Punkte 1, 4 und 5 beschrieben, wobei das Kation in der Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammonium, organischem quaternärem Stickstoffion und durch Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material gebildetem Ion, zumindest eines, ausgewählt aus Kaliumion und Natriumion ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich beschrieben.
Die in der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte enthaltenen Kationen sind vorzugsweise ein Lithiumion, ein Wasserstoffion, ein Ammoniumion, ein organisches quaternäres Stickstoffion und ein Ion, das erzeugt ist durch Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material (nachfolgend werden diese erfindungsgemäße Kationen genannt).
Beispiele des organischen quaternären Stickstoffions schließen Tetramethylammoniumion, Tetraethylammoniumion, Tetrabutylammoniumion, Benzyltrimethylammoniumion, Benzyltributylammoniumion, Cetylpyridiniumion, Cetyltrimethylammoniumion, N,N'-Dimethylpiperidiniumion und N,N'-Dimethylimidazoliumion ein.
Das Stickstoffatom in einem basischen organischen Material gibt beispielsweise einen Stickstoff an, der enthalten ist in Trimethylamin, Triethylamin, Triethanolamin, Methylamin, Dimethylamin, Butylamin, Dibutylamin, Piperidin, Morpholin, Piperazin, Pyrrolidin, N-Methylpiperidin, N-Methylmorpholin, Pyridin, Chinolin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyrazol und Imidazol.
Von diesen sind die in der Tinte enthaltenen Kationenkomponenten vorzugsweise ein Wasserstoffion und ein Lithiumion.
Die erfindungsgemäße Tinte ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmenge an Kationen in der Tinte mit Ausnahme der oben beschriebenen 0,5 Gew.% oder weniger ist.
Beispiele des Kations mit Ausnahme derjenigen, die oben beschrieben sind, schließen ein Kaliumion, ein Natriumion, ein Cäsiumion, ein Magnesiumion, ein Zinkion, ein Calciumion, ein Strontiumion, ein Aluminiumion und ein Übergangsmetallion ein.
Wenn sich die Gesamtmenge dieser Kationen in der Tinte erhöht, tritt Ausfällung eines Farbstoffs in der Tinte oder in dem Druckbereich auf und dies ist nicht bevorzugt. Zu diesem Zweck muss die Gesamtmenge dieser Ionen 0,5 Gew.% oder weniger sein und ist vorzugsweise 0,1 Gew.% oder weniger.
Die Ionenkomponente in der Tinte hat ihren hauptsächlichen Ursprung in einem Gegenion einer ionischen Gruppe des Farbstoffs und in Additiven, wie beispielsweise Tensid, pH-Kontrollmittel und Antiseptikum. Die Kationenmenge kann kontrolliert werden durch geeignete Auswahl des Gegenions des Farbstoffs oder der Art und Menge der Additive.
Ein Verfahren zur Messung einer Menge Kation in der Tinte kann unterschiedliche herkömmliche analytische Verfahren verwenden, z.B. ein Ionenchromatographieverfahren, ein Atomabsorptionsverfahren, ein Plasmaemissionsspektrometrieverfahren (ICP).
Die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte enthält mindestens einen Phthalocyaninfarbstoff mit Formel (I). Der Phthalocyaninfarbstoff ist als ein Farbstoff mit Beständigkeit bekannt, jedoch weist er bekanntermaßen eine geringe Beständigkeit gegen Ozongas auf, wenn er als ein Farbstoff für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird.
Erfindungsgemäß wird vorzugsweise eine Elektronen ziehende Gruppe in das Phthalocyaningerüst eingeführt, um ein Oxidationspotenzial edler als 1,0 V (gegen SCE) zu haben und hierdurch die Reaktivität mit Ozon zu verringern, welches ein elektrophiles Mittel ist. Ein nobleres Oxidationspotenzial ist mehr bevorzugt und das Oxidationspotenzial ist vorzugsweise edler als 1,1 V (gegen SCE) und am meisten bevorzugt edler als 1,2 V (gegen SCE).
Der Oxidationspotenzialwert (Eox) kann von einem Fachmann leicht gemessen werden und das Verfahren dafür wird beispielsweise beschrieben in P. Delahay, New Instrumental Methods in Electrochemistry, Interscience Publishers (1954), A. J. Bard et al., Electrochemical Methods, John Wiley & Sons (1980) und Akira Fujishima et al., Denkikagaku Sokutei Ho (Electrochemical Measuring Method), Gihodo Shuppan Sha (1984).
Im Einzelnen wird eine Testprobe in einer Konzentration von 1 × 10^-4 bis 1 × 10^-6 mol/Liter in einem Lösungsmittel, wie Dimethylformamid oder Acetonitril, das einen Trägerelektrolyten, wie Natriumperchlorat oder Tetrapropylammoniumperchlorat enthält, aufgelöst und das Oxidationspotenzial wird als ein Wert gegenüber SCE (gesättigte Calomelelektrode) gemessen, indem cyclische Voltametrie oder Gleichstrompolarographie verwendet wird. Dieser Wert weicht manchmal in der Größenordnung von mehreren zehn Millivolt ab infolge des Effekts des Flüssigkeitsbrückenpotenzials, des Flüssigkeitswiderstandes der Probenlösung oder dergleichen, jedoch kann die Reproduzierbarkeit des Potenzials sichergestellt werden durch Zusatz einer Standardprobe (beispielsweise Hydrochinon).
Um das Potenzial erfindungsgemäß eindeutig festzulegen, wird der Wert (gegen SCE), der gemessen wurde mit Gleichstrompolarographie, in Dimethylformamid (Konzentration des Farbstoffs: 0,001 mol dm^-3), das 0,1 mol dm^-3 Tetrapropylammoniumperchlorat als Trägerelektrolyt enthielt, als das Oxidationspotenzial des Farbstoffs verwendet.
Der Eox-Wert (Oxidationspotenzial) gibt die Transferierbarkeit eines Elektrons von der Probe zu der Elektrode an und wenn der Wert größer ist (das Oxidationspotenzial edler), ist das Elektron weniger transferierbar von der Probe zu der Elektrode, mit anderen Worten tritt die Oxidation weniger auf. Was die Beziehung zu der Struktur der Verbindung angeht, wird das Oxidationspotenzial edler durch Einführung einer Elektronen ziehenden Gruppe und wird unedler durch Einführung einer Elektronen liefernden Gruppe. Erfindungsgemäß wird das Oxidationspotenzial vorzugsweise nobler gemacht durch Einführung einer Elektronen ziehenden Gruppe in das Phthalocyaningerüst, um die Reaktivität mit Ozon, welches ein elektrophiles Mittel ist, zu verringern. Wenn dies beschrieben wird unter Verwendung des Hammettschen Substituentenkonstanten-σp-Werts als ein Maß für die Fähigkeit eines Substituenten, Elektronen zu ziehen oder Elektronen zu liefern, kann das Oxidationspotenzial entsprechend edler gemacht werden durch Einführung eines Substituenten mit einem großen σp-Wert, wie beispielsweise Sulfinylgruppe, Sulfonylgruppe und Sulfamoylgruppe.
Ebenso ist unter dem Gesichtspunkt der Kontrolle des Oxidationspotenzials als solchem und hierdurch der Verbesserung der Beständigkeit der Phthalocyaninfarbstoff bevorzugt, der wiedergegeben ist durch Formel (I).
In der Formel (I) bedeuten X₁, X₂, X₃ und X₄ jeweils unabhängig -SO-Z, -SO₂-Z, -SO₂NR₁R₂, eine Sulfogruppe, -CONR₁R₂ oder -CO₂R₁. Von diesen Substituenten sind -SO-Z, -SO₂-Z, -SO₂NR₁R₂ und -CONR₁R₂ bevorzugt, mehr bevorzugt sind -SO₂-Z und -SO₂NR₁R₂ und am meisten bevorzugt ist -SO₂-Z. In dem Fall, dass ein beliebiges von a₁ bis a₄ welche die Zahl von Substituenten zeigen, eine Zahl von 2 oder mehr bedeutet, liegt ein beliebiges von X₁ bis X₄ als eine Mehrzahl von Substituenten vor und diese können gleich oder verschieden sein und bezeichnen jeweils unabhängig eine der oben beschriebenen Gruppen. X₁, X₂, X₃ und X₄ können vollständig dieselben Substituenten sein, können Substituenten der gleichen Art, jedoch teilweise unterschiedlich sein, wie in dem Fall, in dem beispielsweise X₁, X₂, X₃ und X₄ alle -SO₂-Z sind und die Gruppen Z sich voneinander unterscheiden oder sie können Substituenten einschließen, die sich voneinander unterscheiden, beispielsweise -SO₂-Z und -SO₂NR₁R₂.
Jedes Z bezeichnet unabhängig eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe, vorzugsweise eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe und am meisten bevorzugt eine substituierte Alkylgruppe, eine substituierte Arylgruppe oder eine substituierte heterocyclische Gruppe.
R₁ und R₂ bezeichnen jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe, vorzugsweise ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe, am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom, eine substituierte Alkylgruppe, eine substituierte Arylgruppe oder eine substituierte heterocyclische Gruppe. Es ist jedoch nicht bevorzugt, dass R₁ und R₂ beide ein Wasserstoffatom sind.
Die durch R₁, R₂ und Z wiedergegebene substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe ist vorzugsweise eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen und aus dem Grund, dass die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte erhöht werden, ist die Alkylgruppe mehr bevorzugt eine verzweigte Alkylgruppe, noch mehr bevorzugt eine Alkylgruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff (Verwendung in racemischer Form). Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als die Substituenten beschrieben werden, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner eine Substituenten haben können. Insbesondere sind eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe und eine Sulfonamidogruppe bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit des Farbstoffs erhöht werden. Außer mit diesen kann die Alkylgruppe substituiert sein mit einem Halogenatom oder einer ionischen hydrophilen Gruppe. Übrigens enthält die Zahl von Kohlenstofftomen in der Alkylgruppe nicht Kohlenstoffatome von Substituenten und dies trifft auch auf andere Gruppen zu.
Die substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, die durch R₁, R₂ und Z wiedergegeben ist, ist vorzugsweise eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 30 Kohlenstofftomen, mehr bevorzugt eine Cycloalkylgruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff (Verwendung in racemischer Form), weil die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte erhöht werden. Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als der Substituent beschrieben werden, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner einen Substituenten haben können. Insbesondere sind eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe und eine Sulfonamidogruppe bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit des Farbstoffs erhöht werden. Außer mit diesen kann die Cycloalkylgruppe substituiert sein mit einem Halogenatom oder einer ionischen hydrophilen Gruppe.
Die durch R₁, R₂ und Z wiedergegebene substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe ist vorzugsweise eine Alkenylgruppe mit 2 bis 30 Kohlenstofftomen und aus dem Grund, dass die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte verbessert werden, ist die Alkenylgruppe mehr bevorzugt eine verzweigte Alkenylgruppe, noch mehr bevorzugt eine Alkenylgruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff (Verwendung in racemischer Form). Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als der Substituent beschrieben werden, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner einen Substituenten haben können. Insbesondere sind eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe und eine Sulfonamidogruppe bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit des Farbstoffs erhöht werden. Außer mit diesen kann die Alkenylgruppe substituiert sein mit einem Halogenatom oder einer ionischen hydrophilen Gruppe.
Die substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, die wiedergegeben ist durch R₁, R₂ und Z, ist vorzugsweise eine Aralkylgruppe mit 7 bis 30 Kohlenstofftomen und aus dem Grund, dass die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte verbessert werden, ist die Aralkylgruppe mehr bevorzugt eine verzweigte Aralkylgruppe, noch mehr bevorzugt eine Aralkylgruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff (Verwendung in racemischer Form). Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als der Substituent beschrieben sind, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner einen Substituenten haben können. Insbesondere sind eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe und eine Sulfonamidogruppe bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit des Farbstoffs erhöht werden. Außer mit diesen kann die Aralkylgruppe substituiert sein mit einem Halogenatom oder einer ionischen hydrophilen Gruppe.
Die durch R₁, R₂ und Z wiedergegebene, substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe ist vorzugsweise eine Arylgruppe mit 6 bis 30 Kohlenstofftomen. Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als der Substituent beschrieben sind, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner einen Substituenten haben können. Insbesondere ist eine Elektronen ziehende Gruppe bevorzugt, weil der Farbstoff edel im Oxidationspotenzial sein kann und in der Beständigkeit verbessert. Beispiele der Elektronen ziehenden Gruppe schließen diejenigen mit einem positiven Hammettschen Substituentkonstanten σp-Wert ein. Von diesen sind bevorzugt: ein Halogenatom, eine heterocyclische Gruppe, eine Cyanogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Acylaminogruppe, eine Sulfonamidogruppe, eine Sulfamoylgruppe, eine Carbamoylgruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Imidogruppe, eine Acylgruppe, eine Sulfogruppe und eine quaternäre Ammoniumgruppe, mehr bevorzugt sind eine Cyanogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Sulfamoylgruppe, eine Carbamoylgruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Imidogruppe, eine Acylgruppe, eine Sulfogruppe und eine quaternäre Ammoniumgruppe.
Die durch R₁, R₂ und Z wiedergegebene heterocyclische Gruppe ist vorzugsweise ein 5- oder 6-gliedriger Ring und der Ring kann ferner kondensiert sein. Ebenso kann die heterocyclische Gruppe eine aromatische heterocyclische Gruppe oder eine nicht-aromatische heterocyclische Gruppe sein. Beispiele der durch R₁, R₂ und Z wiedergegebenen heterocyclischen Gruppe sind nachstehend in Form eines heterocyclischen Rings gezeigt, wobei die Substitutionsstelle weggelassen wurde. Die Substitutionsstelle ist nicht beschränkt und beispielsweise kann Pyridin substituiert sein an der 2-Position, 3-Position und 4-Position. Beispiele schließen ein: Pyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin, Triazin, Chinolin, Isochinolin, Chinazolin, Cinnolin, Phthalazin, Chinoxalin, Pyrrol, Indol, Furan, Benzofuran, Thiophen, Benzothiophen, Pyrazol, Imidazol, Benzimidazol, Triazol, Oxazol, Benzoxazol, Thiazol, Benzothiazol, Isothiazol, Benzisothiazol, Thiadiazol, Isoxazol, Benzisoxazol, Pyrrolidin, Piperidin, Piperazin, Imidazolidin und Thiazolin. Insbesondere ist eine aromatische heterocyclische Gruppe bevorzugt. Bevorzugte Beispiele davon schließen, gezeigt in derselben Weise wie oben, ein: Pyridin, Pyrazin, Pyrimidin, Pyridazin, Triazin, Pyrazol, Imidazol, Benzimidazol, Triazol, Thiazol, Benzothiazol, Isothiazol, Benzisothiazol und Thiadiazol. Diese Gruppen können jeweils einen Substituenten haben und Beispiele des Substituenten schließen diejenigen ein, die später als der Substituent beschrieben sind, wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ ferner einen Substituenten haben können. Bevorzugte Substituenten sind dieselben wie die oben beschriebenen Substituenten der Arylgruppe und mehr bevorzugte Substituenten sind dieselben wie die oben beschriebenen mehr bevorzugten Substituenten der Arylgruppe.
Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ bezeichnen jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Cycloalkylgruppe, eine Alkenylgruppe, eine Aralkylgruppe, eine Arylgruppe, eine heterocyclische Gruppe, eine Cyanogruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Nitrogruppe, eine Aminogruppe, eine Alkylaminogruppe, eine Alkoxygruppe, eine Aryloxygruppe, eine Acylaminogruppe, eine Arylaminogruppe, eine Ureidogruppe, eine Sulfamoylaminogruppe, eine Alkylthiogruppe, eine Arylthiogruppe, eine Alkoxycarbonylaminogruppe, eine Sulfonamidogruppe, eine Carbamoylgruppe, eine Sulfamoylgruppe, eine Sulfonylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe, eine heterocyclischen Oxygruppe, eine Azogruppe, eine Acyloxygruppe, eine Carbamoyloxygruppe, eine Silyloxygruppe, eine Aryloxycarbonylgruppe, eine Aryloxycarbonylaminogruppe, eine Imidogruppe, eine heterocyclische Thiogruppe, eine Phosphorylgruppe, eine Acylgruppe, eine Carboxylgruppe oder eine Sulfogruppe. Diese Substituenten können jeweils ferner einen Substituenten haben.
Von diesen sind ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Cyanogruppe, eine Alkoxygruppe, eine Amidogruppe, eine Ureidogruppe, eine Sulfonamidogruppe, eine Carbamoylgruppe, eine Sulfamoylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe, eine Carboxylgruppe und eine Sulfogruppe bevorzugt, mehr bevorzugt sind ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, eine Carboxylgruppe und eine Sulfogruppe und am meisten bevorzugt ist ein Wasserstoffatom.
Wenn Z, R₁, R₂, Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ jeweils eine Gruppe ist, die ferner einen Substituenten haben kann, können diese ferner den folgenden Substituenten haben.
