DE69807263T2

DE69807263T2 - Tintenstrahldrucktinten-Zusammensetzungen und Hochauflösungs- und Hochgeschwindigkeits-Druckverfahren

Info

Publication number: DE69807263T2
Application number: DE69807263T
Authority: DE
Inventors: John Wei-Ping Lin
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-01-13
Filing date: 1998-01-12
Publication date: 2002-12-19
Anticipated expiration: 2018-01-13
Also published as: DE69807263D1; EP0853108A1; EP0853108B1; JPH10204359A; US5851274A

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf wäßrige Tintenzusammensetzungen gerichtet. Genauer bezieht sich die vorliegende Erfindung auf wäßrige Tintenzusammensetzungen, die besonders zur Verwendung in thermischen Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungstintenstrahldruckverfahren geeignet sind, die eine Langzeitsprühstabilität aufweisen und eine ausgezeichnete Druckqualität liefern.
Tintenstrahldrucken ist ein anschlagloses Druckverfahren, das Tintentröpfchen erzeugt, die als Antwort auf ein elektronisches, digitales Signal auf einem Substrat wie etwa Papier oder Klarsichtfolie niedergeschlagen werden. Thermo- oder Blasenstrahl-Tintenstrahldrucker mit Tropfen auf Abruf haben zur Ausgabe bei Personalcomputern im Büro und zuhause breite Anwendung gefunden.
Bei den bestehenden thermischen Tintenstrahldruckverfahren umfaßt der Druckkopf typischerweise eine oder mehr Tintenstrahlausstoßvorrichtungen, wobei jede Ausstoßvorrichtung einen mit einer Tintenvorratskammer oder -verteiler an einem Ende in Verbindung steht und am entgegengesetzten Ende eine als Düse bezeichnete Öffnung aufweist. Ein Wärmeenergieerzeuger, üblicherweise ein Widerstand, ist in jedem Kanal in einem vorbestimmten Abstand von den Düsen angebracht. Die Widerstände werden einzeln mit einem Stromimpuls unter unmittelbarem Verdampfen der Tinte in dem jeweiligen Kanal unter Bilden eines Blase angesprochen, die ein Tintentröpfchen austreibt. Wenn die Blase wächst, tritt die Tinte rasch aus der Düse hervor und wird durch die Oberflächenspannung der Tinte für einen Augenblick als Meniskus zurückgehalten. Dies ist ein zeitlich sehr begrenztes Phänomen und die Tinte wird rasch auf ein Drucksubstrat vorwärts getrieben. Wenn die Blase anfängt zu kollabieren, beginnt die noch im Kanal zwischen der Düse und der Blase befindliche Tinte sich zur kollabierenden Blase hinzubewegen, was eine Volumenkontraktion der Tinte an der Düse bewirkt und zur Abtrennung der aus der Düse herauswölbenden Tinte als ein Tröpfchen führt. Die Beschleunigung der Tinte aus der Düse, während die Blase wächst, liefert den Impuls und die Geschwindigkeit zum Austreiben des Tröpfchens in Richtung einer im wesentlichen geraden Linie auf ein Drucksubstrat wie etwa ein Stück Papier hin. Da das Tintentröpfchen nur dann ausgestoßen wird, wenn der Widerstand eingeschaltet ist, ist dieser Typ des thermischen Tintenstrahldruckens als Drucken mit "Tropfen auf Abruf" bekannt. Andere Typen des Tintenstrahldruckens wie etwa piezoelektrisches, akustisches und Tintenstrahldrucken mit kontinuierlichem Strom sind ebenfalls bekannt.
Eine Hauptsorge bei allen Tintenstrahldruckern und insbesondere bei Hochauflösungstintenstrahldruckern ist das Verstopfen oder Blockieren von Düsen während des Betriebs und zwischen den Durchläufen. Dies wird durch Verdampfen von Wasser oder eines organischen Lösungsmittels (Feuchthaltemittel) oder beider aus der Düsenöffnung verursacht. Bei Tinten auf Farbstoffgrundlage kann dies sowohl eine Kristallisation oder Ausfällung löslicher Bestandteile wie etwa Farbstoff oder feste Additive als auch wine Viskositätszunahme der Tintenflüssigkeit bewirken. Bei Tinten auf Pigmentgrundlage kann diese Verdampfung sowohl eine Ausfällung der Pigmentteilchen, Ausflocken oder Aggregation der Pigmentteilchen oder Fällung fester Additive als auch eine Viskositätszunahme der Tintenflüssigkeit bewirken. Die anfängliche Verdampfung verursacht allgemein eine Viskositätszunahme, die die Fähigkeit der Heizvorrichtung (d. h. ein Wärmeenergieerzeuger oder ein Widerstand) eines Druckkopfs zum Schießen eines Tintentropfens durch eine Düse beeinflussen.
Der Beginn des Verstopfens kann eine Verzerrung des durch den Druckkopf zu druckenden Bildes oder der alphanumerischen Zeichen verursachen. Dies kann als ein Tintentropfen in Erscheinung treten, der von seinem vorbestimmten Platz versetzt ist (Falschlage). Bei einigen Gelegenheiten kann der Tropfen sogar seinen vorgesehenen Platz, aber mit einem kleineren Tropfenvolumen erreichen, was zu einem Bild mit niedrigerer optischer Dichte führt. Schlußendlich kann die verstopfte Düse beim Abschießen gänzlich versagen und es wird kein Bild erzeugt.
