DE69221425T2 - Wässeriges aufzeichnungsmittel - Google Patents

Wässeriges aufzeichnungsmittel

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Description

    HINTERGRUND DER ERFINDUNG Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tinte auf Wasserbasis, die ein Pigment als Farbmaterial enthält und in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, wobei die Aufzeichnung mit einer flüssigen Tinte ausgeführt wird.
    • Technischer Hintergrund
  • Im Stand der Technik wurde hauptsächlich eine Tinte, die Wasser, ein organisches Lösungsmittel, ein Wachs oder einen anderen Stoff und gelöst darin einen Farbstoff als ein Farbmittel umfaßte, als eine Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet. Eine derartige Tinte weist eine schlechte Lichtbeständigkeit und Wasserbeständigkeit auf, die sich von den Eigenschaften des Farbstoffes ableitet. Um dieses Problem zu lösen wurde eine Tinte vorgeschlagen, in der ein Pigment, wie Kohlenstoffschwarz oder Anilinschwarz, als Farbmittel verwendet wurde. Beispielsweise ist eine Tinte, die ein wasserlösliches Polymer zusätzlich zu dem Pigment enthält, in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 15542/1989 und in den japanischen Patentoffenlegungsschriften Nr. 63766/1983, 255875/1990 und 276874/1990 beschrieben.
  • Eine Tinte eines Wasserdispersionssystems kann im Vergleich mit einer Tinte eines Farbstoffsystems die Druckdichte, die Lichtbeständigkeit und die Wasserbeständigkeit usw. verbessern. Die Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung sollte jedoch Eigenschaften aufweisen, wie, daß sie nicht eine feine Strahldüse zusetzt, hervorragende Reibebeständigkeit und Trockenfixierung im Druck aufweist, frei von Verklumpung oder Absetzen von Feststoffen, wie einem Pigmentteilchen ist, und keine Änderung in den Eigenschaften der Tinte aufweist, auch wenn sie bei hoher Temperatur oder niedriger Temperatur über einen längeren Zeitraum gelagert wurde, und durch Rühren oder weitere Zugabe eines Lösungsmittels wieder dispergiert werden kann, auch wenn das Pigment einmal verklumpt war.
  • Die vorstehend genannten, üblichen Tinten haben noch nicht all die Eigenschaftsanforderungen eines Tintenstrahldruckers erfüllt.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufzeichnungstinte eines Pigmentsystems auf Wasserbasis bereitzustellen, die die verschiedenen Eigenschaftserfordernisse einer Tintenstrahlaufzeichnungstinte erfüllt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenzusammensetzung zur Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichnung, umfassend Wasser, ein Pigment, ein wasserlösliches Homopolymer und ein wasserlösliches Copolymer, das sowohl einen hydrophoben als auch einen hydrophilen Teil aufweist, wobei das wasserlösliche Homopolymer und das wasserlösliche Copolymer in der Zusammensetzung in Mengen vorhanden sind, die ausreichen, um die Dispersionsstabilität des Pigments in der Zusammensetzung zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung kann einen Druck mit hervorragender Dichte, Lichtbeständigkeit und Wasserbeständigkeit bereitstellen. Ferner kann die vorliegende Erfindung eine Aufzeichnungstinte auf Wasserbasis mit verschiedenen derartigen Eigenschaften, die zur Verwendung als eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte notwendig sind, nämlich, daß sie nicht eine feine Strahldüse zusetzt, hervorragende Reibebeständigkeit und Trokkenfixierung im Druck aufweist, frei von Verklumpung oder Ausfallen von Feststoffen, wie einem Pigmentteilchen, ist, und keine Änderung in den Eigenschaften der Tinte aufweist, auch wenn sie bei hoher Temperatur oder niedriger Temperatur über einen längeren Zeitraum gelagert wurde, und durch Rühren oder weitere Zugabe eines Lösungsmittels wiederum dispergiert werden kann, auch wenn das Pigment einmal verklumpt war, bereitstellen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die begleitende Figur ist ein Diagramm, das die Struktur eines Tintenstrahldruckkopfes zeigt, der in einem Bewertungstest für die Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wurde.
    • GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Wasserlösliches Homopolymer
  • Der Begriff "wasserlösliches Homopolymer", das in der Tinte der vorliegenden Erfindung enthalten ist, soll ein wasserlösliches oder ein in einer wässerigen Lösung lösliches Homopolymer mit einer polaren Gruppe (beispielsweise einer ionischen Gruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Amonogruppe, einer Amidgruppe oder einer Ethergruppe) bedeuten. Besonders bevorzugte Beispiele des wasserlölsichen Homopolymers umfassen ein Homopolymer mit einer derartigen Struktur, daß die vorstehend beschriebene polare Gruppe in eine Polyethylenkette eingebaut ist. Bevorzugte Beispiele des Homopolymers umfassen Polyalkohole, wie Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon und Modifizierungsprodukte davon, wobei ferner eine hydrophile Gruppe, wie eine Hydroxylgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Ethylenoxidgruppe oder eine Amingruppe, eingebaut ist.
