DE69706020T2

DE69706020T2 - Herstellung von mikroemulsionsartigen und mizellaren Farbtinten aus modifizierten, wasserlöslichen, farbigen Chromophoren zum thermischen Tintenstrahldrucker

Info

Publication number: DE69706020T2
Application number: DE69706020T
Authority: DE
Inventors: John R. Moffatt; Joseph W. Tsang
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1996-10-31
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 2001-11-29
Anticipated expiration: 2017-10-16
Also published as: CN1188482C; JP4683676B2; KR100488188B1; JPH10130551A; KR19980032095A; DE69706020D1; EP0839882A2; US5749952A; EP0839882A3; CN1181400A; EP0839882B1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Tintenzusammensetzungen für thermisches Tintenstrahldrucken bei Druckern, wie z. B. dem DeskJet®-Drucker von Hewlett-Packard.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Thermische Tintenstrahldrucker bieten eine kostengünstige, hochqualitative und relativ geräuscharme Alternative gegenüber anderen Arten von Druckern, die häufig mit Computern verwendet werden. Derartige Drucker verwenden ein Widerstandselement in einer Kammer, die mit einem Ausgang für Tinte ausgestattet ist, die aus einem Plenum kommt. Das Plenum ist mit einem Behälter zur Tintenspeicherung verbunden. Eine Mehrzahl derartiger Widerstandselemente ist in einem bestimmten Muster, im sogenannten Primitiv, in einem Druckkopf angeordnet. Jedes Widerstandselement ist einer Düse in einer Düsenplatte zugeordnet, durch die die Tinte in Richtung des Druckmediums ausgestoßen wird. Die gesamte Anordnung des Druckkopfs und des Behälters bildet einen Tintenstrahlstift.
Bei Betrieb ist jedes Widerstandselement durch eine leitfähige Spur mit einem Mikroprozessor verbunden, wo eines oder mehrere ausgewählte Elemente durch stromführende Signale erhitzt werden. Durch das Erhitzen entsteht in der Kammer eine Tintenblase, die durch die Düse in Richtung des Druckmediums ausgestoßen wird. So werden durch das Abfeuern einer Mehrzahl derartiger Widerstandselemente in einer bestimmten Reihenfolge in einem bestimmten Primitiv alphanumerische Buchstaben gebildet, Flächen ausgefüllt und weitere Druckfähigkeiten auf dem Medium erreicht.
Tintenstrahltinten, die beim thermischen Tintenstrahldrucken verwendet werden, weisen üblicherweise ein Farbmittel und ein Trägermittel auf, wobei das Trägermittel oft Wasser und andere Flüssigkeiten mit relativ niedriger Oberflächenspannung enthält.
Die enge Toleranz der Düsen, üblicherweise 50 um im Durchmesser, verlangt, daß die Tinte die Düsen nicht verstopft. Außerdem kann wiederholtes Abfeuern der Widerstandselemente, die innerhalb der Lebensdauer einer Tintenkassette ca. 10 Millionen Abfeuerungen überstehen müssen, zur Blockierung des Widerstandselements führen. Schließlich muß die Tintenzusammensetzung auf das Druckmedium, vor allem Papier, wirken können, das Papier durchdringen, ohne sich dabei übermäßig auszubreiten, wobei die Tintenzusammensetzung auf dem Papier schmier- und wasserbeständig sein sollte.
Es gibt Tinten, die über eine oder mehrere der oben beschriebenen Eigenschaften verfügen. Es gibt jedoch nur wenige Tintenzusammensetzungen, die all diese Eigenschaften besitzen, da eine Verbesserung einer Eigenschaft oft zu der Verschlechterung einer anderen führt. Daher stellen gewerblich genutzte Tinten einen Kompromiß beim Versuch dar, jede der zuvor genannten Eigenschaften zumindest einigermaßen zu erfüllen.
Folglich gibt es weiterhin Untersuchungen, Tintenformulierungen zu entwickeln, die über verbesserte Merkmale, wie z. B. hohe Kantenschärfe, hohe optische Dichte, schnelle Trockenzeiten, gute Wasserechtheit und gute Schmierechtheit verfügen, ohne dabei andere notwendige Eigenschaften zu vernachlässigen.