Ein wichtiges Erfordernis bei Tintenstrahltinten, insbesondere bei Tinten auf Pigmentgrundlage ist, daß die Pigmentteilchen in der Tinte während der Lebensdauer der Tintenstrahlpatrone stabil und gleichförmig dispergiert bleiben. Tintenstrahltinten auf Farbstoffgrundlage leiden an Mängeln bei der Wasserfestigkeit (Wasserbeständigkeit) und Lichtechtheit (Lichtbeständigkeit), nachdem sie auf verschiedene Substrate gedruckt worden sind. Pigmente liefern auf einer breiten Vielfalt von Substraten ein Bild mit mit hoher optischer Dichte und scharfen Kanten mit sehr guter Wasserbeständigkeit und Lichtechtheit. Pigmente sind daher eine bei einer Tintenstrahltinte gegenüber Farbstoffen bevorzugte Alternative, vorausgesetzt, daß die Pigmentteilchen und Dispersionen stabil gemacht werden können, um ein unerwünschtes Ausflocken und/oder eine Aggregation oder ein Absetzen zu verhindern.
Es sind große Anstrengungen bei Versuchen unternommen worden, sowohl Tintenstrahltinten auf Farbstoffgrundlage als auch auf Pigmentgrundlage mit annehmbarer Latenz und Stabilität für den Hochgeschwindigkeits- und Hochauflösungstintenstrahldruck bereitzustellen. Es besteht jedoch weiter ein Bedarf nach Tinten mit den vorstehend angeführten, erwünschten Eigenschaften.
Zwei beim Tintenstrahldruck bekannte Probleme sind "Verweilen des Papiers" und ein "Aufrollen des Papiers". Das Verweilen des Papiers ist eine Störung, bei der Erhebungen, Vertiefungen und andere Unregelmäßigkeiten in zufälliger Werise auf dem bedruckten Papier erzeugt werden, was dem Papier ein "gekräuseltes" oder "gewelltes" Aussehen gibt. Aufrollen ist ein Phänomen, bei dem sich die Kanten des Papiers zum Papiermittelpunkt bewegen. In extremen Fällen bewirkt das Aufrollen, daß das Papier die Form einer Rolle annimmt. Die Richtung des Aufrollens kann zur bedruckten Seite des Papiers sein oder sie kann zur unbedruckten Seite des Papiers sein (letzteres ist als "umgekehrtes Aufrollen" bekannt).
Ein weiteres Problem, das beim Einsetzen wäßriger Tintenstrahlzusammensetzungen angetroffen wird, ist die Kogation oder eine Ablagerung auf dem Heizelement. Wenn Tinte in einem Tintenstrahldruckkopf erhitzt und verdampft wird, unterliegt die Tinte gelegentlich einem thermischen Zerfall. Die Zersetzung führt bei einem Tintenstrahldruckverfahren zur Ablagerung eines Rückstandes auf der Oberfläche des Widerstands (Heizelements), die in der Technik als "Kogation" bekannt ist. Derartige Heizelementablagerungen isolieren das thermische Erhitzen von Tintentropfen auf der Widerstandsoberfläche, wodurch sowohl eine verringerte Blasenbildung, erniedrigte Ausstoßgeschwindigkeit der Tintentropfen und ein verringertes, dem Substrat zugeführtes Tropfenvolumen als auch ein Sprühversagen bewirkt wird. Als Folge wird die Druckqualität verringert und ein Ausfall der Blasenbildung kann den Tintenstrahldrucker daran hindern, ordnungsgemäß zu drucken. Somit sind Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die thermisch stabile Feuchthaltemittel und Tintenbestandteile einsetzen, die nicht nur die Tintenlatenz erhöhen können, sondern auch das Ausmaß der Krustenbildung und Ablagerung auf dem Heizelement verringern, besonders erwünscht. Die Verwendung derartiger thermisch stabiler Feuchthaltemittel in Tintenstrahltintenzusammensetzungen erlaubt es, das Tintenstrahldrucken über einen langen Zeitraum ohne Ausfall (d. h. mit guter Langzeitsprühstabilität) durchzuführen. Sie verringert auch die Kosten eines häufigen Ersatzes des Druckkopfs oder eines in voller Breite angeordneten Druckkopfs (Druckleiste), der teuer ist.
Bei einem Farbtintenstrahldruckgerät kann auch ein als Ineinanderlaufen der Farben bekanntes Phänomen auftreten. Dieses Phänomen ist das Ausbluten eines Teils der Farbe des Bildes in einen anderen Teil des Nachbarbildes einer unterschiedlichen Farbe. Dies wird am deutlichsten, wenn ein schwarzes Bild unmittelbar neben einer mit einer Farbe wie etwa Cyan, Magenta oder Gelb bedruckten Fläche erzeugt wird. In einem solchen Fall ist zu erkennen, daß die schwarze Tinte in die Farbfläche oder umgekehrt ausblutet und einen deutlichen Druckfehler erzeugt. Dieser Effekt wird in der US-A-5 371 531 beschrieben. Es besteht somit ein Bedarf nach Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die nicht nur die vorstehend angeführten, erwünschten Eigenschaften, sondern in einem Mehrfarben-Tintenstrahldrucksystem auch ein verringertes Ineinaderlaufen der Farben aufweisen.
Die EP-A-602 914 offenbart eine Tintenzusammensetzung, die Wasser, einen wasserlöslichen Farbstoff, einen ersten, aus der aus Sulfonen und Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten Bestandteil und einen zweiten, aus der aus (a) cyclischen Aminen mit wenigstens einem an ein Stickstoffatom gebundenen Wasserstoffatom; (b) cyclischen Amiden mit wenigstens einem an ein Stickstoffatom gebundenen Wasserstoffatom, (c) Diamiden mit wenigstens einem an ein Stickstoffatom gebundenen Wasserstoffatom, (d) polyalkoxysubstituierten Amiden mit wenigstens einem an ein Stickstoffatom gebundenen Wasserstoffatom, (e) polyiminsubstituierten Amiden mit wenigstens einem an ein Stickstoffatom gebundenen Wasserstoffatom und (f) Gemischen davon bestehenden Gruppe ausgewählten Bestandteil umfaßt, wobei wenigstens einer aus dem ersten und zweiten Bestandteil bei 25ºC ein Feststoff ist.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung befriedigen die vorstehenden Bedürfnisse ohne nachteilige Wirkungen wie etwa das Auslösen eines unerwünschten Verstopfens der Druckkopfdüsen oder eine schlechte Druckqualität.
