DE60309640T2 - Verfahren für den Tintenstrahldruck und Systeme mit verbesserter Bildhaltbarkeit - Google Patents

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • 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.
  • Hintergrund der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die WO-A-02/36696 offenbart Kombinationen kationischer Unterdruckfluide und anionischer Tintenzusammensetzungen, die eine verbesserte Farbqualität und Bildstabilität bei gedruckten Tintenstrahlbildern schaffen.
  • 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.
  • Die EP-A-0697445 offenbart Tintenzusammensetzungen, die eine kationische Substanz aufweisen, wobei die Zusammensetzung Glycerol und Polyallylamin als kationische Substanz beinhaltet.
  • Das U.S.-Patent Nr. 5,599,740 offenbart eine flüssige Zusammensetzung, die eine kationische Substanz und Bishydroxyethylsulfon beinhaltet.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • 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.
  • 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.
  • Detaillierte Beschreibung des/der bevorzugten Ausführungsbeispiels/e
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • „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.
  • „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.
  • „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.
  • „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.
  • „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.
  • Dies im Hinterkopf behaltend bezieht sich die vorliegende Erfindung auf das Gebiet der Tintenstrahlbilderzeugung.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beispiele
  • 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.
  • Beispiel 1 – Herstellung pigment-haltiger Tintenstrahltinten mit und ohne Vorliegen einer latexhaltigen Kolloidsuspension
  • 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:
  • Tabelle 1 – Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die ein polymer-dispergiertes Magenta-Pigment beinhalten, mit und ohne latexhaltige Kolloidsuspension
    Figure 00130001
  • Tabelle 2 – Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die ein selbst-dispergiertes Magenta-Pigment beinhalten, mit und ohne latexhaltige Kolloidsuspension
    Figure 00140001
  • Tabelle 3 – Tintenstrahltinten, die ein polymer-dispergiertes Cyan-Pigment beinhalten, mit und ohne latexhaltige Kolloidsuspension
    Figure 00150001
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Beispiel 2 – Herstellung von PEI/Ca2+-Fixiererzusammensetzungen
  • Eine polyethylenimin/kalzium-ion-haltige Fixiererzusammensetzung wurde gemäß Tabelle 4 wie folgt hergestellt:
  • Tabelle 4 – PEI/Ca2+-Fixiererzusammensetzung
    Figure 00170001
  • Beispiel 3 – Herstellung einer Polybiguanid-Fixiererzusammensetzung
  • Eine polybiguanid-haltige Fixiererzusammensetzung wurde gemäß Tabelle 5 wie folgt hergestellt:
  • Tabelle 5 – Polybiguanid-Fixiererzusammensetzung
    Figure 00180001
  • Beispiel 4 – Nassschmierverhalten
  • 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.
  • 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.
  • Tabelle 6 – Nassschmiertestergebnisse für Magenta A (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00190001
  • Tabelle 7 – Nassschmiertestergebnisse für Magenta B (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00200001
  • Tabelle 8 – Nassschmiertestergebnisse für Magenta C (selbst-dispergiertes Pigment, bei dem 4 % Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00200002
  • Tabelle 9 – Nassschmiertestergebnisse für Magenta D (selbst-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00210001
  • Tabelle 10 – Nassschmiertestergebnisse für Cyan A (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00210002
  • Tabelle 11 – Nassschmiertestergebnisse für Cyan B (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne PEI/Ca2+-Fixierer
    Figure 00220001
  • Tabelle 12 – Nassschmiertestergebnisse für Cyan A (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem 3 % Latex vorhanden ist) mit und ohne Polybiguanid-Fixierer
    Figure 00220002
  • Tabelle 13 – Nassschmiertestergebnisse für Cyan B (polymer-dispergiertes Pigment, bei dem kein Latex vorhanden ist) mit und ohne Polybiguanid-Fixierer
    Figure 00230001
  • 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.
  • 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.