Beispiele des Substituenten schließen eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstofftomen, eine lineare oder verzweigte Aralkylgruppe mit 7 bis 18 Kohlenstofftomen, eine lineare oder verzweigte Alkenylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstofftomen, eine lineare oder verzweigte Alkinylgruppe mit 2 bis 12 Kohlenstofftomen, eine lineare oder verzweigte Cycloalkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstofftomen, eine lineare oder verzweigte Cycloalkenylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstofftomen (diese Gruppen sind jeweils vorzugsweise eine Gruppe mit einer verzweigten Kette, mehr bevorzugt eine Gruppe mit einem asymmetrischen Kohlenstoff, weil die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte verbessert sind; spezielle Beispiele davon schließen ein: Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, sec-Butyl, tert-Butyl, 2-Ethylhexyl, 2-Methylsulfonylethyl, 3-Phenoxypropyl, Trifluormethyl, Cyclopentyl), ein Halogenatom (z.B. Chlor, Brom), eine Arylgruppe (z.B. Phenyl, 4-tert-Butylphenyl, 2,4-Di-tertamylphenyl), eine heterocyclische Gruppe (z.B. Imidazolyl, Pyrazolyl, Triazolyl, 2-Furyl, 2-Thienyl, 2-Pyrimidinyl, 2-Benzothiazolyl), eine Cyanogruppe, eine Hydroxylgruppe, eine Nitrogruppe, eine Carboxygruppe, eine Aminogruppe, eine Alkyloxygruppe (z.B. Methoxy, Ethoxy, 2-Methoxyethoxy, 2-Methansulfonylethoxy), eine Aryloxygruppe (z.B. Phenoxy, 2-Methylphenoxy, 4-tert-Butylphenoxy, 3-Nitrophenoxy, 3-tert-Butyloxycarbamoylphenoxy, 3-Methoxycarbamoyl), eine Acylaminogruppe (z.B. Acetamido, Benzamido, 4-(3-tert-Butyl-4-hydroxyphenoxy)butanamido), eine Alkylaminogruppe (z.B. Methylamino, Butylamino, Diethylamino, Methylbutylamino), eine Anilinogruppe (z.B. Phenylamino, 2-Chloranilino), eine Ureidogruppe (z.B. Phenylureido, Methylureido, N,N-Dibutylureido), eine Sulfamoylaminogruppe (z.B. N,N-Dipropylsulfamoylamino), eine Alkylthiogruppe (z.B. Methylthio, Octylthio, 2-Phenoxyethylthio), eine Arylthiogruppe (z.B. Phenylthio, 2-Butoxy-5-tert-octylphenylthio, 2-Carboxyphenylthio), eine Alkyloxycarbonylaminogruppe (z.B. Methoxycarbonylamino), eine Sulfonamidogruppe (z.B. Methansulfonamido, Benzolsulfonamido, p-Toluolsulfonamido), eine Carbamoylgruppe (z.B. N-Ethylcarbamoyl, N,N-Dibutylcarbamoyl), eine Sulfamoylgruppe (z.B. N-Ethylsulfamoyl, N,N-Dipropylsulfamoyl, N-Phenylsulfamoyl), eine Sulfonylgruppe (z.B. Methansulfonyl, Octansulfonyl, Benzolsulfonyl, Toluolsulfonyl), eine Alkyloxycarbonylgruppe (z.B. Methoxycarbonyl, Butyloxycarbonyl), eine heterocyclische Oxygruppe (z.B. 1-Phenyltetrazol-5-oxy, 2-Tetrahydropyranyloxy), eine Azogruppe (z.B. Phenylazo, 4-Methoxyphenylazo, 4-Pivaloylaminophenylazo, 2-Hydroxy-4-propanoylphenylazo), eine Acyloxygruppe (z.B. Acetoxy), eine Carbamoyloxygruppe (z.B. N-Methylcarbamoyloxy, N-Phenylcarbamoyloxy), eine Silyloxygruppe (z.B. Trimethylsilyloxy, Dibutylmethylsilyloxy), eine Aryloxycarbonylaminogruppe (z.B. Phenoxycarbonylamino), eine Imidogruppe (z.B. N-Succinimido, N-Phthalimido), eine heterocyclische Thiogruppe (z.B. 2-Benzothiazolylthio, 2,4-Di-phenoxy-1,3,5-triazol-6-thio, 2-Pyridylthio), eine Sulfinylgruppe (z.B. 3-Phenoxypropylsulfinyl), eine Phosphonylgruppe (z.B. Phenoxyphosphonyl, Octyloxyphosphonyl, Phenylphosphonyl), eine Aryloxycarbonylgruppe (z.B. Phenoxycarbonyl), eine Acylgruppe (z.B. Acetyl, 3-Phenylpropanoyl, Benzoyl) und eine ionische hydrophile Gruppe (z.B. Carboxyl, Sulfo, Phosphono, quaternäres Ammonium) ein.
Der durch Formel (I) wiedergegebene Phthalocyaninfarbstoff ist wasserlöslich und der Farbstoff hat eine ionische hydrophile Gruppe. Beispiele der ionischen hydrophilen Gruppe schließen eine Sulfogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Phosphonogruppe und eine quaternäre Ammoniumgruppe ein. Von diesen ionischen hydrophilen Gruppen sind eine Carboxylgruppe, eine Phosphonogruppe und eine Sulfogruppe bevorzugt, mehr bevorzugt sind eine Carboxylgruppe und eine Sulfogruppe. Die Carboxylgruppe, die Phosphonogruppe und die Sulfogruppe können jeweils in Form eines Salzes vorliegen.
Das Gegenion ist ein Lithiumion. Dieses Ion erhöht die Löslichkeit des Farbstoffs und verbessert die Stabilität der Tinte.
Was die Zahl der ionischen hydrophilen Gruppen angeht, hat der Phthalocyaninfarbstoff vorzugsweise mindestens zwei ionische hydrophile Gruppen, mehr bevorzugt mindestens zwei Sulfogruppen und/oder Carboxylgruppen in einem Molekül.
a₁ bis a₄ und b₁ bis b₄ bezeichnen jeweils die Zahl von Substituenten X₁ bis X₄ bzw. Y₁ bis Y₄. a₁ bis a₄ bezeichnen jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 4, jedoch sind nicht alle gleichzeitig 0. b₁ bis b₄ bezeichnen jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 0 bis 4. Wenn ein beliebiges von a₁ bis a₄ und b₁ bis b₄ eine Zahl von 2 oder mehr bezeichnet, liegt ein beliebiges von X₁ bis X₄ und Y₁ bis Y₄ als eine Mehrzahl von Substituenten vor, und diese können gleich oder verschieden sein.
a₁ und b₁ genügen der Beziehung von a₁ + b₁ = 4. Insbesondere ist eine Kombination, dass a₁ 1 oder 2 bedeutet und b₁ 3 oder 2 bedeutet, und eine Kombination, dass a₁ 1 bedeutet und b₁ 3 bedeutet, am meisten bevorzugt.
Dieselbe Beziehung wie diejenige zwischen a₁ und b₁ existiert in jedem der Paare a₂ und b₂, a₃ und b₃ und a₄ und b₄ und die bevorzugte Kombination ist ebenso dieselbe.
M bezeichnet ein Wasserstoffatom, ein Metallelement oder ein Oxid, Hydroxid oder Halogenid davon.
M ist vorzugsweise ein Wasserstoffatom, ein Metallelement, wie Li, Na, K, Mg, Ti, Zr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Zn, Cd, Hg, Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, Pb, Sb und Bi, ein Oxid wie VO und GeO, ein Hydroxid, wie Si(OH)₂, Cr(OH)₂ und Sn(OH)₂ oder ein Halogenid, wie AlCl, SiCl₂, VCl, VCl₂, VOCl, FeCl, GaCl und ZrCl.
Von diesen sind Cu, Ni, Zn und Al bevorzugt und am meisten bevorzugt ist Cu.
Ebenso kann Pc (Phthalocyaninring) ein Dimer (beispielsweise Pc-M-L-M-Pc) oder über L (zweiwertige Verknüpfungsgruppe), ein Trimer bilden. Dabei können die M gleich oder verschieden sein.
Die durch L wiedergegebene zweiwertige Verknüpfungsgruppe ist vorzugsweise eine Oxygruppe -O-, eine Thiogruppe -S-, eine Carbonylgruppe -CO-, eine Sulfonylgruppe -SO₂-, eine Iminogruppe -NH-, eine Methylengruppe -CH₂- oder eine Gruppe, gebildet durch Kombination von zwei oder mehreren dieser Gruppen.
Was die bevorzugte Kombination von Substituenten in der durch Formel (I) wiedergegebenen Verbindung angeht, ist eine Verbindung bevorzugt, in der mindestens einer der verschiedenen Substituenten die bevorzugte Gruppe ist, eine Verbindung, wo eine große Zahl unterschiedlicher Substituenten die bevorzugten Gruppen sind, ist mehr bevorzugt und eine Verbindung, wo alle Substituenten die bevorzugten Gruppen sind, ist am meisten bevorzugt.
Von dem durch Formel (I) wiedergegebenen Phthalocyaninfarbstoffen ist ein Phthalocyaninfarbstoff mit einer Struktur bevorzugt, die wiedergegeben ist durch Formel (II).
Der durch Formel (II) wiedergegebene erfindungsgemäße Phthalocyaninfarbstoff wird nachstehend ausführlich beschrieben.
In Formel (II) haben X₁₁ bis X₁₄ und Y₁₁ bis Y₁₈ jeweils dieselben Bedeutungen wie X₁ bis X₄ und Y₁ bis Y₄ in Formel (I) und bevorzugte Beispiele sind ebenso dieselben. M hat dieselbe Bedeutung wie M in Formel (I) und bevorzugte Beispiele sind ebenso dieselben.
In Formel (II) bezeichnet a₁₁ bis a₁₄ jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 1 oder 2 und vorzugsweise erfüllen sie 4 ≤ a₁₁ + a₁₂ + a₁₃ + a₁₄ ≤ 6, und a₁₁ = a₁₂ – a₁₃ = a₁₄ = 1 ist mehr bevorzugt.
X₁₂, X₁₂, X₁₃ und X₁₄ können vollständig dieselben Substituenten sein, können Substituenten der selben Art, jedoch teilweise unterschiedlich sein, wie in dem Fall, wo beispielsweise X₁₁, X₁₂, X₁₃ und X₁₄ alle -SO₂-Z sind und die Z sich voneinander unterscheiden oder können Substituenten einschließen, die sich voneinander unterscheiden, beispielsweise -SO₂-Z und -SO₂NR₁R₂.
In dem durch Formel (II) wiedergegebenen Phthalocyaninfarbstoff ist die folgende Kombination von Substituenten besonders bevorzugt.
X₁₁ bis X₁₄ bezeichnen jeweils unabhängig vorzugsweise -SO-Z, -SO₂-Z, -SO₂NR₁R₂ oder -CONR₁R₂, mehr bevorzugt -SO₂Z oder -SO₂NR₁R₂, am meisten bevorzugt -SO₂-Z.
Jedes Z bezeichnet unabhängig vorzugsweise eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe und am meisten bevorzugt eine substituierte Alkylgruppe, eine substituierte Arylgruppe oder eine substituierte heterocyclische Gruppe. Insbesondere ist der Fall, wo ein asymmetrischer Kohlenstoff in dem Substituenten vorliegt (Verwendung in racemischer Form) bevorzugt, weil die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte erhöht sind. Ebenso ist der Fall, dass eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe oder eine Sulfonamidogruppe in dem Substituenten vorliegt, bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit verbessert sind.
R₁ und R₂ bezeichnen jeweils unabhängig vorzugsweise ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe und am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom, eine substituierte Alkylgruppe, eine substituierte Arylgruppe oder eine substituierte heterocyclische Gruppe. Es ist jedoch nicht bevorzugt, dass R₁ und R₂ beide ein Wasserstoffatom sind. Insbesondere der Fall, dass ein asymmetrisches Kohlenstoffatom in dem Substituenten vorliegt (Verwendung in racemischer Form) ist bevorzugt, weil die Löslichkeit des Farbstoffs und die Stabilität der Tinte erhöht sind. Ebenso ist der Fall, dass eine Hydroxylgruppe, eine Ethergruppe, eine Estergruppe, eine Cyanogruppe, eine Amidogruppe oder eine Sulfonamidogruppe in dem Substituenten vorliegt, bevorzugt, weil die Aggregationseigenschaft und Beständigkeit verbessert sind.
Y₁₁ bis Y₁₈ bezeichnen jeweils unabhängig vorzugsweise ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Alkylgruppe, eine Arylgruppe, eine Cyanogruppe, eine Alkoxygruppe, eine Amidogruppe, eine Ureidogruppe, eine Sulfonamidogruppe, eine Carbamoylgruppe, eine Sulfamoylgruppe, eine Alkoxycarbonylgruppe, eine Carboxylgruppe oder eine Sulfogruppe, mehr bevorzugt ein Wasserstoffatom, ein Halogenatom, eine Cyanogruppe, eine Carboxylgruppe oder eine Sulfogruppe und am meisten bevorzugt ein Wasserstoffatom.
a₁₁ bis a₁₄ bezeichnen jeweils unabhängig vorzugsweise 1 oder 2 und es ist besonders bevorzugt, dass alle 1 sind.
M bezeichnet ein Wasserstoffatom, ein Metallelement oder ein Oxid, Hydroxid oder Halogenid davon, vorzugsweise Cu, Ni, Zn oder Al und am meisten bevorzugt Cu.
Der durch Formel (II) wiedergegebene Phthalocyaninfarbstoff ist wasserlöslich und der Farbstoff hat eine ionische hydrophile Gruppe. Beispiele der ionischen hydrophilen Gruppe schließen eine Sulfogruppe, eine Carboxylgruppe, eine Phosphonogruppe und eine quaternäre Ammoniumgruppe ein. Von diesen ionischen hydrophilen Gruppen sind eine Carboxylgruppe, eine Phosphonogruppe und eine Sulfogruppe bevorzugt, mehr bevorzugt sind eine Carboxylgruppe und eine Sulfogruppe. Die Carboxylgruppe, die Phosphonogruppe und die Sulfogruppe können jeweils in Form eines Salzes vorliegen.
Das Gegenion ist ein Lithiumion. Dieses Ion erhöht die Löslichkeit des Farbstoffs und verbessert die Stabilität der Tinte.
Was die Zahl ionischer hydrophiler Gruppen angeht, hat der Phthalocyaninfarbstoff vorzugsweise mindestens zwei ionische hydrophile Gruppen, mehr bevorzugt mindestens zwei Sulfogruppen und/oder Carboxylgruppen innerhalb eines Moleküls.
Was die bevorzugte Kombination von Substituenten in der durch Formel (II) wiedergegebenen Verbindung angeht, ist eine Verbindung, in der mindestens einer der unterschiedlichen Substituenten die bevorzugte Gruppe ist, bevorzugt, eine Verbindung in der eine große Zahl unterschiedlicher Substituenten die bevorzugten Gruppen sind, ist mehr bevorzugt und eine Verbindung, in der alle Substituenten die bevorzugten Gruppen sind, ist am meisten bevorzugt.
Im Hinblick auf die chemische Struktur des erfindungsgemäßen Phthalocyaninfarbstoffs wird mindestens eine Elektronen ziehende Gruppe, wie beispielsweise eine Sulfinylgruppe, Sulfonylgruppe und Sulfamoylgruppe, vorzugsweise in jeweils vier Benzolringe des Phthalocyanins eingeführt, so dass die Gesamtheit der σp-Werte der Substituenten in dem gesamten Phthalocyaningerüst 1,6 oder mehr wird.
Der Hammettsche Substituentkonstanten σp-Wert wird hier kurz beschrieben. Die Hammettsche Regel ist eine Daumenregel, die von L. P. Hammett 1935 eingeführt wurde, um den Substituenteneffekt auf die Reaktion oder das Gleichgewicht von Benzolderivaten quantitativ zu diskutieren und ihre Gültigkeit wird gegenwärtig weithin anerkannt. Die mit der Hammettschen Regel bestimmte Substituentenkonstante schließt einen σp-Wert und einen σm-Wert ein und diese Werte können in einer großen Zahl allgemeiner Veröffentlichungen gefunden werden, sie sind jedoch ausführlich beschrieben, beispielsweise in J. A. Dean (Verfasser), Lange's Handbook of Chemistry, 12. Ausgabe, McGraw-Hill (1979) und Kagakuno Ryoiki (Chemistry Region), Spezialnummer, Nr. 122, Seiten 96–103, Nankodo (1979). Im allgemeinen ist im Hinblick auf das Syntheseverfahren das durch Formel (I) wiedergegebene Phthalocyaninderivat unvermeidbar eine Mischung von Analoga, die sich in der Stelle unterscheiden, wo die Substituenten Xn (n = 1 bis 4) und Ym (m = 1 bis 4) eingeführt sind und in der Zahl der eingeführten Substituenten. Entsprechend sind diese analogen Mischungen statistisch Bemittelt und werden in vielen Fällen durch eine Formel wiedergegeben. Erfindungsgemäß wurde gefunden, dass, wenn diese analogen Mischungen in die folgenden drei Typen klassifiziert werden, eine spezielle Mischung besonders bevorzugt ist. Die analogen Farbstoffmischungen auf Phthalocyaninbasis, die durch Formeln (I) und (II) wiedergegeben sind, werden definiert durch ihre Einteilung in die folgenden drei Typen auf Basis der Substitutionsstelle.
(1) β-Positions-Substitutionstyp:
Ein Phthalocyaninfarbstoff mit bestimmten Substituenten an der 2- und/oder 3-Position, der 6- und/oder 7-Position, der 10- und/oder 11-Position und der 14- und/oder 15-Position.
(2) α-Positions-Substitutionstyp:
Ein Phthalocyaninfarbstoff mit bestimmten Substituenten an der 1- und/oder 4-Position, der 5- und/oder 8-Position, der 9- und/oder 12-Position und der 13- und/oder 16-Position.
(3) Gemischter α,β-Positions-Substitutionstyp:
Ein Phthalocyaninfarbstoff mit bestimmten Substitutionen an den 1- bis 16-Positionen ohne jegliche Regelmäßigkeit.
Erfindungsgemäß werden Phthalocyaninfarbstoff-Derivate mit unterschiedlicher Struktur (insbesondere in der Substitutionsstelle) beschrieben, unter Verwendung dieses β-Positions-Substitutionstyps, α-Positions-Substitutionstyps und gemischten α,β-Positions-Substitutionstyps.
Das Phthalocyaninderivat für die erfindungsgemäß Verwendung kann synthetisiert werden durch Kombinieren der Verfahren, die beispielsweise beschrieben oder zitiert sind in Shirai und Kobayashi, Phthalocyanine -Kagaku to Kino- (Phthalocyanine -Chemistry and Function-), Seiten 1–62, IPC, and C. C. Leznoff and A. B. P. Lever, Phthalocyanines – Properties and Applications, Seiten 1–54, VCH oder dazu analoge Verfahren.
Die erfindungsgemäße Phthalocyaninverbindung mit Formel (I) kann beispielsweise synthetisiert werden durch Sulfonierung, Sulfonyl-Chloridierung und Amidierung einer unsubstituierten Phthalocyaninverbindung, wie beschrieben in den internationalen Patenten 00/17275, 00/08103, 00/08101 und 98/41853 und der JP-A-10-36171 (die hier verwendete Bezeichnung "JP-A" bezeichnet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung"). In diesem Fall kann die Sulfonierung an jeder Stelle des Phthalocyaninkerns stattfinden und die Zahl von sulfonierten Stellen ist schwierig zu kontrollieren. Entsprechend kann, wenn eine Sulfogruppe unter solchen Reaktionsbedingungen eingeführt wird, die Stelle und Zahl von Sulfogruppen, die in das Produkt eingeführt werden, nicht spezifiziert werden und eine Mischung dieser, die sich in der Zahl von Substituenten oder in der Substitutionsstelle unterscheiden, resultiert unvermeidlich. Wenn die erfindungsgemäße Verbindung, ausgehend von solch einem Produkt, synthetisiert wird, wird die erfindungsgemäße Verbindung erhalten als eine Mischung vom gemischten α,β-Positions-Substitutionstyp, die unterschiedliche Arten von Verbindungen, die unterschiedlich sind in der Zahl von Substituenten oder in der Substitutionsstelle erhalten, weil die Zahl von Sulfamoylgruppen, die am heterocyclischen Ring substituiert sind oder ihre Substitutionsstellen nicht spezifiziert werden können.