Die US-A-5133801 beschreibt Tintenstrahldruckertintenformulierungen mit reduziertem Zerfließen der Farben. Die Formulierungen enthalten Wasser, ein nichtionisches Amphiphil in einer Konzentration über der kritischen mizellaren Konzentration, einen wasserlöslichen Farbstoff und ein organisches Lösungsmittel.
Die US-A-5531816 beschreibt Tintenstrahldruckertinten mit reduziertem Zerfließen der Farben. Die Tinten enthalten ein deagglomeriertes Pigment, eine nichtwasserlösliche organische Verbindung, zumindest ein Amphiphil und Wasser.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Tinten, die beim Tintenstrahldrucken verwendet werden, geschaffen, bei denen Kantenschärfe, optische Dichte, Trockenzeit, Wasserfestigkeit und Schmierfestigkeit der Tinten dadurch verbessert werden, daß Tintenstrahltinte auf der Basis einer Mikroemulsion verwendet wird, die die Druckqualität verbessert, den Halo-Effekt reduziert und das Zerfließen eindämmt. Der Halo-Effekt tritt dann auf, wenn eine schwarze Tinte mit hoher Oberflächenspannung direkt neben Farbtinte mit niedriger Oberflächenspannung gedruckt wird. An der Grenzfläche zwischen den zwei Tinten kommt es zu einer Verringerung der optischen Dichte der schwarzen Farbe, was zur Bildung eines "Halo" führt. Die vorliegende Erfindung reduziert den Halo- Effekt.
Die Tintenstrahltinte der Erfindung weist folgende Bestandteile auf:
(a) ein Trägermittel mit (1) ca. 0,1 bis 50 Gewichtsprozent zumindest eines im wesentlichen nichtwasserlöslichen organischen Öls, (2) 0 bis ca. 50 Gewichtsprozent zumindest eines organischen Colösungsmittels, (3) 0 bis ca. 40 Gewichtsprozent zumindest eines Amphiphils und (4) 0 bis ca. 3 Gewichtsprozent zumindest eines Kolloids mit hohem Molekulargewicht;
(b) ca. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent zumindest eines chemisch modifizierten, wasserlöslichen Farbmittels, das durch chemische Modifikation eines Pigments erhalten wird; und
(c) den Rest Wasser.
Alle oben ausgeführten Komponenten befinden sich in der Tintenformulierung als eine Mikroemulsion, die der Tintenformulierung ihre verbesserten Eigenschaften gibt.
Zusätzlich wird gemäß der Erfindung ein Verfahren des Tintenstrahldruckens geschaffen, das die offenbarten Tinten verwendet und die Eigenschaften der Tinten nutzt.
Schließlich wird ein Verfahren geschaffen, die Tintenstrahltinte der vorliegenden Erfindung herzustellen, das das Kombinieren der Komponenten, um eine Mischung zu bilden, sowie das mechanische Umrühren oder Beschallen der Mischung zur Bildung einer Mikroemulsionstinte aufweist.
Definitionsgemäß besteht eine klassische Mikroemulsion aus gequollenen Mizellen in Lösung. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Mikroemulsion als eine stabile isotrope Lösung definiert, die aus einem Öl besteht (eine im wesentlichen nichtwasserlösliche organische Verbindung), sowie einem Amphiphil/oberflächenaktiven Mittel, einem organischen Colösungsmittel und Wasser. Unabhängig von der Identität der Mizellen muß ihre Konzentration hoch genug sein, daß sich die gewünschte physikalische Struktur der Mikroemulsion bildet. Traditionell wird diese minimale Mizellenkonzentration die kritische Mizellenkonzentration (KMK) genannt. Wenn die Konzentration der in Lösung vorliegenden Mizellen unter dem KMK liegt, bildet sich keine Mikroemulsion. Ohne sich dabei auf eine bestimmte Theorie zu beziehen, wird vermutet, daß die wasserlösliche Chromaphore oder Farbmittel in der wäßrigen Phase in diesen Mikroemulsionen gelöst wird.