  • Stärker bevorzugte Beispiele des wasserlöslichen Homopolymers, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfassen natürliche Polymere, wie Leim, Gelatine, Casein, Albumin und Gummiarabicum, Alginsäure und ihre Derivate, wie Alginsäure, Propylenglykolalginat, Triethanolaminalginat und Ammoniumalginat, Cellulosederivate, wie Methylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Ethylhydroxyethylcellulose, Polyethylenoxid, Polyacrylsäure, Natriumpolyacrylat, Polyvinylether, Viscose, Proteine, wie Polypeptide, Polysaccharide, wie Stärke, Guarkautschuk, ein Salz von Polymethacrylsäure, Polyacrylamid, ein synthetisches Harz, das sich von Petroleum ableitet, einen natürlichen Kautschuk und ein Glycosid. Es ist ebenso möglich, sie in Form eines Gemisches von zweien oder mehreren von ihnen zu verwenden.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des wasserlöslichen Homopolymers vorzugsweise 10.000 bis 300.000, stärker bevorzugt 10.000 bis 160.000. Beträgt das gewichtsgemittelte Molekulargewicht weniger als 10.000, können die Wasserbeständigkeit und die Reibebeständigkeit des Drucks unvorteilhaft erniedrigt sein. Überschreitet es andererseits 30.000, können die Lagerstabilität und das Dispersionsvermögen erniedrigt sein und in einigen Fällen kann unvorteilhaft ein Fehler beim Strahlen der Tinte aufgrund einer Zunahme in der Viskosität der Tinte auftreten.
  • Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der vorhegenden Erfindung ist es bevorzugt, ein wasserlösliches Homopolymer mit einer Löslichkeit von 15% oder mehr in Wasser zu verwenden. Dies beruht darauf, daß eine Kombination eines derartigen wasserlöslichen Polymers mit den folgenden organischen Lösungsmitteln ein gutes Redispersionsvermögen bereitstellt.
    • Wasserlösliches Copolymer
  • Das wasserlösliche Copolymer, das in der Tinte der vorliegenden Erfindung enthalten ist, weist in seinem Molekül sowohl einen hydrophoben Teil als auch einen hydrophilen Teil auf. Der hydrophobe Teil und der hydrophile Teil werden vorzugsweise in das Copolymer durch Copolymerisation eines Monomers mit einer hydrophoben Gruppe mit einem Monomer mit einer hydrophilen Gruppe eingebaut.
  • Bevorzugte Beispiele des Monomers mit einer hydrophoben Gruppe umfassen einen ungesättigten Kohlenwasserstoff, einen ungesättigten Kohlenwasserstoff, der mit einem Halogenatom substituiert ist, eine unsubstituierte Carbonsäure, die mit einem Alkylrest, einem Alkylester, einem Arylalkylester, einem Arylester oder einem Halogenatom substituiert ist, einen aromatischen Kohlenwasserstoffrest, einen substituierten aromatischen Kohlenwasserstoffrest, Styrol und seine Derivate, Ethylen und seine Derivate und einen aliphatischen Vinylrest und sein Ethylenaddukt. Stärker bevorzugte Beispiele des Monomers umfassen Vinylacetat, Acrylnitril, einen Alkylester von Acrylsäure, ein Alkylacrylat, Butylacrylat, 1,1,3- Trihalogenperfluorpropylacrylat, einen Dibrompropylester von Acrylsäure, einen Ester von Acrylsäure, ein Alkylmethacrylat, ein Alkylcrotonat, ein Methylcrotonat, ein Glycidylmethacrylat, einen Hydroxyalkylester von Methacrylsäure, ein Methylmethacrylat, ein Hydroxyethylmethacrylat, einen Glycidylester von Acrylsäure, einen Dialkylaminoester von Acrylsäure, einen Monobutylalkylester von Maleinsäure, einen Alkylester von Maleinsäure, einen Monobutylester von Maleinsäure, einen Ester von Maleinsäure, ein Monomethylmaleat, ein Chlormethylstyrol, Polyethylen, Divinylbenzol, Ethylendimethacrylat, Vinylcrotonat und Vinylpropionat.
  • Bevorzugte Beispiele des Monomers mit einer hydrophilen Gruppe umfassen eine ungesättigte Carbonsäure und ihren Monoester, Amid, Salz, usw., und stärker bevorzugte Beispiele des Monomers umfassen Acrylsäure, Kaliumacrylat, Natriummaleaminat, Methacrylsäure, Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure, Itaconsäure, Phthalsäure, einen Monoester von Itaconsäure, einen Monoester von Phthalsäure, Acrylamid, N-Alkylolacrylamid, Butoxyacrylamid, Methacrylamid, Alkylolacrylamid, N- Methylolacrylamid, Natriummaleaminat, Vinylpyrrolidon, N- Butoxymethylacrylamid und Butoxymethylacrylamid.
  • Die Copolymerisation der vorstehend beschriebenen Monomeren kann wasserlösliche Harze, die sowohl einen hydrophoben Teil als auch einen hydrophilen Teil aufweisen, bereitstellen. Sie können in Form eines Gemisches von zweien oder mehreren von ihnen verwendet werden.
