DE69736346T2

DE69736346T2 - Pigmenthaltige tintenzusammensetzung zur erzeugung reibungsbeständinger bilder

Info

Publication number: DE69736346T2
Application number: DE1997636346
Authority: DE
Inventors: Masahiro Suwa-shi Yatake
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1996-11-13
Filing date: 1997-11-13
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2017-11-14
Also published as: WO1998021284A1; EP0877065A1; JP3505718B2; DE69736346D1; EP0877065B1; EP0877065A4

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung, mit der ein qualitativ hochwertiger Ausdruck auf einem Normalpapier, einem Recyclingpapier oder einem beschichteten Papier erzeugt werden kann, ohne dass ein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe auftritt.
Stand der Technik
Die Tintenstrahlaufzeichnung ist ein Verfahren, bei dem eine Tinte in Form von Tröpfchen durch feine Düsen versprüht und auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird, um Buchstaben oder Zeichen auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums zu drucken. Beispiele für Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, die derzeit häufig angewandt werden, umfassen ein Verfahren, bei dem ein elektrisches Signal unter Verwendung eines piezoelektrischen Elements in ein mechanisches Signal umgewandelt wird, um eine Tinte, die in einem Tintenstrahldruckkopf vorliegt, impulsweise bzw. diskontinuierlich zu versprühen, um Buchstaben oder Zeichen auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums zu erzeugen, und ein Verfahren (Bubble-Jet-Verfahren), bei dem eine Tinte, die in einem Tintenstrahldruckkopf vorliegt, kurzzeitig erwärmt wird, so dass die Tinte aufgrund der Volumenzunahme infolge der Erwärmung impulsweise bzw. diskontinuierlich versprüht wird, um Buchstaben oder Zeichen auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums zu erzeugen.
Eine Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung sollte so beschaffen sein, dass der erzeugte Ausdruck schnell trocknet, kein Ausbluten der Farben auftritt, verschiedenste Aufzeichnungsmedien bedruckt werden können und, wenn ein Farbdruck erzeugt wird, kein Ineinanderlaufen bzw. Vermischen der Farben auftritt, und der erhaltene Ausdruck muss sich durch eine gute Wasserbeständigkeit und/oder eine gute Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auszeichnen.
Im Hinblick auf diese Anforderungen wurden verschiedenste Tintenzusammensetzungen vorgeschlagen.
Die Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 2907/1990 schlägt die Verwendung eines Glycolethers als Feuchthaltemittel vor, die Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 15542/1989 schlägt die Verwendung eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels vor, und die Veröffentlichung des japanischen Patents Nr. 3837/1990 schlägt die Verwendung eines Mittels vor, das einem Farbstoff Löslichkeit verleiht.
Das US-Patent Nr. 5156675 schlägt die Zugabe von Diethylenglycolmonobutylether vor, das US-Patent Nr. 5183502 schlägt die Zugabe von Surfynol 465, d. h. eines oberflächenaktiven Mittels auf der Basis von Acetylenglycol, vor, und das US-Patent Nr. 5196056 beschreibt die Zugabe von Diethylenglycolmonobutylether und Surfynol 465, um das Eindringen einer Tinte in ein Aufzeichnungsmedium zu unterstützen. Diethylenglycolmono-n-butylether wird ebenfalls als Butylcarbitol bezeichnet und z. B. im US-Patent Nr. 3291580 beschrieben. Die Verwendung eines Ethers von Diethylenglycol wird im US-Patent Nr. 2083372 untersucht. Die Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 147861/1981 schlägt die Verwendung eines Pigments in Kombination mit Triethylenglycolmonomethylether vor.
Bei den Tintenzusammensetzungen, die ein Pigment enthalten, wurde versucht, ein Eindringen der Tinte in die Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums zu unterbinden, um die Qualität des Ausdrucks zu verbessern. Wenn die Tintenzusammensetzung jedoch nicht bis zu einem gewissen Grad in das Aufzeichnungsmedium eindringt, kann es vorkommen, dass das Pigment an der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, was zu einem Ausdruck mit einer schlechten Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit führt. In den letzten Jahren wurden auch zunehmend Aufzeichnungsmedien mit einer oberflächlichen Glanzschicht verwendet, die dem aufgezeichneten Bild einen Glanz verleiht und die die Qualität des Bildes verbessert. Es besteht ein Bedarf an einer Pigmenttinte, die die Erzeugung eines Bildes mit einer guten Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auf solch einem Aufzeichnungsmedium ermöglicht.
Wässrige Pigmenttinten werden ebenfalls in den Veröffentlichungen WO-A-97/35935, US-A-5498661, EP-A-621324, EP-A-566439, EP-A-564147, JP-A-06-313141, JP-A-06-080924 und SU-A-1359284 beschrieben.
[Zusammenfassung der Erfindung]
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden heraus, dass eine Tintenzusammensetzung, die eine Kombination aus einem spezifischen Pigment und einem Glycol und einer wasserlöslichen Emulsion umfasst, für die Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Bildes verwendet werden kann, das sich durch eine hervorragende Wasserbeständigkeit und Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auszeichnet, ohne dass ein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe auftritt. Die vorliegende Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Entdeckung gemacht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Tintenzusammensetzung bereit zu stellen, mit der ein qualitativ hochwertiges Bild auf Normalpapier, auf Recyclingpapier oder auf einem Aufzeichnungsmedium mit einer oberflächlichen Glanzschicht erzeugt werden kann, das sich durch eine hervorragende Wasserbeständigkeit und Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auszeichnet, ohne dass ein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe auftritt.
Die vorliegende Erfindung stellt eine Tintenzusammensetzung bereit, umfassend ein Pigment, erhältlich durch Aufpfropfen einer funktionellen Gruppe oder eines Moleküls mit einer funktionellen Gruppe auf die Oberfläche von Ruß unter Anwendung eines physikalischen oder chemischen Verfahrens, wobei die funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus einer Carbonylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Hydroxygruppe und einer Sulfongruppe, oder einem Salz davon, so dass das Pigment ohne die Verwendung eines Dispergiermittels in Wasser dispergiert und/oder gelöst werden kann; einen Glycolether oder ein Gemisch von mindestens zwei Glycolethern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Diethylenglycolmono-n-butylether, Triethylenglycolmono-n-butylether, Propylenglycolmono-n-butylether und Dipropylenglycolmono-n-butylether; eine wasserlösliche Emulsion; und Wasser.