Der Gebrauch von Mikroemulsionen verbessert die Wasserechtheit und die Schmierechtheit. Zusätzlich läßt sich das Zerfließen einer Tinte in eine andere viel besser kontrollieren und der Halo-Effekt wird reduziert, wenn das Farbmittel in einer Mikroemulsion vorliegt. Wenn die Mikroemulsion beim Kontakt mit dem Druckmedium aufbricht, verschwindet die Fähigkeit des Tintenträgermittels, das Farbmittel weiterhin löslich zu halten. Deshalb ist das Farbmittel im wesentlichen ein Feststoff, der auf die Oberfläche des Druckmediums ausgefällt wird.
Falls nicht anders angegeben, werden hier alle Konzentrationen in Gewichtsprozent angegeben. Die Reinheit aller Komponenten entspricht der bei normalen gewerblichen Verfahren für Tintenstrahltinten angewendeten.
Eine typische Formulierung für eine Tinte, die für das Verfahren der vorliegenden Erfindung nützlich ist, umfaßt ein Öl (ca. 0,1 bis 50 Gewichtsprozent), ein Colösungsmittel (0 bis ca. 50 Gewichtsprozent), ein Farbmittel (ca. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent), ein Amphiphil (0 bis ca. 40 Gewichtsprozent), ein Kolloid mit hohem Molekulargewicht (0 bis ca. 3 Gewichtsprozent) und Wasser. Dennoch muß die Tinte zumindest das Öl, das Farbmittel, das Colösungsmittel und das Wasser enthalten.
Beim Verfahren der vorliegenden Erfindung kann jedes im wesentlichen nichtwasserlösliche organische Lösungsmittel, das mit allen anderen Komponenten der Tinte kompatibel ist, als ein Öl verwendet werden. Klassen von nützlichen Ölen umfassen unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, Glykolether, Phenylether, Poly- (Glykol-) Ether, Alkylether, Arylether, Alkylarylether, Alkylester, Arylester, Poly- (Glykol-) Ester, Alkylphenylpolyethylenoxide, aliphatische Polyethylenoxide (POEs, die in Form von TERGITOLen und BRIJen bei Union Carbide bzw. ICI America erhältlich sind), nichtwasserlösliche azetylenische Polyethylenoxide (unlösliche SURFYNOLe, erhältlich bei Air Products & Chemicals, Inc.), Polyethylenoxidblockcopolymere (PLURONICe, erhältlich bei BASF), POE-Ester, POE-Diester, POE-Amine, POE- Amide und Dimethiconcopolyole. Die Verwendung von BRIJen, TRITONen, TERGITOLen, PLURONICen und SURFYNOLen wird im U. S. -Patent 5,106,416, "Bleed Alleviation Using Zwitterionic Surfactants and Cationic Dyes", genauer offenbart.
Wie später noch erklärt wird, enthalten viele dieser Klassen von Ölen Moleküle, die nützlich als oberflächenaktive Mittel im Verfahren dieser Erfindung sind. Das Hauptunterscheidungsmerkmal zwischen tatsächlichen Beispielen für Moleküle, die sich als Öle eignen, und Beispielen von Molekülen, die sich als oberflächenaktive Mittel eignen, ist, daß die Moleküle der oberflächenaktiven Mittel üblicherweise längere Kettenlängen aufweisen und wasserlöslicher sind als die Öle. Spezifische Beispiele für im wesentlichen nichtwasserlösliche organische Öle, die vorzugsweise im Verfahren dieser Erfindung angewendet werden, umfassen z. B., aber nicht ausschließlich, Ethylenglykolphenylether (EPH) und Propylenglykolphenylether (PPH). Das bevorzugteste Öl ist EPH.
Die Ölkonzentration kann zwischen ca. 0,1 und 50 Gewichtsprozent schwanken, wobei 2,5 Gewichtsprozent vorzuziehen sind. Der Ausdruck "im wesentlichen nichtwasserlöslich" besagt, daß die Löslichkeit des Öls in Wasser unter ca. 3,7% liegen muß (der maximalen Konzentration von EPH in Wasser).
Das Colösungsmittel kann entweder als separate Komponente oder als Ersatz für das Amphiphil/oberflächenaktive Mittel verwendet werden. Das bedeutet, daß die Mizellen in einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung Moleküle von Colösungsmitteln enthalten können. Klassen von Colösungsmitteln, die beim Verfahren dieser Erfindung verwendet werden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Glykolether, Poly- (Glykol-) Ether, Caprolactame, Formamide, Azetamide und langkettige Alkohole. Beispiele von Verbindungen, die im Verfahren dieser Erfindung angewendet