Wie oben beschrieben, wird, wenn beispielsweise viele Elektronen ziehende Gruppen, wie Sulfamoylgruppen, in den Phthalocyaninkern eingeführt werden, das Oxidationspotenzial edler und die Ozonbeständigkeit erhöht. Nach dem oben beschriebenen Syntheseverfahren ist jedoch ein Phthalocyaninfarbstoff, in dem die Zahl von eingeführten Elektronen ziehenden Gruppen klein ist, nämlich das Oxidationspotenzial unedler ist, unvermeidlich hinzugemischt. Entsprechend ist es, um die Ozonbeständigkeit zu verbessern, bevorzugt, ein Syntheseverfahren zu verwenden, bei dem die Herstellung einer Verbindung mit einem unedleren Oxidationspotenzial unterdrückt wird.
Die durch Formel (II) wiedergegebene erfindungsgemäße Phthalocyaninverbindung kann beispielsweise synthetisiert werden durch Umsetzen eines nachstehend gezeigten Phthalonitrilderivats (Verbindung P) und/oder eines nachstehend gezeigten Diiminoisoindolinderivats (Verbindung Q) mit einem Metallderivat, das wiedergegeben ist durch Formel (III), oder es kann abgeleitet werden von einer Tetrasulfophthalocyaninverbindung, die erhalten wird durch Umsetzen eines nachstehend gezeigten 4-Sulfophthalonitrilderivats (Verbindung R) mit einem durch Formel (III) wiedergegebenen Metallderivat.
In den obigen Formeln entspricht X_p X₁₁, X₁₂, X₁₃ oder X₁₄ in Formel (II) und Y_q und Y_q, entspricht jeweils Y₁₁, Y₁₂, Y₁₃, Y₁₄, Y₁₅, Y₁₆, Y₁₇ oder Y₁₈ in Formel (II). In Verbindung R bezeichnet M' ein Kation.
Beispiele des durch M' wiedergegebenen Kations schließen Alkalimetallionen, wie Li, Na und K und organische Kationen, wie das Triethylammoniumion und Pyridiniumion ein.
Formel (III):

M-(Y)_d, worin M dieselbe Bedeutung hat wie M in Formeln (I) und (II), Y einen einwertigen oder zweiwertigen Liganden, wie beispielsweise Halogenatom, Acetatanion, Acetylacetonat und Sauerstoff bezeichnet und d eine ganze Zahl von 1 bis 4 bezeichnet.

Das heißt, nach diesem Syntheseverfahren kann eine bestimmte Zahl gewünschter Substituenten eingeführt werden. Insbesondere im Fall der Einführung einer großen Zahl von Elektronen ziehenden Gruppen, um das Oxidationspotenzial edler zu machen, wie in der vorliegenden Erfindung, ist dieses Syntheseverfahren äußerst herausragend im Vergleich mit dem zuvor beschriebenen Verfahren zur Synthese der Phthalocyaninverbindung der Formel (I).
Die so erhaltene Phthalocyaninverbindung, die durch Formeln (II) wiedergegeben ist, ist gewöhnlich eine Mischung von Verbindungen, die wiedergegeben sind durch die folgenden Formeln (a)-1 bis (a)-4, welche Isomere sind in Bezug auf die Substitutionsstelle des jeweiligen X_p, nämlich ein β-Positions-Substitutionstyp.
Formel (a)-1:
Formel (a)-2:
Formel (a)-3:
Formel (a)-4:
In dem Syntheseverfahren von oben kann, wenn alle Xp dieselben sind, ein (3-Positions-Substitutionstyp-Phthalocyaninfarbstoff erhalten werden, in dem X₁₁, X₁₂, X₁₃ und X₁₄ vollständig dieselben Substituenten sind. Andererseits kann, wenn die Xp unterschiedlich sind, ein Farbstoff mit Substituenten derselben Art, jedoch teilweise unterschiedlich voneinander oder ein Farbstoff mit Substituenten, die sich voneinander unterscheiden, synthetisiert werden. Von den Farbstoffen der Formel (II) sind diese Farbstoffe mit Elektronen ziehenden Substituenten, die sich voneinander unterscheiden, bevorzugt, weil die Löslichkeit und Aggregationseigenschaft des Farbstoffs und die Alterungsstabilität der Tinte kontrolliert werden können.
Erfindungsgemäß erwies es sich bei jedem Substitutionstyp für die Verbesserung der Beständigkeit als sehr wichtig, dass das Oxidationspotenzial edler als 1,0 V (gegen SCE) ist. Der große Effekt davon kann überhaupt nicht von den oben beschriebenen bekannten Techniken erwartet werden. Darüber hinaus besteht, obwohl der Grund nicht im einzelnen bekannt ist, eine Tendenz, dass der β-Positions-Substitutionstyp offensichtlich noch ausgezeichneter ist im Farbton, der Lichtechtheit, Ozongasbeständigkeit und dergleichen als der gemischte α,β-Positions-Substitutionstyp.
Spezielle Beispiele (Verbindungen 101 bis 190) der Phthalocyaninfarbstoffe, die wiedergegeben sind durch Formeln (I) und (II) sind nachfolgend dargelegt, jedoch ist der Phthalocyaninfarbstoff für die erfindungsgemäße Verwendung nicht auf die folgenden Beispiele beschränkt.
In den folgenden Tabellen sind spezielle Beispiele des jeweiligen Paars von (X₁, X₂), (Y₁₁, Y₁₂), (Y₁₃, Y₁₄)_, (Y₁₅, Y₁₆) und (Y₁₇, Y₁₈) unabhängig in einer unregelmäßigen Reihenfolge.
In den folgenden Tabellen ist die jeweilige Einführungsstelle der Substituenten (R₁) und (R₂) in unregelmäßiger Reihenfolge innerhalb des β-Positions-Substitutionstyps.
Die Strukturformel der durch durch M-Pc(X_p1)_m(X_p2)_n wiedergegebenen Phthalocyaninverbindung in den Tabellen 8 und 9 ist nachstehend gezeigt:
(worin jedes X_p1 unabhängig X_p1 oder X_p2 ist).
Der Phthalocyaninfarbstoff, der durch Formel (I) wiedergegeben ist, kann nach den oben beschriebenen Patentveröffentlichungen synthetisiert werden. Darüber hinaus kann der durch Formel (II) wiedergegebene Phthalocyaninfarbstoff zusätzlich zu dem oben beschriebenen Syntheseverfahren synthetisiert werden mit den Verfahren, die beschrieben sind in JP-A-2001-226275, JP-A-2001-96610, JP-A-2001-47013 und JP-A-2001-193638. Das Ausgangsmaterial, die Farbstoff-Zwischenverbindung und der Syntheseweg sind nicht auf diejenigen beschränkt, die in diesen Patentveröffentlichungen beschrieben sind.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte enthält den Phthalocyaninfarbstoff in einer Menge von vorzugsweise 0,2 bis 20 Gew.%, mehr bevorzugt von 0,5 bis 15 Gew.%.
In der erfindungsgemäßen Tinte können andere Farbstoffe in Kombination mit dem oben beschriebenen Phthalocyaninfarbstoff verwendet werden, um so den Farbton einzustellen, um ein Vollfarbenbild zu erhalten. Beispiele des Farbstoffs, der in Kombination verwendet werden kann, schließen die folgenden ein.
Beispiele des gelben Farbstoffs schließen Aryl- oder Heteryl-Azofarbstoffe mit einem Phenol, einem Naphthol, einem Anilin, einem Pyrazolon, einem Pyridon oder einer aktiven Methylenverbindung vom offenen Kettentyp als Kupplungskomponente; Azomethin-Farbstoffe mit einer Methylenverbindung vom offenen Kettentyp als Kupplungskomponente; Methin-Farbstoffe, wie Benzyliden-Farbstoff und Monomethinoxonol-Farbstoff; und Farbstoffe auf Chinonbasis, wie Naphthochinon-Farbstoff und Anthrachinon-Farbstoff ein. Andere Beispiele der Farbstoffarten schließen Chinophthalon-Farbstoff, Nitro-Nitroso-Farbstoff, Acridin-Farbstoff und Acridinon-Farbstoff ein. Diese Farbstoffe können ein Farbstoff sein, der eine gelbe Farbe zum ersten Mal liefert, wenn ein Teil des Chromophors dissoziiert ist. In diesem Fall kann das Gegenkation ein anorganisches Kation, wie ein Alkalimetall und Ammonium, ein organisches Kation, wie ein Pyridinium und quaternäres Ammoniumsalz oder ein Polymerkation mit einem solchen Kation als Teilstruktur sein.
Beispiele des Purpur-Farbstoffs schließen Aryl- oder Heteryl-Azo-Farbstoffe mit einem Phenol, einem Naphthol oder einem Anilin als Kupplungskomponente; Azomethin-Farbstoffe mit einem Pyrazolon oder einen Pyrazolotriazol als Kupplungskomponente; Methin-Farbstoffe, wie Aryliden-Farbstoff, Styryl-Farbstoff, Merocyanin-Farbstoff und Oxonol-Farbstoff; Carbonium-Farbstoffe, wie Diphenylmethan-Farbstoff, Triphenylmethan-Farbstoff und Xanthen-Farbstoff; Farbstoffe auf Chinonbasis, wie Naphthochinon, Anthrachinon und Anthrapyridon; und kondensierte polycyclische Farbstoffe, wie Dioxazin-Farbstoff ein. Diese Farbstoffe können ein Farbstoff sein, der zum ersten Mal eine Purpurfarbe liefert, wenn ein Teil des Chromophors dissoziiert ist. In diesem Fall kann das Gegenkation ein anorganisches Kation, wie Alkalimetall und Ammonium, ein organisches Kation, wie Pyridinium und quaternäres Ammoniumsalz oder ein Polymerkation mit einem solchen Kation als Teilstruktur sein.
Beispiele des Blaugrün-Farbstoffs schließen Azomethin-Farbstoffe, wie Indoanilin-Farbstoff und Indophenol-Farbstoff; Polymethin-Farbstoffe, wie Cyanin-Farbstoff, Oxonol-Farbstoff und Merocyanin-Farbstoff; Carbonium-Farbstoffe, wie Diphenylmethan-Farbstoff, Triphenylmethan-Farbstoff und Xanthen-Farbstoff; Phthalocyaninfarbstoffe; Anthrachinon-Farbstoffe; Aryl- oder Heteryl-Azo-Farbstoffe mit einem Phenol, einem Naphthol oder einem Anilin als Kupplungskomponente; und Indigo-Thioindigo-Farbstoffe ein. Diese Farbstoffe können ein Farbstoff sein, der zum ersten Mal einen Blaugrün-Farbstoff liefert, wenn ein Teil des Chromphors dissoziiert ist. In diesem Fall kann das Gegenkation ein anorganisches Kation, wie beispielsweise Alkalimetall und Ammonium, ein organisches Kation, wie Pyridinium und quaternäres Ammoniumsalz oder ein Polymerkation mit einem solchen Kation als Partialstruktur sein.
Ein schwarzer Farbstoff, wie beispielsweise ein Polyazo-Farbstoff kann ebenso verwendet werden.
Ebenso kann ein wasserlöslicher Farbstoff, wie beispielsweise Direkt-Farbstoff, Säure-Farbstoff, Lebensmittel-Farbstoff, basischer Farbstoff und Reaktiv-Farbstoff in Kombination verwendet werden. Bevorzugte Beispiele davon schließen ein: C.I. Direct Red 2, 4, 9, 23, 26, 31, 39, 62, 63, 72, 75, 76, 79, 80, 81, 83, 84, 89, 92, 95, 111, 173, 184, 207, 211, 212, 214, 218, 21, 223, 224, 225, 226, 227, 232, 233, 240, 241, 242, 243 und 247; C.I. Direct Violet 7, 9, 47, 48, 51, 66, 90, 93, 94, 95, 98, 100 und 101; C.I. Direct Yellow 8, 9, 11, 12, 27, 28, 29, 33, 35, 39, 41, 44, 50, 53, 58, 59, 68, 86, 87, 93, 95, 96, 98, 100, 106, 108, 109, 110, 130, 132, 142, 144, 161 und 163; C.I. Direct Blue 1, 10, 15, 22, 25, 55, 67, 68, 71, 76, 77, 78, 80, 84, 86, 87, 90, 98, 106, 108, 109, 151, 156, 158, 159, 160, 168, 189, 192, 193, 194, 199, 200, 201, 202, 203, 207, 211, 213, 214, 218, 225, 229, 236, 237, 244, 248, 249, 251, 252, 264, 270, 280, 288, 289 und 291; C.I. Direct Black 9, 17, 19, 22, 32, 51, 56, 62, 69, 77, 80, 91, 94, 97, 108, 112, 113, 114, 117, 118, 121, 122, 125, 132, 146, 154, 166, 168, 173 und 199; C.I. Acid Red 35, 42, 52, 57, 62, 80, 82, 111, 114, 118, 119, 127, 128, 131, 143, 151, 154, 158, 249, 254, 257, 261, 263, 266, 289, 299, 301, 305, 336, 337, 361, 396 und 397; C.I. Acid Violet 5, 34, 43, 47, 48, 90, 103 und 126; C.I. Acid Yellow 17, 19, 23, 25, 39, 40, 42, 44, 49, 50, 61, 64, 76, 79, 110, 127, 135, 143, 151, 159, 169, 174, 190, 195, 196, 197, 199, 218, 219, 222 und 227; C.I. Acid Blue 9, 25, 40, 41, 62, 72, 76, 78, 80, 82, 92, 106, 112, 113, 120, 127:1, 129, 138, 143, 175, 181, 205, 207, 220, 221, 230, 232, 247, 258, 260, 264, 271, 277, 278, 279, 280, 288, 290 und 326; C.I. Acid Black 7, 24, 29, 48, 52:1 und 172; C.I. Reactive Red 3, 13, 17, 19, 21, 22, 23, 24, 29, 35, 37, 40, 41, 43, 45, 49 und 55; C.I. Reactive Violet 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 16, 17, 22, 23, 24, 26, 27, 33 und 34; C.I. Reactive Yellow 2, 3, 13, 14, 15, 17, 18, 23, 24, 25, 26, 27, 29, 35, 37, 41 und 42; C.I. Reactive Blue 2, 3, 5, 8, 10, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 21, 25, 26, 27, 28, 29 und 38; C.I. Reactive Black 4, 5, 8, 14, 21, 23, 26, 31, 32 und 34; C.I. Basic Red 12, 13, 14, 15, 18, 22, 23, 24, 25, 27, 29, 35, 36, 38, 39, 45 und 46; C.I. Basic Violet 1, 2, 3, 7, 10, 15, 16, 20, 21, 25, 27, 28, 35, 37, 39, 40 und 48; C.I. Basic Yellow 1, 2, 4, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 23, 24, 25, 28, 29, 32, 36, 39 und 40; C.I. Basic Blue 1, 3, 5, 7, 9, 22, 26, 41, 45, 46, 47, 54, 57, 60, 62, 65, 66, 69 und 71 und C.I. Basic Black 8.
Darüber hinaus kann auch ein Pigment in Kombination verwendet werden.
Als das Pigment für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Tinte können handelsübliche Pigmente und bekannte Pigmente, die in verschiedenen Publikationen beschrieben sind, verwendet werden. Die Publikationen schließen ein: Color Index, zusammengestellt von The Society of Dyers and Colourists, Kaitei Shin Han Ganryo Binran (Revised New Handbook of Pigments), zusammengestellt von Nippon Ganryo Gijtsu Kyokai (1989), Saishin Ganryo Oyo Gijutsu (Newest Pigment Application Technology), CMC Shuppan (1986), Insatsu Ink Gijutsu (Printing Ink Technique), CMC Shuppan (1984) und W. Herbst und K. Hunger, Industrial Organic Pigments, VCH Verlagsgesellschaft (1993). Spezielle Beispiele des organischen Pigments schließen Azo-Pigmente (z.B. Azo-Lack-Pigment, unlösliches Azo-Pigment, kondensiertes Azo-Pigment, Chelat-Azo-Pigment), polycyclische Pigmente (z.B. Pigment auf Phthalocyanin-Basis, Pigment auf Anthrachinon-Basis, Pigment auf Perylen- oder Perynon-Basis, Pigment auf Indigo-Basis, Pigment auf Chinacridon-Basis, Pigment auf Dioxazin-Basis, Pigment auf Isoindolinon-Basis, Pigment auf Chinophthalon-Basis, Pigment auf Diketopyrrolopyrrol-Basis), Farbstoff-Lack-Pigmente (Lack-Pigmente von saurem oder basischem Farbstoff) und Azin-Pigmente ein. Spezielle Beispiele des anorganischen Pigments schließen Gelb-Pigmente, wie C.I. Pigment Yellow 34, 37, 42 und 53, Pigmente vom roten Typ, wie C.I. Pigment Red 101 und 108, Pigmente vom blauen Typ, wie C.I. Pigment Blue 27, 29 und 17:1, Pigmente vom schwarzen Typ, wie C.I. Pigment Black 7 und Magnetit und Pigmente vom weißen Typ, wie C.I. Pigment White 4, 6, 18 und 21 ein.
Die Pigmente mit einem bevorzugten Farbton für die Bildung eines Bildes schließen die folgenden ein: als das Blau- bis Blaugrün-Pigment sind Phthalocyanin-Pigmente, Indanthron-Pigmente vom Anthrachinon-Typ (beispielsweise, C.I. Pigment Blue 60) und Triarylcarbonium-Pigmente vom Farblack-Pigment-Typ bevorzugt und Phthalocyanin-Pigmente sind am meisten bevorzugt (bevorzugte Beispiele davon schließen Kupferphthalocyanin, wie C.I. Pigment Blue 15:1, 15:2, 15:3, 15:4 und 15:6, Monochlor- bis niedrig-chloriertes Kupferphthalocyanin, Aluminiumphthalocyanin, wie beispielsweise Pigmente, die im europäischen Patent 860475 beschrieben sind, nicht-metallisches Phthalocyanin, wie beispielsweise C.I. Pigment Blue 16 und Phthalocyanin, in dem das Zentralmetall Zn, Ni oder Ti ist, ein und unter diesen sind C.I. Pigment Blue 15:3 und 15:4 und Aluminiumphthalocyanin mehr bevorzugt).
Als das Rot- bis Violett-Pigment, sind Azo-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 3, 5, 11, 22, 38, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49:1, 52:1, 53:1, 57:1, 63:2, 144, 146 und 184 ein und von diesen sind C.I. Pigment Red 57:1, 146 und 184 mehr bevorzugt), Pigmente auf Chinacridon-Basis (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 122, 192, 202, 207 und 209 und C.I. Pigment Violet 19 und 42 ein und unter diesen ist C.I. Pigment Red 122 mehr bevorzugt), Triarylcarbonium-Pigmente vom Farblack-Pigment-Typ (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 81:1 auf Xanthen-Basis und C.I. Pigment Violet 1, 2, 3, 27 und 39 ein), Pigmente auf Dioxazin-Basis (z.B. C.I. Pigment Violet 23 und 37), Pigmente auf Diketopyrrolopyrrol-Basis (z.B. C.I. Pigment Red 254), Perylen-Pigmente (beispielsweise C.I. Pigment Violet 29), Pigmente auf Anthrachinon-Basis (beispielsweise C.I. Pigment Violet 5:1, 31 und 33) und Pigmente auf Thioindigo-Basis (beispielsweise C.I. Pigment Red 38 und 88) bevorzugt.
