DE60315774T2

DE60315774T2 - Verwendung von zusatzstoffen, um pfützenbildung bei tintenstrahltinten zu reduzieren

Info

Publication number: DE60315774T2
Application number: DE60315774T
Authority: DE
Inventors: Linda C. Corvallis Uhlir-Tsang; John R. Corvallis Moffatt; Mary E. Corvallis Austin
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2003-09-12
Publication date: 2008-06-05
Anticipated expiration: 2023-09-13
Also published as: US20040055507A1; DE60315774D1; JP3940108B2; JP2004115803A; EP1403345A1; EP1403345B1; US6814789B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zusatzstoff, der verwendet wird, um eine Pfützenbildung bei Tintenstrahltinten zu reduzieren. Im Einzelnen bezieht sich die Erfindung auf einen Pfützenbildungszusatzstoff, der eine anionische, polare Gruppe und ein C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende aufweist.
Auf Grund der geringen Kosten von Tintenstrahldruckern, Fortschritten bei der Qualität der gedruckten Bilder und des relativ geräuschfreien Betriebs ist das Tintenstrahldrucken eine beliebte Alternative für ein Drucken zu Hause und im Büro. Ungeachtet dieser Vorteile werden weiterhin Forschung und Entwicklung betrieben, um Tintenstrahldruckqualität zu verbessern und gleichzeitig vernünftige Kosten des Tintenstrahldruckers und des Druckvorgangs beizubehalten.
Um qualitativ hochwertige Bilder zu erzeugen, muss die Tintenstrahltinte mit dem Tintenstrahlstift und dem Druckmedium kompatibel sein. Die Eigenschaften einer optimalen Tintenstrahltinte umfassen u.a. eine geringe Pfützenbildung, eine gute Verkrustungsbeständigkeit, eine gute Stabilität, ein geringes Farbe-Zu-Farbe-Zerfließen und eine rasche Trocknungszeit. Außerdem muss die Tintenstrahltinte in der Lage sein, die Tintenstrahlöffnung zu passieren, ohne die Öffnung zu verstopfen oder auf der Öffnungsplatte eine Pfütze zu bilden. Die Tintenstrahltinte sollte auch eine rasche Reinigung der Maschinenkomponenten bei minimalem Aufwand ermöglichen. Obwohl Tintenstrahltinten bekanntlich eine oder mehrere der vorstehenden Eigenschaften besitzen, besitzen wenige Tintenstrahltinten all diese Eigenschaften, da eine Verbesserung bezüglich einer Eigenschaft häufig eine andere Eigenschaft negativ beeinflusst.
Obwohl die Druckqualität von Tintenstrahltinten insgesamt allgemein hoch ist, erfolgt auf der Öffnungsplatte des Druckkopfes immer noch eine Pfützenbildung von Tintenstrahltinten. Tintenstrahltinten, die magentafarbene Farbstoffe aufweisen, zeigen bekanntlich eine höhere Pfützenbildung als cyanfarbene und gelbe Farbstoffe. Eine Pfützenbildung tritt auf, wenn die Tinte, die durch die Öffnungen ausgestoßen wird, das Druckmedium nicht erreicht. Stattdessen sammelt sich die Tintenstrahltinte auf einer äußeren Oberfläche der Öffnungsplatte oder bildet benachbart zu dem Rand der Öffnung eine Pfütze. Dies tritt auf, wenn Tintentropfen, die die Öffnungen verlassen, auf der Öffnungsplatte um jede Öffnung herum winzige Tintenmengen hinterlassen. Das Ausmaß der Pfützenbildung variiert von einigen wenigen, kleinen Tintentropfen bis zur Bildung großer Pfützen auf großen Teilen der Öffnungsplatte. Große Pfützen blockieren die Öffnungen teilweise oder vollständig und führen zu fehlenden Düsen, zu falschen Niedrige-Entkappung-Werten oder zu Veränderungen der Flugbahn der Tintentropfen. Die Veränderung der Flugbahn führt dazu, dass der Tintentropfen sein anvisiertes Pixelzentrum nicht trifft, was zu Druckfehlern auf dem Medium führt und die Qualität des gedruckten Bildes verringert.
Es wurden verschiedene Lösungen bezüglich des Problems der Pfützenbildung vorgeschlagen. Manche Lösungen schlagen ein Modifizieren des Druckkopfes oder Stiftes vor, um die Pfützenbildung zu verringern, während andere Lösungen die Tintenstrahltintenzusammensetzung modifizieren. Beispielsweise wird eine Beschichtung aus hydrophobem Material auf den Druckkopf aufgebracht, um seine Benetzbarkeit zu verringern und um dadurch eine Pfützenbildung zu verringern. Jedoch ist diese Modifizierung des Druckkopfes kostspielig. Eine Kombination aus Stiftarchitektur und Modifikationen der Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde vorgeschlagen, um eine Pfützenbildung zu reduzieren.