Die vorliegende Erfindung stellt eine wäßrige Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1 und ein thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß Anspruch 7 bereit. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden in Anspruch 2 bis 6 angeführt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die weiter ein Farbmittel wie etwa einen wasserlöslichen oder dispergierbaren Farbstoff oder ein Pigment umfassen, die mit einem Mikrowellentrockner unter Ergeben von Bildern hoher Qualität bei gutem Trocknen, niedrigem Ineinanderlaufen der Farben und ohne ein unerwünschtes Problem des Verschmierens gekuppelt werden können.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls solche Additive wie etwa ein pH-Puffermittel, ein wasserlösliches, einwertiges oder mehrwertiges kationisches Salz zum Kuppeln mit einem Mikrowellentrockner und/oder zum Verringern des Ineinanderlaufens den Farben (Mittel gegen das Ineinanderlaufen der Farben), eine Sprühhilfe, ein Antiaufrollmittel, ein Tinteneindringhilfsmittel, ein wasserlösliches Biozid und andere gewünschte chemische Additive (Tintenadditive) umfassen.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können geeigneterweise als schwarze oder farbige Tintenstrahltinten zum Tintenstrahldruck mit hoher Qualität, hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung (wie etwa 400 spi, 600 spi usw.) mit einzeln, in teilweiser Breite oder voller Breite angeordneten Druckköpfen hergestellt werden. Somit liefert die vorliegende Erfindung Tintenstrahltinten, die sowohl (1) die Latenz, (2) die Fähigkeit zum Hochgeschwindigkeitsdruck, (3) die Zuverlässigkeit und das gewünschte Sprühleistungsverhalten eines Tintenstrahldruckkopfs und (4) das Trocknen und die Druckqualität von Bildern verbessern als auch (1) das Ineinanderlaufen der Farben, (2) Verschmieren, (3) Aufrollen des Papiers und (4) die Kosten eines häufigen Austauschs des Druckkopfs oder einer Druckleiste aufgrund von Kogation verringern.
Die Hydroxyamidderivate hierin sind in Wasser löslich oder mischbar und sie werden in Tinten als Feuchthaltemittel, Antiaufrollmittel, Antiverstopfungsmittel und mögliches Lösungsmittel für einige Farbstoffe oder Dispersionsmedium für einige Pigmente verwendet. Sie können als Tinten zusammen mit anderen bekannten Feuchthaltemitteln wie etwa Feuchthaltemitteln vom Glykoltyp und schwefelhaltigen Feuchthaltemitteln verwendet werden, die sowohl Glykolderivate wie etwa Ethylenglykol, Diethylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Polyethylenglykol, Polypropylenglykol und dergleichen als auch Sulfoxid- und Sulfonderivate einschließen und Tinten mit langer Latenz und Tinten mit einer Langzeitsprühstabilität einschließen, ohne darauf beschränkt zu sein. Tinten, die ein Hydroxyamidderivat und ein schwefelhaltiges Feuchthaltemittel umfassen, sind besonders nützlich, wenn ein Tintenstrahldruckkopf mit hoher Auflösung (z. B. ein thermischer Tintenstrahldruckkopf mit 400 spi, 600 spi) verwendet wird.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auch so formuliert werden, daß sie ein Ammonium- oder Metallsalz einschließlich eines einwertigen oder mehrwertigen Metallsalzes aufweisen, so daß sie zum Vermeiden eines Ineinanderlaufens der Farben und Verschmierens entweder mit einem oder ohne einen Mikrowellentrockner (eine Heizvorrichtung) verwendet werden können. Dies erlaubt das Tintenstrahldrucken mit hoher Geschwindigkeit auf ein Substrat.
Die funktionellen Hydroxy- und Amidgruppen der vorstehend angeführten Hydroxyamide sind polare funktionelle Gruppen, die mit Wasser verträglich sind und mit Wasser und Hydroxygruppen von Cellulosematerialien einschließlich Papier (Drucksubstrate) in Wechselwirkung treten können. Diese einzigartigen Eigenschaften erlauben es, daß die Hydroxyamidderivate in Tintenstrahltinten dieser Erfindung verwendet werden und die Verdampfung von Wasser verringern, die Latenz erhöhen und an die Hydroxygruppen von Cellulosesubstraten (in Papier, Fasern, Textilmaterial und anderen polaren Substraten) über Wasserstoffbindungen unter Verringern des Verwellens und Aufrollens binden.
Beispiele in dieser Erfindung verwendeter, brauchbarer Hydroxyamidderivate schließen Acetyldiethanolamin (C&sub6;H&sub1;&sub3;NO&sub2;, zwei Hydroxygruppen und eine Amidgruppe in der Verbindung), Propionyldiethanolamin (C&sub7;H&sub1;&sub5;NO&sub3;, zwei Hydroxygruppen und eine Amidgruppe in der Verbindung), N,N-Bis(2-hydroxyethyl)benzamid (zwei Hydroxygruppen und eine Amidgruppe mit einer aromatischen Struktureinheit) und N,N-Bis(hydroxyethyl)isonicotinamid (zwei Hydroxygruppen und eine Amidgruppe mit einer heterocyclischen Struktureinheit) ein. Sie können auch mit einem Oxyalkylen (Alkylenoxid) einschließlich Ethylenoxid, Propylenoxid und eines Gemisches beider Oxyalkylene über ihre Hydroxygruppen unter Ergeben neuer Hydroxyamidderivate (mit zwei oder mehr Hydroxygruppen und wenigstens einer Amidgruppe) reagieren.
