-
Es wird allgemein auf die parallele
Patentanmeldung
EP 0 779 348 Bezug
genommen, die mit dem Titel "Fluorescent
Red And Magenta Waterfast Ink Jet Inks" von Judith Auslander und Shunichi Higashiyama angemeldet
worden ist.
-
Die Erfindung betrifft im allgemeinen
Tinten und insbesondere Tinten, die in einem Tintenstrahldrucker verwendet
werden können.
-
Tinten werden in Europa und sonst
in Briefmarken- oder Frankiermaschinen zum Aufdrucken von Postwertzeichen
verwendet. Das mit der roten Tinte für die obige Anwendung erhaltene
Bild muss permanent sein, d. h. muss eine gute Wasserechtheit, Schmutzechtheit
und Lichtbeständigkeit
aufweisen, d. h. von mehr als 95%. Ebenso müssen die Bilder auf verschiedenen
Substraten verstärkte
Kontrasteigenschaften zeigen.
-
Postwertzeichen oder Frankiermaschinen
wurden entwickelt, die die digitale Drucktechnik anwenden, so dass
die Verwendung variabler Informationen auf den Postwertzeichen ermöglicht und
eine genauere Druck- und Wertzeichen-Druckqualität ermöglicht wird. Die verbesserte
Druckqualität
ermöglicht,
dass die Postwertzeichen leicht durch optische Buchstabenerkennungsanlagen,
Strichcodelesegeräte
und andere Arten von Technologien gelesen werden können.
-
Die Einführung des Digitaldrucks und
der Frankierung wird durch die Existenz von Tinten konditioniert, die
zum Frankieren geeignet sind aber gleichzeitig mit der spezifischen
Tintenstrahltechnologie funktional sind. Gegenwärtig sind die nächsten Tinten,
die die obigen Kriterien erfüllen,
die Magentatinten, die in Tintenstrahldrucker verwendet werden.
Die erwähnten
Magentatinten sind zufällig
fluoreszierend, weil die Wahl der Magentafarbstoffe sehr eng ist
und die brilliantesten, verfügbaren
Magentafarbstoffe fluoreszieren. Einer der wenigen verfügbaren wasserlöslichen
Magentfarbstoffe ist Acid Red 52. Acid Red 52 hat eine zufriedenstellende Löslichkeit
in Wasser aber eine sehr niedrige Wasserechtheit. Somit liegt ein
Nachteil der Magentatinte Acid Red 52 darin, dass die Tinte ausblutet,
wenn sie Wasser ausgesetzt wird. Ein anderer Nachteil unter Verwendung
von gegenwärtigen
Magenta-Tinten liegt darin, dass Drucke, die mit diesen Tinten erhalten
werden, auf der Rückseite
von benachbarten Umschlägen
seitlich versetzt sind, wenn sie Wasser ausgesetzt werden.
-
Ein anderer Nachteil der piezoelektrischen
Tintenstrahltinten des Standes der Technik, die wasserecht sind,
liegt darin, dass die Tinten andere organische Lösungsmittel anstelle von Wasser
verwenden. Verschiedene organische Lösungsmittel wie Tripropylenglycolmethylether
oder andere Glycolether werden zur Verbesserung der Wasserechtheit
verwendet. Der Grund dafür
liegt darin, dass die Lösungsmittel
Farbstoffe, die in Wasser unlöslich
sind, auflösen
oder dispergieren. Aufgrund von Sicherheits- oder Kompatibilitätserfordernissen
ist bei verschiedenen Kunststoffmaterialien, die in Tintenstrahldruckköpfen verwendet
werden, Wasser dennoch als das Hauptlösungsmittel wünschenswert.
Der Grund, warum Wasser als Lösungsmittel
gewünscht ist,
wenn Kunststoffmaterialien verwendet werden, liegt darin, dass Wasser
viel weniger agressiv als organischen Lösungsmittel ist. Die in großem Umfang
verwendeten Kunststoffmaterialien für Tintenstrahldruckerteile sind
Tintenschaum, Kartuschenmaterial, Klebstoff, Druckerbasis, etc.
Die obigen Teile können
aus Acrylnitril-Styrol (AS), Polymethylmetacrylat (PMMA) und Acrylnitril-Butadien-Styrol
(ABS) hergestellt sei. Der Nachteil der Verwendung von organischen
Lösungsmitteln
liegt daher darin, dass sie die Kunststoffmaterialien angreifen.