Andere vorgeschlagene Modifikationen der Tintenstrahltinten umfassen ein Hinzugeben von anionischen und nicht-ionischen Tensiden (oberflächenaktiven Mitteln) zu der Tintenstrahltinte. Desgleichen wurde eine Zugabe eines ersten Tensids und eines zweiten Tensids, um die Pfützenbildung zu reduzieren, vorgeschlagen. Das erste Tensid weist einen Hydrophilelipophile-Gleichgewichtswert („HLB”-Wert, HLB = hydrophilic-lipophilic balance) auf, der 1,5 Einheiten geringer ist als der des zweiten Tensids. Zusätzliche Modifikationen umfassen ein Hinzugeben von Salzen zu den Tintenstrahltinten. Jedoch führt ein Hinzugeben von Salzen oder Tensiden zu Zuverlässigkeits- und Materialwechselwirkungsproblemen, da diese Zusatzstoffe nicht bei allen Farbstoffen oder Tintenträgermitteln verwendet werden können. Außerdem wirkt sich ein Hinzugeben von Tensiden oder Salzen negativ auf wünschenswerte Eigenschaften der Tintenstrahltinten aus.
Es wäre wünschenswert, die Pfützenbildung von Tintenstrahltinten durch eine Verwendung von Zusatzstoffen zu reduzieren, die in geringen Mengen wirksam sind und andere Eigenschaften der Tintenstrahltinten nicht negativ beeinflussen. Außerdem wäre es wünschenswert, Zusatzstoffe zu verwenden, die bei vielen Arten von Tintenträgermitteln wirksam sind.
KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Pfützenbildungszusatzstoff offenbart, der bei einer Tintenstrahltinte verwendet wird. Der Pfützenbildungszusatzstoff weist eine anionische, polare Gruppe und ein C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf. Ein Verfahren zum Reduzieren einer Pfützenbildung bei Tintenstrahltinten ist ebenfalls offenbart. Das Verfahren weist ein Hinzufügen ei nes Pfützenbildungszusatzstoffs zu der Tintenstrahltinte auf.
Es ist ebenfalls ein Satz von Tintenstrahltinten offenbart. Jede Tintenstrahltinte weist einen Farbstoff, ein wässriges Tintenträgermittel und einen Pfützenbildungszusatzstoff auf, der eine anionische, polare Gruppe und ein C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER MEHREREN ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
Während die Beschreibung mit Ansprüchen endet, die im Besonderen das hervorheben und eindeutig beanspruchen, was als die vorliegende Erfindung betrachtet wird, kann die vorliegende Erfindung aus der folgenden Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen einfacher ermittelt werden, in denen:
1A bis 1D die Pfützenbildungseigenschaften einer Tintenstrahltinte, die keinen Pfützenbildungszusatzstoff aufweist, bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen; und
2A bis 2D die Pfützenbildungseigenschaften einer Tintenstrahltinte, die einen Pfützenbildungszusatzstoff aufweist, bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht die Verwendung eines Zusatzstoffes gemäß Anspruch 1 vor.
Die Mengen der Komponenten in der Tintenstrahltinte werden in Gewichtsprozent („Gew.-%”) des Gesamtgewichts der Tintenzusammensetzung ausgedrückt. Die Reinheit aller Kompo nenten ist diese, die bei der normalen handelsüblichen Praxis für Tintenstrahltinten verwendet wird.