Die vorliegende Erfindung stellt ebenfalls ein Aufzeichnungsverfahren bereit, umfassend das Aufbringen der zuvor beschriebenen Tintenzusammensetzung auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung stellt weiterhin ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bereit, umfassend das Versprühen von Tröpfchen der zuvor beschriebenen Tintenzusammensetzung und das Aufbringen der Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein bedrucktes Medium, das unter Anwendung des zuvor beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens erhalten wurde.
Bevorzugte Ausfühnmgsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
[Genaue Beschreibung der Erfindung]
Tintenzusammensetzung
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in Aufzeichnungssystemen verwendet werden, in denen eine Tintenzusammensetzung verwendet wird. Beispiele für die Aufzeichnungssysteme, in denen eine Tintenzusammensetzung verwendet wird, umfassen ein Tintenstrahlaufzeichnungssystem, Aufzeichnungssysteme, bei denen Schreibutensilien verwendet werden, wie z. B. ein Schreibstift, und verschiedenste andere Drucksysteme. Es ist besonders bevorzugt, dass die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung bei der Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens ein spezifisches Pigment, einen spezifischen Glycolether, eine wasserlösliche Emulsion und Wasser, wobei das Pigment ohne die Verwendung eines Dispergiermittels in Wasser dispergiert und/oder gelöst werden kann. Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Erzeugung eines Bildes, das sich durch eine hervorragende Wasserbeständigkeit und Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auszeichnet und bei dem kein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe auftritt.
Das Pigment, das entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Pigment, das oberflächlich behandelt wurde, so dass mindestens eine funktionelle Gruppe, ausgewählt aus einer Carbonylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Hydraxygruppe und einer Sulfongruppe, oder einem Salz davon, an die Oberfläche des Pigments gebunden ist, wodurch das Pigment in Wasser dispergiert und/oder gelöst werden kann, ohne dass ein Dispergiermittel verwendet wird. Das Pigment wird hergestellt, indem eine funktionelle Gruppe oder ein Molekül mit einer funktionellen Gruppe unter Anwendung eines physikalischen Verfahrens, wie z. B. eines Vakuumplasmaverfahrens, oder unter Anwendung eines chemischen Verfahrens auf die Oberfläche von Ruß aufgepfropft wird. Entsprechend der vorliegenden Erfindung kann nur eine Art von funktionellen Gruppen auf die Rußteilchen aufgepfropft werden, oder es können verschiedene Arten von funktionellen Gruppen auf die Rußteilchen aufgepfropft werden. Die Art der funktionellen Gruppe, die aufgepfropft wird, und die Menge an Gruppen, die aufgepfropft wird, werden im Hinblick auf die Dispersionsstabilität der Tinte, der Farbdichte, den Trocknungseigenschaften der Tinte in der Nähe der Düsenöffnungen des Tintenstrahldruckkopfes und dgl. geeignet gewählt.
Wenn das Pigment entsprechend der vorliegenden Erfindung beständig in Wasser vorliegt, ohne dass ein Dispergiermittel verwendet wurde, wird dieser Zustand als „dispergierter und/oder gelöster Zustand" bezeichnet. Es ist schwierig, den gelösten Zustand eines Materials vom dispergierten Zustand des Materials zu unterscheiden. In dieser Beschreibung wird deshalb ein Pigment, das in Wasser beständig vorliegt, ohne dass ein Dispergiermittel verwendet wurde, als „wasserlösliches Pigment" bezeichnet. Der Ausdruck „wasserlösliches Pigment" umfasst somit auch ein Pigment, das in Wasser in dispergiertem Zustand vorliegt.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Pigment in Form einer Pigmentdispersion mit Teilchen mit einer mittleren Teilchengröße im Bereich von 10 bis 300 nm verwendet, wobei der Dispersionsgrad nicht mehr als 10 beträgt.
Ein Pigment, das entsprechend der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendet wird, ist ein Pigment, das z. B. unter Anwendung des Verfahrens hergestellt wurde, das in der Offenlegungsschrift der japanischen Patentanmeldung Nr. 3498/1996 beschrieben wird. Die erfindungsgemäß verwendeten Pigmente können auch handelsüblich erhältliche Produkte sein, und Beispiele für bevorzugte Produkte umfassen Microjet CW1 oder CW2, hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd.
Die Menge an Pigment, die zu der Tintenzusammensetzung gegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 2 bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 4 bis 10 Gew.%.
Der Glycolether, der entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist ein Glycolether oder ein Gemisch von mindestens zwei Glycolethern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Diethylenglycolmono-n-butylether, Triethylenglycolmono-n-butylether, Propylenglycolmono-n-butylether und Dipropylenglycolmono-n-butylether.
In einer Tintenzusammensetzung, die ein Pigment enthält, wird das Pigment gewöhnlich unter Verwendung eines Dispergiermittels dispergiert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung fanden bei Untersuchungen heraus, dass die Zugabe eines Glycolethers zu einer Pigmenttinte mit einem Dispergiermittel, um das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium zu unterstützen, dazu führt, dass die Dispersion unbeständig wird und Agglomerate in der Tinte gebildet werden, was zu einer Verdickung der Tinte führt.
