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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Tintenstrahlbilderzeugung.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Pigmentbasis-Tintenstrahltintenverfahren
und -systeme zur Verwendung mit Tintenstrahltintenstiften, die eine
verbesserte Bildhaltbarkeit zeigen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Computerdruckertechnologie hat sich zu einem Punkt entwickelt, an
dem Bilder mit sehr hoher Auflösung
auf verschiedene Medientypen, einschließlich Papier, übertragen
werden können.
Ein bestimmter Typ Drucken beinhaltet die Platzierung kleiner Tropfen
einer Fluidtinte ansprechend auf ein digitales Signal auf einer
Medienoberfläche.
Typischerweise wird die Fluidtinte ohne physischen Kontakt zwischen
der Druckvorrichtung und der Oberfläche auf die Oberfläche platziert
oder ausgestoßen.
Innerhalb dieser allgemeinen Technik variiert das spezifische Verfahren,
mit dem die Tintenstrahltinte auf die Druckoberfläche aufgebracht
wird, von System zu System und kann eine kontinuierliche Tintenaufbringung
und Tropfen-Auf-Befehl umfassen.
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In
Bezug auf kontinuierliche Drucksysteme basieren verwendete Tinten
typischerweise auf Lösungsmitteln,
wie z. B. Methyl-Ethyl-Keton und Ethanol. Im Wesentlichen funktionieren
kontinuierliche Drucksysteme wie ein Strom von Tintentröpfchen,
die durch eine Druckerdüse
ausgestoßen
und gerichtet werden. Die Tintentröpfchen werden zusätzlich mit
der Unterstützung
einer elektrostatischen Ladevorrichtung in enger Nähe zu der
Düse gerichtet.
Wenn die Tinte nicht auf der erwünschten
Druckoberfläche
verwendet wird, wird die Tinte zur späteren Verwendung rückgeführt. In
Bezug auf Tropfen-Auf-Befehl-Drucksysteme basieren die Tintenstrahltinten
typischerweise auf Wasser und Lösungsmitteln,
wie z. B. Glykolen. Im Wesentlichen werden bei diesen Systemen Tintentröpfchen durch
Wärme oder
durch eine Druckwelle derart aus einer Düse ausgestoßen, dass alle ausgestoßenen Tintentröpfchen zur
Erzeugung des gedruckten Bilds verwendet werden.
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Es
gibt mehrere Gründe
dafür,
dass Tintenstrahldrucken zu einer beliebten Weise eines Aufzeichnens von
Bildern auf verschiedenen Medienoberflächen, insbesondere Papier,
geworden ist. Einige dieser Gründe umfassen
ein niedriges Druckerrauschen, die Fähigkeit einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung
und eine mehrfarbige Aufzeichnung. Zusätzlich können diese Vorteile mit einem
für Verbraucher
relativ niedrigen Preis erhalten werden. Obwohl eine starke Verbesserung
beim Tintenstrahldrucken stattgefunden hat, begleiten diese Verbesserung
jedoch erhöhte
Bedürfnisse
durch Verbraucher auf diesem Gebiet, z. B. höhere Geschwindigkeiten, höhere Auflösung, Vollfarbbilderzeugung,
erhöhte
Stabilität,
usw.
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Allgemein
sind Tintenstrahltinten Tinten auf entweder Farbstoff- oder Pigmentbasis.
Beide werden typischerweise in einem flüssigen Trägermittel hergestellt, das
den Farbstoff und/oder das Pigment beinhaltet. Tintenstrahltinten
auf Farbstoffbasis verwenden allgemein ein flüssiges Farbmittel, das üblicherweise
auf Wasserbasis ist, um dem Medium eine spezifische Farbe zu verleihen.
Umgekehrt verwenden pigmentierte Tinten typischerweise ein Feststoff-
oder dispergiertes Farbmittel zur Erzielung einer Farbe.
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Viele
Eigenschaften, die zum Tintenstrahldrucken wünschenswert sind, umfassen
eine gute Kantenschärfe
und optische Dichte eines Bilds auf einem Mediensubstrat, eine gute
Trockenzeit der Tinte auf dem Substrat, ein Haften an dem Substrat,
nicht vorhandene Abweichung von Tintentröpfchen bei Abfeuerung, Vorliegen
aller Punkte, Widerstandsfähig keit
der Tinte nach einem Trocknen gegenüber Wasser und anderen Lösungsmitteln,
Langzeit-Lagerstabilität,
gute Punktgröße und Punktgewinn,
eine Linderung beim Zerfließen
von Farbe zu Farbe, akzeptable Koaleszenz, Langzeitzuverlässigkeit
ohne Korrosion oder Düsenverstopfung,
gute Lichtechtheit, gute Nassfestigkeit, niedrige Feuchtfarbtonverschiebung
und andere bekannte Eigenschaften. Von vielen Tinten weiß man, dass
sie einige der oben beschriebenen Eigenschaften besitzen. Man kennt
jedoch nur wenige Tinten, die all diese Eigenschaften besitzen,
da eine Verbesserung bei einer Eigenschaft oft zu der Verschlechterung
einer anderen Eigenschaft führt.