Eine Tintenstrahltinte, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet wird, weist einen Farbstoff, ein Tintenträgermittel und einen Pfützenbildungszusatzstoff auf. Der Farbstoff kann nicht-ionisch, kationisch, anionisch oder ein Gemisch aus nicht-ionischen, kationischen und/oder anionischen Farbstoffen sein. Farbstoffe sind in der Technik hinreichend bekannt und sind von zahlreichen Quellen im Handel erhältlich, einschließlich, aber nicht ausschließlich, Avecia (Wilmington, DE), Mitsubishi Chemical Corp. (Tokio, Japan) und Ilford AG (Freiburg, Schweiz). Der Farbstoff kann ein Säure-, Direkt-, Lebensmittel-, Beizen- oder Reaktivfarbstoff sein und kann wasserlöslich oder wasserunlöslich sein. Beispiele von Farbstoffen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Sulfonat- und Carboxylatfarbstoffe, genau gesagt diejenigen Farbstoffe, die üblicherweise beim Tintenstrahldrucken eingesetzt werden. Spezifische Beispiele von Farbstoffen, die bei der Tintenstrahltinte eingesetzt werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Sulforhodamine B (Sulfonat), Acid Blue 113 (Sulfonat), Acid Blue 29 (Sulfonat), Acid Red 4 (Sulfonat), Rose Bengal (Carboxylat), Acid Yellow 17 (Sulfonat), Acid Yellow 29 (Sulfonat), Acid Yellow 42 (Sulfonat), Acridine Yellow G (Sulfonat), Acid Yellow 23, Acid Blue 9, Nitro Blue Tetrazolium Chloride Monohydrate oder Nitro BT, Rhodamine 6G, Rhodamine 123, Rhodamine B, Rhodamine B Isosyanate, Safranine O, Azure B und Azure B Eosinate, die alle von Sigma-Aldrich Chemical Company (St. Louis, MO) erhältlich sind. Beispiele von anionischen, wasserlöslichen Farbstoffen umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Direct Yellow 132, Direct Blue 199, Magenta 377 (von Ilford AG, Schweiz, erhältlich), alleine oder zusammen mit Acid Red 52. Beispiele von wasserunlöslichen Farbstoffen umfassen Azo-, Xanthen-, Methin-, Polymethin- und Anthrochinon-Farbstoffe. Spezifische Beispiele von wasserunlöslichen Farbstoffen umfassen Ciba-Geigy Orasol Blue GN, Ciba-Geigy Orasol Pink und Ciba- Geigy Orasol Yellow. Der Farbstoff ist nicht wesentlich für die Betriebsfähigkeit der vorliegenden Erfindung, und somit wird die Wahl des Farbstoffs nicht ausführlich erörtert. Vielmehr versteht es sich, dass Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet jeden geeigneten Farbstoff für eine Verwendung bei der vorliegenden Erfindung auswählen könnten.
Zusätzlich zu farbigen Farbstoffen können auch schwarze Farbstoffe in der Tintenstrahltinte verwendet werden. Beispielsweise können Direct Black 154, Direct Black 168, Fast Black 2, Direct Black 171, Direct Black 19, Acid Black 1, Acid Black 191, Mobay Black SP oder Acid Black 2 verwendet werden.
Der Farbstoff kann in einem Bereich von näherungsweise 0,1 bis näherungsweise 15 Gew.-% des Gesamtgewichts der Tintenstrahltinte in der Tintenstrahltinte vorliegen, wobei näherungsweise 0,5 bis näherungsweise 5 Gew.-% bevorzugt sind. Die Farbstoffmenge, die in der Tintenstrahltinte notwendig ist, hängt zum großen Teil von der Löslichkeit des Farbstoffs in dem Tintenträgermittel, der gewünschten Farbe, die mit der Tintenstrahltinte erzielt werden soll, und der Reinheit und Stärke des Farbstoffs ab.
Das Tintenträgermittel ist ein wasserbasiertes Tintenträgermittel, das Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und zumindest einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel umfasst. Das wasserlösliche organische Lösungsmittel kann einen aliphatischen Alkohol, einen aromatischen Alkohol, ein Diol, einen Glykolether, einen Poly(glykol)ether, ein Caprolactam, ein Formamid, ein Acetamid und einen langkettigen Alkohol oder Gemische derselben umfassen, ist aber nicht auf diese beschränkt. Beispiele von organischen Lösungsmitteln, die bei der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, primäre Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, primäre aromatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, sekundäre aliphatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder we niger, sekundäre aromatische Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Alkyldiole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, Alkyltriole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, 1,3-Alkohole von 30 Kohlenstoffen oder weniger, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, Poly(ethylenglykol)alkylether, höhere Homologe von Poly(ethylenglykol)alkylethern, Poly(propylenglykol)alkylether, höhere Homologe von Poly(propylenglykol)alkylethern, N-Alkylcaprolactame, nicht-substitutierte Caprolactame, substituierte Formamide, nicht-substituierte Formamide, substituierte Acetamide und nicht-substituierte Acetamide. Spezifische organische Lösungsmittel, die vorzugsweise bei der Praxis dieser Erfindung eingesetzt werden, umfassen N-Methylpyrrolidon, 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, Diethylenglykol, 1,3-(2-Methyl)-propandiol, 1,3,5-(2-Methyl)-pentantriol, Tetramethylensulfon, 3-Methoxy-3-methylbutanol, Glycerol, 3-Pyridylcarbinol, Pentaerythritol, 1,2-Alkyldiole und Gemische derselben, sind aber nicht auf diese beschränkt. Beispielsweise kann das wasserlösliche organische Lösungsmittel in dem Tintenträgermittel ein Gemisch aus einem Diol, einem Polyglykolether und einem Glykolether umfassen. Das bzw. die wasserlösliche(n) organische(n) Lösungsmittel liegt bzw. liegen in einem Bereich von näherungsweise 0,01 bis näherungsweise 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der Tintenstrahltinte vor, wobei näherungsweise 0,1 bis näherungsweise 20 Gew.-% bevorzugt sind.