Die Menge an Glycolether, die zu der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung gegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 3 bis 30 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 10 Gew.%.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung enthält eine wasserlösliche Emulsion. Es ist bevorzugt, dass die wasserlösliche Emulsion eine kontinuierliche Phase aus Wasser und eine dispergierte Phase aus einem Acrylharz, einem Methacrylharz, einem Styrolharz, einem Urethanharz, einem Acrylamidharz, einem Epoxyharz oder einem Gemisch dieser Harze umfasst. Das Harz ist nicht auf bestimmte Harze beschränkt, die unter Anwendung bestimmter Copolymerisationsverfahren hergestellt wurden, und kann z. B. ein Blockcopolymer, ein statistisches Copolymer oder dgl. sein. Es ist ebenfalls bevorzugt, dass die wasserlösliche Emulsion, die in der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, Filmbildungseigenschaften aufweist, und es ist weiterhin bevorzugt, dass die minimale Filmbildungstemperatur der wasserlöslichen Emulsion bei Raumtemperatur oder darunter liegt. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entspricht die Polarität der wasserlöslichen Emulsion der Polarität der Oberfläche des Pigments. Genauer gesagt, wenn die Oberfläche des Pigments anionisch ist, ist die wasserlösliche Emulsion bevorzugt anionisch. Wenn andererseits die Oberfläche des Pigments kationisch ist, wird bevorzugt eine kationische wasserlösliche Emulsion verwendet. Die wasserlösliche Emulsion kann Teilchen mit einer Kern/Schale-Struktur umfassen. Die Verwendung von Teilchen mit einer Kern/Schale-Struktur führt zu einer Tinte mit einer verbesserten Beständigkeit.
Die wasserlösliche Emulsion, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann eine handelsüblich erhältliche Emulsion sein, und Beispiele dafür umfassen die Produkte Z116, EPG1001, EPG1002 und EPG1006, hergestellt von Mitsui Toatsu Chemicals, Inc.
Die Menge an wasserlöslicher Emulsion, die zugegeben wird, kann geeignet gewählt werden. Die Menge an wasserlöslicher Emulsion, die zugegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 10 bis 30 Gew.%.
Die Tintenzusammensetzung kann, zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Bestandteilen, weitere Bestandteile enthalten. Beispiele für weitere Bestandteile, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Mittel, die ein Verstopfen der Düsen des Tintenstrahldruckkopfes verhindern, Konservierungsmittel, Antioxidationsmittel, Mittel zum Einstellen der elektrischen Leitfähigkeit, Mittel zum Einstellen des pH-Wertes, Mittel zum Einstellen der Viskosität, Mittel zum Einstellen der Oberflächenspannung sowie Mittel, die Sauerstoff absorbieren.
Zu der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung können wasserlösliche Glycole gegeben werden, um zu verhindern, dass die Tintenzusammensetzung an den Öffnungen der Düsen des Tintenstrahldruckkopfes austrocknet. Beispiele für die wasserlöslichen Glycole, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen Ethylenglycol, Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Propylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, Polyethylenglycol mit einem Molekulargewicht von nicht mehr als 2000, 1,3-Propylenglycol, Isopropylenglycol, Isobutylenglycol, 1,4-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Mesoerythrit und Pentaerythrit.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung ein oberflächenaktives Mittel auf der Basis von Acetylenglycol. Beispiele für die oberflächenaktiven Mittel auf der Basis von Acetylenglycol, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decin-4,7-diol, 3,6-Dimethyl-4-octin-3,6-diol und 3,5-Dimethyl-1-hexin-3-ol wie z. B. Surfynol 104, 82, 465, 485 und TG, alle handelsüblich erhältlich von Nissin Chemical Industry Co., Ltd. Eine besonders gute Bildqualität wird erhalten, wenn Surfynol 104 oder TG verwendet wird.
Die Menge an oberflächenaktivem Mittel auf der Basis von Acetylenglycol, die zugegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 1,5 Gew.%, bezogen auf das Gewicht der Tintenzusammensetzung. Wenn das oberflächenaktive Mittel auf der Basis von Acetylenglycol in einer Menge innerhalb des zuvor angegebenen Bereichs zugegeben wird, wird ein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe weiterhin reduziert.
Einige der oberflächenaktiven Mittel auf der Basis von Acetylenglycol, wie z. B. Surfynol 104 und TG, haben einen geringen HLB-Wert und folglich eine geringe Wasserlöslichkeit. Die Wasserlöslichkeit dieser oberflächenaktiven Mittel kann verbessert werden, wenn Additive, wie z. B. ein Glycolether, eine Glycolverbindung oder ein oberflächenaktives Mittel, zu der Tintenzusammensetzung gegeben werden.
Zu der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung können Saccharide gegeben werden, um zu verhindern, dass die Tintenzusammensetzung an den Öffnungen der Düsen des Tintenstrahldruckkopfes austrocknet. Beispiele für die Saccharide, die für diesen Zweck verwendet werden können, umfassen Monosaccharide und Polysaccharide. Spezifische Beispiele dafür umfassen Glucose, Mannose, Fruc tose, Ribose, Xylose, Arabinose, Lactose, Galactose, Aldonsäure, Glucitose, Maltose, Cellobiose, Sucrose, Trehalose, Maltotriose, Alginsäure und Salze davon, Cyclodextrine und Cellulosen. Die Menge an Saccharid, die zugegeben wird, liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 30 Gew.%. Im Fall von Glucose, Mannose, Fructose, Ribose, Xylose, Arabinose, Lactose, Galactose, Aldonsäure, Glucitose, Maltose, Cellobiose, Sucrose, Trehalose und Maltotriose liegt die zugegebene Menge besonders bevorzugt im Bereich von 3 bis 20 Gew.%. Wenn Alginsäure und Salze davon, Cyclodextrine oder Cellulosen in der gleichen Menge zugegeben werden, besteht die Gefahr, dass die Viskosität der Tinte ansteigt, und deshalb werden diese Additive bevorzugt in einer kleinen Menge zugegeben.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Additive zugegeben werden, die mit Wasser kompatibel bzw. verträglich sind, die die Löslichkeit des Glycolethers und der anderen Bestandteile der Tinte, die eine geringe Löslichkeit in Wasser haben, verbessern, die das Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium, wie z. B. Papier, unterstützen, oder die ein Verstopfen der Düsen des Tintenstrahldruckkopfes verhindern. Beispiele für solche Additive umfassen: Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Ethanol, Methanol, Butanol, Propanol oder Isopropanol; Glycolether, wie z. B. Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Ethylenglycolmonomethyletheracetat, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmono-n-propylether, Ethylenglycolmono-iso-propylether, Diethylenglycolmono-iso-propylether, Eahylenglycolmono-n-butylether, Ethylenglycolmono-t-butylether, Diethylenglycolmono-t-butylether, 1-Methyl-1-methoxybutanol, Propylenglycolmonomethylether, Propylenglycolmonoethylether, Propylenglycolmono-t-butylether, Propylenglycolmono-n-propylether, Propylenglycolmono-iso-propylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Dipropylenglycolmonoethylether, Dipropylenglycolmono-n-propylether oder Dipropylenglycolmono-iso-propylether; Formamid; Acetamid; Dimethylsulfoxid; Sorbit; Sorbitan; Acetin; Diacetin; Triacetin; und Sulfolan. Die zugegebene Menge dieser Additive liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 60 Gew.%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tintenzusammensetzung.