Entsprechend wird die Forschung an einer Entwicklung von Tintenformulierungen,
die verbesserte Eigenschaften besitzen und nicht eine Eigenschaft
zum wesentlichen Nachteil einer anderen verbessern, fortgesetzt.
Viele Herausforderungen verbleiben jedoch dennoch, um die Bildqualität und Lichtechtheit
von Tintenstrahldrucken weiter zu verbessern, ohne bei Stiftverhalten
und Zuverlässigkeit
einzubüßen.
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Die
WO-A-02/36696 offenbart Kombinationen kationischer Unterdruckfluide
und anionischer Tintenzusammensetzungen, die eine verbesserte Farbqualität und Bildstabilität bei gedruckten
Tintenstrahlbildern schaffen.
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Die
EP-A-1122287 offenbart Tintenstrahltintenzusammensetzungen auf Wasserbasis,
die ein wässriges
Trägermittel
aufweisen, das Ölpartikel
mit gelösten
Farbstoffmolekülen
beinhaltet, wobei die Ölpartikel
einen Durchmesser unter 1 mm aufweisen.
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Die
EP-A-0697445 offenbart Tintenzusammensetzungen, die eine kationische
Substanz aufweisen, wobei die Zusammensetzung Glycerol und Polyallylamin
als kationische Substanz beinhaltet.
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Das
U.S.-Patent Nr. 5,599,740 offenbart eine flüssige Zusammensetzung, die
eine kationische Substanz und Bishydroxyethylsulfon beinhaltet.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Es
wurde erkannt, dass die Verwendung bestimmter Komponenten in Tintenstrahltintensystemen
eine gute Bildpermanenz und Schmierbeständigkeit bereitstellen kann.
Es wurde außerdem
erkannt, dass bestimmte Komponenten zur Verwendung in derartigen
Systemen zur Verwendung mit guter Zuverlässigkeit unter Verwendung eines
Tintenstrahlstifts formuliert werden können. Insbesondere kann ein
System zum Drucken haltbarer Tintenstrahltintenbilder zwei Tintenstrahlstifte
aufweisen. Der erste Tintenstrahlstift beinhaltet eine Tintenstrahltinte,
wobei die Tintenstrahltinte ein erstes flüssiges Trägermittel, zwischen 0,5 und
6 Gew.-% eines Pigment-Farbmittels und zwischen 0,2 und 15 Gew.-%
einer anionischen oder neutralen latexhaltigen Kolloidsuspension
aufweist. Der zweite Tintenstrahlstift beinhaltet eine Fixiererzusammensetzung,
wobei die Fixiererzusammensetzung wirksame Mengen eines zweiten
flüssigen
Trägermittels
und zwischen 0,2 und 15 Gew.-% eines kationischen Polymers aufweist,
wie z. B. Poly(Vinyl-Pyridin)Salze, Polyalkylaminoethyl-Acrylate,
Polyalkylaminoethyl-Methacrylate, Poly(Vinyl-Imidazol); oder vorzugsweise
Polyethylenimine, Polybiguanide und/oder Polyguanide. Bei Auftragung
auf ein Substrat wird auf ein Überdrucken
oder Unterdrucken der Fixiererzusammensetzung in Bezug auf die Tintenstrahltinte
hin ein haltbares und schmierbeständiges Bild erzeugt.
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Es
wurde außerdem
erkannt, dass ein Verfahren zum Bereitstellen schmierbeständiger Bilder
unter Verwendung des obigen Systems oder eines ähnlichen Systems in der Technik
von Vorteil wäre.
Insbesondere kann ein Verfahren zum Drucken eines haltbaren Tintenstrahltintenbilds
folgende Schritte aufweisen: (a) Bereitstellen einer Tintenstrahltinte,
die wirksame Mengen eines ersten flüssigen Trägermittels, zwischen 0,5 und 6
Gew.-% eines Pigment-Farbmittels und zwischen 0,2 und 15 Gew.-%
einer anionischen oder neutralen latexhaltigen Kolloidsuspension
aufweist; (b) Bereitstellen einer Fixiererzusammensetzung, die wirksame
Mengen eines zweiten flüssigen
Trägermittels
und zwischen 0,2 und 15 Gew.-% eines kationischen Polymers aufweist,
wie z. B. Poly(Vinyl-Pyridin)Salze, Polyalkylaminoethyl-Acrylate,
Polyalkylaminoethyl-Methacrylate, Poly(Vinyl-Imidazol); oder vorzugsweise
Polyethylenimine, Polybiguanide und/oder Polyguanide; und (c) Ausstoßen der
Tintenstrahltinte auf das Substrat, und (d) Ausstoßen der
Fixiererzusammensetzung auf das Substrat, derart, dass die Tintenstrahltinte
die Fixiererzusammensetzung berührt,
wodurch ein haltbares und schmierbeständiges Tintenstrahltintenbild
auf dem Substrat bereitgestellt wird. Vorzugsweise werden die Ausstoßschritte
unter Verwendung thermischer Tintenstrahlstifte ausgeführt.