Beispiele in dieser Erfindung verwendeter, brauchbarer Hydroxyamidderivate schließen weiter N,N'-Bis(2-hydroxyethyl)oxamid (zwei Amidgruppen und zwei Hydroxygruppen in der Verbindung), Tris(3,5-di-tert-butyl)hydroxybenzyl)isocyanurat (drei Hydroxygruppen und drei Amidgruppen in der Verbindung) und Gemische davon ein.
Tinten der vorliegenden Erfindung können in Ausführungsformen auch Isomere der vorstehend angeführten Hydroxyamidderivate, ihre Reaktionsprodukte mit Oxyalkylenen und Gemische davon einschließen.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Hydroxyamidderivate in einer Menge von 0,01 bis 40 Gew.-% des Tintengesamtgewichts in die Tintenstrahltinten eingearbeitet sein. Vorzugsweise ist der Gehalt des Hydroxyamidderivats in einer Tintenstrahltinte von 1 bis 30 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 5 bis 25 Gew.-% des Tintengesamtgewichts, obschon er außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung umfassen ferner ein wasserlösliches oder -mischbares, schwefelhaltiges Feuchthaltemittels oder Cosolvens, das aus einem Sulfoxid- oder Sulfon- oder einem Thiolderivat ausgewählt ist. Das Sulfoxid-, Sulfon- und Thiolderivat kann Materialien vom linearen, cyclischen, aromatischen oder heterocylischen Typ sein. Zum Beispiel schließen zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Sulfoxidderivate Alkylphenylsulfoxidderivate und Dialkylsulfoxidderivate einschließlich Dimethylsulfoxid, Diethylsulfoxid, Methylethylsulfoxid, Dipropylsulfoxid und Propylethylsulfoxid ein. Zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Sulfonderivate schließen Sulfolan (Tetramethylenschwefeldioxid), Methylsulfolan, Dialkylsulfonderivate einschließlich Dimethylsulfon, Methylethylsulfon, Diethylsulfon und Dipropylsulfon und Alkylphenylsulfonderivate einschließlich Methylphenylsulfon und Ethylphenylsulfon ein. Zur Verwendung bei der vorliegenden Erfindung geeignete Thiolderivate schließen sowohl Alkylthiole und aromatische Thiole wie etwa Ethylmercaptan (Ethylthiol), Propylmercaptan (Propanthiol), Butylmercaptan und Phenylthiole; Thioglykolderivate einschließlich Thioethylenglykol, Thiodiethylenglykol, Thiopolyethylenglykole, Thiopropylenglykol, Thiodipropylenglykol und Thiopropylenglykole als auch Gemische davon ein. Die das (die) vorstehende(n) Hydroxyamidderivat(e) und die vorstehend angeführten Sulfoxid-, Sulfon- und Thiolderivate umfassenden Tinten liefern eine außerordentlich gute Latenz bei einem Hochauflösungsdruckkopf in einem Tintenstrahldrucker mit 600 spi. Wenn ein Druckkopf mit 600 spi verwendet wird, wird allgemein gewünscht, daß die Latenz größer als 10 Sekunden und vorzugsweise größer als 15 Sekunden ist. Noch bevorzugter weisen Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung Latenzen von 20 oder 30 Sekunden oder mehr auf. Eine längere Tintenlatenz erlaubt es, daß die Tinte in einem Tintenstrahldrucker (insbesondere einem Hochauflösungstintenstrahldrucker, zum Beispiel 600 spi) mit weniger strengen Wartungserfordernissen (z. B. geforderte niedrige Tintenausstoßfrequenz usw.) und stabilerem Druckbetrieb ordnungsgemäß arbeitet.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist das Feuchthaltemittel oder Cosolvens aus den vorstehend angeführten Sulfoxid- und Sulfonderivaten in den Tintenstrahltinten in einer Menge von 0 bis 40 Gew.-% des Tintengesamtgewichts enthalten, obschon sie auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Vorzugsweise ist der Gehalt des schwefelhaltigen Feuchthaltemittels von 1 bis 30 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 2 bis 30 Gew.-% des Tintengesamtgewichts.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auch gegebenenfalls irgendeine der verschiedenen wassermischbaren oder -löslichen organischen Verbindungen als andere Feuchthaltemittel oder Cosolventien als Sulfoxid- oder Sulfonderivate einschließen. Geeignete organische Verbindungen schließen Glykolderivate wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Dipropylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Pentaethylenglykol, Polyethylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol, Polypropylenglykol, Triole wie etwa Glycerin, Trimethylolpropan, 1,3,5-Triole, 1,2,5-Triole und Reaktionsprodukte aller vorstehend angeführter Glykol- und Triolderivate mit Ethylenoxid und Alkylethylenoxiden wie etwa Propylenoxid; Amide wie etwa 2-Pyrrolidinon, N,N- Dimethylformamid, N-Methylacetamid, N,N-Dimethylacetamid, Caprolactam, Harnstoff und seine Derivate, innere Salze einschließlich Betain, Ether wie etwa Glykolether einschließlich Carbitolderivaten wie etwa Butylcarbitol, Cellosolve, Polyglykoletherderivate; Carbonsäuren und Salze; Alkoholderivate einschließlich 1,3-Propandiol, 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, n-Hexanol, n-Pentanol, n-Butanol, n-Propanol, Isopropanol, Ethanol, Methanol; Aminoalkoholderivate; Derivate und Isomere davon, und deren Gemische ein.