  • In der vorliegenden Erfindung beträgt das gewichtsgemittelte Molekulargewicht des wasserlöslichen Harzes vorzugsweise 1.000 bis 100.000, stärker bevorzugt 1.000 bis 50.000. Ist es geringer als 1.000, kann die Dispersionsstabilität des Pigmentteilchens unvorteilhaft erniedrigt sein. Wenn sie andererseits 100.000 überschreitet, kann die Löslichkeit im Wasser erniedrigt sein und eine Erniedrigung der Lagerstabilität verursachen, so daß Zusetzung auftritt.
  • Insbesondere ist ein Harz mit einem HLB-Wert von 4 oder mehr bevorzugt, und der HLB-Wert beträgt stärker bevorzugt 10 oder mehr. Ist der HLB-Wert 4 oder mehr, wird die Adsorption des Harzes an die Pigmentteilchen geeignet, was vorteilhaft zu einer Verbesserung der Dispersionsstabilität beiträgt.
    • Tintenzusammensetzung
  • Von dem wasserlöslichen Homopolymer und dem Copolymer, das sowohl einen hydrophilen Teil als auch einen hydrophoben Teil aufweist, kann angenommen werden, daß sie die folgende Rolle in der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung spielen, obwohl die Ursache nicht an die folgende Theorie gebunden ist. Spezifisch wird am Anfang das Copolymer, das sowohl einen hydrophilen Teil als auch einen hydrophoben Teil aufweist, auf der Oberfläche des Pigments als ein Farbmaterial adsorbiert, wobei das Pigment stabilisiert wird. Ferner bildet das wasserlösliche Homopolymer eine Schutzschicht um das durch das Copolymer stabilisierte Pigmentteilchen. Auf diese Weise kann das Dispersionsvermögen und die Lagerstabilität des Pigmentteilchens in der Tinte durch die vorstehend beschriebene Doppelschicht verbessert werden. Es wird ebenso angenommen, daß das Homopolymer und das Copolymer, das nicht von dem Pigment adsorbiert ist, dazu dient, das Fixiervermögen des Pigmentteilchens auf einem Übertragungsmaterial zu verbessern.
  • Die Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein verbessertes Benetzungsvermögen eines Kopfmaterials, das Plastik, Metall oder Keramik umfaßt, auf, während sie das Auftreten von Blasen verhindert. Diese Eigenschaft verbessert den Ausstrom, das Fließvermögen und das Benetzungsvermögen der Tinte im Kopf und beseitigt die Ursachen eines Fehlers beim Strahlen, wie das Auftreten von Blasen. Ferner kann eine Änderung in der Viskosität und in der Oberflächenspannung der Tinte mit der Temperatur gehemmt werden und die Trocknungsrate der Tinte verringert sich. Dies stellt die Anwendbarkeit in einem weiten Änderungsbereich in der Umwelt bezüglich Temperatur und Feuchtigkeit sicher.
  • Wenn auf der anderen Seite die zwei wasserlöslichen Harze nicht enthalten sind, können die vorstehend genannten Eigenschaftserfordernisse nicht erfüllt werden.
  • Der Einbau der zwei wasserlöslichen Harze trägt daher zum Erreichen der Aufgabe der vor, he genden Erfindung bei, d.h., keine Verklumpung, kein Ausfallen der Farbmaterialteilchen, keine Änderung in den Eigenschaften der Tinte und kein Ausfällen von Feststoffen während der Lagerung bei hoher oder niedriger Temperatur über einen längeren Zeitraum, keine Verschlechterung in der Dispersionsstabilität und Lagerstabilität, auch wenn ein Lösungsmittel oder ähnliches nachfolgend zugegeben wird, und eine Verbesserung in der Reibungsbeständigkeit und der Verhinderung des Zusetzens, indem Redispersionsvermögen geliefert wird.
  • Der Einbau der vorstehend genannten, zwei wasserlöslichen Harze hat die weitere Wirkung, daß die Tinte erlaubt, leicht einen Tintenstrahlkopf und eine Tintenzuführpassage zu benetzen, so daß es möglich wird, die Tinte gleichmäßig zuzuführen und gleichzeitig Blasen, die einen Fehler beim Strahlen der Tinte verursachen können, zu entfernen.
  • Es ist für die Aufzeichnungstinte auf Wasserbasis der vorliegenden Erfindung bevorzugt, das wasserlösliche Homopolymer, das wasserlösliche Copolymer und andere Bestandteile gemäß der folgenden Formulierung zu enthalten.
  • Die Menge des wasserlöslichen Homopolymers in der Tintenzusammensetzung beträgt gewöhnlich 0,8 bis 30 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 2 bis 10 Gewichtsprozent. Beträgt die Menge weniger als 0,8 Gewichtsprozent, kann die gewünschte Wirkung nicht erreicht werden. Überschreitet sie andererseits 30 Gewichtsprozent, kann die Viskosität der Tinte zunehmen. Ferner beträgt die Menge des Homopolymers vorzugsweise 20 Gewichtsprozent oder mehr, bezogen auf einen Teil des folgenden Pigments als Farbmaterial vom Gesichtspunkt der Lagerstabilität und Dispersionsstabilität der Tinte.