Als das Gelb-Pigment sind Azo-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 1, 3, 74 und 98 vom Monoazo-Pigment-Typ, C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 16, 17 und 83 vom Disazo-Pigment-Typ, C.I. Pigment Yellow 93, 94, 95, 128 und 155 vom synthetischen Azo-Typ und C.I. Pigment Yellow 120, 151, 154, 156 und 180 vom Benzimidazolon-Typ ein und von diesen sind diejenigen, die nicht eine Verbindung auf Benzidin-Basis als Ausgangsstoff verwenden, mehr bevorzugt), Pigmente auf Isoindolin-Isoindolinon-Bais (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 109, 110, 137 und 139 ein), Chinophthalon-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 138 ein) und Flavanthron-Pigmente (z.B. C.I. Pigment Yellow 24) bevorzugt.
Als das Schwarz-Pigment sind anorganische Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen Ruß und Magnetit ein) und Anilinschwarz bevorzugt.
Mit Ausnahme dieser können ein Orange-Pigment (beispielsweise C.I. Pigment Orange 13 und 16) und ein Grün-Pigment (beispielsweise C.I. Pigment Green 7) verwendet werden.
Darüber hinaus kann auch ein Pigment in Kombination verwendet werden.
Als das Pigment für die Verwendung in der erfindungsgemäßen Tinte können handelsübliche Pigmente und bekannte Pigmente, die in verschiedenen Publikationen beschrieben sind, verwendet werden. Die Publikation schließt ein: Color Index, zusammengestellt von The Society of Dyers and Colourists, Kaitei Shin Han Ganryo Binran (Revised New Handbook of Pigments), zusammengestellt von Nippon Ganryo Gijutsu Kyokai (1989), Saishin Ganryo Oyo Gijutsu (Newest Pigment Application Technology), CMC Shuppan (1986), Insatsu Ink Gijutsu (Printing Ink Technique), CMC Shuppan (1984) und W. Herbst und K. Hunger, Industrial Organic Pigments, VCH Verlagsgesellschaft (1993). Spezielle Beispiele des organischen Pigments schließen Azo-Pigmente (z.B. Azo-Lack-Pigment, unlösliches Azo-Pigment, kondensiertes Azo-Pigment, Chelat-Azo-Pigment), polycyclische Pigmente (z.B. Pigment auf Phthalocyanin-Basis, Pigment auf Anthrachinon-Basis, Pigment auf Perylen- oder Perynon-Basis, Pigment auf Indigo-Basis, Pigment auf Chinacridon-Basis, Pigment auf Dioxazin-Basis, Pigment auf Isoindolinon-Basis, Pigment auf Chinophthalon-Basis, Pigment auf Diketopyrrolopyrrol-Basis), Farblack-Pigmente (Lack-Pigmente von saurem oder basischem Farbstoff) und Azin-Pigmente ein. Spezielle Beispiele des anorganischen Pigments schließen Gelb-Pigmente, wie C.I. Pigment Yellow 34, 37, 42 und 53, Pigmente vom roten Typ, wie C.I. Pigment Red 101 und 108, Pigmente vom blauen Typ, wie C.I. Pigment Blue 27, 29 und 17:1, Pigmente vom schwarzen Typ, wie C.I. Pigment Black 7 und Magnetit, sowie Pigmente vom weißen Typ, wie C.I. Pigment White 4, 6, 18 und 21 ein.
Die Pigmente mit einem bevorzugten Farbton für die Bildung eines Bildes schließen die folgenden ein. Als das Blau- bis Blaugrün-Pigment sind Phthalocyanin-Pigmente, Indanthron-Pigmente vom Anthrachinon-Typ (z.B. C.I. Pigment Blue 60) und Triarylcarbonium-Pigmente vom Farblack-Pigment-Typ bevorzugt und Phthalocyanin-Pigmente sind am meisten bevorzugt (bevorzugte Beispiele davon schließen Kupfer-Phthalocyanin, wie C.I. Pigment Blue 15:1, 15:2, 15:3, 15:4 und 15:6, Monochlor- bis niederchloriertes Kupferphthalocyanin, Aluminiumphthalocyanin, wie im europäischen Patent 860475 beschriebene Pigmente, nichtmetallisches Phthalocyanin, wie C.I. Pigment Blue 16 und Phthalocyanin, dessen Zentralmetall Zn, Ni oder Ti ist, ein und von diesen sind C.I. Pigment Blue 15:3 und 15:4 und Aluminiumphthalocyanin mehr bevorzugt).
Als das Rot- bis Violett-Pigment sind Azo-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 3, 5, 11, 22, 38, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 49:1, 52:1, 53:1, 57:1, 63:2, 144, 146 und 184 ein und von diesen sind C.I. Pigment Red 57:1, 146 und 184 mehr bevorzugt), Pigmente auf Chinacridon-Basis (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 122, 192, 202, 207 und 209 und C.I. Pigment Violet 19 und 42 ein und von diesen ist C.I. Pigment Red 122 mehr bevorzugt), Triarylcarbonium-Pigmente vom Farblack-Pigment-Typ (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Red 81:1 auf Xanthen-Basis und C.I. Pigment Violet 1, 2, 3, 27 und 39 ein), Pigmente auf Dioxazin-Basis (beispielsweise C.I. Pigment Violet 23 und 37), Pigmente auf Diketopyrrolopyrrol-Basis (beispielsweise C.I. Pigment Red 254), Perylen-Pigmente (beispielsweise C.I. Pigment Violet 29), Pigmente auf Anthrachinon-Basis (z.B. C.I. Pigment Violet 5:1, 31 und 33) und Pigmente auf Thioindigo-Basis (z.B. C.I. Pigment Red 38 und 88) bevorzugt.
Als das Gelb-Pigment sind Azo-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 1, 3, 74 und 98 vom Monoazo-Pigment-Typ, C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 16, 17 und 83 vom Disazo-Pigment-Typ, C.I. Pigment Yellow 93, 94, 95, 128 und 155 vom synthetischen Azo-Typ und C.I. Pigment Yellow 120, 151, 154, 156 und 180 vom Benzimidazolon-Typ ein und von diesen sind diejenigen, die nicht eine Verbindung auf Benzidin-Basis als Ausgangsstoff verwenden, mehr bevorzugt), Pigmente auf Isoindolin-Isoindolinon-Basis (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 109, 110, 137 und 139 ein), Chinophthalon-Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen C.I. Pigment Yellow 138 ein) und Flavanthron-Pigmente (beispielsweise C.I. Pigment Yellow 24) bevorzugt.
Als das Schwarz-Pigment sind anorganische Pigmente (bevorzugte Beispiele davon schließen Ruß und Magnetit ein) und Anilinschwarz bevorzugt.
Mit Ausnahme dieser können ein Orange-Pigment (beispielsweise C.I. Pigment Orange 13 und 16) und ein Grün-Pigment (beispielsweise C.I. Pigment Green 7) verwendet werden.
Das Pigment, das in der erfindungsgemäßen Tinte verwendet werden kann, kann das zuvor beschriebene Pigment, so wie es ist, sein oder das Pigment nach der Oberflächenbehandlung. Für die Oberflächenbehandlung kann ein Verfahren der Beschichtung der Oberfläche mit Harz oder Wachs, ein Verfahren des Anhaftens eines Tensids und ein Verfahren der Bindung einer reaktiven Substanz (beispielsweise ein Radikal, das erzeugt ist von einem Silan-Haftvermittler, einer Epoxyverbindung, einem Polyisocyanat oder einem Diazoniumsalz) an die Pigmentoberfläche verwendet werden und diese sind in den folgenden Veröffentlichungen und Patenten beschrieben:

(1) Kinzoku Sekken no Seishitau to Oyo (Properties and Applications of Metal Soap), Saiwai Shobo;
(2) Insatsu Ink Insatsu (Printing Ink Printing), CMC Shuppan (1984);
(3) Saishin Ganryo Oyo Gijutsu (Newest Pigment Application Technology), CMC Shuppan (1986);
(4) US-Patente Nrn. 5,554,739 und 5,571,311; und
(5) JP-A-9-151342, JP-A-10-140065, JP-A-10-292143 und JP-A-11-166145.

Insbesondere sind selbst-dispergierende Pigmente, die hergestellt sind unter Verwendung eines Diazoniumsalzes, das auf Ruß wirkt, die beschrieben sind in den US-Patenten von (4) und verkapselte Pigmente, die hergestellt sind mit dem Verfahren, das in den japanischen Patentveröffentlichungen von (5) beschrieben ist, wirksam, weil Dispersionsstabilität erhalten werden kann, ohne ein überschüssiges Dispergiermittel in der Tinte zu verwenden.
In der erfindungsgemäßen Tinte kann das Pigment dispergiert werden, indem ferner ein Dispergiermittel verwendet wird. Unterschiedliche bekannte Dispergiermittel können je nach dem verwendeten Pigment verwendet werden, beispielsweise ein niedermolekulares Dispergiermittel vom Tensid-Typ oder ein Dispergiermittel vom Polymer-Typ kann verwendet werden. Beispiele des Dispergiermittels schließen diejenigen ein, die beschrieben sind in JP-A-3-69949 und dem europäischen Patent 549486. Bei der Verwendung des Dispergiermittels kann auch ein Pigmentderivat, das als Synergist bezeichnet wird, hinzugefügt werden, um die Adsorption des Dispergiermittels an das Pigment zu beschleunigen.
Die Partikelgröße des Pigments, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, ist nach der Dispersion vorzugsweise 0,01 bis 10 μm, mehr bevorzugt 0,05 bis 1 μm.
Als Verfahren zur Dispergierung des Pigments können bekannte Dispersionstechniken verwendet werden, die bei der Herstellung von Tinte oder Toner verwendet werden. Beispiele der Dispergiermaschine schließen vertikale oder horizontale Rührmühle, Attritor, Kolloidmühle, Kugelmühle, Dreiwalzenmühle, Perlmühle, Supermühle, Impeller, Dispergiergerät, KD-Mühle, Dynatron und Druckkneter ein. Diese werden ausführlich beschrieben in Saishin Ganryo Oyo Gijutsu (Newest Pigment Application Technology), CMC Shuppan (1986).
Das Tensid, das in der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte enthalten sein kann, wird nachstehend beschrieben.
Erfindungsgemäß wird ein Tensid in die Tintenstrahlaufzeichnungstinte eingearbeitet, um die Flüssigeigenschaften der Tinte zu kontrollieren, wodurch ausgezeichnete Wirkungen erreicht werden können, wie beispielsweise die Verbesserung der Ausstoßstabilität der Tinte, die Erhöhung der Wasserbeständigkeit des Bildes und die Verhinderung des Ausblutens der gedruckten Tinte.
Beispiele des Tensids schließen anionische Tenside, wie Natriumdodecylsulfat, Natriumdodecyloxysulfonat und Natriumalkylbenzolsulfonat, kationische Tenside, wie Cetylpyridiniumchlorid, Trimethylcetylammoniumchlorid und Tetrabutylammoniumchlorid und nichtionische Tenside, wie Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylennaphthylether und Polyoxyethylenoctylphenylether ein. Von diesen sind nichtionische Tenside bevorzugt.
Der Tensidgehalt ist von 0,001 bis 20 Gew.%, vorzugsweise von 0,005 bis 10 Gew.%, mehr bevorzugt von 0,01 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Tinte.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte kann hergestellt werden durch Auflösen oder Dispergieren des oben beschriebenen Phthalocyaninfarbstoffs und vorzugsweise eines Tensids in einem wässrigen Medium. Das "wässrige Medium", wie es erfindungsgemäß verwendet wird, meint Wasser oder eine Mischung von Wasser und einer geringen Menge an wassermischbarem organischem Lösungsmittel, wobei Additive, wie beispielsweise Benetzungsmittel, Stabilisator und Antiseptikum gewünschtenfalls hinzugefügt werden.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenlösung wird im Fall einer wasserlöslichen Tinte der Farbstoff vorzugsweise zuerst in Wasser aufgelöst und anschließend werden unterschiedliche Lösungsmittel und Additive hinzugefügt, aufgelöst und vermischt, um eine gleichförmige Tintenlösung zu liefern.
Um den Farbstoff und dergleichen aufzulösen, können unterschiedliche Verfahren, wie beispielsweise Rühren, Ultraschalleinstrahlung und Schütteln verwendet werden. Von diesen ist das Rühren bevorzugt. Bei der Durchführung des Rührens können unterschiedliche, im Fachgebiet bekannte Verfahren verwendet werden, wie beispielsweise Flussrühren und Rühren unter Ausnutzung der Scherkraft mittels eines Umkehrrührwerks oder eines Dissolvers. Ebenso kann vorteilhaft ein Rührverfahren unter Ausnutzung der Scherkraft mit der Bodenfläche eines Behälters, wie beispielsweise ein Magnetrührer, vorteilhaft verwendet werden.
Beispiele des wassermischbaren organischen Lösungsmittels, das erfindungsgemäß verwendet werden kann, schließen ein: Alkohole (z.B. Methanol, Ethanol, Propanol, Isopropanol, Butanol, Isobutanol, sec-Butanol, tert-Butanol, Pentanol, Hexanol, Cyclohexanol, Benzylalkohol), mehrwertige Alkohole (z.B. Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Polyethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Polypropylenglycol, Butylenglycol, Hexandiol, Pentandiol, Glycerin, Hexantriol, Thiodiglycol), Glycolderivate (z.B. Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonobutylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycoldiacetat, Ethylenglycolmonomethyletheracetat, Triethylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonophenylether), Amine (z.B. Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, N-Methyldiethanolamin, N-Ethyldiethanolamin, Morpholin, N-Ethylmorpholin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Triethylentetramin, Polyethylenimin, Tetramethylpropylendiamin) und andere polare Lösungsmittel (z.B. Formamid, N,N-Dimethylformamid, N,N-Dimethylacetamid, Dimethylsulfoxid, Sulfolan, 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon, N-Vinyl-2-pyrrolidon, 2-Oxazolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Acetonitril, Aceton). Diese wassermischbaren organischen Lösungsmittel können in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
In dem Fall, dass der oben beschriebene Phthalocyaninfarbstoff ein öllöslicher Farbstoff ist, kann die Tintenlösung hergestellt werden durch Auflösen des öllöslichen Farbstoffs in einem organischen Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt und seine Emulgierung-Dispergierung in einem wässrigen Medium.
Das organische Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung hat einen Siedepunkt von 150°C oder mehr, vorzugsweise 170°C oder mehr.
Beispiele davon schließen ein Phthalsäureester (z.B. Dibutylphthalat, Dioctylphthalat, Dicyclohexylphthalat, Di-2-ethylhexylphthalat, Decylphthalat, Bis-(2,4-di-tert-amylphenyl)isophthalat, Bis(1,1-diethylpropyl)phthalat), Ester von Phosphorsäure oder Phosphon (z.B. Diphenylphosphat, Triphenylphosphat, Tricresylphosphat, 2-Ethylhexyldiphenylphosphat, Dioctylbutylphosphat, Tricyclohexylphosphat, Tri-2-ethylhexylphosphat, Tridecylphosphat, Di-2-ethylhexylphenylphosphat), Benzoesäureester (z.B. 2-Ethylhexylbenzoat, 2,4-Dichlorbenzoat, Dodecylbenzoat, 2-Ethylhexyl-p-hydroxybenzoat), Amide (z.B. N,N-Diethyldodecanamid, N,N-Diethyllaurylamid), Alkohole oder Phenole (z.B. Isostearylalkohol, 2,4-Di-tert-amylphenol), aliphatische Ester (z.B. Dibutoxyethylsuccinat, Di-2-ethylhexylsuccinat, 2-Hexyldecyltetradecanoat, Tributylcitrat, Diethylazelat, Isostearyllactat, Trioctylcitrat), Anilinderivate (z.B. N,N-Dibutyl-2-butoxy-5-tert-octylanilin), chlorierte Paraffine (z.B. Paraffine mit einem Chlorgehalt von 10 bis 80 %), Trimesinsäureester (z.B. Tributyltrimesat), Dodecylbenzol, Diisopropylnaphthalin, Phenole (z.B. 2,4-Di-tert-amylphenyl, 4-Dodecyloxyphenol, 4-Dodecyloxycarbonylphenol, 4-(4-Dodecyloxyphenylsulfonyl)phenol), Carbonsäuren (z.B. 2-(2,4-Di-tert-amylphenoxy)buttersäure, 2-Ethoxyoctandecansäure), Alkylphosphorsäuren (z.B. Di-(2-ethylhexyl)phosphorsäure und Diphenylphosphorsäure). Das organische Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt kann in einer Menge von dem 0,01- bis 3-fachen, vorzugsweise von 0,01- bis 1,0-fachen in Einheiten des Gewichtsverhältnisses zu dem öllöslichen Farbstoff verwendet werden.
Diese organischen Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt können einzeln oder als Mischung unterschiedlicher Arten verwendet werden [beispielsweise Tricresylphosphat und Dibutylphthalat, Trioctylphosphat und Di(2-ethylhexyl)sebacat oder Dibutylphthalat und Poly(N-tert-butylacrylamid)].
Beispiele des organischen Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt für die erfindungsgemäße Verwendung mit Ausnahme der oben beschriebenen Verbindungen und das Syntheseverfahren dieser organischen Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt sind beispielsweise beschrieben in den US-Patenten Nrn. 2,322,027, 2,533,514, 2,772,163, 2,835,579, 3,594,171, 3,676,137, 3,689,271, 3,700,454, 3,748,141, 3,764,336, 3,765,897, 3,912,515, 3,936,303, 4,004,928, 4,080,209, 4,127,413, 4,193,802, 4,207,393, 4,220,711, 4,239,851, 4,278,757, 4,353,979, 4,363,873, 4,430,421, 4,430,422, 4,464,464, 4,483,918, 4,540,657, 4,684,606, 4,728,599, 4,745,049, 4,935,321 und 5,013,639, EP-A-276319, EP-A-286253, EP-A-289820, EP-A-309158, EP-A-309159, EP-A-309160, EP-A-509311, EP-A-510576, den ostdeutschen Patenten 147,009, 157,147, 159,573 und 225, 240A, dem britischen Patent 2091124A, JP-A-48-47335, JP-A-50-26530, JP-A-51-25133, JP-A-51-26036, JP-A-51-27921, JP-A-51-27922, JP-A-51-149028, JP-A-52-46816, JP-A-53-1520, JP-A-53-1521, JP-A-53-15127, JP-A-53-146622, JP-A-54-91325, JP-A-54-106228, JP-A-54-118246, JP-A-55-59464, JP-A-56-64333, JP-A-56-81836, JP-A-59-204041, JP-A-61-84641, JP-A-62-118345, JP-A-62-247364, JP-A-63-167357, JP-A-63-214744, JP-A-63-301941, JP-A-64-9452, JP-A-64-9454, JP-A-64-68745, JP-A-1-101543, JP-A-1-102545, JP-A-2-792, JP-A-2-4239, JP-A-2-43541, JP-A-4-29237, JP-A-4-30165, JP-A-4-232946 und JP-A-4-346338.