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung schließen sowohl schnell trocknende als auch langsam trocknende Tinten ein. Die langsam trocknenden Tinten weisen im allgemeinen eine Oberflächenspannung auf, die gleich 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (45 dyn/cm) oder größer ist, während schnell trocknende Tinten im allgemeinen eine Oberflächenspannung von weniger als 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (45 dyn/cm) aufweisen. Die langsam trocknenden Tinten neigen dazu, gute Kanten und scharfe Bilder auf Normalpapier bei langsamer Druckgeschwindigkeit zu ergeben. Die schnell trocknenden Tinten können mit hoher Geschwindigkeit, aber mit einer geringfügig schlechteren Druckqualität drucken. Die schnell trocknende Tinte dieser Erfindung kann ein Eindringhilfsmittel umfassen, das das Ineinanderlaufen der Farben vermeidet und die Tintentrocknungsgeschwindigkeit erhöht. Das Eindringhilfsmittel verleiht der schnell trocknenden Tinte eine niedrigere Oberflächenspannung von weniger als 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (45 dyn/cm) und vorzugsweise weniger als 4 · 10&supmin;&sup4; N/cm (40 dyn/cm). Die schnell trocknenden Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung weisen vorzugsweise eine Oberflächenspannung von 2,2 · 10&supmin;&sup4; bis 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (22 bis 45 dyn/cm) und bevorzugter von 2,6 · 10&supmin;&sup4; bis 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (26 bis 45 dyn/cm) auf. Die Viskosität der Tinten dieser Erfindung bei 25ºC ist üblicherweise kleiner als 20 mPa·s (cps), vorzugsweise von 1 mPa·s (cp) bis 10 mPas·s (cps) und bevorzugter von 1 mPa·s (cp) bis 5 mPas (cps).
Zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung geeignete Eindringhilfsmittel schließen Hydroxyetherderivate einschließlich Alkylcellosolve, Propylenglykolbutylether, Dipropylenglykolbutylether und Tripropylenglykolmethylether und Alkylcarbitole wie etwa Hexylcarbitol oder Butylcarbitol, Polyethylenglykoletherderivate (z. B. sind eine oder zwei Hydroxylgruppe(n) des Polyethylenglykols durch eine funktionelle Gruppe wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Dodecyl, Lauryl, Stearyl, Phenyl, Alkylphenyl (z. B. Octylphenyl, Nonylphenyl) ersetzt) und Propylenglykoletherderivate (z. B. ist eine oder sind zwei Hydroxylgruppe(n) des Polyethylenglykols durch eine funktionelle Gruppe wie etwa Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Dodecyl, Lauryl, Stearyl, Phenyl, Alkylphenyl ersetzt), Alkoholderivate (z. B. Methanol, Ethanol, Isopropanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Octanol als auch ihre Isomeren), Alkyl- und cyclische Amidderivate einschließlich Hexansäureamid, Octansäureamid, N-Cyclohexylpyrrolidinon, N-Hexylpyrrolidinon, N-Ethylpyrrolidinon, verschiedene Tenside mit hydrophoben und hydrophilen Struktureinheiten im Molekül einschließlich Tenside vom nichtionischen, kationischen und anionischen Typ und Gemische davon ein.
Die Tintenstrahltinte der vorliegenden Erfindung kann auch ein Farbmittel umfassen. Das Farbmittel kann aus irgendeinem der in der Technik bekannten, geeigneten Farbmittel ausgewählt sein und ist vorzugsweise entweder ein anionischer oder kationischer Farbstoff oder ein Pigment. Das Pigment kann mit oder ohne ein Dispergiermittel vorliegen. Zum Beispiel können chemisch modifizierte Pigmente, die (eine) wasserverträgliche oder ionisierte funktionelle Gruppen(n) wie etwa sowohl (eine) anionische Carboxylat- und Sulfonatgruppe(n) als auch (eine) kationische Ammoniumgruppe(n) aufweisen, in wäßrigen Tinten ohne ein Dispergiermittel dispergiert sein. Außerdem kann das Farbmittel für die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung in Ausführungsformen ein Gemisch eines oder mehrerer Pigmente und/oder Farbstoffe sein. Die Farbe der gemischten Pigmente und/oder Farbstoffe kann zum Einstellen des Farbumfangs und Farbtons der Tintenstrahlbilder verwendet werden.
Wenn in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Farbstoffe verwendet werden, liegt der Farbstoff in der Tintenstrahltinte in einer zum Liefern einer gewünschten Farbe wirksamen Menge vor. Typischerweise liegt der Farbstoff in einer Menge von 0 bis 20 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gew.-.% des Tintengesamtgewichts vor, obschon die Menge außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Ein Gemisch von Farbstoffen in den zum Erhalten eines speziellen Tons gewünschten Verhältnissen kann ebenfalls eingesetzt werden. Wenn in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Pigmente verwendet werden, kann das Pigment in ähnlicher Weise in der Tintenstrahltinte in einer zum Liefern der benötigten Farbstärke wirksamen Menge vorliegen. Typischerweise liegt das Pigment in einer Menge von 0 bis 15 Gew.-.% des Tintengesamtgewichts und vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 1 bis 8 Gew.-% vor, obschon die Menge außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Wenn sowohl Farbstoffe als auch Pigmente in die Tintenstrahlzusammensetzung eingearbeitet sind, kann der Gewichtsprozentsatz des vereingten Farbmittels entsprechend eingestellt werden.