  • Die Menge des Copolymers, das. sowohl einen hydrophoben Teil als auch einen hydrophilen Teil aufweist, beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1,5 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent. Ist die Menge kleiner als 0,1 Gewichtsprozent, kann die gewünschte Wirkung nicht erreicht werden und in einigen Fällen wird das Fixiervermögen des Pigmentteilchens auf einem Übertragungsmaterial unvorteilhaft erniedrigt. Überschreitet sie andererseits 1,5 Gewichtsprozent, kann Zusetzen dazu neigen, unvorteilhaft aufzutreten.
  • Es gibt keine besondere Beschränkung bezüglich des Pigments als einem Farbmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung, soweit es eine gute Affinität für Wasser als einem Hauptlösungsmittel aufweist. Beispiele des Pigments für eine Schwarz-Weiß- Tinte umfassen Kohlenstoffschwarz, wie Ofenschwarz, Lampenschwarz, Acetylenschwarz, Kanalschwarz, Metalle, wie Kupfer, Eisen und Titanoxid, und organische Pigmente, wie o- Nitroanilinschwarz. Beispiele des Pigments für eine Farbtinte umfassen Toluidinrot, Permanentkarmin FB, Echtgelb AAA, Disazoorange PMP, Rotlack C, Brilliantkarmin 6B, Phthalocyaninblau, Chinacridonrot, Dioxanviolett, Victoriareinblau, Alkaliblau-Toner, Echtgelb 10G, Disazogelb AAMX, Disazogelb AAOT, Disazogelb AAOA, gelbes Eisenoxid, Disazogelb HR, o- Nitroanilinorange, Dinitroanilinorange, Vulcanorange, Toluidinrot, chloriniertes Pararot, Brilliant-Echtscharlachrot, Naphtholrot 23, Pyrazolonrot, Banumrot 28, Calciumrot 28, Strontiumrot 28, Manganrot 28, Bariumlitholrot, Scharlachpigmetlack 38, Bordeauxlack LOB, Anthocyanlack 38, Anthocyanlack 5B, Rhodaminlack 6G, Eosinlack, Eisenoxidrot, Fastolrot FGR, Rhodaminlack B, Methylviolett-Lack, Dioxadinviolett, Basisblaulack SB, Basisblaulack 6G, Echthimmelblau, Alkaliblau-R- Toner, Buntkupfererzblaulack, Eisenblau, Ultramarinblau, Reflexblau 2G, Reflexblau R, Brilliantgrünlack, Diamantgrünthioflavinlack, Phthalocyaningrün G, Grüngold, Phthalocyaningrün Y, Eisenoxidpulver, Tarnish, Zinkblüte, Titanoxid, Calciumcarbonat, Ton, Banumsulfat, Aluminiumweiß, Aluminiumpulver, Bronzepulver, Tageslicht-Fluoreszenz-Pigment, Perlpigment, Naphtholkarmin FB, Naphtholrot M, Permanentkarmin FB, Echtgelb G, Disazogelb AAA, Disazoorange PMP, Rotlack C, Dioxanviolett, Alkaliblau-G-Toner und verarbeitete Pigmente, wie Pfropfkohlenstoff mit einer Oberfläche, die mit einem Harz oder ähnlichem behandelt wurde.
  • Die Menge des Pigments beträgt vorzugsweise 1 bis 30 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 4 bis 10 Gewichtsprozent. Der Teilchendurchmesser des Pigments beträgt vorzugsweise 25 um oder weniger, stärker bevorzugt 1 um oder weniger.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, der Tinte ferner ein hochsiedendes, schwerflüchtiges Lösungsmittel und einen einwertigen Alkohol beizumischen. Das Beimischen des hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittels zu der Tinte trägt zu einer Verbesserung der Benetzbarkeit der Tinte bei und ermöglicht gleichzeitig, daß das Pigment leicht durch Zugabe von Wasser wieder dispergiert werden kann, auch wenn Wasser verdampft ist. Es kann erwartet werden, daß dieser Umstand das Zusetzen der Düse verhindert. Das Beimischen des einwertigen Alkohols zu der Tinte trägt ebenfalls zu einer Verbesserung in der Schnelltrocknungseigenschaft und Fixierbarkeit der Tinte bei, während es das Zusetzen der Düse verhindert. Ferner ist es möglich, eine Verbesserung in der Anpassung zwischen dem Kopf und der Tinte (besonders eine Verbesserung in der Fähigkeit der Tinte, den Kopf zu benetzen, leicht Blasen ausströmen zu lassen und eine Verbesserung in dem Fließvermögen der Tinte usw.) zu erhalten. Die Koexistenz des hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittels und des einwertigen Alkohols kann das Zusetzen der Düse, das dem Trocknen der Tinte innerhalb der Düse zugeschrieben werden kann, verhindern und gleichzeitig eine derartige Eigenschaft liefern, daß der Druck sofort nach dem Drucken trocknen kann.