Das Tintenträgermittel kann optional Tenside, Feuchthaltemittel, Puffer, Konservierungsstoffe, Biozide und/oder Mittel zur Veränderung der Viskosität umfassen, je nach den gewünschten Eigenschaften der Tintenstrahltinte. Beispielsweise kann bei dem Tintenträgermittel zumindest ein Tensid verwendet werden. Das Tensid kann ein nicht-ionisches, amphoteres oder ionisches Tensid sein. Nicht-ionische und amphotere Tenside umfassen TERGITOL^®-Verbindungen, die Alkylpolyethylenoxide sind, die von Dow Chemical (Midland, Michigan) erhältlich sind; TRITON^®-Verbindungen, die von Rohm & Haas Co. (Philadelphia, PA) erhältliche Alkylphenyl polyethylenoxid-Tenside sind; BRIJ^®-Verbindungen, die von ICI Americas (Wilmington, DE) erhältlich sind; PLURONIC^®-Verbindungen, die Polyethylenoxid-Blockcopolymere sind; SURFYNOL^®-Verbindungen, die von Air Products (Allentown, PA) erhältliche acetylenische Polyethylenoxide sind; Polyethylenoxidester („POE"-Ester); POE-Diester; POE-Amine; POE-Amide; und Dimethikon-Copolyole. Die Konzentration an eingesetztem Tensid bei der vorliegenden Erfindung beträgt zwischen näherungsweise 0 % und näherungsweise 40 Gew.-% des Gesamtgewichts der Tintenstrahltinte, bevorzugt zwischen näherungsweise 0,01 % und näherungsweise 5 Gew.-%.
Es können Puffer verwendet werden, um die Tintenstrahltinte auf einem gewünschten pH-Wert zu halten. Der Puffer kann ein biologischer Puffer auf organischer Basis oder ein anorganischer Puffer sein. Die verwendeten Puffer können einen pH-Wert zwischen näherungsweise 3 und näherungsweise 9, vorzugsweise zwischen näherungsweise 6 und näherungsweise 9 und am stärksten bevorzugt zwischen näherungsweise 8 und näherungsweise 8,5 liefern. Beispiele von Puffern umfassen Trizma Base, die von Sigma-Aldrich Corp. (Milwaukee, Wisconsin) erhältlich ist; 4-Morpholinethansulfonsäure („MES"); 4-Morpholinpropansulfonsäure („MOPS"); und Betahydroxy-4-morpholinpropansulfonsäure („MOPSO").
Der Pfützenbildungszusatzstoff weist eine anionische, polare Gruppe und ein C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf. Die anionische, polare Gruppe und das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende können direkt aneinander angelagert sein oder mittels eines Abstandhalters indirekt angelagert sein. Abhängig von dem pH-Wert der Tintenstrahltinte, kann der Pfützenbildungszusatzstoff auch einem Gegenion zugeordnet sein, wie beispielsweise einem Natrium- oder Ammoniumsalz.
Die anionische, polare Gruppe kann ein Carboxylat, ein Sulfocarboxylat, ein Phosphonocarboxylat, ein Sarcosid, ein Sulfat, ein Polyoxyethylensulfat, ein Sulfonat, ein Polyoxyethylensulfonat, ein Phosphonat, ein Polyoxyethylenphos phat, ein Polyoxyethylenphosphonat und eine Phosphatgruppe umfassen, aber ist nicht auf diese beschränkt. Das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende kann eine gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffkette sein, die zwischen 6 und 30 Kohlenstoffatome aufweist. Falls das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende ungesättigt ist, kann es zumindest eine Ungesättigtheitsstelle aufweisen, wie beispielsweise eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung oder eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindung. Die Stereochemie von Substituenten, die an der Ungesättigtheitsstelle angelagert sind, kann entweder cis oder trans sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel weist der Pfützenbildungszusatzstoff eine Carboxylatgruppe als die anionische, polare Gruppe und eine Kohlenwasserstoffkette, die zwischen 6 und 18 Kohlenstoffatomen aufweist, als das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf. Das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende Weist ferner zwischen 0 und 2 Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen auf.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel weist der Pfützenbildungszusatzstoff eine Phosphatgruppe als die anionische, polare Gruppe und eine Kohlenwasserstoffkette, die 18 Kohlenstoffatome aufweist, als das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf.