Die Tintenstrahlzusammensetzungen dieser Erfindung umfassen ein Farbmittel wie etwa wasserlösliche Farbstoffe einschließlich anionischer und kationischer Farbstoffe. Diese Farbstoffe können basische, saure, Direkt- und Reaktivfarbstoffe sein. Beispiele geeigneter Farbstoffe schließen Food Black No. 1, Food Black No. 2, Food Red No. 40, Food Blue No. 1, Food Yellow No. 7, FD & C-Farbstoffe, Acid Black-Farbstoffe (Nr. 1, 7, 9, 24, 26, 48, 52, 58, 60, 61, 63, 92, 107, 109, 118, 119, 131, 140, 155, 156, 172, 194), Acid Red-Farbstoffe (Nr. 1, 8, 32, 35, 37, 52, 57, 92, 115, 119, 154, 249, 254, 256), Acid Blue- Farbstoffe (Nr. 1, 7, 9, 25, 40, 45, 62, 78, 80, 92, 102, 104, 113, 117, 127, 158, 175, 183, 193, 209), Acid Yellow-Farbstoffe (Nr. 3, 7, 17, 19, 23, 25, 29, 38, 42, 49, 59, 61, 72, 73, 114, 128, 151), Direct Black-Farbstoffe (Nr. 4, 14, 17, 22, 27, 38, 51, 112, 117, 154, 168), Direct Blue-Farbstoffe (Nr. 1, 6, 8, 14, 15, 25, 71, 76, 78, 80, 86, 90, 106, 108, 123, 163, 165, 199, 226), Direct Red-Farbstoffe (Nr. 1, 2, 16, 23, 24, 28, 39, 62, 72, 227, 236), Direct Yellow-Farbstoffe (Nr. 4, 11, 12, 27, 28, 33, 34, 39, 50, 58, 86, 100, 106, 107, 118, 127, 132, 142, 157), Anthrachinonfarbstoffe, Monoazofarbstoffe, Disazofarbstoffe, Phthalocyaninderivate einschließlich verschiedener Phthalocyaninsulfonatsalze, Azaannule, Formazankupferkomplexe, Triphenodioxazine, Bernacid Red 2BMN, Pontamine Brilliant Bond Blue A, Pontamine, von Aldrich Chemical erhältliches Cibracron Brilliant Red 38-A (Reactive Red 4), von Pylam, Inc., erhältliches Drimarene Brilliant Red X- 2B (Reactive Red 56), von Mobay Chemical erhältliches Levafix Brilliant Red E-4B, von Mobay Chemical erhältliches Levafix Red E-6BA, von ICI America erhältliches Procion Red H8B (Reactive Red 31), von Crompton & Knowles erhältliches Direct Brilliant Pink B Ground Crude, von Sandoz, Inc., erhältliches Cartasol Yellow GTF Presscake, von Sandoz, Inc., erhältliches Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110, von Tricon erhältliches Yellow Shade 16948, von BASF erhältliches Basacid Black X34 (BASF X-34), von Sandoz, Inc., erhältliches Carta Black 2GT, Neozapon Red 492 (BASF), Orasol Red G (Ciba- Geigy), Direct Brilliant Pink B (Crompton-Knolls), Aizen Spilon Red C-BH (Hodogaya Chemical Company), Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku Company), Levanol Brilliant Red 3BW (Mobay Chemical Company), Levaderm Lemon Yellow (Mobay Chemical Company) Spirit Fast Yellow 3G, Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodogaya Chemical Company), Sinus Supra Yellow GD 167, Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Sandoz), Pergasol Yellow CGP (Ciba-Geigy), Orasol Black RL (Ciba-Geigy), Orasol Black RLP (Ciba- Geigy), Savinyl Black RLS (Sandoz), Dermacarbon 2GT (Sandoz), Pyrazol Black BG (ICI), Morfast Black Concentrate A (Morton-Thiokol), Diazol Black RN Quad (ICI), Orasol Blue GN (Ciba-Geigy), Savinyl Blue GLS (Sandoz), Luxol Blue MBSN (Morton-Thiokol), Sevron Blue 5GMF (ICI), Basacid Blue 750 (BASF), von Berncolors, Poughkeepsie, NY, erhältliches Bernacid Red, Pontamine Brilliant Bond Blue, Berncolor A. Y. 34, Telon Fast Yellow 4GL-175, BASF Basacid Black SE 0228, verschiedene Reaktivfarbstoffe einschließlich schwarzer Reaktivfarbstoffe, blauer Reaktivfarbstoffe, roter Reaktivfarbstoffe einschließlich Reaktivrot 180, gelber Reaktivfarbstoffe einschließlich Reaktivgelb 37 als auch Gemische davon ein.