  • Bevorzugte Beispiele des hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittels, das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfassen mehrwertige Alkohole, wie Glycerin, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Polyethylenglykol und 1,5-Pentandiol und ihre Monoetherprodukte, Dietherprodukte und Esterprodukte, beispielsweise Ethylenglykolmonomethylether, Ethylenglykolmonoethylether, Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonoethylether und Diethylenglykolmonobutylether, und Stickstoff enthaltende organische Lösungsmittel, wie N-Methyl- 2-pyrrolidon und 1,3-Dimethylimidazolidinon.
  • Die Menge des hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittels beträgt vorzugsweise 0,45 bis 20 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 2 bis 10 Gewichtsprozent. Ferner ist es vom Gesichtspunkt der Verhinderung des Zusetzens und des Sicherstellens des schnellen Trocknens der Tinte auf einem Übertragungsmaterial bevorzugt, daß dieses hochsiedende, schwerflüchtige Lösungsmittel in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsteilen, bezogen auf einen Gewichtsteil des Pigments, zugegeben wird.
  • Bevorzugte Beispiele des einwertigen Alkohols, der in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, umfassen Ethanol, 1- Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol und 2-Butanol.
  • Die Menge des einwertigen Alkohols beträgt vorzugsweise 0,5 bis 30 Gewichtsprozent, stärker bevorzugt 2 bis 12 Gewichtsprozent. Ferner ist es bevorzugt, daß der einwertige Alkohol in einer Menge von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent, bezogen auf einen Teil des Pigments, zugegeben wird. Dies trägt zu einer Verbesserung der Lagerstabilität der Tinte und des schnellen Trockhens der Tinte auf einem Übertragungsmaterial bei.
  • Die Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann einen dritten Bestandteil umfassen, solange die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht beeinträchtigt wird. Beispiele des dritten Bestandteils umfassen oberflächenaktive Mittel, schimmelbeständige Mittel, Mittel zum Einstellen des pH-Werts, wie Kaliumdihydrogenphosphat und Natriumdihydrogenphosphat, und Zusätze für Schimmelschutz, antiseptische und rostverhindernde Zwecke, wie Benzoesäure, Dichlorphen, Hexachlorphen, Sorbinsäure, einem Ester von p-Hydroxybenzoesäure und Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA). Es ist ebenso möglich, Harnstoff, Thioharnstoff, Ethylenharnstoff usw. für den Zweck der Verhinderung des Austrocknens der Düse zuzugeben.
  • In der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden die vorstehend beschriebenen Bestandteile gemäß einem üblichen Verfahren dispergiert und gegebenenfalls mittels eines Filters filtriert, um Fremdstoffe und Grobbestandteile zu entfernen. Es ist ebenso bevorzugt, daß die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung nach einem Verfahren, das mindestens einem Behandlungsschritt, der aus einer Filtration unter Druck, Filtration unter vermindertem Druck und Zentrifugation ausgewählt ist, umfaßt.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gemäß der vorstehend beschriebenen Formel kann das Erreichen von verschiedenen Eigenschaften, die im allgemeinen für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte erforderlich sind, das heißt, eine Viskosität von 1 bis 20 mPa s (bei Raumtemperatur), stärker bevorzugt 2 bis 8 mPa s, eine Oberflächenspannung von 40 bis 70 mN/m (Raumtemperatur) und einen pH-Wert von 4 bis 8, realisieren.
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann in einem Temperaturbereich, in dem ein Tintenstrahldrucker gewöhnlich verwendet wird, das heißt, bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis 70ºC, ohne das Auftreten eines Niederschlags und einer Verschlechterung der Tinte usw., verwendet werden.
  • Die Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung kann mit dem Farbdrucken fertigwerden und in einem Farbdrucker (eine Mehrzahl von Farben oder eine Vollfarbe) verwendet werden.
    • BEISPIELE
  • Die vorliegende Erfindung wird nun genauer mit Bezug auf die folgenden Beispiele erläutert, obwohl sie nicht auf diese Beispiele beschränkt ist.
  • In den folgenden Beispielen soll der Begriff "wasserlösliches Harz 1" ein wasserlösliches Homopolymer und der Begriff "wasserlösliches Harz 2" ein Copolymer, das sowohl einen hydrophoben Teil als auch einen hydrophilen Teil aufweist, bedeuten. Die Zahl, die zum Ausdrücken des Zusammensetzungsverhältnisses verwendet wird, bedeutet Gewichtsprozent.
    • Beispiel 1
  • Eine Tinte mit der folgenden Zusammensetzung wurde hergestellt.
  • MA-100 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von Mitsubishi Kasei Industries, Ltd. hergestellt wird, und PVP (K-30), das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 40.000 und wird von Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt.