Der Pfützenbildungszusatzstoff kann in der Tintenstrahltinte in einer Menge vorliegen, die dahin gehend wirksam ist, eine Pfützenbildung zu reduzieren, und kann in der verwendeten Menge in der Tintenstrahltinte löslich sein. Die in der Tintenstrahltinte vorliegende Menge an Pfützenbildungszusatzstoff kann eine Menge sein, die ausreichend ist, um die Pfützenbildung zu reduzieren, ohne andere Eigenschaften der Tintenstrahltinten negativ zu beeinflussen. Der Pfützenbildungszusatzstoff kann in einer Menge zwischen näherungsweise 0,1 Gew.-% und näherungsweise 2,0 Gew.-% des Gesamtgewichts der Tintenstrahltinte vorliegen. Da der Pfützenbildungszusatzstoff andere Eigenschaften der Tinten strahltinten nicht negativ beeinflusst, kann der Pfützenbildungszusatzstoff bei über eine große Vielfalt von Tintenträgermitteln hinweg eingesetzt werden. Außerdem kann bei der Tintenstrahltinte mehr als ein Pfützenbildungszusatzstoff verwendet werden, um die gewünschte Verringerung der Pfützenbildung zu erzielen.
Der Pfützenbildungszusatzstoff kann in einer Analysenreinheit (99⁺%-Reinheit) im Handel erhältlich sein. Außerdem kann der Pfützenbildungszusatzstoff anhand von in der Technik bekannten Verfahren synthetisiert werden. Beispielsweise kann anhand von auf dem Gebiet bekannten Techniken ein nicht im Handel erhältlicher Pfützenbildungszusatzstoff synthetisiert werden, der eine ungerade Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Kohlenwasserstoffkette, eine verzweigte Kohlenwasserstoffkette, mehr als eine Ungesättigtheitsstelle oder eine Stereochemie aufweist.
Es können gesättigte und ungesättigte Carbonsäuretenside als der Pfützenbildungszusatzstoff verwendet werden. Es kann beispielsweise ein gesättigtes Carbonsäuretensid, das Stearinsäure umfasst, aber nicht darauf begrenzt ist, als der Pfützenbildungszusatzstoff verwendet werden. Stearinsäure weist eine C₁₈-Kohlenwasserstoffkette auf und ist von Sigma-Aldrich Corp. (St. Louis, MO) erhältlich. Es können auch ungesättigte Carbonsäuretenside, die Linolsäure, Ölsäure, Elaidinsäure oder trans-trans-2,4-Hexadienonsäure umfassen, aber nicht darauf begrenzt sind, als der Pfützenbildungszusatzstoff verwendet werden. Linolsäure weist eine C₁₈-Kohlenwasserstoffkette auf, die zwei Ungesättigtheitsstellen aufweist. trans-trans-2,4-Hexadienonsäure weist eine C₆-Kohlenwasserstoffkette mit zwei Ungesättigtheitsstellen auf. Ölsäure weist eine C₁₈-Kohlenwasserstoffkette mit einer Ungesättigtheitsstelle auf. Elaidinsäure ist die trans-Form von Ölsäure. Alle dieser ungesättigten Karbonsäuren sind von Sigma-Aldrich Corp. (St. Louis, Mo) erhältlich.
Zusätzlich zu einem Verwenden gesättigter oder ungesättigter Karbonsäuretenside als dem Pfützenbildungszusatzstoff können Verbindungen verwendet werden, die eine Phosphatgruppe als die anionische, polare Gruppe aufweisen. Ein wirksamer Zusatzstoff beispielsweise ist ein Gemisch aus 35–45% Mono-, 50–60% Diphosphatester, wobei eine C₁₈-Kohlenwasserstoffkette durch eine Kette von drei Ethylenoxidgruppen an die Phosphatgruppe angelagert ist. Dieser Zusatzstoff ist in neutraler oder saurer Form im Handel erhältlich. In der sauren Form desselben ist der Zusatzstoff Polyoxyethylen-(3-)Oleylalkoholphosphat. In der neutralen Form desselben ist dieser Zusatzstoff Diethylammoniumoleth-3-Phosphat. Jede Form kann als der Pfützenbildungszusatzstoff verwendet werden, weil dieselben in die neutrale Form ungewandelt werden, wenn dieselben zu der Tintenstrahltinte hinzugefügt werden.