Wenn Kunststoffmaterialien einmal angegriffen sind, arbeitet der
Drucker nicht mehr korrekt. Eine Tinte auf Wasserbasis ist als Hauptlösungsmittel
wünschenswert,
weil sie für
die meisten Komponenten der Tintenstrahldrucker inert ist.
-
Die Tinte, die in einem Tintestrahldrucker
verwendet werden soll, muss einige physikalische Eigenschaften wie
eine bestimmte Viskosität
und bestimmte Oberflächenspannung
aufweisen. Die Viskosität
der flüssigen
Tinten, die in den gegenwärtigen
piezoelektrischen Tintenstrahldruckern verwendet werden, liegt bei 1,5
bis 20 cps und ist bei dem thermischen Tintenstrahldrucker sehr
niedrig (1–5
cps). Die gewünschte
Oberflächenspannung
der flüssigen
Tintenstrahldruckertinten sollte zwischen 30 und 45 dynes/cm sein.
-
Ein Nachteil der gegenwärtigen Tintenstrahltinten
auf Wasserbasis liegt darin, dass die Tinte eine Tendenz zum Trocknen
in den Düsen
des Druckers, während
des Betriebes des Druckers und zwischen den Arbeitsgängen des
Druckers hat.
-
Eine der Eigenschaften einer Tinte,
die in einem Tintenstrahldrucker verwendet wird, ist die Verweilzeit,
die die Zeitlänge
ist, während
der eine Tinte in einer Düsenöffnung flüssig bleibt,
wenn sie Luft ausgesetzt ist und einen Tropfen abgeben kann. Das
Ausfallen des Feststoffes in der Tinte verursacht einen Mangel oder die
Koagulation in der Tinte und erfolgt häufig aufgrund der Verdampfung
des Lösungsmittels,
wodurch eine Präzipitation
oder Kristallisation eines Feststoffes an der Luft/Flüssig-Oberfläche verursacht
wird.
-
Ein anderer Nachteil der Tinten auf
Wasserbasis liegt darin, dass sie "blanke" (reine) Farbstoffe ohne Harze verwenden
müssen,
um eine gute Löslichkeit
zu erzielen. Die Farbstoffe sollten bevorzugt direkte, saure oder
basische oder reaktive sein.
-
Wenn die Löslichkeit des Farbstoffmaterials
im Lösungsmittel
nicht gut genug ist, sind die Tropfenstabilität und die Druckqualität schlecht.
Die Langzeitlöslichkeit,
die die Lebensdauer beeinflusst, hängt von der Löslichkeit
des Farbstoffes in dem Lösungsmittel
in verschiedenen Umgebungsbedingungen der Temperatur und Feuchtigkeit
ab. Die Farbstoffe, die eine gute Wasserlöslichkeit entfalten, leiden
an dem Mangel bezüglich der
Wasserechtheit und Schmierechtheit auf den erzeugten Drucken. Dies
erfolgt aufgrund der erneuten Auflösung der Drucke in Wasser.
-
Ein anderer Nachteil der Tinten auf
Farbstoffbasis liegt darin, dass sie Drucke mit einer hohen Kantenrauigkeit
und schlecht definierten Buchstaben ergeben, was ebenso mit Federung
bezeichnet wird. Dieser Nachteil ist bei niedrigeren Auflösungen wie
240 dpi deutlicher ersichtlich, wenn es eine geringere Überlappung
zwischen den Punkten gibt.
-
Daher sind Pigmente, die in Wasser
unlöslich
sind, eine bevorzugte Alternative für Farbstoffe, vorausgesetzt,
dass Pigmentdispersionen stabil gegenüber Sedimentation und Gelbildung
gemacht werden können.
-
Das Problem der Verwendung von Pigmenten
liegt darin, dass sie ein instabiles Gleichgewicht in der Dispersion
entfalten. Die Dispersionen werden leicht durch Änderungen der Temperatur, Feuchtigkeit
und Verunreinigungen destabilisiert.
-
Andere typische Flüssigtinteneigenschaften
sind die Tintenfähigkeit,
in Papier einzudringen und durch Absorption schnell zu trocknen.