Zu der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung können andere oberflächenaktive Mittel gegeben werden, um die Eigenschaft der Tinte, in ein Auf zeichnungsmedium eindringen zu können, einzustellen. Beispiele für bevorzugte oberflächenaktive Mittel, die zu der Tintenzusammensetzung gegeben werden können, umfassen oberflächenaktive Mittel, die mit den anderen Bestandteilen der Tintenzusammensetzung kompatibel bzw. verträglich sind, wobei oberflächenaktive Mittel, die beständig sind und die ein Eindringen der Tinte in ein Aufzeichnungsmedium unterstützen, bevorzugt verwendet werden. Beispiele dafür umfassen amphotere oberflächenaktive Mittel und nichtionische oberflächenaktive Mittel. Beispiele für die amphoteren oberflächenaktiven Mittel, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Lauryldimethylaminoessigsäurebetain, 2-Alkyl-N-carboxymethyl-N-hydroxyethylimidazoliniumbetaine, Kokosnussölfettsäureamidpropyldimethylaminoessigsäurebetain, Polyoctylpolyaminoethylglycin und Imidazolinderivate. Beispiele für die nichtionischen oberflächenaktiven Mittel, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen oberflächenaktive Mittel auf der Basis von Ethern, wie z. B. Polyoxyethylennonylphenylether, Polyoxyethylenoctylphenylether, Polyoxyethylendodecylphenylether, Polyoxyethylenalkylallylether, Polyoxyethylenoleylether, Polyoxyethylenlaurylether, Polyoxyethylenalkylether oder Polyoxyalkylenalkylether, Polyoxyethylenölsäure, oberflächenaktive Mittel auf der Basis von Estern, wie z. B. Polyoxyethylenölsäureester, Polyoxyethylendistearinsäureester, Sorbitanlaurat, Sorbitanmonostearat, Sorbitanmonooleat, Sorbitansesquioleat, Polyoxyethylenmonooleat oder Polyoxyethylenstearat, und oberflächenaktive Mittel auf der Basis von Fluorverbindungen, wie z. B. Fluoralkylester oder Salze von Perfluoralkylcarbonsäuren.
Beispiele für die Konservierungsmittel und die Fungizide, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Natriumbenzoat, Pentachlorphenolnatrium, 2-Pyridinthiol-1-oxidnatrium, Natriumsorbat, Natriumdehydroacetat und 1,2-Dibenzothiazolin-3-on (Proxel CRL, Proxel BDN, Proxel GXL, Proxel XL-2 und Proxel TN, hergestellt von ICI).
Beispiele für die Mittel zum Einstellen des pH-Wertes, die Mittel, die den anderen Bestandteilen Löslichkeit verleihen, und die Antioxidationsmittel, die entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen: Amine, wie z. B. Diethanolamin, Triethanolamin, Propanolamin oder Morpholin, sowie modifizierte Produkte davon; anorganische Salze, wie z. B. Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid oder Lithiumhydroxid; Ammoniumhydroxid; quatemäre Ammoniumhydroxide, wie z. B. Tetramethylammoniumhydroxid; Salze der Kohlensäure, wie z. B. Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat oder Lithi umcarbonat; Salze der Phosphorsäure, wie z. B. Kaliumphosphat, Natriumphosphat oder Lithiumphosphat; N-Methyl-2-pyrrolidon; Harnstoffverbindungen, wie z. B. Harnstoff, Thioharnstoff oder Tetramethylharnstoff; Allophanatverbindungen, wie z. B. Allophanat oder Methylallophanat; Biuretverbindungen, wie z. B. Biuret, Dimethylbiuret oder Tetramethylbiuret; und L-Ascorbinsäure und Salze davon. Handelsüblich erhältliche Antioxidationsmittel und UV-Absorber können ebenfalls verwendet werden. Beispiele dafür umfassen Tinuvin 328, 900, 1130, 384, 292, 123, 144, 622, 770 und 292, Irgacor 252 und 153, und Irganox 1010, 1076, 1035 und MD1024, hergestellt von Ciba-Geigy. Oxide der Elemente der Lanthanreihe können ebenfalls verwendet werden.
Beispiele für die Mittel zum Einstellen der Viskosität, die erfindungsgemäß verwendet werden können, umfassen Kolophoniumverbindungen, Alginsäureverbindungen, Polyvinylalkohol, Hydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Methylcellulose, Salze der Polyacrylsäure, Polyvinylpyrrolidon, Akaziengummi und Stärke.
Aufzeichnungsverfahren
Es ist bevorzugt, dass die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung in einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet wird, um ein Bild zu erzeugen.
Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann selbst in Kombination mit Aufzeichnungsmedien, auf denen gewöhnlich ein Verlaufen oder Ausbluten der Farbe auftritt, wie z. B. Normalpapier oder Recyclingpapier, verwendet werden, um einen qualitativ hochwertigen Ausdruck herzustellen. Wenn ein Aufzeichnungsmedium mit einer oberflächlichen Glanzschicht verwendet wird, kann ein Bild mit einer hervorragenden Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit erhalten werden.
Das Aufzeichnungsmedium mit einer oberflächlichen Glanzschicht, das entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann ein Aufzeichnungsmedium sein, das ein weißes Pigment umfasst, das unter Verwendung eines Bindemittels auf einem Substrat immobilisiert wurde. Beispiele dafür umfassen: Pictorico-Aufzeichnungsmedien, hergestellt durch Aufbringen von feinen Keramikteilchen oder Kolloidteilchen aus kolloidalem Siliciumoxid, amorphem Siliciumoxid, kolloidalem Aluminiumoxid, Böhmit, Pseudoböhmit, Aluminiumoxid, Aluminiumhydroxid, ausgefälltem Calciumcarbonat, Calciumbicarbonat, Calciumsulfat, Kaolin, Talk, Bariumsulfat, Rutil, Zinkoxid, Zinksulfid, Zinkcarbonat, Aluminiumsilikat, Diatomeenerde (Kieselgur), Calciumsilikat, Magnesiumsilikat, Zeolith, Halloysit, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydroxid oder dgl. auf einem beschichteten Papier unter Anwendung eines spezifischen Verfahrens; und Aufzeichnungsmedien mit Quelleigenschaften, hergestellt durch Aufbringen einer Harzschicht aus einem Polymer oder einem Copolymer eines Stärkederivats, Carboxymethylcellulose (CMC), Hydroxyethylcellulose (NEC), Casein, Gelatine, Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, eines Melaminharzes, eines Harnstoffharzes, eines Urethanharzes, eines ungesättigten Polyesterharzes, eines Maleinsäureanhydridharzes, eines Styrol-Butadien-Harzes, eines Acrylsäurederivats, eines Methacrylsäurederivats oder dgl. auf einem Substrat, wobei diese Aufzeichnungsmedien quellen, wenn sie in Kontakt mit einer Tinte kommen. Der Glanz kann unter Anwendung eines Kalanderverfahrens, eines Gießverfahrens, durch Druckkontakttrocknen unter Verwendung einer erwärmten spiegelähnlichen Oberfläche, die mit einem Öl benetzt wurde, oder durch Beschichten mit einem Glanzharz erzeugt werden. Bei diesen Aufzeichnungsmedien mit einer Glanzschicht können Probleme beim Fixieren eines Pigments auftreten, wenn die Poren an der Oberfläche des Mediums eine bestimmte Größe haben. Mit der Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann ein Bild mit einer hervorragenden Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit erhalten werden, unabhängig von der Oberflächenbeschaffenheit des Aufzeichnungsmediums.