Die Pigmente können schwarz, cyanfarben, magentafarben, gelb, rot, blau, grün, braun als auch Gemische davon sein. Beispiele geeigneter Pigmente schließen verschiedene Ruße wie etwa Kanalruß, Ofenruß, Lampenruß, Raven® 5250, Raven® 5750, Raven® 3500 und andere ähnliche, von Columbia Company erhältliche Rußprodukte, Regal® 330, Black Pearl® L, Black Pearl® 1300 und andere von Cabot Company erhältliche, ähnliche Rußprodukte, von Degussa Company erhältliche Degussa-Ruße wie etwa die Color Black-Reihe, Special Black-Reihe, Printtex®-Reihe und Derussol®-Rußdispersionen, von Hoechst Celanese Corporation erhältliche Hostafine®-Reihe wie etwa Hostafine® Yellow GR (Pigment 13), Hostafine® Yellow (Pigment 83), Hostafine® Red FRLL (Pigment Red 9), Hostafine® (Rubine F6B (Pigment 184), Hostafine® Blue 2 G (Pigment Blue 15.3), Hostafine® Black T (Pigment Black 7) und Hostafine® Black TS (Pigment Black 7), Normandy Magenta RD-2400 (Paul Uhlich), Paliogen Violet 5100 (BASF), Paliogen® Violet 5890 (BASF), Permanent Violet VT2645 (Paul Uhlich), Heliogen® Green L8730 (BASF), Argyle Green XP-111-S (Paul Uhlich), Brilliant Green Toner GR 0991 (Paul Uhlich), Heliogen® Blue L6900, L7020 (BASF), Heliogen® Blue D6840, D7080 (BASF), Sudan Blue OS (BASF), PV Fast Blue B2G01 (American Hoechst), Irgalite Blue BCA (Ciba-Geigy), Paliogen® Blue 6470 (BASF), Sudan III (Matheson, Coleman, Beil), Sudan II (Matheson, Coleman, Beil), Sudan IV (Matheson, Coleman, Beil), Sudan Orange G (Aldrich), Sudan Orange 220 (BASF), Paliogen® Orange 3040 (BASF), Ortho Orange OR 2673 (Paul Uhlich), Paliogen® Yellow 152, 1560 (BASF), Lithol Fast Yellow 0991 K (BASF), Paliotol Yellow 1840 (BASF), Novoperm Yellow FG 1 (Hoechst), Permanent Yellow YE 0305 (Paul Uhlich), Lumogen Yellow D0790 (BASF), Suco-Gelb L1250 (BASF), Suco-Yellow D1355 (BASF), Hostaperm Pink E (Amencan Hoechst), Fanal® Pink D4830 (BASF), Cinquasia Magenta (DuPont), Lithol Scarlet D3700 (BASF), Toluidine Red (Aldrich), Scarlet for Thermoplast NSD PS PA (Ugine Kuhlmann of Canada), E. D. Toluidine Red (Aldrich), Lithol® Rubine Toner (Paul Uhlich), Lithol® Scarlet 4440 (BASF), Bon Red C (Dominion Color Company), Royal Brilliant Red RD-8192 (Paul Uhlich), Oracet Pink RF (Ciba-Geigy), Paliogen Red 3871 K (BASF), Paliogen® Red 3340 (BASF) und Lithol® Fast Scarlet L4300 (BASF) ein. Andere brauchbare Pigmente können ebenfalls ausgewählt werden.
Die bevorzugten Pigmente für die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung sind nichttoxisch und im AMES-Test (ein Mutagenitätstest) negative Materialien, die aus Sicherheitsgründen nicht-mutagene und nicht-karzinogene Pigmente einschließen. Es sind zum Beispiel Farbstoffe und Pigmente einschließlich Ruße und Farbpigmente erwünscht, die eine sehr niedrige Konzentration polyaromatischer Kohlenwasserstoffe, die als karzinogen und mutagen bekannt sind, aufweisen. Zu Veranschuungszwecken werden Nitropyren, Pyren, Tetracen, Pentacen und viele andere polyaromatische Kohlenwasserstoffe in vielen handelsüblichen Rußen und Farbpigmenten in einer größeren Konzentration als 5 Teile je Million als toxisch angesehen. Es ist somit erwünscht, die Menge derartiger toxischer, polyraomatischer Kohlenwasserstoffe in den Pigmenten zur Herstellung nichttoxischer Tintenstrahltinten auf weniger als 5 Teile je Million zu begrenzen. Viele handelsübliche Ruße und gefärbte Pigmente weisen eine 5 Teile je Million überschreitende Konzentration polyaromatischer Kohlenwasserstoffe auf und daher werden die aus solchen Pigmenten stammenden Tinten im allgemeinen als toxisch oder den AMES-Test nicht bestehend angesehen. Viele nichttoxische Ruße und Farbpigmente einschließlich Raven® 5250, Raven® 5750, Regal® 330, Black Pearl® 1300, Black Pearls L, Vulcan® XC-7, Hostapern® Pink E, Hostaperm® Blue (ein Phthalocyaninderivat) und andere Pigmente werden im allgemeinen in Tonern und anderen bilderzeugenden Anwendungen verwendet. Diese Ruße und Farbpigmente weisen üblicherweise einen Gehalt an polyaromatischen Kohlenwasserstoffen von weniger als 1 Teil je Million auf. Sie zeigen im AMES-Test kein positives Ansprechen und werden in Toner- und Tintenstrahltintenanwendungen als sicher angesehen.
Vorzugsweise ist die Pigmentteilchengröße so klein wie möglich, um eine stabile kolloidale Suspension der Teilchen in dem flüssigen Träger mit guter Farbstärke zu ermöglichen und das Verstopfen der Tintenkanäle oder Düsenöffnungen zu verhindern, wenn die Tinte in einem thermischen Tintenstrahldrucker verwendet wird. Bevorzugte durchschnittliche Teilchendurchmesser sind im allgemeinen von 0,001 bis 3 Mikrometer, obschon die Teilchengröße in Ausführungsformen außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Eine bevorzugte durchschnittliche Pigmentteilchengröße bei den Tinten dieser Erfindung schließt Teilchen ein, bei denen mindestens 50% der Teilchen unter 0,3 Mikrometer sind und keines der restlichen Teilchen größer als 3 Mikrometer ist (gemessen auf einem Hodaka CAPA 700 Teilchengrößenanalysator). Bevorzugter schließt die durchschnittliche Pigmentteilchengröße Teilchen ein, bei denen mindestens 50% der Teilchen unter 0,3 Mikrometer sind und keines der restlichen Teilchen größer als 1,0-1,2 Mikrometer ist.