Claims (16)

  1. Ein System zum Drucken haltbarer Tintenstrahltintenbilder, das folgende Merkmale aufweist: a) einen ersten Tintenstrahlstift, der eine Tintenstrahltinte beinhaltet, wobei die Tintenstrahltinte folgende Merkmale aufweist: i) ein erstes flüssiges Trägermittel, ii) zwischen 0,5 und 6 Gewichtsprozent eines Pigment-Farbmittels, und iii) zwischen 0,2 und 15 Gewichtsprozent einer anionischen oder neutralen latexhaltigen Kolloidsuspension; und b) eine zweite Tintenstrahltinte, die eine Fixiererzusammensetzung beinhaltet, wobei die Fixiererzusammensetzung folgende Merkmale aufweist: i) ein zweites flüssiges Trägermittel, und ii) zwischen 0,2 und 15 Gewichtsprozent eines kationischen Polymers, wobei auf ein Überdrucken oder Unterdrucken der Fixiererzusammensetzung in Bezug auf die Tintenstrahltinte auf ein Substrat hin ein haltbares und schmierbeständiges Bild erzeugt ist.
  2. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Tintenstrahlstift und der zweite Tintenstrahlstift thermische Tintenstrahlstifte sind.
  3. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem das kationische Polymer aus der Gruppe ausgewählt ist, die Poly(Vinyl-Pyridin)Salze, Polyalkylaminoethyl-Acrylate, Polyalkylaminoethyl-Methacrylate, Poly(Vinyl-Imidazol), Polyethylenimine, Polybiguanide und Polyguanide und Kombinationen derselben umfasst.
  4. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem die latexhaltige Kolloidsuspension eine Mehrzahl zufällig polymerisierter Monomere aufweist, und bei dem die Polymerteilchen als ein Ganzes ein Molekulargewicht zwischen etwa 10.000 und 2.000.000 aufweisen und größenmäßig von etwa 20 nm bis 500 nm variieren.
  5. Ein System gemäß Anspruch 4, bei dem die Mehrzahl zufällig polymerisierter Monomere Methyl-Methacrylat und Hexyl-Acrylat umfasst.
  6. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem die Tintenstrahltinte ferner einen Latex-Primer aufweist.
  7. Ein System gemäß Anspruch 1, bei dem die Fixiererzusammensetzung ferner ein mehrwertiges Salz aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die mehrwertige Metallnitrate, EDTA-Salze, Phosphonium-Halogenid-Salze, organische Säuren und Kombinationen derselben umfasst.
  8. Ein Verfahren zum Drucken eines haltbaren Tintenstrahltintenbilds, das folgende Schritte aufweist: a) Bereitstellen einer Tintenstrahltinte, die folgende Merkmale aufweist: i) ein erstes flüssiges Trägermittel, ii) zwischen 0,5 und 6 Gewichtsprozent eines Pigment-Farbmittels, und iii) zwischen 0,2 und 15 Gewichtsprozent einer anionischen oder neutralen latexhaltigen Kolloidsuspension; b) Bereitstellen einer Fixiererzusammensetzung, die folgende Merkmale aufweist: i) ein zweites flüssiges Trägermittel, und ii) zwischen 0,2 und 15 Gewichtsprozent eines kationischen Polymers, c) Ausstoßen der Tintenstrahltinte auf ein Substrat; und d) Ausstoßen der Fixiererzusammensetzung auf das Substrat, derart, dass die Tintenstrahltinte die Fixiererzusammensetzung berührt, wodurch ein haltbares und schmierbeständiges Tintenstrahltintenbild bereitgestellt wird.
  9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem der Schritt des Ausstoßens der Tintenstrahltinte und der Schritt des Ausstoßens der Fixiererzusammensetzung beides thermische Ausstoßschritte sind.
  10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Fixiererzusammensetzung durch Überdrucken auf die Tintenstrahltinte aufgebracht wird.
  11. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Fixiererzusammensetzung durch Unterdrucken unter die Tintenstrahltinte aufgebracht wird.
  12. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem das kationische Polymer aus der Gruppe ausgewählt wird, die Poly(Vinyl-Pyridin)Salze, Polyalkylaminoethyl-Acrylate, Polyalkylaminoethyl-Methacrylate, Poly(Vinyl-Imidazol), Polyethylenimine, Polybiguanide und Polyguanide und Kombinationen derselben umfasst.
  13. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die latexhaltige Kolloidsuspension eine Mehrzahl zufällig polymerisierter Monomere aufweist, und bei dem die Polymerteilchen als ein Ganzes ein Molekulargewicht zwischen etwa 10.000 und 2.000.000 aufweisen und größenmäßig von etwa 20 nm bis 500 nm variieren.
  14. Ein Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die Mehrzahl zufällig polymerisierter Monomere Methyl-Methacrylat und Hexyl-Acrylat umfasst.
  15. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Tintenstrahltinte ferner einen Latex-Primer aufweist.
  16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, bei dem die Fixiererzusammensetzung ferner ein mehrwertiges Salz aufweist, das aus der Gruppe ausgewählt wird, die mehrwertige Metallnitrate, EDTA-Salze, Phosphonium-Halogenid-Salze, organische Säuren und Kombinationen derselben umfasst.
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