werden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, primäre aliphatische Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, primäre aromatische Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, sekundäre aliphatische Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, sekundäre aromatische Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, 1,2-Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, 1,3-Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, 1,ω-Alkohole mit 30 oder weniger Kohlenstoffatomen, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, Poly- (Ethylenglykol-) Alkylether, höhere Homologe von Poly- (Ethylenglykol-) Alkylethern, Poly- (Propylenglykol-) Alkylether, höhere Homologe von Poly- (Propylenglykol-) Alkylethern, N-Alkylcaprolactame, nichtsubstituierte Caprolactame, substituierte Formamide, nichtsubstituierte Formamide, substituierte Azetamide und nichtsubstituierte Azetamide. Spezifische Beispiele von Colösungsmitteln, die vorzugsweise im Verfahren dieser Erfindung angewendet werden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, 1,5-Pentandiol, 2-Pyrrolidon, 2-Ethyl-2-Hydroxymethyl-1, 3- Propandiol, Diethylenglykol, 3-Methoxybutanol und 1,3- Dimethyl-2-Imidazolidinon. Die Konzentration des Colösungsmittels kann zwischen 0 und ca. 50 Gewichtsprozent variieren, wobei eine Konzentration von ungefähr 0,1 bis 15 Gewichtsprozent vorzuziehen ist.
Zweckmäßigerweise werden Beispiele von oberflächenaktiven Mitteln in zwei Kategorien unterteilt: (1) nichtionische und amphotere und (2) ionische. Zur vorigen Klasse gehören: TERGITOLe; TRITONe, das sind die oberflächenaktiven Mittel Alkylphenylpolyethylenoxide, erhältlich bei Rohm & Haas Co.; BRIJe; PLURONICe; und die SURFYNOLe; POE-Ester; POE- Diester; POE-Amine; protonierte POE-Amine; POE-Amide; und Dimethiconcopolyole. Ionische oberflächenaktive Mittel, wie z. B. substituierte Aminoxide, sind beim Verfahren dieser Erfindung nützlich. Das U. S. -Patent 5,106,416, "Bleed Alleviation Using Zwitterionic Surfactants and Cationic Dyes", offenbart die meisten der oben genannten oberflächenaktiven Mittel genauer. Die nichtionischen Amphiphile/oberflächenaktiven Mittel werden gegenüber den ionischen oberflächenaktiven Mitteln bevorzugt. Spezifische Beispiele von Amphiphilen/oberflächenaktiven Mitteln, die vorzugsweise im Verfahren dieser Erfindung Verwendung finden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, Iso- Hexadecylethylenoxid 20, SURFYNOL CT-111, TERGITOL 15-S-7 und Aminoxide, wie z. B. N,N-Dimethyl-N-Dodecylaminoxide, N,N-Dimethyl-N-Tetradecylaminoxide, N,N-Dimethyl-N- Hexadecylaminoxide, N,N-Dimethyl-N-Octadecylaminoxide und N,N-Dimethyl-N-(Z-9-Octadecenyl)-N-Aminoxide. Die Konzentration der Amphiphile/oberflächenaktiven Mittel kann zwischen 0 und ca. 40 Gewichtsprozent variieren, wobei eine Konzentration von 2,5 Gewichtsprozent bevorzugt wird.
Geeignete Farbmittel zur Verwendung in dieser Erfindung sind alle chemisch modifizierten, wasserlöslichen Pigmente (schwarz und farbig) Durch die chemische Modifizierung erhalten die Pigmentvorläufer, die alle organischen Pigmente aufweisen, Wasserlöslichkeit. Unter typischen chemischen Verfahren bestehen die entstehenden Oberflächen aus Carboxylat- und/oder Sulfonatfunktionalitäten für anionische Chromaphoren und aus Ammonium- oder Phosphoniumfunktionalitäten für kationische Chromaphoren. Je nach dem ausgewählten Verfahren kann die Chromaphore entweder anionisch oder kationisch sein. So entsteht z. B. eine Säurefunktionalität, wie z. B. die Sulfonsäurefunktionalisierung, durch erschöpfende Sulfonierung mit rauchender Schwefelsäure, während Karbonsäuregruppen entweder durch chemische oder katalytische oxidative Reaktionen entstehen. Umgekehrt entstehen basische Chromaphoren, die Ammoniumionen enthalten, aus reduktiven Amidierungsreaktionen.