Das organische Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt wird in einem Gewichtsverhältnis vom 0,01- bis 3,0-fachen, vorzugsweise vom 0,01- bis 1,0-fachen zu dem öllöslichen Farbstoff verwendet.
Erfindungsgemäß wird der öllösliche Farbstoff und das organische Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt jeweils verwendet, indem es in einem wässrigen Medium Emulgierungsdispergiert wird. Bei der Emulgierungs-Dispersion kann ein organisches Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt verwendet werden, abhängig von dem jeweiligen Fall unter dem Gesichtspunkt der Emulgierbarkeit. Das organische Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt ist ein organisches Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von etwa 30°C bis 150°C bei Atmosphärendruck. Bevorzugte Beispiele davon schließen Ester (z.B. Ethylacetat, Butylacetat, Ethylpropionat, β-Ethoxyethylacetat, Methylcellosolvacetat), Alkohole (z.B. Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, zweiwertigen Butylalkohol), Ketone (z.B. Methylisobutylketon, Methylethylketon, Cyclohexanon), Amide (z.B. Dimethylformamid, N-Methylpyrrolidon) und Ether (z.B. Tetrahydrofuran, Dioxan) ein, jedoch die ist vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Bei der Emulgierungs-Dispersion wird eine Ölphase, die erhalten wird durch Auflösen des Farbstoffs in einem organischen Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt oder abhängig von dem jeweiligen Fall in einem gemischten Lösungsmittel eines organischen Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt und einem organischen Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt in einer wässrigen Phase, die hauptsächlich Wasser umfasst, dispergiert, um feine Öltröpfchen der Ölphase zu bilden. Dabei können in einer der oder beiden der wässrigen Phase und der Ölphase später beschriebene Additive, wie beispielsweise Tensid, Benetzungsmittel, Farbstoffstabilisator, Emulgierungsstabilisator, Antiseptikum und Fungizid gewünschtenfalls hinzugefügt werden.
Beim allgemeinen Emulgierungsverfahren wird eine Ölphase zu einer wässrigen Phase hinzugefügt, jedoch kann auch ein sogenanntes Phasenumkehrungs-Emulgierungsverfahren des tropfenweisen Zusatzes einer wässrigen Phase in eine Ölphase bevorzugt verwendet werden. Das oben beschriebene Emulgierungsverfahren kann auch verwendet werden, wenn der Phthalocyaninfarbstoff für die erfindungsgemäße Verwendung wasserlöslich ist und das Additiv öllöslich ist.
Bei der Durchführung der Emulgierungs-Dispersion können unterschiedliche Tenside verwendet werden. Bevorzugte Beispiele davon schließen anionische Tenside, wie Fettsäuresalz, Alkylschwefelsäureestersalz, Alkylbenzolsulfonat, Alkylnaphthalinsulfonat, Dialkylsulfosuccinat, Alkylphosphorsäureestersalz, Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensat und Polyoxyethylenalkylschwefelsäureestersalz und nichtionische Tenside, wie Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylallylether, Polyoxyethylen-Fettsäureester, Sorbitan-Fettsäureester, Polyoxyethylen-Sorbitan-Fettsäureester, Polyoxyethylenalkylamin, Glycerin-Fettsäureester und Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymer ein. Ebenso wird SURFYNOLS (hergestellt von Air Products & Chemicals), welches ein Polyoxyethylenoxid-Tensid auf Acetylen-Basis ist, bevorzugt verwendet. Zusätzlich sind amphotere Tenside vom Aminoxid-Typ, wie N,N-Dimethyl-N-alkylaminoxid bevorzugt. Darüber hinaus können Tenside verwendet werden, die beschrieben sind in JP-A-59-157636 (Seiten (37) bis (38)) und Research Disclosure, Nr. 308119 (1989).
Zum Zweck der Stabilisierung der Dispersion sofort nach der Emulgierung kann auch ein wasserlöslichs Polymer in Kombination mit dem Tensid hinzugefügt werden. Als das wasserlösliche Polymer werden Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethylenoxid, Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Copolymere davon bevorzugt verwendet. Zusätzlich werden ebenso natürliche wasserlösliche Polymere, wie Polysaccharide, Casein und Gelatine bevorzugt verwendet. Darüber hinaus kann für die Stabilisierung der Farbstoff-Dispersion auch ein Polymer, das sich in einem wässrigen Medium im wesentlichen nicht auflöst, wie beispielsweise Polyvinyl, Polyurethan, Polyester, Polyamid, Polyharnstoff und Polycarbonat, erhalten durch die Polymerisation von Acrylsäureestern, Methacrylsäureestern, Vinylestern, Acrylamiden, Methacrylamiden, Olefinen, Styrolen, Vinylethern und Acrylnitrilen in Kombination verwendet werden. Dieses Polymer enthält vorzugsweise -SO₃ ^- oder -COO^-. Im Fall der Verwendung dieses Polymers, das sich in einem wässrigen Medium im wesentlichen nicht auflöst, in Kombination, wird das Polymer vorzugsweise in einer Menge von 20 Gew.% oder weniger, mehr bevorzugt 10 Gew.% oder weniger, bezogen auf das organische Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt, verwendet.
Bei der Herstellung einer wässrigen Tinte durch Auflösen eines öllöslichen Farbstoffs oder eines organischen Lösungsmittels mit hohem Siedepunkt gemäß der Emulgierungs-Dispersion ist die Kontrolle der Partikelgröße wichtig. Um die Farbreinheit oder Dichte eines Bildes zu steigern, das durch den Tintenausstoß gebildet wird, ist es wesentlich, die durchschnittliche Partikelgröße zu verringern. Die durchschnittliche Partikelgröße ist in Einheiten der volumenmittleren Partikelgröße vorzugsweise 1 μm oder weniger, mehr bevorzugt 5 bis 100 nm.
Die volumenmittlere Partikelgröße und die Partikelgrößenverteilung der dispergierten Partikel kann leicht gemessen werden mit einem bekannten Verfahren, wie beispielsweise einem statischen Lichtstreuungsverfahren, dynamischen Lichtstreuungsverfahren, Zentrifugalabscheidungsverfahren und dem Verfahren, das beschrieben ist in Jikken Kagaku Koza (Lecture of Experimental Chemistry), 4. Auflage, Seiten 417–418. Beispielsweise wird die Tintenlösung mit destilliertem Wasser verdünnt, so dass die Partikelkonzentration in der Tinte 0,1 bis 1 Gew.% wird, und dann kann die Partikelgröße leicht gemessen werden mit einem handelsüblichen Gerät zur Messung der volumenmittleren Partikelgröße (beispielsweise, Microtrac UPA, hergestellt von Nikkiso K.K.). Das dynamische Lichtstreuungsverfahren unter Verwendung des Laser-Doppler-Effekts ist besonders bevorzugt, weil auch eine geringe Partikelgröße gemessen werden kann.
Die volumenmittlere Partikelgröße ist eine mittlere Partikelgröße, die nach dem Partikelvolumen gewichtet ist und wird erhalten durch Multiplikation des Durchmessers eines Einzelpartikels bei dem Zusammenrechnen von Partikeln mit dem Volumen des Partikels und Dividieren der Gesamtsumme der erhaltenen Werte durch das Gesamtvolumen der Partikel. Die volumenmittlere Partikelgröße wird beschrieben in Soichi Muroi, Kobunshi Latex no Kagaku (Chemistry of Polymer Latex), Seite 119, Kobunshi Kanko Kai.
Ebenso zeigt sich, dass die Gegenwart grober Partikel die Druckperformance in hohem Maße beeinträchtigt. Im einzelnen verstopfen die groben Partikel die Düse des Kopfs oder selbst wenn die Düse nicht verstopft wird, bildet sich ein Boden und bewirkt ein Versagen oder das Verrutschen bei dem Ausstoß der Tinte und beeinträchtigt die Druckperformance ernsthaft. Um diese Probleme zu vermeiden, ist es wichtig, dass, wenn die Tinte hergestellt wird, die Zahl von Partikeln mit einer Partikelgröße von 5 μm oder mehr und die Zahl von Partikeln mit einer Partikelgröße von 1 μm oder mehr auf 10 oder weniger bzw. 1.000 oder weniger in 1 μl Tinte verringert wird.
Um diese groben Partikel zu entfernen, kann ein bekanntes Verfahren, wie beispielsweise Zentrifugentrennung oder Mikrofiltration, verwendet werden. Dieser Trennungsschritt kann unmittelbar nach der Emulgierungs-Dispersion durchgeführt werden oder er kann sofort vor dem Einfüllen der Tinte in eine Tintenkartusche durchgeführt werden, nachdem verschiedene Additive, wie Benetzungsmittel und Tensid, zu der emulgierten Dispersion hinzugefügt wurden.
Ein mechanisches Emulgiergerät ist wirksam zur Verringerung der mittleren Partikelgröße und die Eliminierung grober Partikel.
Als das Emulgiergerät können bekannte Vorrichtungen, wie ein einfacher Rührer, ein Impeller-Rührsystem, Inline-Rührsystem, Mühlensystem, wie beispielsweise Kolloidmühle und Ultraschallsystem verwendet werden, jedoch ist ein Hochdruckhomogenisator besonders bevorzugt.
Der Mechanismus des Hochdruckhomogenisators ist ausführlich im US-Patent 4,533,254 und JP-A-6-47264 beschrieben. Beispiele des handelsüblichen Geräts schließen den Gaulin Homogenizer (hergestellt von A.P.V Gaulin Inc.), Microfluidizer (hergestellt von Microfluidex Inc.) und Altimizer (hergestellt von Sugino Machine) ein.
Der neue Hochdruck-Homogenisator mit einem Mechanismus zur Pulverisierung von Partikeln in einem Ultrahochdruck-Strahlstrom, der beschrieben ist im US-Patent 5,720,551, ist besonders wirksam für die erfindungsgemäße Emulgierungs-Dispersion. Beispiele des Emulgiergeräts unter Verwendung dieses Ultrahochdruck-Strahlstroms schließen DeBEE2000 (hergestellt von BEE International Ltd.) ein.
Bei der Durchführung der Emulgierung durch ein Hochdruck-Emulgierungs-Dispergier-Gerät ist der Druck 50 MPa oder mehr, vorzugsweise 60 MPa oder mehr, mehr bevorzugt 180 MPa oder mehr.
Ein Verfahren der Verwendung von zwei oder mehreren Emulgiervorrichtungen, beispielsweise die Emulgierung in einem Rühremulgiergerät und anschließendes Durchführen durch einen Hochdruckhomogenisator ist besonders bevorzugt. Ebenso ist ein Verfahren, bei dem zunächst einmal die Farbstofflösung mit einem solchen Emulgiergerät Emulgierungsdispergiert wird und nach Zusatz von Additiven, wie beispielsweise Benetzungsmittel und Tensid, erneut die Dispersion durch einen Hochdruck-Homogenisator geführt wird, bevor die Tinte in eine Kartusche gefüllt wird, bevorzugt.
In dem Fall, dass ein organisches Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt zusätzlich zu einem organischen Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt enthalten ist, wird das Lösungsmittel mit niedrigem Siedepunkt vorzugsweise entfernt im Hinblick auf die Stabilität des emulgierten Produkts, die Sicherheit und Hygiene. Zur Entfernung des Lösungsmittels mit niedrigem Siedepunkt können je nach der Art des Lösungsmittels unterschiedliche bekannte Verfahren verwendet werden. Beispiele des Verfahrens schließen Verdampfung, Vakuumverdampfung und Ultrafiltration ein. Diese Entfernung des organischen Lösungsmittels mit niedrigem Siedepunkt wird vorzugsweise durchgeführt, so bald wie möglich unmittelbar nach der Emulgierung.
Das Herstellungsverfahren der Tinte für das Tintenstrahlen wird ausführlich beschrieben in JP-A-5-148436, JP-A-5-295312, JP-A7-97541, JP-A-7-82515 und JP-A-7-118584 und die in diesen Patentveröffentlichungen beschriebenen können auch bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte benutzt werden.
In der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte können Additive, wie beispielsweise ein Trocknungshemmstoff zum Verhindern des Verstopfens infolge des Trocknens der Tinte am Ausstoßport, Permeationsbeschleuniger, um eine erfolgreichere Permeation von Tinte in Papier zu erzielen, Ultraviolett-Absorptionsmittel, Antioxidationsmittel, Mittel zur Einstellung der Viskosität, Mittel zur Einstellung der Oberflächenspannung, Dispergiermittel, Dispersionsstabilistor, Fungizid, Rosthemmstoff, Mittel zur Einstellung des pH, Schaumverhinderungsmittel und Chelatbildner geeignet ausgewählt und in einer geeigneten Menge verwendet werden.
Der Trocknungshemmstoff für die Verwendung in der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel mit einem niedrigeren Dampfdruck als Wasser. Spezielle Beispiele davon schließen mehrwertige Alkohole, die repräsentiert sind durch Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Thiodiglycol, Dithiodiglycol, 2-Methyl-1,3-propandiol, 1,2,6-Hexantriol, Acetylenglycolderivat, Glycerin und Trimethylolpropan; Niederalkylether von mehrwertigem Alkohol, wie Ethylenglycolmonomethyl- (oder Ethyl-)ether, Diethylenglycolmonomethyl- (oder Ethyl-)ether und Triethylenglycolmonoethyl- (oder Butyl-)ether; heterocyclische Ringe, wie 2-Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyriolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und N-Ethylmorpholin; schwefelhaltige Verbindungen, wie Sulfolan, Dimethylsulfoxid und 3-Sulfolen; polyfunktionelle Verbindungen, wie Diacetonalkohol und Diethanolamin; und Harnstoffderivate ein. Von diesen sind mehrwertige Alkohole, wie Glycerin und Diethylenglycol bevorzugt. Diese Trocknungshemmstoffe können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Der Trocknungshemmstoff ist vorzugsweise in der Tinte in einer Menge von 10 bis 50 Gew.% enthalten.
Beispiele des Permeationsbeschleunigers für die erfindungsgemäße Verwendung schließen Alkohole ein, wie Ethanol, Isopropanol, Butanol, Di(tri)ethylenglycolmonobutylether und 1,2-Hexandiol, Natriumlaurylsulfat, Natriumoleat und nichtionische Tenside. Eine ausreichend hohe Wirkung kann erhalten werden durch Zugabe von 10 bis 30 Gew.% des Permeationsbeschleunigers in die Tinte. Der Permeationsbeschleuniger wird vorzugsweise in einer Menge verwendet, die kein Ausbluten von gedruckten Buchstaben oder kein Hindurchdrucken verursacht.
Erfindungsgemäß wird ein Ultraviolett-Absorptionsmittel verwendet zur Verbesserung der Haltbarkeit eines Bildes und Beispiele des Ultraviolett-Absorptionsmittels, das verwendet werden kann, schließen Verbindungen auf Benzotriazol-Basis, die beschrieben sind in JP-A-58-185677, JP-A-61-190537, JP-A-2-782, JP-A-5-197075 und JP-A-9-34057 ein, Verbindungen auf Benzophenon-Basis, die beschrieben sind in JP-A-46-2784, JP-A-5-194483 und US-Patent 3,214,463 ein, Verbindungen auf Zimtsäurebasis, die beschrieben sind in JP-B-48-30492 (die hier verwendete Bezeichnung "JP-B" bezeichnet eine "geprüfte japanische Patentveröffentlichung"), JP-B-56-21141 und JP-A-10-88106, Verbindungen auf Triazin-Basis, die beschrieben sind in JP-A-4-298503, JP-A-8-53427, JP-A-8-239368, JP-A-10-182621 und JP-T-8-501291 (die hier verwendete Bezeichnung "JP-T" meint eine "veröffentlichte japanische Übersetzung einer PCT-Patentanmeldung"), Verbindungen, die beschrieben sind in Research Disclosure Nr. 24239 und Verbindungen, die Ultraviolettlicht absorbieren und Fluoreszenzlicht emittieren, sogenannte optische Fluoreszenzaufheller, die wiedergegeben sind durch Verbindungen auf Benzoxazol-Basis, ein.
Erfindungsgemäß wird ein Antioxidationsmittel verwendet, um die Haltbarkeit eines Bildes zu verbessern und unterschiedliche organische Färbungshemmstoffe und solche auf Metallkomplexbasis können dafür verwendet werden. Beispiele des organischen Entfärbungshemmstoffs schließen Hydrochinone, Alkoxyphenole, Dialkoxyphenole, Phenole, Aniline, Amine, Indane, Chromane, Alkoxy-Aniline und heterocyclische Ringe ein. Beispiele des Metallkomplexes schließen Nickelkomplex und Zinkkomplex ein. Im einzelnen können Verbindungen, die beschrieben sind in den Patenten, die genannt sind in Research Disclosure, Nrn. 17643 (Punkte VII-I bis VII-J), 15162, 18716 (Seite 650, linke Spalte), 36544 (Seite 527), 307105 (Seite 872) und 15162, sowie Verbindungen, die eingeschlossen sind in die Formeln repräsentativer Verbindungen und in Beispielverbindungen, die beschrieben sind in JP-A-62-215272 (Seiten 127 bis 137), verwendet werden.
Beispiele des Fungizids für die erfindungsgemäße Verwendung schließen Natriumdehydroacetat, Natriumbenzoat, Natriumpyridinthion-1-oxid, Ethyl-p-hydroxybenzoat, 1,2-Benzisothiazolin-3-on und Salze davon ein. Das Fungizid wird in der Tinte vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 5,00 Gew.% verwendet.
Diese werden ausführlich beschrieben in Bokin Bobai Zai Jiten, (Dictionary of Microbicide and Fungicide), zusammengestellt von Nippon Bokin Bobai Gakkai Jiten Henshu Iinkai.
Beispiele des Rosthemmstoffs schließen saures Sulfit, Natriumthiosulfat, Ammonthioglycolat, Diisopropylammoniumnitrit, Pentaerythritoltetranitrat, Dicyclohexylammoniumnitrit und Benzotriazol ein. Der Rosthemmstoff wird in der Tinte vorzugsweise in einer Menge von 0,02 bis 5,00 Gew.% verwendet.