Ein anderes Problem mit schnell eindringenden Tinten liegt darin,
dass die optische Dichte mit der Tinteneindringung sich vermindert.
Diese Wirkung muss für
das Erzielen einer guten Druckqualität kompensiert werden. Eine
gute Druckqualität
kann durch Verwendung von Farbstoffen mit hohen Absorbanswerten
erhalten werden.
-
Ein anderes Problem der Tinten des
Standes der Technik liegt darin, dass sie keine konsistente Druckqualität auf einer
großen
Vielzahl von Substraten ergeben. Frankiermaschinentinten müssen auf
eine großen Vielzahl
von Papierumschlägen
verwendet werden. Die Komponenten des Papiers können nachteilige Wirkungen
auf die Druckqualität
und die optische Dichte der Drucke ausüben. Die Tinten auf Wachsbasis
wie Hot-Melt-Tinte gehen keine Wechselwirkung mit dem Papier auf
gleiche Weise wie die flüssigen
Tinten ein. Daher gibt es ein Bedürfnis für eine Flüssigfrankiertinte, die eine
konsistente Fluoreszenz und optische Dichte auf einer größeren Vielzahl
von Umschlägen
aufweist, während
sie mit dem Papier wechselwirkt.
-
Ein anderes Problem der wasserfesten
Tinten des Standes der Technik ist, dass die Komponenten der Tinte,
die für
die Wasserechtheit verantwortlich sind, schwierig eine Langzeitlöslichkeit
erreichen können.
Die große
Temperaturvariation, die durch die Tinte während der normalen Betriebsbedingungen
erhalten wird, kann das Gleichgewicht der Tinte destabilisieren,
wodurch ein Absetzen der Teilchen in der Tinte verursacht wird,
was das Verstopfen der Düse
des Tintenstrahldruckers verursachen kann.
-
Die Erfindung überwindet die Nachteile des
Standes der Technik, indem eine Tintenstrahltinte angegeben wird,
die eine bessere Druckqualität
und Bildpermanenz ergibt, während
die Erfordernisse des Postservices der Vereinigten Staaten für die Automationskomptibilität erfüllt werden.
Die Tinten dieser Erfindung können
durch die gegenwärtige
optische Buchstabenerkennungsanlage des Postservices und/oder Strichcode-Lesesysteme
gelesen werden. Die erfindungsgemäßen Tinten sind zur Verwendung
in einer Büroumgebung
sicher. Die Tinten sind ebenfalls nicht toxisch und für den Bereich
der Materialien inert, die in den Druckköpfen der gegenwärtigen Tintenstrahldrucker
verwendet werden. Einige Materialien in Tintenstrahldruckköpfen sind
Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS) und Polyphenylenoxid. Einer der
Vorteile der Tinten dieser Erfindung liegt darin, dass die Tinten
ein permanentes Bild (wasser- und lichtecht) auf einer großen Vielzahl
von Substraten ergeben.
-
Die hierin offenbarten Tinten basieren
auf Lösungen
von löslichen
Tonern in Wasser/Colösungsmittel-Systemen.
Die mit den Tinten dieser Erfindung erhaltenen Drucke sind gegenüber dem
Aussetzen mit Wasser entweder durch Drainage oder durch Tauchen
in Wasser resistent. Ebenso färben
die Tinten nicht ab, wenn sie Wasser ausgesetzt sind und unter Druck
mit anderen Papierstücken
in Kontakt gelangen. Die erfindungsgemäßen Tinten basieren auf Wasser
als Hauptösungsmittel
(mehr als 35%) und anderen Colösungsmitteln, die
wasserlöslich
sind, wie in den Ansprüchen
angegeben ist. Die wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel dienen
dazu, das Verstopfen an der Düse
durch Feuchtigkeitsretention (Hygroskopizität) zu verhindern und verbessern
gleichzeitig die Stabilität
der Tinte. Die andere Rolle der organischen Lösungsmittel liegt darin, die Oberflächenspannung
der Tinte zu vermindern und die Verteilung auf dem Papier und Trocknungszeit
zu erhöhen.
Die letzte Rolle des Colösungsmittels
liegt darin, die Löslichkeit
des Toners für
den Bereich der verschiedenen Arten von Tonern, die mit dem Träger kompatibel
sind, zu verbessern. Der Toner ist eine feste Lösung eines Farbstoffes in einem
Harz, das in Wasser oder in einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel
löslich
oder teilweise löslich
ist.