Die Komponenten einer exemplarischen Tintenstrahltinte sind in Tabelle 1 gezeigt, zusammen mit Mengenbereichen jeder Komponente. Die Tintenstrahltinte kann in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbstoff cyanfarben, magentafarben, gelb oder schwarz sein. Tabelle 1: Komponenten der Tintenstrahltintenzusammensetzung

Komponente	Gew.-%
Farbstoff	etwa 0,5 bis 5
Diol/Polyglykolether/Glykolether	etwa 10 bis 15
Puffer	etwa 0,2
Konservierungsstoff/Biozid	etwa 0,05 bis 0,5
Tensid	etwa 0,02 bis 4
Pfützenbildungszusatzstoff	etwa 0,1 bis 2,0
Wasser	Rest

Die Tintenstrahltinten werden formuliert, indem die Komponenten unter Verwendung von in der Technik bekannten Verfahren kombiniert werden. Die hierin beschriebenen Pfützenbildungszusatzstoffe können ohne weiteres in vorhandene Formulierungsprozesse integriert werden, da der Pfützenbildungszusatzstoff in der Tintenstrahltinte in geringer Menge vorliegt. Deshalb führt der Pfützenbildungszusatzstoff nicht zu Löslichkeitsproblemen, die eine Modifizierung bestehender Formulierungsprozesse erfordern. Vielmehr wird der Pfützenbildungszusatzstoff einfach zusammen mit anderen Komponenten der Tintenstrahltinte zu der Tintenstrahltinte hinzugegeben. Da die Pfützenbildungszusatzstoffe ohne weiteres in vorhandene Prozesse integriert werden, sind die Kosten des Verringerns der Pfützenbildung gering.
Cyanfarbene, gelbe, magentafarbene und schwarze Tinten, die die hierin beschriebenen Pfützenbildungszusatzstoffe umfassen, können als ein Satz von Tintenstrahltinten in einem Farbdrucker verwendet werden. Der Satz von Tintenstrahltinten kann dazu verwendet werden, um qualitativ hochwertige Bilder auf normale oder spezielle Druckmedien zu drucken. Obwohl jede der Tintenstrahltinten in dem Tintensatz den Pfützenbildungszusatzstoff aufweisen kann, wird auch in Betracht gezogen, dass der Pfützenbildungszusatzstoff in zumindest einer, aber nicht allen, der Tintenstrahltinten vorliegen kann. Wenn beispielsweise eine Pfützenbildung lediglich bei der magentafarbenen Tinte problematisch ist, so weist eventuell die magentafarbene Tinte den Pfützenbildungszusatzstoff auf. Wenn jede der Tintenstrahltinten in dem Satz den Pfützenbildungszusatzstoff aufweist, kann jede der Tintenstrahltinten denselben Pfützenbildungszusatzstoff umfassen oder einen unterschiedlichen Pfützenbildungszusatzstoff aufweisen.
Beispiel 1
Tintenstrahltintenzusammensetzungen
Es wurden magentafarbene Tintenstrahltinten hergestellt, die die in Tabelle 1 aufgelisteten Komponenten aufweisen.

Der bei diesen Tintenstrahltinten verwendete Farbstoff war ein von Mitsubishi Chemical Corp. (Tokio, Japan) erhältlicher, Nickel enthaltender Magenta-Farbstoff. Jede der Tintenstrahltinten wies 0,4 Gew.-% Pfützenbildungszusatzstoff auf. Die Pfützenbildungszusatzstoffe, die bei den magentafarbenen Tintenstrahltinten getestet wurden, sind in Tabelle 2 aufgelistet. Tabelle 2: Pfützenbildungsergebnisse für magentafarbene Tintenstrahltinten

Allgemeine chemische Kategorie	Pfützenbildungszusatzstoff	Chemische Formel	Pfützenbildungspunktzahl	% keines Zusatzstoffes
Ungesättigtes Karbonsäuretensid	Linolsäure	C₁₈H₃₂O₂	0	0
	Elaidinsäure (trans-Ölsäure)	C₁₈H₃₄O₂	0	0
	Ölsäure (cis-Ölsäure)	C₁₈H₃₄O₂	0,1	2,9
	trans-trans-2,4-Hexadienonsäure	C₆H₈O₂	0,6	20,0
	trans-Zimtsäure	C₉H₈O₂	2,2	68
Gesättigtes Karbonsäuretensid	Stearinsäure	C₁₈H₃₆O₂	0,8	23,7
	Palmitinsäure	^C16^H32^O2	1,7	52,6
	Myristinsäure	C₁₉H₂₈O₂	2,7	82,6
	Laurinsäure	C₁₂H₂₄O₂	3,2	99,0
Phosphat	Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat	C₂₄H₄₆O₇P	0,7	22,6
Kontrolltinte	Keiner		3,2	100

Um als Kontrolle zu dienen, wurden auch Tintenstrahltinten hergestellt, die den Pfützenbildungszusatzstoff nicht aufwiesen.