Das Mittel zur pH-Einstellung für die erfindungsgemäße Verwendung wird geeignet verwendet zur Einstellung des pH, und um Dispersionsstabilität zu verleihen. Der pH der Tinte wird vorzugsweise auf 8 bis 11 bei 25°C eingestellt. Wenn der pH weniger als 8 ist, nimmt die Löslichkeit des Farbstoffs ab, was leicht das Verstopfen einer Düse verursacht, während dann, wenn er 11 übersteigt, die Wasserbeständigkeit dazu neigt, sich zu verschlechtern. Beispiele des Mittels zur Einstellung des pH schließen als basisches organische Basen und anorganische Alkalis und als saures organische Säuren und anorganische Säuren ein.
Beispiele der basischen Verbindung, die verwendet werden kann, schließen anorganische Verbindungen, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumacetat, Kaliumacetat, Natriumphosphat und Natriummonohydrogenphosphat und organische Basen, wie wässrigen Ammoniak, Methylamin, Ethylamin, Diethylamin, Triethylamin, Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Ethylendiamin, Piperidin, Diazabicyclooctan, Diazabicycloundecen, Pyridin, Chinolin, Picolin, Lutidin und Collidin ein.
Beispiele der sauren Verbindung, die verwendet werden kann, schließen anorganische Verbindungen, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Borsäure, Natriumhydrogensulfat, Kaliumhydrogensulfat, Kaliumdihydrogenphosphat und Natriumdihydrogenphosphat ein; und organische Verbindungen, wie Essigsäure, Weinsäure, Benzoesäure, Trifluoressigsäure, Methansulfonsäure, Ethansulfonsäure, Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure, Saccharinsäure, Phthalsäure, Picolinsäure, Chinolinsäure ein.
Die Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Tinte ist von 0,01 bis 10 S/m, vorzugsweise von 0,05 bis 5 S/m.
Die Leitfähigkeit kann gemessen werden mit einem Elektrodenverfahren unter Verwendung eines handelsüblichen gesättigten Kaliumchlorids.
Die Leitfähigkeit kann hauptsächlich kontrolliert werden durch die Ionenkonzentration in einer Lösung auf Wasserbasis. In dem Fall, dass die Salzkonzentration hoch ist, kann Entsalzung durchgeführt werden unter Verwendung einer Ultrafiltrationsmembran oder dergleichen. Ebenso kann im Fall der Kontrolle der Leitfähigkeit durch Zusatz eines Salzes oder dergleichen die Leitfähigkeit kontrolliert werden durch Zusatz unterschiedlicher organischer oder anorganischer Salze.
Beispiele des anorganischen Salzes, das verwendet werden kann, schließen anorganische Verbindungen, wie Kaliumhalogenid, Natriumhalogenid, Natriumsulfat, Kaliumsulfat, Natriumhydrogensulfat, Kaliumhydrogensulfat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Natriumhydrogencarbonat, Kaliumhydrogencarbonat, Natriumphosphat, Natriummonohydrogenphosphat, Borsäure, Kaliumdihydrogenphosphat und Natriumdihydrogenphosphat ein. Ebenso können organische Verbindungen, wie Natriumacetat, Kaliumacetat, Kaliumtartrat, Natriumtartrat, Natriumbenzoat, Kaliumbenzoat, Natrium-p-toluolsulfonat, Kaliumsaccharinat, Kaliumphthalat und Natriumpicolinat verwendet werden.
Die Leitfähigkeit kann auch kontrolliert werden durch Auswahl anderer Additivkomponenten.
Die Viskosität der erfindungsgemäßen Tinte bei 25°C ist von 1 bis 20 mPa·s, vorzugsweise von 2 bis 15 mPa·s, mehr bevorzugt von 2 bis 10 mPa·s. Wenn die Viskosität 30 mPa·s übersteigt, nimmt die Fixierungsgeschwindigkeit des aufgezeichneten Bildes ab und auch die Ausstoß-Performance verringert sich, während dann, wenn sie weniger als 1 mPa·s ist, das aufgezeichnete Bild verwaschen ist und folglich in der Qualität ("grade") verringert ist.
Die Viskosität kann frei eingestellt werden durch die Menge des hinzugefügten Tintenlösungsmittels. Beispiele des Tintenlösungsmittels schließen Glycerin, Diethylenglycol, Triethanolamin, 2-Pyrrolidon, Diethylenglycolmonobutylether und Triethylenglycolmonobutylether ein.
Auch ein Mittel zur Einstellung der Viskosität kann verwendet werden. Beispiele des Mittels zur Einstellung der Viskosität schließen Cellulosen, wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol und nichtionische Tenside ein. Diese werden ausführlich beschrieben in Nendo Chosei Gijutsu (Viscosity Adjusting Technology), Kapitel 9, Gijutsu Joho Kyokai (1999), und Inkjet Printer Yo Chemicals (98 Zoho)-Zairyo no Kaihatsu Doko-Tenbo Chosa-(Chemicals for Inkjet Printer (vergrößerte Ausgabe von 98)-Survey on Tendency Prospect of Development of Materials-), Seiten 162–174, CMC (1997).
Das Verfahren zur Messung der Viskosität der Flüssigkeit wird ausführlich beschrieben in JIS Z8803, jedoch kann die Viskosität leicht gemessen werden mit einem kommerziell erhältlichen Viskometer. Beispielsweise schließt das Rotationsviskometer B-Typ-Viskometer und E-Typ-Viskometer, hergestellt von Tokyo Keiki Co., ein. Erfindungsgemäß wird die Viskosität bei 25°C gemessen unter Verwendung eines Vibrationsviskometers, Modell VM100A-L, hergestellt von Yamaichi Denki. Die Einheit der Viskosität ist Pascalsekunde (Pa·s), jedoch wird gewöhnlich Milli-Pascalsekunde (mPa·s) verwendet.
Ganz gleich, ob die dynamische Oberflächenspannung oder statische Oberflächenspannung verwendet wird, ist die Oberflächenspannung der Tinte für die erfindungsgemäße Verwendung vorzugsweise 20 bis 50 mN/m, mehr bevorzugt 20 bis 40 mN/m bei 25°C. Wenn die Oberflächenspannung 50 mN/m übersteigt, werden die Ausstoßstabilität und Druckqualität ernsthaft verschlechtert, beispielsweise wird Ausbluten beim Farbmischen oder Auslaufen eines Tintenstrichs (feathering) verursacht, während, wenn die Oberflächenspannung der Tinte weniger als 20 mN/m ist, Druckversagen auftreten kann infolge des Anhaftens von Tinte an die Oberfläche der Apparatur beim Ausstoß.
Um die Oberflächenspannung einzustellen, kann ein kationisches, anionisches oder nichtionisches Tensid unterschiedlicher Arten, die oben beschrieben sind, hinzugefügt werden. Das Tensid wird vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 20 Gew.%, mehr bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Tinte für das Tintenstrahlen, verwendet. Die Tenside können in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Als das Verfahren zur Messung der statischen Oberflächenspannung sind eine Kapillarerhöhungsmethode, eine Tropfmethode, eine Methode mit aufgehängtem Ring und dergleichen bekannt. Erfindungsgemäße wird eine Methode mit vertikaler Platte als die Methode zur Messung der statischen Oberflächenspannung verwendet.
Wenn eine dünne Glas- oder Platinplatte vertikal aufgehängt wird, während ein Teil der Platte in eine Flüssigkeit eingetaucht ist, wirkt die Oberflächenspannung der Flüssigkeit nach unten entlang dem Kontaktbereich zwischen der Flüssigkeit und der Platte. Diese Kraft wird durch eine Kraft nach oben ausgeglichen und hierdurch kann die Oberflächenspannung gemessen werden.
Als Verfahren zur Messung der dynamischen Oberflächenspannung sind eine Vibrationsstrahlmethode, eine Meniskustropfmethode, eine Maximalblasendruckmethode und dergleichen bekannt, wie beispielsweise beschrieben in Shin Jikken Kagaku Koza, Kaimen to Colloid (New Lecture of Experimental Chemistry, Interface and Colloid), Band 18, Seiten 69–90, Maruzen (1977). Darüber hinaus ist eine Methode des zerrissenen Flüssigkeitsfilms, die beschrieben ist in JP-A-3-2064 bekannt. Erfindungsgemäß wird eine Differenzblasendruckmethode als die Methode zur Messung der dynamischen Oberflächenspannung verwendet. Das Prinzip und die Methode der Messung werden nachstehend beschrieben.
Wenn eine Blase in einer Lösung, die durch Rühren gleichförmig gemacht wird, hergestellt wird, wird eine Gas-Flüssigkeit-Grenzfläche neu geschaffen und Tensidmoleküle in der Lösung sammeln sich mit konstanter Geschwindigkeit an der Wasseroberfläche. Wenn die Blasenrate (Blasenherstellungsrate) geändert wird, sammelt sich, wenn die Produktionsrate abnimmt, eine größere Zahl Tensidmoleküle an der Blasenoberfläche. Folglich ist der maximale Blasendruck unmittelbar bevor die Blase platzt klein und der maximale Blasendruck (Oberflächenspannung) für die Blasenrate kann detektiert werden. Die dynamische Oberflächenspannung wird vorzugsweise gemessen mit einem Verfahren, bei dem Blasen in einer Lösung hergestellt werden unter Verwendung großer und kleiner zweier Sonden, Messen des Differenzdrucks in dem Maximalblasendruckzustand zwischen zwei Sonden und berechnen der dynamischen Oberflächenspannung.
Die nicht-flüchtige Komponente in der erfindungsgemäßen Tinte macht vorzugsweise von 10 bis 70 Gew.% der Gesamtmenge der Tinte aus im Hinblick auf die Ausstoßstabilität der Tinte, die Qualität des gedruckten Bildes, unterschiedliche Beständigkeiten des Bildes oder Reduktion des Verschmierens eines Bildes nach dem Drucken oder in der Klebrigkeit der bedruckten Oberfläche. Die nicht-flüchtige Komponente ist mehr bevorzugt 20 bis 60 Gew.% im Hinblick auf die Ausstoßstabilität der Tinte und Verringerung im Verlaufen des Bildes nach dem Drucken.
Die hier verwendete nicht-flüchtige Komponente meint eine flüssige oder feste Komponente mit einem Siedepunkt von 150°C oder mehr bei 1 Atm oder eine Komponente mit hoher Molekularmenge. Die nicht-flüchtige Komponente in der Tintenstrahlaufzeichnungstinte schließt einen Farbstoff und ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt ein und schließt ebenso einen Polymerlatex, ein Tensid, einen Farbstoffstabilisator, ein Fungizid und ein Puffermittel ein, die gewünschtenfalls hinzugefügt werden. Viele dieser nichtflüchtigen Komponenten, mit Ausnahme des Farbstoffstabilisators, verringern die Dispersionsstabilität der Tinte und sogar nach dem Drucken verbleiben sie auf dem Tintenstrahlbild-aufnehmenden Papier, um die Aggregation und wiederum die Stabilisierung des Farbstoffs auf dem bildaufnehmenden Papier zu hemmen und verschlechtern verschiedene Beständigkeiten des Bildbereichs oder Verschmieren des Bildes unter Bedingungen hoher Luftfeuchtigkeit.
Erfindungsgemäß kann auch eine Verbindung mit hoher Molekularmenge enthalten sein. Die hier verwendete Verbindung mit hoher Molekularmenge meint alle Polymerverbindungen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von 5.000 oder mehr, die in der Tinte enthalten sind. Beispiele der Polymerverbindung schließen eine wasserlösliche Polymerverbindung, die sich im wesentlichen in einem wässrigen Medium auflöst, eine wasserdispergierbare Polymerverbindung, wie beispielsweise Polymerlatex und Polymeremulsion und eine alkohollösliche Polymerverbindung, die sich in einem mehrwertigen Alkohol, der als ein Hilfslösungsmittel verwendet wird, auflöst, ein, jedoch schließt die erfindungsgemäß verwendete Verbindung mit hohem Molekulargewicht alle Polymerverbindungen ein, die sich im wesentlichen gleichförmig in der Tintenlösung auflösen oder dispergieren.
Spezielle Beispiele der wasserlöslichen Polymerverbindung schließen wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol, Silanol-modifizierten Polyvinylalkohol, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyalkylenoxid (z.B. Polyethylenoxid, Polypropylenoxid) und Polyalkylenoxid-Derivate; natürliche wasserlösliche Polymere, wie Polysaccharid, Stärke, kationisierte Stärke, Casein und Gelatine; wässrige Acrylharze, wie Polyacrylsäure, Polyacrylamid und Copolymere davon; wässriges Alkydharz; und wasserlösliche Polymerverbindungen mit einer -SO₃ ^-- oder -COO^--Gruppe innerhalb des Moleküls und im wesentlichen auflösbar in einem wässrigen Medium, ein.
Spezielle Beispiele des Polymerlatex schließen einen Styrol-Butadien-Latex, einen Styrol-Acryl-Latex und einen Polyurethan-Latex ein und spezielle Beispiele der Polymeremulsion schließen eine Acrylemulsion ein.
Diese wasserlöslichen Polymerverbindungen können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
Wie oben beschrieben, wird die wasserlösliche Polymerverbindung als das Mittel zur Einstellung der Viskosität verwendet, um so die Viskosität von Tinte auf eine Viskositätsregion einzustellen, die gute Ausstoßeigenschaft gibt, wenn jedoch die Menge der zugesetzten wasserlöslichen Polymerverbindung groß ist, erhöht sich die Viskosität der Tinte und verringert so die Ausstoßstabilität der Tintenlösung und nach der Alterung der Tinte wird die Düse durch das Präzipitat leicht verstopft.
Die Menge der als das Mittel zur Einstellung der Viskosität zugesetzten Polymerverbindung variiert abhängig von dem Molekulargewicht der zugefügten Verbindung (wenn das Molekulargewicht höher ist, kann die zugesetzte Menge kleiner sein), jedoch ist die zugesetzte Menge 0 bis 5 Gew.%, vorzugsweise 0 bis 3 Gew.%, mehr bevorzugt 0 bis 1 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Erfindungsgemäß wird, abgesehen von dem zuvor beschriebenen Tensid, ein nichtionisches, kationisches oder anionisches Tensid als das Mittel zur Einstellung der Oberflächenspannung verwendet. Beispiele des anionischen Tensids schließen ein Fettsäuresalz, ein Alkylschwefelsäureestersalz, ein Alkylbenzolsulfonat, ein Alkylnaphthalinsulfonat, ein Dialkylsulfosuccinat, ein Alkylphosphorsäureestersalz, ein Naphthalinsulfonsäure-Formalin-Kondensat und ein Polyoxyethylenalkylschwefelsäureestersalz ein. Beispiele des nichtionischen Tensids schließen einen Polyoxyethylenalkylether, einen Polyoxyethylenalkylallylether, einen Polyoxyethylen-Fettsäureester, einen Sorbitan-Fettsäureester, einen Polyoxyethylen-Sorbitan-Fettsäureester, ein Polyoxyethylenalkylamin, einen Glycerin-Fettsäureester und ein Oxyethylen-Oxypropylen-Blockcopolymer ein. Ebenso wird SURFYNOLS (hergestellt von Air Products & Chemicals), welches ein Polyoxyethylenoxid-Tensid auf Acetylen-Basis ist, bevorzugt verwendet. Zusätzlich sind amphotere Tenside vom Aminoxid-Typ, wie beispielsweise N,N-Dimethyl-N-alkylaminoxid bevorzugt. Darüber hinaus können Tenside verwendet werden, die beschrieben sind in JP-A-59-157636 (Seiten (37) bis (38)) und Research Disclosure, Nr. 308119 (1989).
Erfindungsgemäß können gewünschtenfalls unterschiedliche oben beschriebene kationische, anionische oder nichtionische Tenside als ein Dispergiermittel oder ein Dispersionsstabilisator verwendet werden, und eine Verbindung auf Fluor- oder Siliconbasis oder ein Chelatbildner, der durch EDTA repräsentiert ist, kann als ein Entschäumungsmittel verwendet werden.
Das Aufzeichnungspapier und der Aufzeichnungsfilm für die erfindungsgemäße Verwendung werden nachstehend beschrieben.
Der Träger, der für das Aufzeichnungspapier oder den Film verwendet werden kann, wird beispielsweise hergestellt aus einer chemischen Pulpe, wie LBKP und NBKP, einer mechanischen Pulpe, wie GP, PGW, RMP, TMP, CTMP, CMP und CGP, einer Altpapierpulpe, wie DIP, gewünschtenfalls durch Zumischen herkömmlich bekannter Additive, wie Pigment, Bindemittel, Schlichtemittel, Fixiermittel, Kationmittel und Mittel zur Erhöhung der Papierfestigkeit, und anschließendes Bilden der Mischung in Bögen unter Verwendung unterschiedlicher Vorrichtungen, wie Langsiebpapiermaschine und Zylinderpapiermaschine. Mit Ausnahme dieser Träger können synthetisches Papier oder Plastikfolien als Träger verwendet werden. Die Dicke des Trägers ist vorzugsweise 10 bis 250 μm und das Basisgewicht ist vorzugsweise von 10 bis 250 g/m².
Eine Bildaufnahmeschicht und eine Rückseitenüberzugsschicht kann auf dem Träger, so wie er ist, vorgesehen sein, um ein bildaufnehmendes Material für die erfindungsgemäße Tinte herzustellen, oder eine bildaufnehmende Schicht und eine Rückseitenüberzugsschicht kann vorgesehen werden nach Vorsehen einer Leimpressen- oder Anker-Überzugsschicht unter Verwendung oder Stärke, Polyvinylalkohol oder dergleichen, um ein bildaufnehmendes Material herzustellen. Der Träger kann auch einer Abflachungsbehandlung mit einer Kalandriervorrichtung, wie beispielsweise Maschinenkalander, TG-Kalander und Weichkalander unterzogen werden.
Erfindungsgemäß ist der Träger vorzugsweise Papier oder Plastikfolie, deren beide Oberflächen laminiert sind mit Polyolefin (beispielsweise Polyethylen, Polystyrol, Polybuten oder einem Copolymer davon) oder Polyethylenterephthalat. Zu dem Polyolefin wird ein Weißpigment (beispielsweise Titanoxid oder Zinkoxid) oder ein Abtönungsfarbstoff (beispielsweise Kobaltblau, Ultramarin oder Neodymiumoxid) bevorzugt hinzugefügt.