  • Die Herstellung der Tinte wurde gemäß dem folgenden Verfahren ausgeführt. Das Kohlenstoffschwarz und das wasserlösliche Harz 2 wurden miteinander in Wasser gemischt, während mit einer Farbschüttelvorrichtung 30 min oder mehr geschüttelt wurde. Nachdem durch Beobachtung unter einem Mikroskop festgestellt worden war, daß der Teilchendurchmesser auf 1 um oder weniger verringert worden war, wurde Polyvinylpyrrolidon zugegeben. Das Gemisch wurde ferner unter 30-minütigem Rühren zum vollständigen Auflösen des Polyvinylpyrrolidons gemischt. Die erhaltene Dispersion wurde unter Druck mittels eines 3 um- Membranfilters und/oder eines 5 um-Metallfilters filtriert, um Fremdteilchen und Grobteilchen zu entfernen. Dann wurden Glycerin und Ethanol zugegeben, und das Gemisch wurde 5 min gerührt, wobei eine Aufzeichnungstinte auf Wasserbasis mit einem Teilchendurchmesser von 0,06 um in dem Feststoffteilchenbestandteil und einem pH-Wert von 7 bereitgestellt wurde.
  • Die Tintenzusammensetzungen der Beispiele 2 bis 10 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 6 wurden im wesentlichen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Beispiel 2
  • MA-100 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von Mitsubishi Kasei Industries, Ltd. Hergestellt wird, und PVP (K-15), das als wasserlösliches Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 10.7000 und wird von Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,2 um in dem Feststoff teilchenbestandteil und einen pH-Wert von 6,8. Beispiel 3
  • MA-11 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von Mitsubishi Kasei Industries, Ltd. hergestellt wird, und PVP (K-60), das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 160.000 und wird von Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte wies einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,15 um in dem Feststoffteilchenbestandteil auf. Beispiel 4
  • Vulcan sc ist ein Kohlenstoffschwarz, das vbh der Cabot Corporation hergestellt wird, und PVP (K-30), das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrolidon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 40.000 und wird von der Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,09 um in dem Feststoffteilchenbestandteil. Beispiel 5
  • RAVEN 150 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von der Columbian Carbon Co. Ltd. hergestellt wird, und Polyvinylalkohol (B-03), das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrolidon, das von der Denki Kagaku Kogyo K.K. hergestellt wird.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,25 um in dem Feststoffteilchenbestandteil. Beispiel 6
  • KETRed 309 ist ein organisches Pigment für einen Farbtoner, das von Dainippon Ink & Chemicals, Inc. hergestellt wird.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,09 um in dem Feststoffteilchenbestandteil. Beispiel 7
  • KETYELLOW 403 ist ein organisches Pigment für einen Farbtoner, das von Dainippon Ink & Chemicals, Inc. hergestellt wird.
  • Neben den vorstehend genannten Bestandteilen wurde eine kleine Menge Proxel XL2 (hergestellt von ICI) als Antiseptikum zugegeben.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von G,15 µm dem Feststoffteilchenbestandteil. Beispiel 8
  • KETBLEU Ex-1 ist ein organisches Pigment für einen Farbtoner, das von Dainippon Ink & Chemicals, Inc. hergestellt wird.
  • Neben den vorstehend genannten Bestandteilen wurde eine kleine Menge Trilon BS (EDTA, hergestellt von BASF) als Antiseptikum zugegeben.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,1 µm in dem Feststoff teilchenbestandteil. Beispiel 9
  • MCF-88 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von Mitsubishi Kasei Industries, Ltd. hergestellt wird, und PVP, das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrohdon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 40.000 und wird von Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt und PVA ist ein Polyvinylpoval mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 20.000 und wird von Denki Kagaku Kogyo K.K. hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,14 µm in dem Feststoffteilchenbestandteil. Beispiel 10
  • MA-100 ist ein Kohlenstoffschwarz, das von Mitsubishi Kasei Industries, Ltd. hergestellt wird, und PVP, das als das wasserlösliche Harz 1 verwendet wurde, ist ein Polyvinylpyrrohdon mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 40.000 und wird von Tokyo Kasei Co., Ltd. hergestellt, und PVA ist ein Polyvinylpoval mit einem gewichtsgemittelten Molekulargewicht von etwa 20.000 und wird von Denki Kagaku Kogyo K.K. hergestellt.
  • Die auf diese Weise hergestellte Tinte hatte einen durchschnittlichen Teilchendurchmesser von 0,09 um in dem Feststoffteilchenbestandteil. Vergleichsbeispiel 1
  • Das Vergleichsbeispiel 1 ist ein Beispiel einer Tintenzusammensetzung, die das wasserlösliche Harz 2 alleine enthält. Vergleichsbeispiel 2
  • In dem Vergleichsbeispiel 2 enthält die Tintenzusammensetzung das wasserlösliche Harz alleine. Vergleichsbeispiel 3
  • In dem Vergleichsbeispiel 3 enthält die Tintenzusammensetzung das wasserlösliche Harz alleine. Vergleichsbeispiel 4
  • In dem Vergleichsbeispiel 4 enthält die Tintenzusammensetzung zwei Arten von wasserlöslichen Harzen 1. Vergleichsbeispiel 5
  • In dem Vergleichsbeispiel 5 enthält die Tintenzusammensetzung zwei Arten von wasserlöslichen Harzen 2. Vergleichsbeispiel 6
  • In dem Vergleichsbeispiel 6 enthält die Tintenzusammensetzung die wasserlöslichen Harze 1 und 2 jeweils in einer Menge von weniger als 2 Gewichtsprozent.