-
Die wasserlöslichen Lösungsmittel müssen polar
sein. Die Lösungsmittel-Polarität ist die
gesamte Solvationsfähigkeit eines
Lösungsmittels,
das wiederum durch die Summe aller molekularer Eigenschaften bestimmt
wird, die für
die Wechselwirkungen zwischen dem Lösungsmittel und dem gelösten Stoff
verantwortlich sind. Diese intermolekularen Kräfte sind: die kolumbische,
direktionale, induktive, Dispersion, Ladungstransfer und Wasserstoffbindung.
Die Lösungsmittelpolarität wird quantitativ
durch physikalische Parameter definiert: ε dielektrische Konstante und μ permanentes
Dipolmoment. Die dielektrische Konstante beschreibt die Fähigkeit eines
Lösungsmittels,
elektrische Ladungen zu trennen und seine dipolaren Moleküle zu orientieren.
Das permanente Dipolmoment eines Moleküls wird durch das Produkt der
Ladungen der Dipoleinheiten und des Abstandes zwischen zwei Dipolladungen
gegeben. Ein anderer empirischer Faktor, der zur Definition der
gesamten Lösungsmittelpolarität verwendet
wird, ist die Standardabsorption von organischen Verbindungen (Et), die durch λmax von
organischen Verbindungen in unterschiedlichen Lösungen bestimmt wird. Beispiele
der wasserlöslichen
und organischen Lösungsmittel
mit niedrigem Dampfdruck sind: Glycerin, Ethylenglycol, Diethylenglycol,
Triethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Hexylenglycol,
Polyethylen und Polypropylenglycol.
-
Die wasserlöslichen organischen Colösungsmittel
können
alleine oder in Kombination von zwei oder mehreren von diesen verwendet
werden. Die bei den Tintenformulierungen verwendeten Colösungsmittel müssen vollkommen
mit Wasser mischbar, gute Lösungsmittel
für einen
breiten Bereich von polaren Harzen, nicht flüchtig (Dampfdruck bei Raumtemperatur
weniger als 0,1 mmHg) und für
die allgemein verwendeten Kunststoffmaterialien inert sein. Weiterhin
ist es bei der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung
bevorzugt, dass sie weiterhin sehr flüchtige einwertige Alkohole
wie Ethanol, Propanol und Isopropanol im Hinblick auf die Verbesserung
des schnellen Trocknens und der Fixierung von Drucken enthalten.
-
Bei der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzug
ist, wenn die wasserlöslichen
organischen Lösungsmittel
alleine verwendet werden, der Hildebrand-Löslichkeitsparameter (SP-Wert)
des verwendeten wasserlöslichen
organischen Lösungsmittels
bevorzugt 12 cal/cm
3 oder mehr. Wenn die
wasserlöslischen
organischen Lösungsmittel
in Kombination von zwei oder mehreren von diesen verwendet werden,
ist der SP-Wert des gemischten organischen Lösungsmittels bevorzugt 12 cal/cm
3 oder mehr. Der SP-Wert des gemischten Lösungsmittels
kann durch die folgende Gleichung bestimmt werden:
worin δ einen SP-Wert eines jeden Lösungsmittels
ist, X eine Molarfraktion eines jeden Lösungsmittels in dem gemischten
Lösungsmittel
ist, V ein molares Volumen eines jeden Lösungsmittels und n ein Index
ist, der die Art des Lösungsmittels
darstellt, und eine ganze Zahl von 2 oder mehr ist. Andere Lösungsmittel,
die verwendet werden können,
sind: 2-Pyrrolidon, N-Methylpyrrolidon, Sulfolan, γ-Butyrolacton,
usw.