Die auf dem Träger vorgesehene bildaufnehmende Schicht enthält ein poröses Material und ein wässriges Bindemittel. Ebenso enthält die bildaufnehmende Schicht vorzugsweise ein Pigment und das Pigment ist vorzugsweise ein Weißpigment. Beispiele des Weißpigments schließen anorganische Weißpigmente, wie Calciumcarbonat, Kaolin, Talk, Ton, Diatomeenerde, synthetisches amorphes Silica, Aluminiumsilicat, Magnesiumsilicat, Calciumsilicat, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Lithopon, Zeolith, Bariumsulfat, Calciumsulfat, Titandioxid, Zinksulfid und Zinkcarbonat, sowie organische Pigmente, wie Pigment auf Styrol-Basis, Pigment auf Aryl-Basis, Harnstoffharz und Melaminharz ein. Von diesen sind poröse anorganische Weißpigmente bevorzugt und synthetisches amorphes Silica und dergleichen mit einer großen Porenfläche sind am meisten bevorzugt. Das synthetische amorphe Silica kann entweder ein Kieselsäureanhydrid sein, das erhalten wird mit einem Trockenherstellungsverfahren (Gasphasenverfahren) oder ein Kieselsäurehydrat, das erhalten wird mit einem Feuchtherstellungsverfahren.
Spezielle Beispiele des Aufzeichnungspapiers, das das Pigment in der bildaufnehmenden Schicht enthält, das verwendet werden kann, schließen diejenigen ein, die offenbart sind in JP-A-10-81064, JP-A-10-119423, JP-A-10-157277, JP-A-10-217601, JP-A-11-348409, JP-A-2001-138621, JP-A-2000-43401, JP-A-2000-211235, JP-A-2000-309157, JP-A-2001-96897, JP-A-2001-138627, JP-A-11-91242, JP-A-8-2087, JP-A-8-2090, JP-A-8-2091, JP-A-8-2093, JP-A-8-174992, JP-A-11-192777 und JP-A-2001-301314.
Beispiele des in der bildaufnehmenden Schicht enthaltenen wässrigen Bindemittels schließen wasserlösliche Polymere, wie Polyvinylalkohol, Silanol-modifizierten Polyvinylalkohol, Stärke, kationisierte Stärke, Casein, Gelatine, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyalkylenoxid und Polyalkylenoxid-Derivate sowie wasserdispergierbare Polymere, wie Styrol-Butadien-Latex und Acrylemulsion ein. Diese wässrigen Bindemittel können einzeln oder in Kombination von zwei oder mehreren davon verwendet werden. Unter diesen sind Polyvinylalkohol und Silanol-modifizierter Polyvinylalkohol erfindungsgemäß bevorzugt im Hinblick auf die Adhäsion an das Pigment und die Beständigkeit der Tinte aufnehmenden Schicht gegen die Abtrennung.
Die bildaufnehmende Schicht kann ein Beizmittel, ein Water-Proofing-Mittel, ein Mittel zur Erhöhung der Lichtechtheit, ein Mittel zur Erhöhung der Gasbeständigkeit, ein Tensid, ein Härtungsmittel und andere Additive zusätzlich zu dem Pigment und dem wässrigen Bindemittel enthalten.
Das zu der bildaufnehmenden Schicht hinzugefügte Beizmittel ist vorzugsweise immobilisiert und zu diesem Zweck wird vorzugsweise ein Polymer-Beizmittel verwendet.
Das Polymer-Beizmittel ist beschrieben in JP-A-48-28325, JP-A-54-74430, JP-A-54-124726, JP-A-55-22766, JP-A-55-142339, JP-A-60-23850, JP-A-60-23851, JP-A-60-23852, JP-A60-23853, JP-A-60-578368, JP-A-60-60643, JP-A-60-118834, JP-A-60-122940, JP-A-60-122941, JP-A-60-122942, JP-A-60-235134, JP-A-1-161236 und US-Patenten 2,484,430, 2,548,564, 3,148,061, 3,309,690, 4,115,124, 4,124,386, 4,193,800, 4,273,853, 4,282,305 und 4,450,224. Ein bildaufnehmendes Material, das das in JP-A-1-161236 (Seiten 212 bis 215) beschriebene Polymerbeizmittel enthält, ist besonders bevorzugt. Wenn das in dieser Patentveröffentlichung beschriebene Polymer-Beizmittel verwendet wird, kann ein Bild mit ausgezeichneter Bildqualität erhalten werden und gleichzeitig wird die Lichtechtheit des Bildes verbessert.
Das Water-Proofing-Mittel ist wirksam, um ein wasserbeständiges Bild zu erhalten. Das Water-Proofing-Mittel ist vorzugsweise ein kationisches Harz. Beispiele des kationischen Harzes schließen Polyamidopolyamin-Epichlorhydrin, Polyethylenimin, Polyaminsulfon, Poly-Dimethyldiallyl-Ammoniumchlorid und kationisches Polyacrylamid ein. Der Gehalt an dem kationischen Harz ist vorzugsweise 1 bis 15 Gew.%, mehr bevorzugt 3 bis 10 Gew.%, bezogen auf den Gesamtfeststoffgehalt der bildaufnehmenden Schicht.
Beispiele des Mittels zur Erhöhung der Lichtechtheit und des Mittels zur Erhöhung der Gasbeständigkeit schließen Phenolverbindungen, gehinderte Phenolverbindungen, Thioetherverbindungen, Thioharnstoffverbindungen, Thiocyansäureverbindungen, Aminverbindungen, gehinderte Aminverbindungen, TEMPO-Verbindungen, Hydrazinverbindungen, Hydrazidverbindungen, Amidinverbindungen, Vinylgruppen enthaltende Verbindungen, Esterverbindungen, Amidverbindungen, Etherverbindungen, Alkoholverbindungen, Sulfinsäureverbindungen, Saccharide, wasserlösliche Reduktionsmittel, organische Säuren, anorganische Säuren, Hydroxygruppen-enthaltende organische Säuren, Benzotriazolverbindungen, Benzophenonverbindungen, Triazinverbindungen, heterocyclische Verbindungen, wasserlösliche Metallsalze, organische Metallverbindungen und Metallkomplexe ein.
Spezielle Beispiele dieser Verbindungen schließen diejenigen ein, die beschrieben sind in JP-A-10-182621, JP-A-2001-260519, JP-A-2000-260519, JP-B-4-34953, JP-B-4-34513, JP-B-4-34512, JP-A-11-170686, JP-A-60-67190, JP-A-7-276808, JP-A-2000-94829, JP-T-8-512258 und JP-A-11-321090.
Das Tensid wirkt als ein Beschichtungshilfsstoff, ein Mittel zur Verbesserung der Ablösung, ein Mittel zur Verbesserung der Gleitfähigkeit oder ein Antistatikum. Das Tensid wird in JP-A-62-173463 und JP-A-62-183457 beschrieben.
Anstelle des Tensids kann eine organische Fluorverbindung verwendet werden. Die organische Fluorverbindung ist vorzugsweise hydrophob. Beispiele der organischen Fluorverbindung schließen fluorhaltige Tenside, ölige Verbindungen auf Fluorbasis (beispielsweise Fluoröl) und feste Fluorverbindungsharze (beispielsweise Ethylentetrafluoridharz) ein. Die organische Fluorverbindung ist beschrieben in JP-B-57-9053 (Spalten 8 bis 17), JP-A-61-20994 und JP-A-62-135826.
Als Härtungsmittel können die Stoffe verwendet werden, die beispielsweise in JP-A-1-161236 (Seite 222), JP-A-9-263036, JP-A10-119423 und JP-A-2001-310547 beschrieben sind.
Andere Additive, die zu der bildaufnehmenden Schicht hinzugefügt werden, schließen ein Pigmentdispergiermittel, einen Verdicker, ein Entschäumungsmittel, einen Farbstoff, einen Fluoreszenzaufheller, ein Antiseptikum, ein Mittel zur Einstellung des pH, ein Mattierungsmittel, ein Härtungsmittel und dergleichen ein. Die Tinte aufnehmende Schicht kann zusammengesetzt sein entweder aus einer Schicht oder zwei Schichten.
Im Aufzeichnungspapier oder -film kann auch eine Rückseitenüberzugsschicht vorgesehen sein. Beispiele der Verbindung, die zu dieser Schicht hinzugefügt werden kann, schließen ein Weißpigment, ein wässriges Bindemittel und andere Komponenten ein.
Beispiele des in der Rückseitenüberzugsschicht enthaltenen Weißpigments schließen anorganische Weißpigmente, wie gefälltes Calciumcarbonat, schweres Calciumcarbonat, Kaolin, Talk, Calciumsulfat, Bariumsulfat, Titandioxid, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Satinweiß, Aluminiumsilicat, Diatomeenerde, Calciumsilicat, Magnesiumsilicat, synthetisches amorphes Silica, kolloidales Silica, kolloidales Aluminiumoxid, Pseudoboehmit, Aluminiumhydroxid, Aluminiumoxid, Lithopon, Zeolith, hydrolysiertes Halloysit, Magnesiumcarbonat und Magnesiumhydroxid sowie organische Pigmente, wie Kunststoffpigment auf Styrol-Basis, Kunststoffpigment auf Acryl-Basis, Polyethylen, Mikrokapsel, Harnstoffharz und Melaminharz ein.
Beispiele des in der Rückseitenüberzugsschicht enthaltenen wässrigen Bindemittels schließen wasserlösliche Polymere, wie Styrol/Maleat-Copolymer, Styrol/Acrylat-Copolymer, Polyvinylalkohol, Silanol-modifizierten Polyvinylalkohol, Stärke, kationisierte Stärke, Casein, Gelatine, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Polyvinylpyrrolidon, sowie wasserdispergierbare Polymere, wie Styrol-Butadien-Latex und Acrylemulsion ein. Andere in der Rückseitenüberzugsschicht enthaltene Komponenten schließen ein Entschäumungsmittel, einen Schaumverhinderer, einen Farbstoff, einen Fluoreszenzaufheller, ein Antiseptikum, ein Water-Proofing-Mittel und dergleichen ein.
Zu einer Aufbauschicht (eingeschlossen die Rückseitenschicht) des Tintenstrahlaufzeichnungspapiers oder -films kann eine Polymerfeinpartikeldispersion hinzugefügt werden. Die Polymerfeinpartikeldispersion wird verwendet zu dem Zweck, um die Filmeigenschaften zu verbessern, beispielsweise die Dimension zu stabilisieren und das Aufrollen, die Adhäsion oder den Filmbruch zu verhindern. Die Polymerfeinpartikeldispersion wird beschrieben in JP-A-62-245258, JP-A-62-136648 und JP-A-62-110066. Wenn eine Polymerfeinpartikeldispersion mit einer geringen Glasübergangstemperatur (40°C oder weniger) zu einer Schicht hinzugefügt wird, die ein Beizmittel enthält, kann verhindert werden, dass die Schicht bricht oder sich aufrollt. Das Aufrollen kann auch verhindert werden, indem eine Polymerfeinpartikeldispersion mit einer hohen Glasübergangstemperatur zu einer Rückseitenschicht hinzugefügt wird.
Die Tintenstrahlaufzeichnungstinte der vorliegenden Erfindung kann verwendet werden für andere Verwendungen als die Tintenstrahlaufzeichnung, wie beispielsweise ein Material für ein Displaybild, ein bildbildendes Material für die Innendekoration und ein bildbildendes Material für die Außendekoration.
Beispiele des Materials für das Displaybild schließen unterschiedliche Materialien, wie Poster, Tapete, Waren zur Dekoration (z.B. Ornament, Puppe), Reklamezettel für kommerzielle Werbung, Einwickelpapier, Einwickelmaterial, Papiertaschen, Vinyltaschen, Verpackungsmaterials, Plakatwand, auf die Seitenfläche von Verkehr (z.B. Automobil, Bus, elektrischer Wagen) gezeichnetes oder angefügtes Bild und Kleider mit einem Logo ein. In dem Fall, dass der erfindungsgemäße Farbstoff als ein Material für die Bildung eines Displaybildes verwendet wird, schließt das Bild nicht nur ein Bild in strengem Sinne ein, sondern auch alle von einem Farbstoff gebildeten Muster, die von einem Menschen erkannt werden können, wie beispielsweise abstraktes Design, Buchstabe und geometrisches Muster.
Beispiele des Materials für die Innendekoration schließen unterschiedliche Materialien, wie Tapete, Dekorationswaren (z.B. Ornament, Puppe), leuchtende Elemente, Möbelelemente und Designelemente für Boden oder Decke ein. In dem Fall, dass der erfindungsgemäße Farbstoff als ein Material für die Bildung eines Bildes verwendet wird, schließt das Bild nicht nur ein Bild in strengem Sinne ein, sondern auch alle von einem Farbstoff gebildeten Muster, die von einem Menschen erkannt werden können, wie abstraktes Design, Buchstabe und geometrisches Muster.
Beispiele des Materials für die Außendekoration schließen unterschiedliche Materialien, wie Wandmaterial, Dachmaterial, Plakatwand, Gartenmaterial, Dekorwaren für den Außenbereich (z.B. Ornament, Puppe) und Außenleuchtenelemente ein. In dem Fall, dass der erfindungsgemäße Farbstoff als ein Material für die Bildung eines Bildes verwendet wird, schließt das Bild nicht nur ein Bild in strengem Sinne ein, sondern auch alle von einem Farbstoff gebildeten Muster, die von einem Menschen erkannt werden können, wie abstraktes Design, Buchstabe und geometrisches Muster.
Bei diesen Verwendungen schließen Beispiele des Mediums, auf dem das Muster gebildet ist, unterschiedliche Materialien, wie Papier, Faser, Tuch (einschließlich Vliesgewebe), Kunststoff, Metall und Keramik ein. Beispiele der Färbungsart schließen Beizen, Drucken und Fixieren eines Farbstoffs in Form eines Reaktivfarbstoffs, der eine reaktive Gruppe darin eingeführt hat. Von diesen sind das Färben durch Beizen bevorzugt.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte kann Ultraschallvibration hinzugefügt werden, beispielsweise beim Schritt des Auflösens von Additiven, wie beispielsweise Farbstoff.
Die Ultraschallvibration wird hinzugefügt, um zu verhindern, dass die Tinte infolge eines in dem Aufzeichnungskopf ausgeübten Drucks eine Blase erzeugt. Im einzelnen wird eine Ultraschallenergie, die gleich oder größer ist als die Energie, die im Aufzeichnungskopf ausgeübt wird, vorher beim Verfahren zur Herstellung der Tinte angewandt, um hierdurch eine Blase zu entfernen.
Die Ultraschallvibration ist üblicherweise eine Ultraschallwelle mit einer Frequenz von 20 kHz oder mehr, vorzugsweise 40 kHz oder mehr, mehr bevorzugt 50 kHz oder mehr. Die durch die Ultraschallvibration zur Flüssigkeit hinzugefügte Energie ist gewöhnlich 2 × 10⁷ J/m³ oder mehr, vorzugsweise 5 × 10⁷ J/m³ oder mehr, mehr bevorzugt 1 × 10⁸ J/m³ oder mehr. Der Zeitraum, während dem die Ultraschallvibration ausgeübt wird, ist gewöhnlich im Bereich von 10 Minuten bis eine Stunde.
Unabhängig davon, wann der Schritt der Hinzufügung von Ultraschallvibration durchgeführt wird, kann der Effekt erzielt werden, solange er durchgeführt wird, nachdem der Farbstoff in ein Medium gegeben wird. Der Effekt wird auch erzielt, selbst wenn Ultraschallvibration hinzugefügt wird, nachdem die fertige Tinte einmal gelagert wurde. Die Ultraschallvibration wird jedoch vorzugsweise zur Zeit des Auflösens und/oder der Dispergierung des Farbstoffs in einem Medium hinzugefügt, weil der Effekt der Entfernung einer Blase groß ist und die Auflösung und/oder Dispersion eines Farbstoffs in einem Medium durch die Ultraschallvibration beschleunigt wird.
Das heißt, der Schritt des Zusatzes zumindest von Ultraschallvibration kann durchgeführt werden während oder nach dem Schritt des Auflösens und/oder Dispergierens des Farbstoff in einem Medium. In anderen Worten kann der Schritt des Zusatzes von zumindest Ultraschallvibration optional einmal oder mehrmals nach der Herstellung der Tinte durchgeführt werden, bis die Tinte als ein Produkt fertig ist.
In einer praktischen Ausführungsform umfasst der Schritt des Auflösens und/oder Dispergierens des Farbstoffs in einem Medium vorzugsweise einen Schritt der Auflösung des Farbstoffs in einem Teilmedium aus dem Gesamtmedium und einen Schritt des Vermischens des verbleibenden Mediums. Die Ultraschallvibration wird vorzugsweise zumindest zu einem dieser Schritte hinzugefügt, mehr bevorzugt im Schritt der Auflösung des Farbstoffs in einem Teilmedium aus dem Gesamtmedium.
Der Schritt des Vermischens des verbleibenden Lösungsmittels kann ein Einzelschritt oder ein Mehrfachschritt sein.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tinte wird ein Entgasungsschritt unter Erwärmen oder verringertem Druck vorzugsweise in Kombination verwendet, weil der Effekt der Entfernung einer Blase in der Tinte verstärkt wird. Der Entgasungsschritt unter Erwärmen oder verringertem Druck wird vorzugsweise gleichzeitig mit oder nach dem Schritt des Vermischens des verbleibenden Mediums durchgeführt.
Beispiele des Mittels zur Erzeugung der Ultraschallvibration für die Verwendung im Schritt des Zusatzes von Ultraschallvibration schließen bekannte Vorrichtungen, wie Ultraschalldispergiergeräte, ein.
Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte ist der Schritt der Entfernung von Stäuben als Feststoffgehalt durch Filtration, die nach der Herstellung der Tintenlösung durchgeführt wird, wichtig. Diese Operation wird durchgeführt unter Verwendung eines Filtrationsfilters und der hier verwendete Filtrationsfilter ist ein Filter mit einer effektiven Größe von 1 μm oder weniger, vorzugsweise von 0,05 bis 0,3 μm, mehr bevorzugt von 0,25 bis 0,3 μm. Für das Konstruktionsmaterial des Filters können unterschiedliche Materialien verwendet werden, in dem Fall einer Tinte unter Verwendung eines wasserlöslichen Farbstoffs wird jedoch ein Filter, der für wässrige Lösungsmittel hergestellt ist, bevorzugt verwendet. Insbesondere ist ein Filter, der aus einem Polymermaterial hergestellt ist, das weniger Abfall erzeugt, bevorzugt. Die Filtration kann durchgeführt werden durch Zufuhr zu und Hindurchführen der Lösung durch einen Filter, und sowohl Filtration unter Druck als auch Filtration unter verringertem Druck können verwendet werden.