    • Drucktest
  • Die in den Beispielen 1 bis 10 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 hergestellten Tintenzusammensetzungen wurden einem Drucktest unterworfen.
  • Der Drucktest wurde mittels Verwendung eines Tintenstrahldrukkers, der mit einem Kopf mit einer in Fig. 1 gezeigten Struktur ausgerüstet war, durchgeführt. Dieser Kopf wies eine derartige Struktur auf, daß ein Druck erzeugendes Teil 2, das ein laminiertes piezoelektrisches Element umfaßte, an die Wandoberfläche eines Hohlraums 3 gebunden ist. Das Druck erzeugende Teil (laminiertes piezoelektrisches Element) 2 biegt sich aufgrund einer zugeführten Spannung während des Betriebs, und die Tinte innerhalb des Hohlraums wird unter Druck gesetzt, was bewirkt, daß ein Tintentropfen 4 aus einer Düse 1 gestrahlt wird. Der Durchmesser der Strahldüse des Tintenstrahldruckerkopfs, der in dem Test verwendet wurde, beträgt 50 µm, und die Betriebsspannung, die Betriebsfrequenz und die Auflösung des piezoelektrischen Elements waren 50 V, 2 kHz bzw. 300 Dots/Inch. PPC-Papier, hergestellt von Xerox Corporation, wurde als Aufzeichnungspapier verwendet.
  • Die Bewertung des erhaltenen Drucks wurde bezogen auf die folgenden acht Punkte ausgeführt.
  • Bewertung 1: Die Qualität der Druckprobe wurde unter einem Mikroskop (Verstärkung: x 200) beobachtet.
  • Bewertung 2: Die Tinte wurde 3 Tage bei 40ºC stehen gelassen und dann sofort geprüft, ob oder ob nicht Drucken ohne Zusetzen ausgeführt werden konnte.
  • Bewertung 3: Einfarbiges Drucken wurde ausgeführt und der Druck wurde 2 Std. stehen gelassen. Danach wurde der Druck stark mit einem Finger gerieben, um zu bewerten, ob sich der Druck ablöste oder nicht.
  • Bewertung 4: Sofort nach dem einfarbigen Druck wurde ein anderes Aufzeichnungspapier auf die bedruckte Oberfläche des Aufzeichnungspapieres gelegt, um einen Zeitpunkt zu bestimmen, an dem keine Tinte übertragen wird, wodurch die Schnelltrocknungseigenschaft der Tinte bewertet wurde.
  • Bewertung 5: Das Drucken wurde kontinuierlich 12 Stunden ausgeführt, und der Ausfall von Zeichen während des Druckens wurde geprüft, um die Strahlstabilität zu bewerten.
  • Bewertung 6: Die Tinte wurde bei Raumtemperatur 1 Monat stehen gelassen, und der Grad der Verklumpung des Pigmentteilchens wurde dann unter einem Mikroskop beobachtet, um die Lagerstabilität zu bewerten.
  • Bewertung 7: Die Tinte wurde hermetisch in einer Probenflasche, die aus Glas hergestellt war, verschlossen und einem Hitzezyklus unterworfen, wobei sie alternativ bei einer Umgebungstemperatur von -20ºC und einer Umgebungstemperatur von 60ºC 7 Tage stehen gelassen wurde. Danach wurde der Grad der Verklumpung des Pigmentteilchens in der Tinte unter einem Mikroskop beobachtet.
  • Bewertung 8: Überlagerungsdrucken wurde unter Verwendung von verschiedenen Farbtinten ausgeführt, um die Qualität des Farbdrucks zu bestimmen.
  • Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 1 aufgeführt. Tabelle 1
  • Die Symbole in der Tabelle stellen die folgenden Bewertungsergebnisse dar.
  • : Hervorragend und kein Problem (Trockenzeit: 15 bis 30 s)
  • : Kleines Problem (Trockenzeit: 30 bis 60 s)
  • X : Schlecht und ernstes Problem (Trockenzeit: 60 s oder mehr)
  • Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung stellt einen Druck von hoher Qualität frei von Bluten bereit. Ferner weist sie ein schnelles Trocknen innerhalb von etwa 15 bis 30 s auf, das heißt, ein schnelles Trocknen, das merklich gegenüber der üblichen Tinte verbessert ist, die ein schnelles Trocknen von 30 s bis 1 min aufwies. Ferner ist gemäß der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ebenso das Fixiervermögen ausreichend und die Strahlstabilität und die Lagerstabilität sind ebenso gut.
  • Die Aufzeichnungstinte der vorliegenden Erfindung auf Wasserbasis wurde ebenso einer Bewertung der Qualität des Drucks unter der Verwendung von Recyclingpapier, das heißt, neuem CK- Papier und R-Papier, das von der Xerox Corporation hergestellt wurde, und einem Yamayuri-Papier, das von Honshu Paper Co., Ltd. hergestellt wurde, unterworfen. Als ein Ergebnis kann bezüglich der drei recycelten Papiere ebenso ein Druck ohne merkliches Bluten, das heißt, eine gute Druckqualität, erhalten werden.