-
Die hygroskopischen Charakteristika
der in den Tintenformulierungen verwendeten organischen Colösungsmittel
verhindern das Trocknen an den Tintenstrahldüsen und verbessern daher die
Tintenzuverlässigkeit
beim Druckkopf. Ein zusätzlicher
Vorteil der Tinten dieser Erfindung ist die hohe Wasser- und Colösungslöslichkeit
des löslichen
Toners, der die Halbwertszeit der Tinte verbessert. Die allgemeinen
Charakteristika dieser Lösungsmittel,
ausgedrückt
als teilweise Hansen-Löslichkeitsparameter
(δδ (Dispersion), δp (polar), δh (Wasserstoffbindung))
sind wie folgt. Für
die Kategorie der Lösungsmittel
mit einem niedrigen Dispersionslösugsmittel δδ (7–8,3) sollten
diese ein δh > 8,0, δp > 5,0 aufweisen. Beispiele
sind: Diethylenglycol (δδ 7,9),
Triethylenglycol (δδ 7,8).
Für die
Kategorie mit hohem δδ (8,4–10,0) sollten
sie δh > 5,0, δp 8,0
bis 8,7 aufweisen. Einige Beispiele der genannten sind: 2-Pyrrolidon,
N-Methylpyrrolidon, Sulfolan, γ-Butyrolacton,
usw.
-
Die erhöhte Löslichkeit des Färbestoffes
der Tinten dieser Erfindung in Wasser oder in dem verwendeten Lösungsmittelsystem
macht diese Tinte sehr effizient und gibt eine effiziente Strahlfähigkeit.
Somit wird eine gute Druckqualität
erhalten. Zu der Wasser-Colösungsmittellösung, die
ebenfalls eine Colösungsmttelmischung
sein kann, wird ein Glycolether gegeben. Der Glycolether dient als
Farbstoffstabilisator, Benetzungsmittel und Kupplungsmittel. Die
Glycolether sind intramulekular durch Wasserstoff gebunden. Sie
können
daher als Brückenlösungsmittel
agieren und die polare oder nicht polare Natur ihrer Umgebung einnehmen.
Die Glycolether können
als polare Lösungsmittel
mit polaren Harzen agieren, und mit weniger polaren Harzen können die
obigen Glycolether als nicht polare Lösungsmittel agieren. Daher
dienen sie dazu, verhältnismäßig nicht
polare Harze in Wasser löslich
zu machen. Beispiele der Glycolether sind: Diethylenglycolethylether;
Triethylenglycolethylether; Diethylenglycolbutylether; Diethylenglycolpropylether;
und Propylenglycolbutylether. Alle Glycolether sollten eine Viskosität von weniger
als 10 cps haben. Eine andere sehr wichtige Rolle des Glycolethers
liegt darin, dass sie für
Papier starke Eindringmittel sind.
-
Die Tintenformulierung dieser Erfindung
besteht aus einem wässrigen
Trägermedium,
einem wasserartigen organischen polaren Lösungsmittel, einem wasserlöslichen
Toner mit einem Farbstoff, der in einer Harzmatrix eingekapselt
ist und Colösungsmittel-Eindringmittel
wie Propylenglycolbutylether, Diethylenglycol oder Triethylenglycolbutylether.
-
Zum Löslichmachen von Tonern, die
auf sauren Harzen basieren, müssen
nicht-ionische Tenside zugegeben werden. Die nicht- ionischen Tenside
haben HLB-Werte von 8 bis 15. Die Tenside gehören zu der Klasse von Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanol
oder Decyl- und Tridecylalkoholethoxylaten. Andere Additive wie
Dimethylhydantoin können
für eine
gute Entcapleistung eingesetzt werden. Die resultierenden Tinten sind
auf einer großen
Vielzal von Substraten/Umschlägen
wasserecht. Sie sind ebenfalls nicht toxisch und für die meisten
verwendeten Materialien im Druckkopf inert. Diese Tinten entfalten
ein schnelles Trocknen, sind lagerungsstabil und ergeben Bilder
mit guter Druckqualität
und Dauerhaftigkeit. Die Tintenformlierung dieser Erfindung ist
im wesentlichen eine Tinte auf Wasser-Colösungsmittel-Basis, die Toner
verwendet, die Farbstoffe, die in einer Harzmatrix eingekapselt
sind, anstelle von Farbstoffen enthalten. Daher ist das Hauptlösungsmittel
für die
Tintenformulierung Wasser, während
gleichzeitig der durch das Harz geschützte Farbstoff beim Ausgesetztsein
mit Wasser und in einer Wasserumgebung nicht ausblutet. Daher ist
der resultierende Druck wasserfest.