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in Kombination mit einer anderen Tintenzusammensetzung oder in Kombination mit anderen Tintenzusammensetzungen verwendet werden, um ein Farbbild zu erzeugen. Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung eine schwarze Tinte, die in Kombination mit mindestens einer anderen Farbtintenzusammensetzung (wie z. B. einer Gelbtinte, einer Magentatinte oder einer Cyantinte) verwendet wird. Wenn die zuvor beschriebene wasserlösliche Emulsion ebenfalls zu der anderen Tintenzusammensetzung oder zu den anderen Tintenzusammensetzungen gegeben wird, kann ein Bild erhalten werden, das sich durch eine weiterhin verbesserte Abrieb- bzw. Kratzbeständigkeit auszeichnet. Es ist ebenfalls möglich, dass ein Verfahren angewandt wird, bei dem eine Gelbtinte, eine Magentatinte und eine Cyantinte übereinander aufgebracht werden, um die Farbe Schwarz zu erzeugen, und gleichzeitig die erfindungsgemäße schwarze Tinte verwendet wird. Beispiele für die Druckverfahren, die entsprechend der vorliegenden Erfindung angewandt werden können, umfassen ein Verfahren, bei dem beide Bilder übereinander aufgebracht werden, und ein Verfahren, bei dem diese Bilder abwechselnd gebildet werden. Bei dem zuletzt genannten Verfahren können Bereiche mit einer bestimmten Breite dieser Bilder abwechselnd angeordnet werden, oder Linien aus beiden Tintenzusammensetzungen können gebildet und angeordnet werden.
Bei der Verwendung einer Tinte mit einem relativ hohen Feststoffanteil, wie z. B. einem relativ hohen Gehalt an Pigmenten, wie dies bei der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung der Fall ist, kann es passieren, dass die Tinte an den Öffnungen der Düsen des Tintenstrahldruckkopfes austrocknet und verdickt, wenn sie über einen längeren Zeitraum hinweg nicht versprüht wird, wodurch die Tintentröpfchen nicht mehr problemlos versprüht werden können. In diesem Fall kann die Tinte leicht bewegt werden, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Tinte nicht aus den Düsen ausläuft, und das Bewegen führt zu einem Rühreffekt, so dass die Tinte nach dem Bewegen wieder problemlos versprüht werden kann. Die Tinte kann z. B. bewegt werden, indem ein Druck auf die Tinte ausgeübt wird, wobei die Druckerzeugungsvorrichtung, die zum Versprühen der Tinte verwendet wird, verwendet wird, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Tinte nicht aus den Düsen ausläuft. Es ist bevorzugt, dass ein piezoelektrisches Element als Druckerzeugungsvorrichtung verwendet wird, um die Tinte zu bewegen. Wenn solch eine Vorrichtung verwendet wird, kann der Gehalt an Pigment in der Tinte erhöht werden, wodurch eine höhere Farbdichte erreicht wird und die Pigmenttinte problemlos versprüht werden kann.
Wenn die Tinte in einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung in der Nähe der Düsenöffnungen leicht bewegt wird, wirkt sich dies insbesondere dann vorteilhaft aus, wenn der Gehalt an Pigment in der Tinte im Bereich von 5 bis 15 Gew.% und besonders bevorzugt im Bereich von 7 bis 10 Gew.% liegt.
Die Tintenzusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung kann in einen Tintenbehälter mit einem Polyurethanschaum, der in Kontakt mit der Tinte kommt, eingebracht werden. In diesem Fall werden die erfindungsgemäß verwendete Glycolether verbindung und das oberflächenaktive Mittel auf der Basis von Acetylenglycol, das gegebenenfalls in der Tintenzusammensetzung enthalten ist, an dem Polyurethanschaum adsorbiert. Im Hinblick auf diese Adsorption ist es bevorzugt, dass diese Bestandteile in einer überschüssigen Menge zu der Tinte gegeben werden. Wenn ein Polyurethanschaum in Kombination mit der erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzung verwendet wird, kann ein Unterdruck in dem Behälter erzeugt und aufrecht erhalten werden, und der Polyurethanschaum wird von den Bestandteilen, die in der erfindungsgemäßen Tinte enthalten sind, nicht angegriffen oder zersetzt, und es werden auch keine Niederschläge gebildet, die die Düsen des Tintenstrahldruckkopfes verstopfen könnten. Es ist bevorzugt, dass ein Polyurethanschaum verwendet wird, der keinen Aushärtungskatalysator, wie z. B. ein Metallsalz oder ein kationisches Material, enthält. Genauer gesagt, es ist bevorzugt, dass ein Polyurethanschaum verwendet wird, der aus einem mehrwertigen Isocyanat, wie z. B. Tolylendiisocyanat oder m-Xyloldiisocyanat, und einem Material mit mehreren Hydroxygruppen, wie z. B. einer Glycolverbindung mit einem mittleren Molekulargewicht im Bereich von 300 bis 3000, wie z. B. Polypropylenglycol oder Polyethylenglycol, Glycerin, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Neopentylglycol, Propylenglycol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol oder 1,5-Pentandiol, hergestellt wurde, da ein solcher Polyurethanschaum formbeständig und chemisch beständig ist, so dass ein Unterdruck aufrecht erhalten werden kann.
[Beispiele]
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer beschrieben.
Die Tintenzusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt.
Die wasserlöslichen Pigmente 1 bis 4 in den folgenden Beispielen waren Microjet CW2, hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd., und die wasserlöslichen Pigmente 5 bis 8 waren Microjet CW1, hergestellt von Orient Chemical Industries, Ltd.
Die wasserlöslichen Pigmente 1 bis 8 in den Beispielen 1 bis 8 waren wasserlösliche Pigmente mit unterschiedlichen mittleren Teilchendurchmessern, und der mittlere Teilchendurchmesser ist in den Klammern (Einheit: nm) angegeben.
In den folgenden Beispielen werden die folgenden Abkürzungen verwendet:

PGmBE: Propylenglycolmono-n-butylether
DEGmBE: Diethylenglycolmono-n-butylether
DPGmBE: Dipropylenglycolmono-n-butylether
TEGmBE: Triethylenglycolmono-n-butylether
PGmME: Propylenglycolmonomethylether
DMI: 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon
DPGmME: Dipropylenglycolmonomethylether
MPD: 2-Methyl-2,4-pentandiol
DEGmtBE: Diethylenglycolmono-t-butylether
TEGmME: Triethylenglycolmonomethylether

Proxel XL-2 als Konservierungsmittel für die Tinte, in einer Menge im Bereich von 0,1 bis 1 %, und Benzotriazol als Korrosionsschutzmittel für die Bestandteile des Tintenstrahldruckkopfes, in einer Menge im Bereich von 0,001 bis 0,05 %, wurden zu dem Wasser gegeben, das als restlicher Bestandteil zugegeben wurde.

Beispiel 1	Menge (Gew.%)
wasserlösliches Pigment 1 (145)	8,0
PGmBE	5,0
DEGmBE	7,0
Emulsion A	2,0
Glycerin	6,0
1,5-Pentandiol	5,0
Surfynol 104	1,0
Triethanolamin	0,8
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 2

wasserlösliches Pigment 2 (135)