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Detaillierte Beschreibung
des/der bevorzugten Ausführungsbeispiels/e
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Bevor
die vorliegende Erfindung offenbart und beschrieben wird, wird darauf
verwiesen, dass diese Erfindung nicht auf die bestimmten Verfahrensschritte
und Materialien, die hierin offenbart sind, eingeschränkt ist,
da derartige Verfahrensschritte und Materialien etwas variieren
könnten.
Es wird außerdem
darauf verwiesen, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich
zu dem Zweck einer Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird.
Die Ausdrücke
sollen nicht einschränkend
sein, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch
die beigefügten
Ansprüche
und deren Äquivalente
eingeschränkt
sein soll.
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Es
muss angemerkt werden, dass die Singularformen „einer/e/es" und „der/die/das", wie sie in dieser Beschreibung und
den beigefügten
Ansprüchen
verwendet werden, Pluralbezugnahmen umfassen, es sei denn, der Kontext
gibt dies klar anderweitig vor.
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Wie „wirksame
Menge" hierin verwendet
wird, bezieht es sich auf die minimale Menge einer Substanz oder
eines Mittels, die ausreichend ist, um einen erwünschten Effekt zu erzielen.
Eine wirksame Menge eines „flüssigen Trägermittels" z. B. ist die minimale
Menge, die zur Verwendung in einer Tintenzusammensetzung oder einer
Fixiererzusammensetzung der vorliegenden Erfindung erforderlich
ist, während
Eigenschaften gemäß Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung beibehalten werden.
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Wie „flüssiges Trägermittel" hierin verwendet
wird, bezieht es sich auf das Fluid, in dem Pigmente und Latex-Kolloide
dispergiert sind, um Tintenstrahltinten für thermische Tintenstrahltintenanwendungen
zu bilden, oder bezieht sich auf das Fluid, in dem kationische Polymere
dispergiert sind, um Fixiererzusammensetzungen für thermische Tintenstrahltintenanwendungen
zu bilden. Viele flüssigen
Trägermittel
und Trägermittelkomponenten
sind in der Technik bekannt. Typische Tintenträgermittel können eine Mischung einer Vielzahl
unterschiedlicher Mittel umfassen, wie z. B. Oberflächenaktivmittel,
Lösungsmittel,
Co-Lösungsmittel,
Puffer, Biozide, Maskierungsmittel, Viskositätsmodifizierer, Oberflächen-aktive
Mittel und Wasser.
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„Latexhaltige
Kolloidsuspensionen" beziehen
sich auf flüssige
Suspensionen, die eine Flüssigkeit
(wie z. B. Wasser) und Polymerpartikel mit einer Größe zwischen
20 nm und 500 nm (vorzugsweise 100 nm und 300 nm) aufweisen, und
weisen ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht von etwa 10.000
MG bis 2.000.000 MG (vorzugsweise von etwa 40.000 MG bis 100.000
MG) auf. Typischerweise ist das Polymerpartikel in der Flüssigkeit
mit 0,5 bis 15 Gew.-% vorhanden. Derartige Polymerpartikel können eine
Mehrzahl von Monomeren aufweisen, die zufällig polymerisiert sind und
vorzugsweise vernetzt sind. Bei Vernetzung kann das Molekulargewicht
noch höher
sein, als oben angegeben ist. Zusätzlich kann die Latex-Komponente
vorzugsweise eine Glasübergangstemperatur
von etwa –25°C bis 100°C aufweisen.
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„Latex-Primer" bezieht sich auf
Zusammensetzungen, die fein-dispergierte bis gelöste Polymerpartikel mit einer
maximalen Größe von etwa
200 nm aufweisen. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann der Latex-Primer
mit den Systemen und Verfahren der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, um eine Stabilisierung und Ausstoßbarkeit der Tintenstrahltintenzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung zu unterstützen.
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„Kationische
Komponenten", bei
Bezugnahme auf die Dispersionsmittel in der Fixiererzusammensetzung,
bezieht sich auf Polymere, mehrwertige Ionen und dergleichen, die
positiv geladen sind und wirken, um eine Latex-Komponente einer
latexhaltigen Kolloidsuspension innerhalb einer Tintenstrahltinte
auf eine Berührung
hin zu fixieren.