Der chemische Modifizierungsansatz unterscheidet sich von dem Gebrauch von amphiphilen Polymeren und ähnlichen Arten von oberflächenaktiven Mitteln, die herkömmlicherweise benutzt werden, um nichtwasserlösliche Farbmittel löslich zu machen. In wäßrigen Lösungen besitzen die chemisch modifizierten Chromaphoren eine hervorragende Wasserlöslichkeit, ohne daß dabei andere löslichmachende Additive, wie z. B. amphiphile Polymere und oberflächenaktive Mittel, verwendet werden. Schwarze Tinten, die aus diesen wasserlöslichen Chromaphoren hergestellt wurden, bieten Druckmedien eine schwarze optische Dichte, die oft bei Tonern, die bei Laserjet-Druckern von Hewlett-Packard verwendet werden, anzutreffen ist.
Die chemische Modifizierung ist eine sehr viel weniger verfahrensintensive Methode und vermeidet den viel häufigeren Ansatz des Zerkleinerns des Kohleschwarz oder Farbpigments in der Kugelmühle in Gegenwart eines amphiphilen Polymers oder oberflächenaktiven Mittels.
Diese wasserlöslichen schwarzen Chromaphoren sind bei Farbmittelverkäufern, wie z. B. Cabot Corp. und Orient Chemical, käuflich erhältlich. Viele Pigmente sind beim Verfahren dieser Erfindung nützlich. Die folgenden Pigmente sind im Verfahren der Erfindung nützlich, wobei die folgende Liste die Erfindung jedoch nicht einschränken soll. Folgende Pigmente sind bei BASF erhältlich: Paliogen Orange, Heliogen® Blue L 6901F, Heliogen Blue NBD 7010, Heliogen® Blue K 7090, Heliogen Blue L 7101F, Paliogen® Blue L 6470, Heliogen® Green K 8683 und Heliogen Green L 9140. Die folgenden Pigmente sind bei Cabot erhältlich: Monarch 1400, Monarch® 1300, Monarch 1100, Monarch 1000, Monarch® 900, Monarch 880, Monarch® 800 und Monarch 700. Die folgenden Pigmente sind bei Ciba-Geigy erhältlich: Chromophtal® Yellow 3 G, Chromophtal Yellow GR, Chromophtal® Yellow 8 G, Igrazin® Yellow 5GT, Igralite® Rubine 4BL, Monastral Magenta, Monastral Scarlet, Monastral Violet R, Monastral Red B und Monastral Violet Maroon B. Die folgenden Pigmente sind bei Columbian erhältlich: Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 und Raven 3500. Die folgenden Pigmente sind bei Degussa erhältlich: Color Black FW 200, Color Black FW 2, Color Black FW 2 V, Color Black FW 1, Color Black FW 18, Color Black S 160, Color Black S 170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4 A, Special Black 4, Printex U, Printex V, Printex 140U und Printex 140 V. Das folgende Pigment ist bei DuPont erhältlich: Tipure® R-101. Die folgenden Pigmente sind bei Heubach erhältlich: Dalamar® Yellow YT-858-D und Heucophthal® Blue G XBT- 583D. Die folgenden Pigmente sind bei Hoechst erhältlich: Permanent Yellow GR, Permanent Yellow G, Permanent Yellow DHG, Permanent Yellow NCG-71, Permanent Yellow GG, Hansa Yellow RA, Hansa Brilliant Yellow 5GX-02, Hansa Yellow-X, Novoperm® Yellow HR, Novoperm® Yellow FGL, Hansa Brilliant Yellow 10GX, Permanent Yellow G3R-O1, Hostaperm® Yellow H4 G, Hostaperm® Yellow H3 G, Hostaperm Orange GR, Hostaperm Scarlet GO und Permanent Rubine F6B. Die folgenden Pigmente sind bei Mobay erhältlich: Quindo Magenta, Indofast Brilliant Scarlet, Quindo Red R6700, Quindo Red R6713 und Indofast Violet. Die folgenden Pigmente sind bei Sun Chem erhältlich: L74-1357 Yellow, L75-1331 Yellow und L75-2577 Yellow.
Im Fall von anionischen Chromaphoren umfassen die Gegenionen alle Alkalimetallionen und Erdalkalimetallionen, als auch substituierte und nichtsubstituierte Ammoniumionen. Im Fall von kationischen Chromaphoren umfassen geeignete Gegenionen alle Halid-, Sulfat-, Nitrat-, Phosphat-, Sulfonat-, Carboxylat-, Carbonat-, Bicarbonat-, 0Borat-, Tetraborat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Methylbenzolsulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Hexafluorphosphonat-, Phosphen-, Phenolat-, Perchlorat-, Wolframat-, Molybdat- und Silikationen.