4,5

DPGmBE	5,0
TEGmBE	10,0
Dipropylenglycol	5,0
Emulsion B	5,0
Surfynol TG	1,2
fluoriertes oberflächenaktives Mittel	0,1
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 3

wasserlösliches Pigment 3 (120)	5,5
PGmBE	5,0
DEGmBE	10,0
Propylenglycol	7,0
Emulsion C	3,0
Triethylenglycol	3,0
1,6-Hexandiol	5,0
Surfynol TG	1,4
Kaliumhydroxid	0,1
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 4

wasserlösliches Pigment 4 (155)	7,0
DEGmBE	10,0
Emulsion D	2,5
1,6-Hexandiol	5,0
Tripropylenglycol	2,0
DMI	2,0
Surfynol 104	0,8
Surfynol 465	0,4
Natriumbenzoat	0,1
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 5

wasserlösliches Pigment 5 (65)	8,0
PGmBE	5,0
DPGmME	10,0
Emulsion A	2,5
Emulsion D	2,5
MPD	3,0
Trimethylolpropan	3,0
Surfynol TG	1,2
Triethanolamin	0,9
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 6

wasserlösliches Pigment 6 (60)	5,0
DPGmBE	2,0
DEGmBE	10,0
Emulsion B	2,0
Emulsion D	3,5
Neopentylglycol	5,0
Surfynol TG	0,5
Surfynol 104	0,5
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 7

wasserlösliches Pigment 7 (50)	6,5
TEGmBE	10,0
Emulsion A	2,5
Emulsion B	2,5
Glycerin	5,0
Trimethylolpropan	5,0
Trimethylolethan	5,0

Surfynol 465	1,0
Surfynol TG	0,6
Triethanolamin	0,9
entionisiertes Wasser	der Rest

Beispiel 8

wasserlösliches Pigment 8 (55)	5,5
DPGmBE	5,0
DEGmtBE	5,0
DEGmBE	5,0
Emulsion B	3,5
Emulsion C	0,5
Diethylenglycol	5,0
Tetrapropylenglycol	5,0
Surfynol 104	1,0
entionisiertes Wasser	der Rest

Die Pigmentdispersionen 1 bis 3 in den folgenden Vergleichsbeispielen waren Dispersionen von Rußteilchen mit einem mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 90 bis 110 μm, die unter Verwendung eines statistischen Styrol/Acrylsäure-Copolymers, das als Dispergiermittel verwendet wurde, dispergiert worden waren. Der mittlere Teilchendurchmesser der Pigmentteilchen ist in den Klammern angegeben. Vergleichsbeispiel 1