  • Dann wurde ein Farbmuster durch Überlagerungsdruck von drei Farben unter Verwendung von drei Arten.von Farbtinten, die in den Beispielen 6 bis 8 beschrieben sind, gedruckt. Das erhaltene Bild war frei von Bluten und Diffusion der Tinten meinander und scharf.

Claims (22)

1. Tintenzusammensetzung zur Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichung, umfassend Wasser, ein Pigment, ein wasserlösliches Homopolymer und ein wasserlösliches Copolymer, das sowohl einen hydrophoben als auch einen hydrophilen Teil aufweist, wobei das wasserlösliche Homopolymer und das wasserlösliche Copolymer in der Zusammensetzung in Mengen vorhanden sind, die ausreichen, um die Dispersionsstabilität des Pigments in der Zusammensetzung zu verbessern.
2. Tinte nach Anspruch 1, wobei das Homopolymer ein durchschnittliches Molekulargewicht von 10000 oder mehr aufweist.
3. Tinte nach Anspruch 1, wobei das Homopolymer Polyvinylpyrrolidon oder Polyvinylalkohol ist.
4. Tinte nach Anspruch 1, wobei das Homopolymer in einer Menge von 0,8 bis 30 Gew.-% der Tinte und in einer Menge von 20 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Pigment vorhanden ist.
5. Tinte nach Anspruch 1, wobei das Copolymer Acrylsäure oder Acrylat und Acrylnitril umfaßt.
6. Tinte nach Anspruch 5, die 0,1 bis 1,5 Gew.-% des Copolymers von Acrylsäure oder Acrylat und Acrylnitril umfaßt.
7. Tinte nach Anspruch 1, die 2 Gew.-% oder mehr des Homopolymers und des Copolymers umfaßt.
8. Tinte nach Anspruch 1, die ferner ein hochsiedendes, schwerflüchtiges Lösungsmittel und einen einwertigen Alkohol umfaßt.
9. Tinte nach Anspruch 8, wobei das hochsiedende, schwerflüchtige Lösungsmittel aus der Gruppe, bestehend aus Glycerin, Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol und Polyethylenglykol, ausgewählt ist.
10. Tinte nach Anspruch 9, umfassend 0,45 bis 20 Gew.-% des hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittels
11. Tinte nach Anspruch 9, wobei der einwertige Alkohol aus der Gruppe, bestehend aus Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol und Butanol, ausgewählt ist.
12. Tinte nach Anspruch 9, die 0,5 bis 30 Gew.-% des einwertigen Alkohols umfaßt.
13. Tinte nach Anspruch 1, die 1 bis 30 Gew.-% des Pigments umfaßt.
14. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen aus Wasser, dem Pigment, dem wasserlöslichen Homopolymer und dem wasserlöslichen Copolymer besteht.
15. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 8, wobei die Zusammensetzung im wesentlichen aus Wasser, dem Pigment, dem wasserlöslichen Homopolymer, dem wasserlöslichen Copolymer, dem hochsiedenden, schwerflüchtigen Lösungsmittel und dem einwertigen Alkohol besteht.
16. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge des wasserlöslichen Homopolymers 20 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Pigment beträgt.
17. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Menge des wasserlöslichen Homopolymers eine Löslichkeit von 15 % oder mehr in Wasser aufweist.
18. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Homopolymer eine Löslichkeit von 15 % oder mehr in Wasser aufweist, das wasserlösliche Copolymer ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1000 bis 50000 aufweist, die Menge des Homopolymers 0,8 bis 30 Gew.-% der Tinte und 20 Gew.-% oder mehr, bezogen auf das Pigment beträgt und die Menge des Copolymers 0,1 bis 1,5 Gew.-% der Tinte beträgt.
19. Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das wasserlösliche Copolymer durch Copolymerisation eines Monomers mit einer hydrophoben Gruppe mit einem Monomer mit einer hydrophilen Gruppe hergestellt wird.
20. In einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Strahlen von Tropfen einer Tintenzusammensetzung aus einer Düse und die Aufzeichnung auf ein Bildaufzeichnungsmaterial unter Verwendung der Tropfen, umfaßt die Verbesserung die Bildung der Tropfen aus der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1.
21. In einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Strahlen von Tropfen einer Tintenzusammensetzung aus einer Düse und die Aufzeichnung auf ein Bildaufzeichnungsmaterial unter Verwendung der Tropfen, umfaßt die Verbesserung die Bildung der Tropfen aus der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 8.
22. In einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Strahlen von Tropfen einer Tintenzusammensetzung aus einer Düse und die Aufzeichnung auf ein Bildaufzeichnungsmaterial unter Verwendung der Tropfen, umfaßt die Verbesserung die Bildung der Tropfen aus der Tintenzusammensetzung nach Anspruch 16.
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