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„Selbst-dispergiertes
Pigment" bezieht
sich auf Pigmente, die chemisch mit einer Ladung oder einer Polymergruppierung
oberflächen-modifiziert
wurden, wobei die chemische Modifizierung dabei hilft, dass das Pigment
in einem flüssigen
Trägermittel
dispergiert wird und/oder im Wesentlichen dispergiert bleibt.
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„Polymer-dispergiertes
Pigment" bezieht
sich auf Pigmente, die ein Dispersionsmittel (das z.B. ein Polymer,
ein Oligomer oder ein oberflächen-aktives
Mittel sein kann) in einem flüssigen
Trägermittel
und/oder Pigmente benutzen, die eine physische Beschichtung nutzen,
um dabei zu helfen, dass das Pigment in einem flüssigen Trägermittel dispergiert wird
und/oder im Wesentlichen dispergiert bleibt.
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Dies
im Hinterkopf behaltend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf
das Gebiet der Tintenstrahlbilderzeugung.
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Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Systeme und Verfahren
zum Drucken, bei denen ein schmierbeständiges und dauerhaftes Bild
erhalten werden kann. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein System
zum Drucken haltbarer Tintenstrahltintenbilder zwei Tintenstrahlstifte
aufweisen. Der erste Tintenstrahlstift kann eine Tintenstrahltinte
beinhalten, wobei die Tintenstrahltinte ein erstes flüssiges Trägermittel, zwischen
0,5 und 6 Gew.-% eines Pigment-Farbmittels und zwischen 0,2 und
15 Gew.-% einer latexhaltigen Kolloidsuspension aufweist. Der zweite
Tintenstrahlstift kann eine Fixiererzusammensetzung beinhalten,
wobei die Fixiererzusammensetzung wirksame Mengen eines zweiten
flüssigen
Trägermittels
und zwischen 0,2 und 15 Gew.-% eines kationischen Polymers aufweist,
wie z. B. Poly(Vinyl-Pyridin)Salze, Polyalkylaminoethyl-Acrylate,
Polyalkylaminoethyl-Methacrylate, Poly(Vinyl-Imidazol); oder vorzugsweise
Polyethylenimine, Polybiguanide und/oder Polyguanide. So wird nach
einem Überdrucken
oder Unterdrucken der Fixiererzusammensetzung in Bezug auf die Tintenstrahltinte
auf ein Substrat ein haltbares und schmierbeständiges Bild erzeugt.
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Bei
einem weiteren Ausführungsbeispiel
kann ein Verfahren zum Drucken eines haltbaren Tintenstrahltintenbilds
folgende Schritte aufweisen: (a) Bereitstellen einer Tintenstrahltinte,
die wirksame Mengen eines ersten flüssigen Trägermittels, zwischen 0,5 und
6 Gew.-% eines Pigment-Farbmittels
und zwischen 0,2 und 15 Gew.-% einer latexhaltigen Kolloidsuspension
aufweist; (b) Bereitstellen einer Fixiererzusammensetzung, die wirksame
Mengen eines zweiten flüssigen
Trägermittels
und zwischen 0,2 und 15 Gew.-% eines kationischen Polymers aufweist,
wie z. B. Poly(Vinyl-Pyridin)Salze,
Polyalkylaminoethyl-Acrylate, Polyalkylaminoeethyl-Methacrylate,
Poly(Vinyl-Imidazol); oder vorzugsweise Polyethylenimine, Polybiguanide
und/oder Polyguanide; (c) Ausstoßen der Tintenstrahltinte auf
ein Substrat; und (d) Ausstoßen
der Fixiererzusammensetzung auf das Substrat, derart, dass die Tintenstrahltinte
die Fixiererzusammenset zung berührt,
wodurch ein haltbares und schmierbeständiges Tintenstrahltintenbild
bereitgestellt wird.
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In
Bezug auf sowohl die Verfahren als auch die Systeme, die hierin
dargelegt sind, kann die latexhaltige Kolloidsuspension Polymerpartikel
mit einem Teilchengrößebereich
zwischen etwa 20 nm und 500 nm und vorzugsweise etwa 100 nm und
300 nm aufweisen. Es gibt eine Anzahl von Zusammensetzungen, die
die Polymerpartikel der latexhaltigen Kolloidsuspensionen bilden
können,
einschließlich
zufällig
polymerisierter Monomere, wobei die Polymerpartikel als Ganzes von
etwa 10.000 MG bis 2.000.000 MG und vorzugsweise von etwa 40.000
MG bis 100.000 MG betragen. Zusätzlich
wird ein Latex mit einer Glasübergangstemperatur
von –25°C bis 100°C bevorzugt.