Pigmentdispersion 1 (90) 5,0

TEGmME 10,0

Ethylenglycol 8,0

Dispergiermittel 3,0

DEGmME 7,0

entionisiertes Wasser der Rest

Vergleichsbeispiel 2

Pigmentdispersion 2 (120) 5,5

Glycerin 10,0

Diethylenglycol 10,0

2-Pyrrolidon 5,0

Dispergiermittel 3,5

entionisiertes Wasser der Rest

Vergleichsbeispiel 3

Pigmentdispersion 3 (110) 5,5

Diethylenglycol 10,0

Surfynol 465 1,0

Dispergiermittel 2,5

entionisiertes Wasser der Rest
Bewertung
Die wie zuvor beschrieben hergestellte Tintenzusammensetzung wurde in den Tintenstrahldrucker MJ-930C, hergestellt von Seiko Epson Corporation, eingebracht, und dann wurde ein Bild auf ein Aufzeichnungsmedium gedruckt. Die verwendeten Aufzeichnungsmedien waren Conqueror-Papier, Favorit-Papier, Modo Copy-Papier, Rapid Copy-Papier, EPSON EPP-Papier, Xerox 4024-Papier, Xerox 10-Papier, Neenha Bond-Papier, Ricopy 6200-Papier, Yamayuri-Papier, Xerox R-Papier und Glanzpapier 1 (ein Pictorico-Aufzeichnungsmedium, hergestellt durch Aufbringen eines Siliciumoxidsols auf einer Polyesterfolie), Glanzpapier B (ein Aufzeichnungsmedium, hergestellt durch Aufbringen eines Harzes auf einer Polyesterfolie; dieses Aufzeichnungsmedium quillt, wenn es in Kontakt mit einer Tinte kommt) und Glanzpapier C (ein Aufzeichnungsmedium, hergestellt durch Aufbringen von kolloidalem Siliciumoxid mit einem mittleren Teilchendurchmesser von 500 nm auf einem Papier, wobei ein Latex als Bindemittel verwendet wurde).
Die Abriebbeständigkeit und die Wasserbeständigkeit der erhaltenen Bilder wurden wie folgt bewertet.
Abriebbeständigkeit
Der Ausdruck wurde getrocknet, dann wurde mit einem Fluoreszenzmarker mit einer wässrigen gelben Flüssigkeit (ZEBRA PEN 2, hergestellt von Zebra Co., Ltd.) mehrfach über den Ausdruck gestrichen, und danach wurde untersucht, ob der Ausdruck verschmiert worden war.
Die Ergebnisse wurden anhand der folgenden Kriterien bewertet.

A: die Farbe hatte sich nicht verändert, nachdem mehrfach über den Ausdruck gestrichen worden war
B: die Farbe hatte sich nicht verändert, nachdem einmal über den Ausdruck gestrichen worden war
C: die Farbe hatte sich leicht verändert, nachdem einmal über den Ausdruck gestrichen worden war
NG: die Farbe war verschwunden, nachdem einmal über den Ausdruck gestrichen worden war

Wasserbeständigkeit
Der Ausdruck wurde getrocknet, dann wurde reines Wasser auf den Ausdruck getropft, und danach wurde untersucht, ob die Wassertropfen Spuren hinterlassen hatten.
Die Ergebnisse wurden anhand der folgenden Kriterien bewertet.

A: es wurden keine Spuren beobachtet
B: es wurden im Wesentlichen keine Spuren beobachtet
C: es wurden nur wenige Spuren beobachtet
NG: es wurden deutliche Spuren beobachtet

Die erhaltenen Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen zusammengefasst.

Claims

Tintenzusammensetzung, umfassend ein Pigment, erhältlich durch Aufpfropfen einer funktionellen Gruppe oder eines Moleküls mit einer funktionellen Gruppe auf die Oberfläche von Ruß unter Anwendung eines physikalischen oder chemischen Verfahrens, wobei die funktionelle Gruppe ausgewählt ist aus einer Carbonylgruppe, einer Carboxygruppe, einer Hydroxygruppe und einer Sulfongruppe, oder einem Salz davon, so dass das Pigment ohne die Verwendung eines Dispergiermittels in Wasser dispergiert und/oder gelöst werden kann; einen Glycolether oder ein Gemisch von mindestens zwei Glycolethern, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Diethylenglycolmono-n-butylether, Triethylenglycolmono-n-butylether, Propylenglycolmono-n-butylether und Dipropylenglycolmono-n-butylether; eine wasserlösliche Emulsion; und Wasser.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1, wobei der Gehalt an wasserlöslicher Emulsion in der Tintenzusammensetzung im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.% liegt.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gehalt an Pigment in der Tintenzusammensetzung im Bereich von 2 bis 15 Gew.% liegt.
Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gehalt an Glycolether in der Tintenzusammensetzung im Bereich von 3 bis 30 Gew.% liegt.
Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiterhin umfassend ein oberflächenaktives Mittel auf der Basis von Acetylenglycol.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 5, wobei der Gehalt an oberflächenaktivem Mittel auf der Basis von Acetylenglycol in der Tintenzusammensetzung im Bereich von 0,1 bis 5 Gew.% liegt.
Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin umfassend ein Glycol.
Tintenzusammensetzung nach Anspruch 7, wobei der Gehalt an Glycol in der Tintenzusammensetzung im Bereich von 3 bis 25 Gew.% liegt.
Aufzeichnungsverfahren, umfassend das Aufbringen einer Tintenzusammensetzung auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen, wobei die Tintenzusammensetzung die Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Versprühen von Tröpfchen einer Tintenzusammensetzung und das Aufbringen der Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium, um einen Ausdruck zu erzeugen, wobei die Tintenzusammensetzung die Tintenzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Aufzeichnungsmedium ein Normalpapier, ein Recyclingpapier oder ein Aufzeichnungsmedium mit einer Glanzschicht ist.
Bedrucktes Medium, erhalten unter Anwendung des Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 11.