-
Tinten auf Wasserbasis können mit
zusätzlichen
Colösungsmitteln
formuliert werden, die wasserlöslich
und wasserähnlich
sind, wie Glycole, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol
(mit einer verhältnismäßig niedrigen
Viskosität)
und/oder andere polare Lösungsmittel
wie 2-Pyrrolidon oder N-Methylpyrrolidon oder γ-Butyrolacton oder Sulfolan
können
verwendet werden. Alle obige Lösungsmittel
sind nicht flüchtig,
hygroskop und gleichzeitig lösen
sie sich gut in Wasser auf, wodurch eine Erhöhung der Viskosität resultiert.
Diese Lösungsmittel
haben ein hohes Dipolmoment, das höher ist als 2,3, aber bevorzugt
mehr als 3 ist und weisen hohe Wasserstoffbindungslöslichkeit-Parameter
auf, die mehr als 5 sind. Die Kombination aus Toner, Wasser, Colösungsmittel
und Eindringmittel muss für
eine gewünschte
Viskosität
eingestellt werden.
-
Die erwähnten Lösungsmittel müssen alle
Regierungssicherheitsstandards erfüllen, die durch die anwendbaren
Statuten und Regulationen definiert werden. Daher kann ein sicheres
Lösungsmittel
als Lösungsmittel
definiert werden, das einen milden oder moderaten Haut- und Augenirritationsindex
und eine Halbwertszeit der Dosis von mehr als 1 g/kg aufweist.
-
Eine andere Eigenschaft der Tintenformulierung
liegt darin, dass die Verwendung eines Additives wie einem Glycolether
wie Propylenglycol, n-Butylether oder Triethylenglycolbutylether
die Wasserechtheit und die Geschwindigkeit des Eindringens der Tinte
in das Papier verbessert. Die obigen Lösungsmittel können ebenfalls
eine starke Wirkung auf die Farbstoffstabilisierung ausüben. Die
Wasserechtheit wird durch die Tatsache verbessert, dass das Eindringmittel
hilft, dass der Toner tiefer in die Papierfaser eindringt, so dass
der Farbstoff davor geschützt
wird, von dem Harz freigesetzt zu werden. Die Verwendung von Tonern,
d. h. Farbstoffen, die in einem Harz eingekapselt sind, führt zu einer
Lösungseigenschaft,
die der eines löslichen
Farbstoffes in einer Lösung ähnlich ist,
und zu einer Eigenschaft als Pigment auf dem Papier.
-
Die Löslichkeit des Färbemittels
muss hoch genug sein, so dass keine Probleme bezüglich der Halbwertszeit oder
bezüglich
der Ejektionsstabilität
resultieren. Die gewünschte
Halbwertszeit von mehr als einem halben Jahr wird erreicht, indem
sehr lösliche
Toner wie Dimethylhydantoin/Formaldehyd verwendet oder nicht ionische,
oberflächenaktive,
saure Harze (Polyesterpolyamid) zugegeben werden. Die nicht ionischen
Tenside gehören
zu Tridecylalkoxylaten oder Nonylphenoxypolyethylenoxyethanol mit
HLB zwischen 8 und 13 bei Konzentrationen von Spurenmengen bis zu
3%. Gleichzeitig muss sie, wenn die Tinte das Papier trifft, in
Wasser oder in irgendeinem anderen Material, das mit dem Papier
in Kontakt gelangen kann, wie Kaffee, Bleichmittel oder anderen Flüssigkeiten,
die einem Druck ausgesetzt werden können, unlöslich werden.
-
Nach Auftrag des Toners auf das Papier
und nach der Verdampfung des Lösungsmittels
sind die Eigenschaften des Toners einem Pigment ähnlicher als einem Farbstoff.
Die Wasserlöslichkeit
des Toners auf dem bedruckten Bild wird ebenso aufgrund der Tatsache
gehindert, dass der Farbstoff durch das Harz geschützt ist.
Durch die Verwendung von löslichen
Tonern wird somit eine Dualwirkung erhalten, d. h. die Funktion
als Farbstoff in der Tintenlösung
in der Kartusche und dem Druckkopf und als Pigment beim Druck auf
dem Papier. Andere Wirkungen, die den pigmentierten Tinten ähnlich sind,
umfassen verstärkte
Kontrate, hohe optische Dichte, Bildpermanenz und ausgezeichnete
Kantendefinition. Zusätzlich
wird zu den Toner-Lösungsmittelmischungen
ein "loser Farbstoff" gegeben, um den
Kontrast zu verstärken.