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Um
ein Beispiel darzustellen, kann die Mehrzahl zufällig polymerisierter Monomere
verschiedene Kombinationen aus Methyl-Methacrylat, Hexyl-Acrylat,
Methacryloyloxy-Ethyl-Succinat
und Ethylen-Glycol-Dimethacrylat umfassen. Ein Ausführungsbeispiel
umfasst all diese Zusammensetzungen, die zufällig in gemeinsame Polymerpartikel
polymerisiert sind. Diese vier Komponenten können z. B. jeweils nach Gewicht
mit 10 bis 90 % Methyl-Methacrylat, 10 bis 90 % Hexyl-Acrylat, 0
bis 25 % Methacryloyloxy-Ethyl-Succinat und 0–5 % Ethylen-Glycol-Dimethacrylat
vorliegen.
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In
Bezug auf sowohl das erste als auch das zweite flüssige Trägermittel
können
beliebige einer Anzahl von Komponenten vorhanden sein, die wirksam
zur Verwendung mit thermischen Tintenstrahltintentechnologien sind.
Das flüssige
Trägermittel
der Tinte oder der Fixierer z. B. kann eine wirksame Menge Wasser,
zwischen 0,05 und 5 Gew.-% eines oberflächenaktiven Mittels, zwischen
5 und 50 Gew.-% eines Lösungsmittels, zwischen
0,05 und 2 Gew.-% eines Biozids aufweisen. Weitere Komponenten können ebenso
vorhanden sein, wie in Bezug auf Flüssigträgermittelkomponenten hierin
beschrieben wurde. Mehrere Flüssigträgermittelkomponenten
einer einzel nen Klasse können
ebenso vorhanden sein, wie z. B. mehrere Lösungsmittel, mehrere oberflächen-aktive
Mittel, usw. In Bezug auf die eine latexhaltige Kolloidsuspension
beinhaltende Tintenstrahltinte können
optional zwischen 0,1 und 5 eines Latex-Primers ebenso in dem flüssigen Trägermittel
vorliegen.
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Optional
kann die Fixiererzusammensetzung Ionen oder andere Zusammensetzungen
beinhalten, die die Fixierung der Tintenstrahltintenzusammensetzung
weiter unterstützen
können.
Zusätzlich
zu der kationischen Polymerzusammensetzung, die in dem Fixierer
vorhanden sein kann, kann z. B. auch ein mehrwertiges Salz vorhanden
sein. Beispiele umfassen mehrwertige Metall-Nitrate, EDTA-Salze,
Phosphonium-Halogenid-Salze,
organische Säuren
(wie z. B. Glykolsäure,
Bernsteinsäure,
Zitronensäure,
Essigsäure
und dergleichen) und Kombinationen derselben.
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Verschiedene
Typen von Pigmenten können
ebenso verwendet werden, wie z. B. selbst-dispergierte Pigmente
und/oder polymer-dispergierte Pigmente. Wenn ein polymer-dispergiertes
Pigment verwendet wird, kann das flüssige Trägermittel ferner ein Dispersionsmittel
aufweisen oder das Pigment kann physisch mit einem Dispersionsmittel
beschichtet sein.
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Das
Verfahren kann unter Verwendung des Systems durch Überdrucken
der Fixiererzusammensetzung auf die latexhaltige Tintenstrahltinte
ausgeführt
werden. Alternativ kann das Verfahren unter Verwendung des Systems
durch Unterdrucken der Fixiererzusammensetzung unter die latexhaltige
Tintenstrahltinte ausgeführt
werden. Eine Kombination dieser Ausführungsbeispiele kann auch für erwünschte Ergebnisse
eingesetzt werden.
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Ein
Hinzufügen
von Latex zu pigmentierten Tinten allein kann zu einem bestimmten
Ausmaß die Schmier-
und Schmutzbeständigkeit
verbessern, jedoch nicht zu dem Ausmaß, das wünschenswert wäre. Zusätzlich kann
aufgrund der verbesserten Durchdringung, die durch das Vorliegen
des Latex bewirkt wird, eine Farbstärke eines gedruckten Bildes
herabgesetzt werden, wie sich durch eine Reduzierung der optischen Dichte
(OD) zeigt. Ein Fixierer andererseits kann ein unerwünschtes
Durchdringen von Tintenstrahltinten stoppen, wobei nicht bekannt
ist, dass er allein eine wesentliche Haltbarkeit bereitstellt, wenn
er mit herkömmlichen thermischen
Tintenstrahltintensystemen verwendet wird. Durch ein Kombinieren
der Verwendung einer pigment-/latexhaltigen Tintenstrahltinte mit
der Verwendung einer Fixiererzusammensetzung, die konfiguriert ist, um
mit dem Pigment und/oder der Latex-Komponente der Tintenstrahltinte
in Wechselwirkung zu stehen, können
Schmutz- und Schmierbeständigkeit
stark gesenkt werden, während
eine gute Farbstärke
beibehalten wird. Diese verbesserte Schmutz- und Schmierbeständigkeit
sowie das Beibehalten einer guten Farbstärke sind nach einem Teiltrocknen
bemerkbar, wenn Bilder unter Verwendung der Systeme und Verfahren
der vorliegenden Erfindung erzeugt werden.