Nach der Filtration wird oft Luft in die Lösung aufgenommen. Eine Blase, welcher diese Luft zuzuschreiben ist, erzeugt ebenso in vielen Fällen Störungen des Bildes bei der Tintenstrahlaufzeichnung und folglich ist der oben beschriebene Entschäumungsschritt vorzugsweise als separater Schritt vorgesehen. Für das Entschäumen kann ein Verfahren, dass man die Lösung nach der Filtration stehen läßt, verwendet werden, oder unterschiedliche Verfahren, wie Ultraschallentschäumung oder Entschäumung unter verringertem Druck unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Vorrichtung können benutzt werden. Im Fall der Entschäumung mit einer Ultraschallwelle wird die Entschäumungsoperation vorzugsweise für 30 Sekunden bis 2 Stunden, mehr bevorzugt im Bereich von 5 Minuten bis einer Stunde durchgeführt.
Diese Operation wird vorzugsweise durchgeführt unter Verwendung eines Raums, wie beispielsweise eines Reinraums oder eines reinen Arbeitsplatzes (clean bench), um das Einmischen von Stäuben bei der Operation zu verhindern.
Erfindungsgemäß wird diese Operation vorzugsweise in einem Raum mit einem Reinheitsgrad der Klasse 1.000 oder weniger durchgeführt. Der "Reinheitsgrad", wie er hier verwendet wird, meint einen Wert,. der mit einem Staubzähler gemessen wurde.
Erfindungsgemäß ist das Auftreffvolumen von Tinte auf ein Aufzeichnungsmaterial vorzugsweise 0,1 bis 100 pl, mehr bevorzugt 0,5 bis 50 pl, noch mehr bevorzugt 2 bis 50 pl.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das Tintenstrahlaufzeichnungssystem beschränkt und wird für ein bekanntes System, beispielsweise ein Kontrollsystem der elektrischen Ladung zum Ausstoßen der Tinte unter Verwendung einer elektrostatischen Induktionskraft, eines Drop-on-demand-Systems (Druck-Puls-Systems) unter Verwendung eines Oszillationsdrucks eines Piezoelements, eines akustischen Tintenstrahlsystems der Überführung von elektrischen Signalen in akustische Wellen, des Einstrahlens der Wellen auf die Tinte und des Ausstoßens der Tinte unter Benutzung des Strahlungsdrucks, und ein thermisches Tintenstrahlsystem (Blasenstrahlystem), bei dem die Tinte unter Bildung einer Blase erwärmt wird und der erzeugte Druck ausgenutzt wird, verwendet.
Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem schließt ein System ein, bei dem eine große Zahl von Tintentropfen mit kleinem Volumen einer sogenannten Fototinte mit geringer Konzentration ausgestoßen wird, ein System, bei dem mehrere Tinten mit im wesentlichen demselben Farbton, jedoch unterschiedlicher Konzentration verwendet wird und hierdurch die Bildqualität verbessert wird, und ein System, bei dem eine farblose transparente Tinte verwendet wird. Das Auftreffvolumen der Tinte wird hauptsächlich durch den Druckkopf kontrolliert.
Im Fall eines thermischen Tintenstrahlsystems kann das Auftreffvolumen beispielsweise kontrolliert werden durch die Struktur des Druckkopfs. Das heißt, man kann die Tinte in einer gewünschten Größe auftreffen lassen durch Änderung der Tintenkammer, Heizsektion und Düsengröße. Selbst beim thermischen Tintenstrahlsystem kann man die Tinte in einer Vielzahl von Größen auftreffen lassen, indem mehrere Druckköpfe, die sich in der Heizsektion oder Düsengröße unterscheiden, bereitgestellt werden.
Im Fall eines Drop-on-demand-Systems unter Verwendung eines Piezoelements kann das Auftreffvolumen geändert werden durch die Struktur des Druckkopfes, ähnlich zu dem thermischen Tintenstrahlsystem, jedoch kann man mit Druckköpfen, welche dieselbe Struktur haben, die Tinte in einer Vielzahl von Größen auftreffen lassen, indem man die Wellenform der Antriebssignale für den Antrieb des Piezoelements kontrolliert.
Erfindungsgemäß ist die Ausstoßfrequenz beim Auftreffen der Tinte auf ein Aufzeichnungsmaterial vorzugsweise 1 KHz oder mehr.
Um ein Hochqualitätsbild, wie eine Fotografie, aufzuzeichnen, muss die Auftreffdichte 600 dpi (Zahl von Punkten pro inch) oder mehr sein, so dass ein Bild mit hoher Schärfe durch einen kleinen Tintentropfen reproduziert werden kann.
Beim Auftreffen der Tinte durch einen Kopf mit mehreren Düsen ist die Zahl von Köpfen, die gleichzeitig angetrieben werden kann, beschränkt, d.h. von wenigen zehn bis etwa 200 bei dem Typ, wo ein Aufzeichnungspapier und ein Kopf in Richtungen senkrecht zueinander bewegt werden, und ein paar hundert sogar bei dem Typ, der Linienkopf genannt wird, wo der Kopf fixiert ist. Dies ist deswegen der Fall, weil die elektrische Antriebsleistung begrenzt ist oder infolge der Wirkung von Wärme, die in dem Kopf auf dem Bild erzeugt wird, eine große Zahl von Kopfdüsen nicht gleichzeitig angetrieben werden kann. Folglich neigt im Fall der Aufzeichnung eines Bildes mit einer hohen Auftreffdichte die Aufzeichnungszeit zur Verlängerung, jedoch kann die Aufzeichnungsgeschwindigkeit durch Erhöhung der Antriebsfrequenz erhöht werden.
Die Auftrefffrequenz kann im Fall eines thermischen Tintenstrahlsystems kontrolliert werden durch Kontrolle der Frequenz des Kopfantriebssignals für das Erwärmen des Kopfes.
Im Fall eines Piezosystems kann die Auftrefffrequenz kontrolliert werden durch Kontrolle der Frequenz des Signals für den Antrieb des Piezo.
Der Antrieb des Piezokopfs wird nunmehr beschrieben. Die Auftreffgröße, Auftreffgeschwindigkeit und Auftrefffrequenz werden in einem Druckerkontrollbereich auf Basis des Signals eines zu druckenden Bildes festgelegt und ein Signal für den Antrieb eines Druckkopfes wird erzeugt. Das Antriebssignal wird dem Druckerkopf zugeführt und durch das Signal für den Antrieb des Piezo werden die Auftreffgröße, Auftreffgeschwindigkeit und Auftrefffrequenz kontrolliert. Hierbei werden die Auftreffgröße und Auftreffgeschwindigkeit bestimmt durch die Größe und Amplitude der Antriebswellenform und die Frequenz wird bestimmt durch die Zyklusperiode des Signals.
Wenn die Auftrefffrequenz auf 10 KHz eingestellt ist, wird der Kopf alle 100 Mikrosekunden angetrieben und die Online-Aufzeichnung ist in 400 Mikrosekunden vollständig. Wenn die Vorschubgeschwindigkeit des Aufzeichnungspapiers so eingestellt ist, dass sich das Aufzeichnungspapier 1/600 inch bewegt, nämlich etwa 42 Mikron pro 400 Mikrosekunden, kann das Drucken mit einer Geschwindigkeit von einem Blatt pro 1,2 Sekunden erreicht werden.
Was die Druckapparatur oder den Drucker angeht, in dem die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte verwendet wird, wird der Aufbau, der beispielsweise in JP-A-11-170527 offenbart ist, geeignet verwendet. Im Hinblick auf die Tintenkartusche wird der Aufbau geeignet verwendet, der beispielsweise offenbart ist in JP-A-5-229133. Im Hinblick auf die Ansaugung und die Kappe oder dergleichen, welche den Druckkopf 28 an der Ansaugung abdeckt, werden die Aufbauten geeignet verwendet, die beispielsweise offenbart sind in JP-A-7-276671. In der Nachbarschaft des Kopfes ist ein Filter zur Eliminierung einer Blase, der offenbart ist in JP-A-9-277552, geeignet vorgesehen.
Ebenso wird die Oberfläche der Düse geeignet einer Behandlung, um sie wasserabstoßend zu machen, unterzogen, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-016738 beschrieben ist. Die vorliegende Erfindung kann für einen mit einem Computer verbundenen Drucker oder für einen Apparat, der spezialisiert ist, um eine Fotografie zu drucken, verwendet werden.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte trifft vorzugsweise mit einer mittleren Auftreffgeschwindigkeit von 2 m/sek oder mehr, mehr bevorzugt 5 m/sek oder mehr auf.
Die Auftreffgeschwindigkeit wird kontrolliert durch Kontrolle der Form und Amplitude der Wellenform zum Antrieb des Kopfs.
Darüber hinaus kann man durch Verwendung einer Vielzahl von Antriebswellenformen und Auswahl einer geeigneten Wellenform die Tinte mit demselben Druckkopf in einer Vielzahl von Größen auftreffen lassen.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf Beispiele beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt.
Beispiel
Deionisiertes Wasser wurde zu den folgenden Komponenten hinzugefügt, um 1 Liter herzustellen und die resultierende Lösung wurde für 1 Stunde unter Erwärmen auf 30 bis 40°C gerührt. Danach wurde die Lösung unter verringertem Druck durch einen Mikrofilter mit einer mittleren Porengröße von 0,25 μm filtriert und so eine Tintenlösung für die Hellblaugrün-Farbe hergestellt.
Ebenso wurde eine Tintenlösung für die Blaugrün-Farbe hergestellt durch Erhöhen der Menge des Blaugrün-Farbstoffs (154) auf 68 g/Liter in der Formulierung von oben. Auf Basis dieser Blaugrün- und Hellblaugrün-Tinten wurden Tinten hergestellt durch Änderung des Gegenkations des Blaugrün-Farbstoffs, wie nachstehend gezeigt, und Ändern des Mittels zur Einstellung des pH-Mittels Triethanolamin (TEA) in die nachstehend gezeigten anorganischen Basen (in allen Tinten war der Mutterkern des Blaugrün-Farbstoffs (154) derselbe).
Tabelle 12
Die Kationen in diesen Tinten wurden mittels Ionenchromatographie (hergestellt von Shimadzu Corporation) gemessen und im Ergebnis wurden andere Kationen als die erfindungsgemäßen Kationen in den Tinten 101 und 102 nicht detektiert. Andererseits wurden in den Tinten 103 bis 106 unerwünschtes Natriumion und Kaliumion, welche nicht die erfindungsgemäßen Kationen sind, detektiert und der Gehalt davon ist 0,5 bis 0,7 Gew.% Kaliumion (Tinte 103), 1,2 Gew.% Kaliumion (Tinte 104), 0,5 bis 0,6 Gew.% Natriumion (Tinte 105) und 1,0 Gew.% Natriumion (Tinte 106).
Dann wurden diese Tinten 101 bis 106 jeweils in die Blaugrün·Hellblaugrün-Tinten-Teile einer Kartusche eines Tintenstrahldruckers PM950C (hergestellt von Seiko Epson Corporation) eingefüllt und ein Bild auf Tintenstrahlpapier Photo-Gloss Paper EX, hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd., in dem Drucker gedruckt und auf die Bildbeständigkeit hin bewertet.
Was die Bildhaltbarkeit angeht, wurde eine mit einem einfarbigen Bild bedruckte Probe von Blaugrün, in der die Dichte stufenweise geändert war, hergestellt und im Hinblick auf die folgenden Punkte bewertet.

(i) Die Lichtechtheit wurde wie folgt bewertet. Die Bilddichte Ci unmittelbar nach dem Drucken wurde mittels X-Rite 310 gemessen und anschließend wurde Xenonlicht (85.000 lx) für 10 Tage unter Verwendung eines Weathermeters, hergestellt von Atlas, eingestrahlt. Die Bilddichte Cf wurde erneut gemessen und der Farbstoffrestprozentsatz Ci/Cf × 100 wurde bestimmt und bewertet. Der Farbstoffrestprozentsatz wurde an drei Punkten mit einer Reflexionsdichte von 1, 1,5 und 2 bewertet. Die Lichtechtheit wurde mit A bewertet, wenn der Farbstoffrestprozentsatz an allen Dichtepunkten 70 % oder mehr war, mit B bewertet, wenn er an zwei Punkten weniger als 70% war und mit C bewertet, wenn er an allen Dichtepunkten weniger als 70 % war.
(ii) Die Wärmebeständigkeit wurde wie folgt bewertet. Die Probe wurde für 10 Tage unter den Bedingungen von 80°C und 70 % relativer Luftfeuchtigkeit aufbewahrt und die Dichte vor und nach der Lagerung wurde mittels X-Rite 310 gemessen. Der Farbstoffrestprozentsatz wurde bestimmt und bewertet. Der Farbstoffrestprozentsatz wurde an drei Punkten mit einer Reflexionsdichte von 1, 1,5 und 2 bewertet. Die Wärmebeständigkeit wurde mit A bewertet, wenn der Farbstoffrestprozentsatz an allen Dichtepunkten 90 % oder mehr war, mit B bewertet, wenn er an zwei Punkten weniger als 90 % war und mit C bewertet, wenn er an allen Dichtepunkten weniger als 90 % war.
(iii) Die Ozonbeständigkeit wurde wie folgt bewertet. Das Photo-Gloss Paper mit einem darauf gebildeten Bild wurde 7 Tage lang in einer auf eine Ozongaskonzentration von 0,5 ppm eingestellte Box stehen gelassen und die Bilddichte vor und nach dem Stehen in einem Ozongas wurde mit einem Reflektionsdensitometer (X-Rite 310TR) gemessen und als der Farbstoffrestprozentsatz bewertet. Der Farbstoffrestprozentsatz wurde an drei Punkten mit einer Reflektionsdichte von 1, 1,5 und 2 bewertet. Die Ozonkonzentration in der Box wurde eingestellt unter Verwendung eines Ozongasmonitors (Modell OZG-EM-01, hergestellt von APPLICS). Die Ozonbeständigkeit wurde durch drei Stufen-Einstufung bewertet, d.h. mit A bewertet, wenn der Farbstoffrestprozentsatz an allen Dichtepunkten 80 % oder mehr war, mit B bewertet, wenn er an zwei Punkten weniger als 80 % war und mit C bewertet, wenn er an allen Dichtepunkten weniger als 70 % war.
(iv) Der Bronzeglanz (bronze luster) wurde mit X bewertet, wenn der Bronzeglanz bei einer Reflektionsdichte von 2,2 oder mehr in dem stufenweise bedruckten Bereich beobachtet wurde und wurde mit O bewertet, wenn er nicht beobachtet wurde.

Bei allen Auswertungen wurde eine Originaltinte (blaugrüner Teil) von PM-950C als eine Tinte für den Vergleich verwendet.
Tabelle 13 zeigt die Resultate.
Tabelle 13
Es ist zu sehen, dass die erfindungsgemäße Tinte ausgezeichnete Witterungsbeständigkeit (in sämtlichen von Lichtechtheit, Wärmebeständigkeit und Ozonbeständigkeit) sicherstellt, und ebenso, dass, wenn die erfindungsgemäße Tinte verwendet wird, Bronzeglanz nicht erzeugt wird. Erfindungsgemäß kann eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die ein Bild mit ausgezeichneter Witterungsbeständigkeit, wie beispielsweise Lichtechtheit, Wärmebeständigkeit und Ozonbeständigkeit ergibt, und mit hoher Bildqualität frei von Bronzeglanz begünstigt ist, zur Verfügung gestellt werden. Diese Anmeldung basiert auf der am 25. September 2002 eingereichten japanischen Patentanmeldung JP 2002-279155, deren gesamter Inhalt hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen ist, genauso wie wenn er ausführlich wiedergegeben wäre.

Claims

Tintenstrahlaufzeichnungstinte, umfassend ein wäßriges Medium, in dem ein durch die folgende Formel (I) dargestellter Farbstoff, der wasserlöslich ist und eine ionische hydrophile Gruppe aufweist und ein Lithiumion als Gegenion enthält, gelöst oder dispergiert ist, worin die Gesamtmenge an Kation in der besagten Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammoniumion, organischem quaternärem Stickstoffion und durch Protonierung eines Stickstoffatoms in einem basischen organischen Material erhaltenes Ion, 0,5 Gew.% oder weniger beträgt:
worin X₁, X₂, X₃ und _X4 jeweils unabhängig voneinander -SO-Z, -SO₂-Z, -SO₂NR₁R₂, eine Sulfogruppe, -CONR₁R₂ oder -CO₂R₁ repräsentieren; Z repräsentiert eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe; R₁ und R₂ repräsentieren jeweils unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine substituierte oder unsubstituierte Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Cycloalkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Alkenylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Aralkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Arylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte heterocyclische Gruppe, und wenn eine Mehrzahl von Z vorliegt können die Z dieselben sein oder sich voneinander unterscheiden; Y₁, Y₂, Y₃ und Y₄ repräsentieren jeweils unabhängig voneinander einen monovalenten Substituenten, und wenn eine Mehrzahl von X₁, X₂, X₃, X₄, Y₁, Y₂, Y₃ oder Y₄ vorliegen, können die X₁, X₂, X₃, X₄, Y₁, Y₂, Y₃ oder Y₄ dieselben sein oder sich voneinander unterscheiden; a₁ bis a₄ und b₁ bis b₄ repräsentieren die Anzahl der jeweiligen Substituenten X₁ bis X₄ und Y₁ bis Y₄; a₁ bis a₄ stellen jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 4 dar, es sind jedoch nicht alle a₁ bis a₄ gleichzeitig 0; b₁ bis b₄ stellen jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 0 bis 4 dar; M repräsentiert ein Wasserstoffatom, ein Metallatom oder ein Oxid, Hydroxid oder Halogenid davon.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 1, worin der durch Formel (I) repräsentierte Farbstoff zumindest zwei ionische hydrophile Gruppen innerhalb eines Moleküls aufweist.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 2, worin die ionischen hydrophilen Gruppen Sulfogruppen und/oder Carboxylgruppen sind.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 1, worin der durch Formel (I) repräsentierte Farbstoff ein durch die folgende Formel (II) repräsentierter Farbstoff ist:
worin X₁₁ bis X₁₄, Y₁₁ bis Y₁₈ und M jeweils dieselben Bedeutungen haben wie X₁ bis X₄, Y₁ bis Y₄ und M in der Formel (I), und a₁₁ bis a₁₄ jeweils unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1 oder 2 repräsentieren.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 1, welche zumindest ein Lithiumion und ein Wasserstoffion umfaßt.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 1, worin das Kation in besagter Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammoniumion, organischem quaternärem Stickstoffion und durch Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material gebildetes Ion, zumindest eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem Kaliumion, Natriumion, Cäsiumion, Magnesiumion, Zinkion, Calciumion, Strontiumion, Aluminiumion und einem Übergangsmetallion ist.
Tintenstrahlaufzeichnungstinte nach Anspruch 1, worin das Kation in besagter Tinte, mit Ausnahme von Lithiumion, Wasserstoffion, Ammonium, organischem quaternärem Stickstoffion und durch Protonenaddition an ein Stickstoffatom in einem basischen organischen Material gebildeten Ion, zumindest eines aus Kaliumion und Natriumion ist.