Die Farbstoffe können
verschiedenen Kategorien angehören
wie: direkter, saurer und basischer. Einige Beispiele sid: C. I.
Direct Yellow 86, C. I. Acid Yellow 210, C. I. Basic Yellow 40,
C. I. Direct, C. I. Direct Yellow 142, Solvent Yellow 44, C. I.
Basic Blue 7, C. I. Basic Blue 3, usw. Andere Farbstoffe wie Magenta,
Violett, Blau oder Grün
können
in kleinen Konzentrationen zugegeben werden. Der reine Farbstoff,
der zu der Tinte gegeben wird, ist in der Lösungsmittelmischung löslich und
gehört
zu den Kategorien der sauren, direkten oder basischen Farbstoffen.
Bevorzugt sind die verwendeten Farbstoffe basisch. Die verwendete
Konzentration ist Spurenmenge bis 8,0 (Gew.%).
-
Die Formulierung der Tinte dieser
Erfindung gibt Magenta- oder
rote Tinten, die in der Lage sind, in einem Tintenstrahldrucker
verwendet zu werden und die für
Materialien, die in dem Drucker verwendet werden, inert sind. Die
Zusammensetzung der Tinte entsprechend dieser Erfindung umfast:
3 bis 15% löslicher
Toner oder eine Mischung davon, 35 bis 55% Wasser, 15 bis 50% eines
Colösungsmittels,
das ein wasserlösliches organisches
Lösungsmittel
ist, oder eine Mischung davon und 3 bis 15% Glycolether als Additiv.
Andere Mittel, die für
die Löslichkeit
oder die pH-Stabilisierung verwendet werden können, sind Alkalikomponenten
mit geringer Flüchtigkeit
oder saure Komponenten vom Nahrungsmittelgrad oder für Kosmetika.
Spezifische bevorzugte Beispiele der nicht-flüchtigen Alkalikomponenten umfassen
Alkanolamine, z. B. Monoethanolamin, N,N-Dimethylethanolamin, N,N-Diethylethanolamin,
Diethanolamin, Triethanolamin, N,N-Butyldiethanolamin und Triisopropanolamin.
-
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung wird
geeignet mit irgendeinem Tintenstrahldrucker für jegliche Tintenstrahltechnologie
für jegliche
Tropfen nach Bedarf verwendet. Jedoch wird sie insbesondere für die piezoelektrische
Tintenstrahltechnologie verwendet.
-
Ein löslicher Toner wird als feste
Lösung
eines Farbstoffes in einer polaren Harzmatrix oder einem löslichen
polaren Harz wie Dimethylhydantoinformaldehyd definiert. Der Farbstoff
kann fluoreszierend oder nicht fluoreszierend sein und kann verschiedenen
Farbstoffgruppen wie Direktfarbstoffen, Lösungsmittelfarbstoffen, sauren
Farbstoffen oder basischen Farbstoffen angehören. Die Konzentration des
Farbstoffes in dem Toner liegt im Bereich von 1 bis 8%. Es wird
davon ausgegangen, dass alle gegenwärtigen Tinten für Tintenstrahldrucker
verwendeten Farbstoffe als Farbstoffe in der Tintenformulierung
dieser Erfindung verwendet werden können. Das Harz, das zum Auflösen der
Farbstoffe verwendet wird, gehört
zu dem Typus Triazinformaldehydsulfonamid und kann Harnstoffformaldehyd,
Melaminformaldehyd oder Benzoguanaminformaldehyd sein, die mit Paratoluolsulfonamid
vernetzt sind. Andere verwendbare Harze sind Polyester/Polyamid.
Die obigen Harze haben ein niedrges Molekulargewicht von weniger
als 6000 und eine hohe Säurezahl
(mehr als 50). Das Molekulargewicht im Gewichtsmittel (Mn) ist bevorzugt
zwischen 300 und 700. Eine alternative Harzmatrix ist Dimethylhydantoinformaldehyd,
das eine gute Wasserlöslichkeit
hat.