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Thermische
Tintenstrahlsysteme sind in ihren Ausstoßeigenschaften ziemlich anders
als Piezotintenstrahlsysteme. So sind Polymere, die zur Verwendung
in Piezotintenstrahlsystemen wirksam sind, nicht notwendigerweise
zur Verwendung mit thermischen Tintenstrahltintensystemen wirksam.
Das Umgekehrte jedoch gilt nicht notwendigerweise. Anders ausgedrückt ist
es wahrscheinlicher, dass Polymere, die mit thermischen Tintenstrahlsystemen
gut funktionieren, auch mit Piezosystemen funktionieren, als umgekehrt.
Deshalb erfordert die Auswahl von Polymeren zur Verwendung mit thermischen
Tintenstrahlsystemen oft mehr Sorgfalt, da thermische Tintenstrahlsysteme
weniger nachsichtig sind als Piezotintenstrahlsysteme. So sind die
Polymere und andere Komponenten, die in sowohl den Tintenstrahltinten
als auch Fixiererzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, besonders zur Verwendung mit thermischen Tintenstrahltintensystemen
angepasst, obwohl sie auch mit Piezotintenstrahltintensystemen funktionsfähig sind.
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Beispiele
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Die
folgenden Beispiele stellen die Ausführungsbeispiele der Erfindung
dar, die gegenwärtig
am besten bekannt sind. Es wird jedoch darauf verwiesen, dass das
Folgende nur exemplarisch oder darstellend für die Anwendung der Prinzipien
der vorliegenden Erfindung ist. Zahlreiche Modifizierungen und alternative
Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme könnten durch Fachleute auf dem
Gebiet entwickelt werden, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich
der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die beigefügten Ansprüche sollen
derartige Modifizierungen und Anordnungen abdecken. So liefern die
folgenden Beispiele, während die
vorliegende Erfindung oben detailliert beschrieben wurde, weitere
Details in Verbindung mit dem, was gegenwärtig als die praktischsten
und am stärksten
bevorzugten Ausführungsbeispiele
der Erfindung erachtet wird.
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Beispiel 1 – Herstellung
pigment-haltiger Tintenstrahltinten mit und ohne Vorliegen einer
latexhaltigen Kolloidsuspension
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Mehrere
unterschiedliche Tintenstrahltinten, die eine latexhaltige Kolloidsuspension
und ein Pigment beinhalten, sowie Tintenstrahltinten ohne latexhaltige
Kolloidsuspensionskomponente als Vergleichsprobe wurden gemäß den Tabellen
1 bis 3 wie folgt hergestellt:
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Tabelle
1 – Tintenstrahltintenzusammensetzungen,
die ein polymer-dispergiertes Magenta-Pigment beinhalten, mit und
ohne latexhaltige Kolloidsuspension
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Tabelle
2 – Tintenstrahltintenzusammensetzungen,
die ein selbst-dispergiertes Magenta-Pigment beinhalten, mit und
ohne latexhaltige Kolloidsuspension
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Tabelle
3 – Tintenstrahltinten,
die ein polymer-dispergiertes
Cyan-Pigment beinhalten, mit und ohne latexhaltige Kolloidsuspension
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In
den Tabellen 1 bis 3 oben weist die latexhaltige Kolloidsuspension
zufällig
polymerisierte Partikel, die in Wasser suspendiert sind, auf, wobei
die Partikel eine Größe zwischen
etwa 100 nm und 300 nm aufweisen und von etwa 40.000 MG bis 100.000
MG betragen. Die latexhaltige Kolloidsuspension weist 41 % bis 44,5 %
Methyl-Methacrylat, 44,5 % bis 48 % Hexyl-Acrylat, 10 % Methacryloyloxy-Ethyl-Succinat und 1 %
Ethylen-Glycol-Dimethacrylat, jeweils nach Gewicht, auf.
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Der
spezifische verwendete Latex wurde wie folgt hergestellt. Methyl-Methacrylat
(102,5 g), Hexyl-Acrylat (120 g), Mono-Methacryloyloxyethyl-Succinat
(25 g), Ethylen-Glycol-Dimethacrylat
(2,5 g) und Isooctylthioglycolat (1,0 g) wurden miteinander gemischt,
um eine Monomermischung zu bilden. Wasser (85 g) und 30%-iges Rhodafac
(20,8 g) wurden dann zu der Monomermischung zugegeben und vorsichtig
geschert, um eine Emulsion zu bilden. Gleichzeitig wurde Wasser
(725 g) in einem Reaktor auf 90°C
erwärmt.