Die Tintenstrahltinten wurden formuliert, indem die Komponenten direkt gemischt wurden. Der pH-Wert der Tintenstrahltinten wurde durch die Zugabe von Natriumhydroxid auf zwischen etwa 8,0 und 8,5 eingestellt. Der pH-Wert der Tintenstrahltinte jedoch, die Stearinsäure als den Pfützenbildungszusatzstoff aufweist, wurde unter Verwendung von Ammoniumhydroxid auf den gleichen pH-Wertbereich eingestellt.
Bei diesem pH-Wertbereich waren die Pfützenbildungszusatzstoffe in den tintenstrahltinten als Natrium- oder Ammoniumsalze des Pfützenbildungszusatzstoffes vorhanden.
Beispiel 2
Pfützenbildungsergebnisse
Die in Beispiel 1 beschriebenen Tintenstrahltinten wurden getestet, um ihre Pfützenbildungscharakteristika zu ermitteln. Die Tintenstrahltinte wurde kontinuierlich über ein ganzes Blatt eines Druckmediums gedruckt. Um das Ausmaß der Pfützenbildung zu ermitteln, wurde der Tintenstrahlstift entfernt, bevor er gewartet wurde, und die Menge an Pfützenbildung auf dem Druckkopf wurde visuell betrachtet.
Die Pfützenbildung wurde gemessen, indem der Druckkopf nach dem Drucken visuell betrachtet wurde und indem eine „Pfützenbildungspunktzahl" zugewiesen wurde, um das Ausmaß der Pfützenbildung jeder Tintenstrahltinte wiederzugeben. Eine niedrige Pfützenbildungspunktzahl wies auf ein geringes Maß an Pfützenbildung hin. Tintenstrahltinten, die eine Pfützenbildungspunktzahl von weniger als etwa 1,0 aufwiesen, zeigten die größte Verringerung der Pfützenbildung. Die Pfützenbildung bei jeder Tintenstrahltinte, die den Pfützenbildungszusatzstoff aufwies, wurde mit der Pfützenbildung einer Kontrolltintenstrahltinte verglichen, die den Pfützenbildungszusatzstoff nicht aufwies. Ein Verhältnis der Pfützenbildungspunktzahl jeder Tintenstrahltinte, die den Pfützenbildungszusatzstoff aufwies, zu der Pfützenbildungspunktzahl der Kontrolltintenstrahltinte ist in Tabelle 2 als "% keines Zusatzstoffes" angegeben.
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, zeigten die Tintenstrahltinten, die Linolsäure, Elaidinsäure oder Ölsäure umfassten, die größte Verringerung der Pfützenbildung. Diese drei Pfützenbildungszusatzstoffe weisen jeweils eine Carboxylatgruppe als die anionische, polare Gruppe und ein ungesättigtes C₁₈-Kohlenwasserstoffende auf. Die Tintenstrahltinte, die trans-trans-2,4-Hexadienonsäure, die eine Carboxylatgruppe als die anionische, polare Gruppe und eine ungesättigte C₆-Kohlenwasserstoffkette als das C₆-C₃₀-Kohlen wasserstoffende aufweist, als den Pfützenbildungszusatzstoff aufweist, zeigte ebenfalls eine verringerte Pfützenbildung.
Die Tintenstrahltinte, die Stearinsäure als den Pfützenbildungszusatzstoff umfasst, zeigte ebenfalls eine reduzierte Pfützenbildung. Stearinsäure weist eine Carboxylatgruppe als die anionische, polare Gruppe und eine gesättigte C₁₈-Kohlenwasserstoffkette als das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf.
Die Tintenstrahltinte, die Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkohol N3 als den Pfützenbildungszusatzstoff umfasst, zeigte ebenfalls eine verminderte Pfützenbildung. Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkohol weist eine Phosphatgruppe als die anionische, polare Gruppe und eine C₁₈-Kohlenwasserstoffkette als das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende auf.
Beispiel 3
Pfützenbildung von Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat-Tintenstrahlzusammensetzungen
Cyanfarbene, gelbe und magentafarbene Tintenstrahltinten, die 0,4 Gew.-% Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat aufweisen, wurden hergestellt. Kontrolltintenstrahltinten, die das Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat nicht aufweisen, wurden ebenfalls hergestellt. Die Farbstoffe, die bei diesen Tintenstrahltinten verwendet wurden, waren DB199 Cyanfarbstoff (erhältlich von Avecia (Wilmington, DE)), AR52 Magentafarbstoff (erhältlich von Sensient Technologies (Milwaukee, WI)) und AY32 gelber Farbstoff (erhältlich von Sensient Technologies (Milwaukee, WI)). Diese Tintenstrahltinten wurden formuliert, wie es vorhergehend beschrieben ist.