Ein bevorzugtes Pigment ist ein funktionalisiertes graphitartiges (Kohlenschwarz-) Teilchen mit einem mittleren Durchmesser von ca. 0,005 bis 12 um. Farbmittel dieser Art entstehen bei chemischen Reaktionen, bei denen lösungsmittelzugängliche funktionelle Gruppen derivatisiert werden, um löslich machende Gruppen zu liefern, durch die das Farbmittel wasserlöslich wird. Die entstehende makromolekulare Chromaphore (MMC) ist wasserlöslich, wobei ihre Löslichkeit ähnlich der von bekannten und gewerblich verwendeten wasserlöslichen sauren und basischen Farbstoffen ist.
Um die optische Dichte zu verbessern, kann zwischen 0 und ca. 3 Gewichtsprozent zumindest eines Kolloids mit hohem Molekulargewicht, das aus einer natürlichen oder synthetischen Quelle gewonnen werden kann, zusätzlich der Tintenformulierung hinzugefügt werden. Durch den Zusatz eines Kolloids mit hohem Molekulargewicht wird die Druckqualität verbessert. Beispiele von Kolloiden mit hohem Molekulargewicht, die im Verfahren dieser Erfindung verwendet werden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, Alginate, Mannuronsäure, Carageenan, Guaran, Xanthan, Dextran, Chitin, Chitosan, Carboxymethylzellulose, Nitromethylzellulose sowie alle Derivate dieser Stoffe. Diese Kolloide sind im U. S. -Patent 5,133,803, "High Molecular Weight Colloids which Control Bleed", offenbart. Die bevorzugten Kolloide mit hohem Molekulargewicht, die im Verfahren dieser Erfindung angewendet werden, umfassen unter anderem, aber nicht ausschließlich, Natriumalginate mit niedriger Viskosität. Die bevorzugte Konzentration der Kolloidkomponente mit hohem Molekulargewicht bei den Tinten dieser Erfindung liegt bei ca. 0,25 Gewichtsprozent.
Die bevorzugte Tintenzusammensetzung besteht aus einem Öl, einem oberflächenaktiven Mittel, einem Colösungsmittel und einem modifizierten Pigment. Das bevorzugte Öl ist EPH oder PPH, das weniger als 5 Gewichtsprozent ausmacht. Das oberflächenaktive Mittel, d. h. das Surfaktant, ist das oberflächenaktive Mittel BRIJ, PLURONIC oder TERGITOL und macht zwischen ca. 0,1 und 3 Gewichtsprozent aus. Das Colösungsmittel ist 2-Pyrrolidon und macht zwischen ca. 10 und 15 Gewichtsprozent aus. Das modifizierte Pigment ist MMC und macht zwischen ca. 3 und 10 Gewichtsprozent aus. Der Rest ist Wasser. Die Inhaltsstoffe werden kombiniert und mechanisch umgerührt oder mittels Niederleistungsbeschallung vermischt. Es ist bekannt, daß bei beiden Formen des Vermischens stabile Mikroemulsionen entstehen.
Eine sehr bevorzugte Zusammensetzung enthält ca. 5 Gewichtsprozent TERGITOL, ca. 3 Gewichtsprozent EPH, ca. 12 Gewichtsprozent 2-Pyrrolidon, ca. 5 Gewichtsprozent eines MMC und den Rest Wasser.
Übereinstimmend mit den Anforderungen dieser Erfindung können verschiedene Arten von Additiven bei der Tinte verwendet werden, um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung für verschiedene Verwendungen zu optimieren. Es ist z. B. Fachleuten bekannt, daß Biozide in der Tintenzusammensetzung verwendet werden können, um das Wachstum von Mikroorganismen zu verhindern, daß Maskierungsmittel, wie z. B. EDTA, verwendet werden können, um schädliche Auswirkungen von Schwermetallverunreinigungen zu eliminieren und daß Pufferlösungen verwendet werden können, um den pH-Wert der Tinte zu steuern. Weitere bekannte Additive, wie z. B. Mittel zur Veränderung der Viskosität und andere Acryl- oder Nichtacrylpolymere, können hinzugefügt werden, um verschiedene Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen wie gewünscht zu verbessern.

GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT

Die Tintenzusammensetzungen der Erfindung sollen Verwendung bei thermischen Tintenstrahltinten finden, vor allem da, wo verbesserte Tinteneigenschaften, wie hohe Kantenschärfe, hohe optische Dichte, schnelle Trockenzeit, Wasserechtheit und Schmierechtheit erwünscht werden.
Deshalb wird eine thermische Tintenstrahltinte für thermisches Tintenstrahldrucken offenbart, die eine Mikroemulsion aus einem Trägermittel, einem wasserlöslichen Farbmittel und Wasser enthält. Für Fachleute ist es offensichtlich, daß verschiedene Veränderungen und Modifizierungen von offensichtlicher Natur gemacht werden können; alle derartigen Veränderungen und Modifizierungen sollen in den Schutzbereich dieser Erfindung fallen.

Claims

1. Eine thermische Tintenstrahltinte zum thermischen Tintenstrahldrucken, mit

(a) einem Trägermittel mit (1) ca. 0,1 bis 50 Gewichtsprozent zumindest eines im wesentlichen nichtwasserlöslichen organischen Öls, (2) 0 bis ca. 50 Gewichtsprozent zumindest eines organischen Colösungsmittels, (3) 0 bis ca. 40 Gewichtsprozent zumindest eines Amphiphils und (4) 0 bis ca. 3 Gewichtsprozent zumindest eines Kolloids mit hohem Molekulargewicht;

(b) ca. 0,5 bis 20 Gewichtsprozent zumindest eines chemisch modifizierten, wasserlöslichen Farbmittels, das durch chemische Modifizierung eines Pigments erhalten wird; und

(c) dem Rest Wasser,

wobei die Tinte als eine Mikroemulsion der Komponenten vorliegt.

2. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1, bei der das organische Öl zumindest eine Verbindung der folgenden Gruppe aufweist, zu der Glykolether, Phenylether, Poly- (Glykol-) Ether, Alkylether, Arylether, Alkylarylether, Alkylester, Arylester, Poly- (Glykol-) Ester, Alkylphenylpolyethylenoxide, Alkylpolyethylenoxide, nichtwasserlösliche Azetylenpolyethylenoxide, Polyethylenoxidblockcopolymere, Polyethylenoxidester, Polyethylenoxiddiester, Polyethylenoxidamine, Polyethylenoxidamine und Dimethiconcopolyole gehören.

3. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1, bei der das organische Colösungsmittel zumindest eine Verbindung der folgenden Gruppe aufweist, zu der aliphatische Alkohole, aromatische Alkohole, Diole, Ethylenglykolalkylether, Propylenglykolalkylether, Poly- (Ethylenglykol-) Alkylether, Poly- (Propylenglykol-) Alkylether, Caprolactame, Formamide, Azetamide und langkettige Alkohole gehören.

4. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1, bei der das chemisch modifizierte, wasserlösliche Farbmittel ein Pigment der folgenden Gruppe aufweist, zu der Schwarz-, Cyan-, Gelb- und Magentapigmente gehören.

5. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 4, bei der das Farbmittel entweder (a) anionisch ist und einem Gegenion zugeordnet ist, das aus folgender Gruppe ausgewählt wird, zu der Alkalimetall-, Erdalkalimetall-, substituierte Ammonium- und nichtsubstituierte Ammoniumionen gehören, oder (b) kationisch ist und einem Gegenion zugeordnet ist, das aus folgender Gruppe ausgewählt wird, zu der Halogenid-, Sulfat-, Nitrat-, Phosphat-, Sulfonat-, Carboxylat-, Carbonat-, Bicarbonat-, Borat-, Tetraborat-, Tetrafluorborat-, Methansulfonat-, Methylbenzolsulfonat-, Phosphit-, Phosphonat-, Hexafluorphosphonat-, Perchlorat-, Wolframat-, Molybdat- und Silikationen gehören.

6. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1, bei der das Amphiphil aus folgender Gruppe ausgewählt wird, zu der ionische oberflächenaktive Mittel, nichtionische oberflächenaktive Mittel, ionische Amphiphile und nichtionische Amphiphile gehören.

7. Die Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1, bei der das Kolloid mit hohem Molekulargewicht aus folgender Gruppe ausgewählt wird, zu der Alginsäuresalze und deren Derivate davon, Mannuronsäure und deren Derivate, Carageenan und dessen Derivate, Guaran und dessen Derivate, Xanthan und dessen Derivate, Dextran und dessen Derivate, Chitin und dessen Derivate, Chitosan und dessen Derivate, Carboxymethylzellulose und deren Derivate und Nitromethylzellulose und deren Derivate gehören.

8. Ein Verfahren zum Tintenstrahldrucken, das folgenden Schritt aufweist:

Drucken auf ein Medium mit der Tintenstrahltinte gemäß Anspruch 1.

9. Ein Verfahren zum Formulieren der wasserlöslichen Mikroemulsionstinten gemäß Anspruch 1 für ein Tintenstrahldrucken mit folgenden Schritten:

(a) Kombinieren von Wasser, des zumindest einen Amphiphils, des Öls, des Farbmittels und wahlweise des zumindest einen Colösungsmittels, und des zumindest einen Kolloids mit hohem Molekulargewicht, um eine stabile Lösung zu bilden; und

(b) mechanisches Verrühren oder Beschallen der Mischung, um die Mikroemulsionstinte zu bilden.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 9, bei dem die Emulsionstinte mit der folgenden Zusammensetzung formuliert wird:

(a) ca. 0,1 bis 50 Gewichtsprozent des Öls;

(b) 0 bis ca. 40 Gewichtsprozent des Amphiphils;

(c) 0 bis ca. 50 Gewichtsprozent des Colösungsmittels;

(d) 0,05 bis 3 Gewichtsprozent des Kolloids mit hohem Molekulargewicht;

(e) ca. 0,5 bis 20 gewichtsprozent des farbmittels; und

(f) dem Rest Wasser.