Eine Initiatorlösung
wurde durch Lösen
von Kalium-Persulfat (0,87 g) in Wasser (100 g) hergestellt und
tropfenweise mit einer Rate von 3 ml/Minute unter Rühren des
Wassers zu dem heißen
Wasser zugegeben. Nach 3 Minuten startete die Emulsionszugabe tropfenweise
zu dem Wasser, während
die Zugabe der Initiatorlösung
fortgesetzt wurde. Die Emulsionszugabe dauerte 30 Minuten. Die Reaktionsmischung
wurde 2 Stunden lang bei 90°C
gehalten und konnte dann abkühlen.
Als die Temperatur des Reaktors etwa 50°C betrug, wurden 23 g einer 17,5%-igen
Kalium-Hydroxyd-Lösung
zugegeben, um den pH der Reaktionsmischung auf 8,5 zu bringen. Die Reaktionsmischung
wurde mit einem 200-Masche-Filter gefiltert, um stabile Polymerteilchen
mit einer durchschnittlichen Größe von 230
nm zu erhalten. Obwohl die obige Latex-Zusammensetzung wie oben
genannt hergestellt wurde, ist dies nur exemplarisch, da andere
Acryl- und Methacryl- oder ungesättigte
Monomere, die durch freie Radikale polymerisiert werden können, verwendet
werden können,
um ähnliche
Eigenschaften gemäß der vorliegenden
Erfindung zu erhalten.
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Latex-Primer
bezieht sich auf fein-dispergierte (und in einigen Fällen gelöste) Partikel
mit einer maximalen Größe von etwa
200 nm. Obwohl dies nicht erforderlich ist, kann der Latex-Primer
verwendet werden, um eine Formulierung, die sowohl eine latexhaltige
Kolloidsuspension als auch ein Pigment in einem gemeinsamen flüssigen Trägermittel
beinhaltet, zu stabilisieren. Der Latex-Primer kann außerdem die
Zuverlässigkeit eines
thermischen Tintenstrahltintenstifts, der eine derartige Zusammensetzung
beinhaltet, erhöhen.
Die Tintenstrahltinten, die in den Tabellen 1 bis 3 als Magenta
B, Magenta D bzw. Cyan B (Vergleichsprobentinten) bezeichnet sind,
umfassen keine latexhaltige Kolloidsuspension. Magenta A (mit Latex)
wird mit Magenta B (ohne Latex) verglichen, Magenta C (mit Latex)
wird mit Magenta D (ohne Latex) verglichen und Cyan A (mit Latex)
wird mit Cyan B (ohne Latex) verglichen.
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Beispiel 2 – Herstellung
von PEI/Ca2+-Fixiererzusammensetzungen
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Eine
polyethylenimin/kalzium-ion-haltige Fixiererzusammensetzung wurde
gemäß Tabelle
4 wie folgt hergestellt:
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Tabelle
4 – PEI/Ca
2+-Fixiererzusammensetzung
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Beispiel 3 – Herstellung
einer Polybiguanid-Fixiererzusammensetzung
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Eine
polybiguanid-haltige Fixiererzusammensetzung wurde gemäß Tabelle
5 wie folgt hergestellt:
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Tabelle
5 – Polybiguanid-Fixiererzusammensetzung
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Beispiel 4 – Nassschmierverhalten
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Die
Tabellen 6 bis 13 unten stellen die Ergebnisse dar, die den Vorteil
einer Verwendung einer latexhaltigen Tintenstrahltinte in Verbindung
mit einer Fixiererzusammensetzung darstellen. Beispiele sind mit
und ohne Fixierer, mit und ohne Latex, unter Verwendung von Überdrucken
und/oder Unterdrucken, unter Verwendung von Cyan- und Magenta-Pigmenten und unter
Verwendung selbst-dispergierter und polymer-dispergierter Pigmente
bereitgestellt. In jedem der ausgeführten Tests betrug das Gesamttropfengewicht
etwa 8 Pikoliter. Verschiedene Anzahlen von Tropfen an Fixiererzusammensetzung
wurden für
sowohl Unterdruck- als auch Überdruck-Ausführungsbeispiele
getestet. Idealerweise wird ein gedrucktes Bild eine hohe optische
Dichte (OD) aufweisen, die sowohl vor als auch nach dem Ausführen des
Schmiertests des vorliegenden Beispiels ein sattes Farbbild anzeigt.
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Insbesondere
wurde das Schmierverhalten quantifiziert, als mehrere gedruckte
Balken „nassverschmiert" wurden, indem mutwillig
versucht wurde, eine Schmierspur zu zwei vorbestimmten Zeiten nach
dem Drucken, d. h. 10 Minuten und 24 Stunden, zu bewirken. Der Nassschmiertest
wurde durch ein Halten des gedruckten Balkenmusterbilds in einem
45°-Winkel, ein Tropfen
von 2 cc Wasser auf das Bild und ein Verschmieren des angefeuchteten
Bereichs mit einem Finger ausgeführt.