-
Die wasserlöslichen Lösungsmittel, die verwendet
werden, können
zu der Gruppe von Glycolen gehören,
einschließlch
Propylenglycolen, Polypropylenglycolen, Ethylenglycolen, Polyethylenglycolen
und Glycerinen. Irgendwelche von den Glycolfamilien der Ether und
Mischungen davon können
ebenfalls verwendet werden. Andere sichere wasserartige Lösungsmittel
mit niedriger Viskosität,
die verwendet werden können,
sind 2-Pyrrolidon, γ-Butyrolacton
und Sulfolan.
-
Die hygroskopischen Eigenschaften
der wasserartigen Lösungsmittel
des obigen Typus hilft bei der Bildung des weichen Tintenpfropfens
in der Öffnung
des Druckkopfes des Tintenstrahldruckers. Der weiche Pfropfen bedeutet,
dass dies eine sehr dünne
Schicht ergibt, die in der Öffnung
gebildet wird, die leicht durch Erwärmen des Tintenkopfes gebrochen
werden kann. Die Additive, die zu diesen Tintenformulierungen gegeben
werden, sind Propylenglycol, n-Butylethertriethylenglycolbutylether
oder Diethylenglycolether, die starke Eindringmittel sind und daher
die Geschwindigkeit des Eindringens in das Papier und ebenfalls
die Wasserechtheit der Drucke verbessern. Die Langzeitlöslichkeit
der Färbemittel
in dem Lösungsmittelsystem,
die für eine
lange Halbwertszeit (mehr als 12 Monate) erforderlich ist, wird
durch Zugabe von nicht-ionischen
Tensiden erzielt. Die nicht ionischen Tenside können einen HLB-Wert von 8 bis
13 haben, um die Auflösung
des Polyester/Polyamid-Toners zu erzielen. Die nicht-ionischen Tenside
mit HLB > 8 sind ebenfalls
weniger schädlich für Kunststoffmaterialien,
die beim Druckkopf verwendet werden.
-
Die allgemeine Zusammensetzung der
Tinten dieser Erfindung kann im wesentlichen die gleiche sein wie
die Zusammensetzung der fluoreszierenden Tinten, die in der parallel
angemeldeten Patentanmeldung
EP 0
779 348 mit dem Titel "Fluorescent
Red And Magenta Waterfast Ink Jet Inks", offenbart sind. Das Vorgenannte kann
durch Verwendung von Fluoreszenztonern erzielt werden, die kommerziell
erhältlich
sind und indem die optische Dichte erhöht und die Fluoreszenz vollständig mit
einem Farbstoff mit hoher Absorbans gelöscht wird. Die löslichen
Toner ohne Farbstoffe (Harze), umfassend Dimethylhydantoinformaldehyd,
Polyesterpolyamid oder Triazinformaldehydsulfonamid, können in
Kombination mit nicht-fluoreszierenden Farbstoffen verwendet werden,
die in Wasser löslich
sind. Die bevorzugten Farbstoffe sind basische Farbstoffe mit erhöhter Wasserechtheit.
Verschiedene Farben und Farbtöne
können
erhalten werden, indem die gefärbten
Fluoreszenztoner verwendet werden: blaue, grüne, rote und indem dann Spuren
bis 8,0 (Gew.%) Farbstoffe mit dem gleichen Farbton als Toner zugegeben
werden, die in dem Lösungsmittelsystem
löslich
sind. Schwarze Tinten können
durch Mischen der subtraktiven Farben Cyan, Magenta und Gelbtoner
erhalten werden. Dem Fachmann ist ersichtlich, dass jeder Farbstoff
(nicht fluoreszierend) zum Harz, das in den erfindungsgemäßen Tintenformulierungen
verwendet wird, für
den Erhalt der gewünschten
Farbe gegeben werden kann.
-
Die allgemeine Zusammensetzung der
Tinte ist wie folgt:
-
Die folgenden Beispiele sind beispielhaft
für diese
Erfindung und sollen nicht als beschränkend verstanden werden.
-
-
-
Druckleistung
der Tinte von Beispiel 1 auf verschiedenen Umschlägen von
Druckkopf (20% Leistung)
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Die obigen Beispiele wurden nur zur
Erläuterung
gegeben, und andere Beispiele dieser Erfindung werden dem Fachmann
angesichts der detaillierten Beschreibung ersichtlich sein. Demgemäß ist eine
Beschränkung
dieser Erfindung nur in den Ansprüchen zu finden.