Nachdem die Tintenstrahltinten gedruckt wurden, wie es vorhergehend beschrieben wurde, wurden Photographien des Druckkopfs gemacht, um das Ausmaß einer Pfützenbildung zu bestimmen. 1A–1D zeigen die Pfützenbildung bei Tintenstrahltinten, die kein Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat aufweisen. 1A zeigt das Ausmaß einer gesamten Pfützenbildung an dem Druckkopf. 1B, 1C und 1D zeigen die Pfützenbildung der cyanfarbenen, der gelben bzw. der magentafarbenen Tintenstrahltinte, die kein Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat aufweisen. Zum Vergleich zeigen 2A–2D die Pfützenbildung der Tintenstrahltinten, die Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat als den Pfützenbildungszusatzstoff aufweisen. 2A zeigt die gesamte Pfützenbildung an dem Druckkopf, während die Pfützenbildung der cyanfarbenen, der gelben und der magentafarbenen Tintenstrahltinte jeweils in 2B–2D gezeigt ist. Die Tintenstrahltinten, die Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat aufweisen, zeigten verglichen mit den Zusammensetzungen, die kein Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat aufweisen, eine reduzierte Pfützenbildung.
Beispiel 4
Zusätzliche Pfützenbildungszusatzstoffe
Ein Pfützenbildungszusatzstoff, der ein Sulfocarboxylat, ein Phosphonocarboxylat, ein Sarcosid, ein Sulfat, ein Polyoxyethylensulfat, ein Sulfonat, ein Phosphonat, ein Polyoxyethylenphosphat, ein Polyoxyethylenphosphonat oder ein Polyoxyethylensulfonat als die anionische, polare Gruppe aufweist, wird synthetisiert oder gekauft.
Zusätzlich wird ein Pfützenbildungszusatzstoff, der eine Kohlenwasserstoffkette von 7 bis 14 Kohlenstoffatomen in dem C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende aufweist, synthetisiert oder gekauft. Ein Pfützenbildungszusatzstoff, der eine Koh lenwasserstoffkette mit 7, 8, 10, 12, 15 oder 17 Kohlenstoffatomen aufweist, wird synthetisiert oder gekauft.
Es wird auch ein Pfützenbildungszusatzstoff, der eine Kohlenwasserstoffkette von 19 bis 30 Kohlenstoffatomen in dem C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende aufweist, synthetisiert oder gekauft. Ein Pfützenbildungszusatzstoff, der eine Kohlenwasserstoffkette mit 19, 20, 22, 24, 27 oder 30 Kohlenstoffatomen aufweist, wird synthetisiert oder gekauft.
Die Pfützenbildungszusatzstoffe werden in Tintenstrahltinten formuliert und gedruckt, wie es vorhergehend beschrieben ist. Tintenstrahltinten, die diese Pfützenbildungszusatzstoffe aufweisen, zeigen eine reduzierte Pfützenbildung.
Während die vorliegende Erfindung eventuell für verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich sein kann, wurden durch ein Beispiel in den Zeichnungen spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt und hierin detailliert beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die Erfindung nicht auf die spezifischen offenbarten Formen begrenzt sein soll.

Claims

Verwendung eines Zusatzstoffs, der eine anionische polare Gruppe und ein C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende aufweist, um eine Pfützenbildung bei einer Tintenstrahltinte zu reduzieren, wobei die Tintenstrahltinte einen Farbstoff und ein Tintenstrahlträgermittel aufweist.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1, bei der die anionische, polare Gruppe aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Carboxylat, ein Sulfocarboxylat, ein Phosphonocarboxylat, ein Sarcosid, ein Sulfat, ein Polyoxyethylensulfat, ein Sulfonat, ein Polyoxyethylensulfonat, ein Phosphonat, ein Polyoxyethylenphosphat, ein Polyoxyethylenphosphonat und eine Phosphatgruppe umfasst.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende gesättigt ist.
Die Verwendung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende zumindest eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung aufweist.
Die Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, bei der das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende um die zumindest eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung herum eine cis-Stereochemie aufweist.
Die Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, bei der das C₆-C₃₀-Kohlenwasserstoffende um die zumindest eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung herum eine trans-Stereochemie aufweist.
Die Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Pfützenbildungszusatzstoff mit näherungsweise 0,4 Gewichtsprozent vorhanden ist.
Die Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Pfützenbildungszusatzstoff Linolsäure, Ölsäure, Elaidinsäure, trans-trans-Hexa-2,4-diensäure, Stearinsäure, Diethylammonium-Oleth-3-Phosphat oder Polyoxyethylen-(3)-Oleylalkoholphosphat ist.