Die milli-optische Dichte (mOD) wurde an der Schmierspur zwischen
benachbarten Balken, die um etwa 5 mm getrennt sind, gemessen. Eine
größere Schmierbeständigkeit
führte
zu einem erwünschten
niedrigen mOD-Ablesewert. So gilt: je niedriger der mOD-Ablesewert,
desto dauerhafter und schmierbeständiger das Bild. Die Tabellen
6 bis 13 unten liefern die Ergebnisse des Testens für sowohl
die Schmierspur, als auch für
die gedruckten Balkenmuster vor und nach einem Nassschmiertesten.
Die in Bezug auf die Tabellen 6 bis 10 verwendete Fixiererzusammensetzung
war diejenige, die gemäß Tabelle
4 hergestellt wurde, d. h. eine PEI/Ca2+-Fixiererzusammensetzung.
Die in Bezug auf die Tabellen 12 und 13 verwendete Fixiererzusammensetzung
war diejenige, die gemäß Tabelle
5 hergestellt wurde, d. h. eine Polybiguanin-Fixiererzusammensetzung.
Das Papier, das für
alle Beispiele verwendet wurde, war LUSTRO LASERTM,
obwohl Büropapier
und andere beschichtete Papiere ebenso zur Verwendung wirksam sind.
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Tabelle
6 – Nassschmiertestergebnisse
für Magenta
A (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist)
mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
7 – Nassschmiertestergebnisse
für Magenta
B (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist)
mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
8 – Nassschmiertestergebnisse
für Magenta
C (selbst-dispergiertes Pigment, bei dem 4 % Latex vorhanden ist)
mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
9 – Nassschmiertestergebnisse
für Magenta
D (selbst-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist)
mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
10 – Nassschmiertestergebnisse
für Cyan
A (polymer-dispergiertes
Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
11 – Nassschmiertestergebnisse
für Cyan
B (polymer-dispergiertes
Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca
2+-Fixierer
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Tabelle
12 – Nassschmiertestergebnisse
für Cyan
A (polymer-dispergiertes
Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist) mit und ohne Polybiguanid-Fixierer
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Tabelle
13 – Nassschmiertestergebnisse
für Cyan
B (polymer-dispergiertes
Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne Polybiguanid-Fixierer
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Wie
durch ein Vergleichen der Tabellen 6 und 7, der Tabellen 8 und 9,
der Tabellen 10 und 11 und der Tabellen 12 und 13 zu sehen ist,
kann durch ein Bereitstellen eines Systems, das 1) eine Tintenstrahltinte,
die ein Pigment (entweder polymer-dispergiert oder selbst-dispergiert)
und eine Latex-Kolloidsuspension aufweist, und 2) eine Fixiererzusammensetzung,
bei der ein kationisches Polymer vorliegt, umfasst, ein starker
Anstieg der Schmierbeständigkeit
oft sowohl bei 10 Minuten als auch 24 Stunden nach einem Drucken
realisiert werden. Bei einem polymer-dispergierten Pigment z. B.
war in Abwesenheit von Latex (Tabelle 7), selbst mit der Hilfe des
Fixierers, das beste Verhalten 70 mOD für den 10-Minuten-Nassschmiertest.
Bei der Verwendung von Latex (Tabelle 6) wurde bei einigen Tests
die Übertragung
auf etwa 10 bis 20 mOD reduziert, was als „nicht-sichtbar" betrachtet werden kann. Zusätzlich lieferte
die Verwendung von nur Latex ohne Fixierer die inakzeptablen Ergebnisse
von etwa 240 mOD nach 10 Minuten. In Bezug auf das selbst-dispergierte
Pigment war eine Übertragung
extrem schwerwiegend, wo kein Latex verwendet wurde (Tabelle 9) und
Fixierer fügte praktisch
keine wesentliche Verbesserung hinzu. Wenn jedoch Latex und Fixierer
vorhanden waren, wurden die Bilder bei den meisten ausgeführten Tests
vollständig
resistent gegenüber
einem Nassverschmieren (Tabelle 8). Da eine Schmierbeständigkeit
wesentlich reduziert werden kann, kann die optische Dichte des Bilds auf
einem akzeptablen Pegel bleiben, wodurch eine Bildpermanenz bereitgestellt
wird.
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Während die
Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass
verschiedene Modifizierungen, Veränderungen, Weglassungen und
Ersetzungen durchgeführt
werden können,
ohne von der Wesensart der Erfindung abzuweichen. Deshalb ist es
beabsichtigt, dass die Erfindung nur durch den Schutzbereich der
folgenden Ansprüche
eingeschränkt
sein soll.