In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Pigment mit einem oder mehr Dispergiermitteln in der Tinte dispergiert sein. Die Dispergiermittel können vom anionischen, kationischen und nichtionischen Typ sein. Einige bevorzugte Dispergiermittel snd ionische Dispergiermittel, die sowohl ionische (zur Ionisierung in Wasser befähigt) als auch hydrophobe (Affinität zu Pigmenten) Struktureinheiten aufweisen. Geeignete Dispergiermittel schließen anionische Dispergiermittel einschließlich Polymere und Copolymere von Styrolsulfonatsalzen (wie etwa Na&spplus;, Li&spplus;, K&spplus;, Cs&spplus;, Rb&spplus;, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) und Naphthalinsulfonatsalze (wie etwa Na&spplus;, Li&spplus;, K&spplus;, Cs&spplus;, Rb&spplus;, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen), Copolymere unsubstituierter und substituierter (z. B. alkyl-, alkoxysubstituierte Naphthalinderivate), Naphthalinsulfonatsalze (wie etwa Na&spplus;, Li&spplus;, K&spplus;, Cs&spplus;, Rb&spplus;, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) und ein Aldehydderivat (wie etwa Alkylaldehydderivate einschließlich Formaldehyd, Acetaldehyd, Propylaldehyd), Acrylsäuresalze oder Methacrylsäuresalze oder Maleinsäuresalze umfassende Polymere und Copolymere und Gemische davon ein. Sie können entweder in fester Form oder Wasserlösungen vorliegen. Beispiele derartiger Dispergiermittel schließen Handelsprodukte wie etwa Versa® 4, Versa® 7, Versa® 77 (National Starch and Chemical Co.), Lomar® D (Diamond Shamrock Chemicals Co.), Daxad® 19, Daxad® K (W. R. Grace Co.) und Tamol® SN (Rohm & Haas) ein. Einige der bevorzugten Dispergiermittel umfassen Naphthalinsulfonatsalze, insbesondere ein Kondensations- oder Reaktionsprodukt von Naphthalinsulfonsäure und Formaldehyd und seine Salze (wie etwa Na&spplus;, Li&spplus;, K&spplus;, Cs&spplus;, Rb&spplus;, substituierte und unsubstituierte Ammoniumkationen) als auch verschiedene Carbonsäuren umfassende Polymere und Copolymere. Ferner können nichtionische Dispergiermittel oder Tenside wie etwa ethoxylierte Monoalkyl- oder Dialkylphenole einschließlich Igepal®-Materialien der CA- und CO-Reihe (Rhone-Poulenc Co.) und Materialien der Triton®-Reihe (Union Carbide Company) in Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Diese nichtionischen Tenside oder Dispergiermittel können allein oder in Kombination mit den vorstehend angeführten anionischen oder kationischen Dispergiermitteln verwendet werden. Brauchbare kationische Dispergiermittel dieser Erfindung umfassen im allgemeinen substituierte und unsubstituierte Ammoniumsalze.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls einen wasserlöslichen oder -mischbaren Mikrowellenkuppler umfassen, der vom ionischen oder nichtionischen Typ sein kann. Die vorstehend angeführten Hydroxyamidderivate und ihre in dieser Erfindung verwendeten Oxyalkylenreaktionsprodukte sind nichtionisch und können in Tintenstrahltinten zum Kuppeln mit dem Mikrowellentrockner zum wirkungsvollen Trocknen von Bildern auf Papier und dem Verringern des Verschmierens und Ineinanderlaufens von Farben verwendet werden. Die Hydroxyamidderivate und ihre Kondensationsprodukte mit Alkylenoxiden (Oxyalkylenen) können als Feuchthaltemittel, Antiaufrollmittel und/oder Mikrowellenkuppler verwendet werden. Sie können in Tintenstrahltinten entweder mit oder ohne einen Mikrowellenkuppler des ionischen Typs verwendet werden.
Der Mikrowellenkuppler des ionischen Typs kann aus einem organischen oder anorganischen Salz ausgewählt werden, das es erlaubt, daß eine Tinte durch eine Mikrowellenheizvorrichtung rasch getrocknet wird. Der Mikrowellenkuppler kann zum Beispiel ein Salz sein, das die Tintenstrahltinte mit der gewünschten Leitfähigkeit und Kupplungsleistungsvermögen ausstattet. Die Salze oder ionischen Verbindungen zeigen in wäßrigen Tinten einen hohen Ionisationsgrad bei guter elektrischer Leitfähigkeit und können mit einer Heizvorrichtung wie etwa einem Mikrowellengerät kuppeln. Diese ionischen Verbindungen schließen typischerweise Metall- und Ammoniumsalze anorganischer und organischer Säuren mit Kationen und Anionen ein. Typische Kationen von Salzen schließen H&spplus;, NH&sup4;&spplus;, Cs&spplus;, K&spplus;, Na&spplus;, Li&spplus;, Ca²&spplus;, Mg²&spplus;, Zn²&spplus;, Ni²&spplus;, Mn²&spplus;, Co²&spplus;, Sr²&spplus;, Cd²&spplus;, Ba²&spplus;, Fe²&spplus;, Cu²&spplus;, Ga³&spplus;, In³&spplus;, Cr³&spplus;, Pr³&spplus;, Nd³&spplus;, Y³&spplus;, Al³&spplus;, Fe³&spplus;, Lanthanidenkationen und Actinidenkationen ein. Die Anionen dieser Salze schließen anorganische und organische Anionen wie etwa I&supmin;, Br&supmin;, Cl&supmin;, F&supmin;, OH&supmin;, NO&sub3;&supmin;, SO&sub4;²&supmin;, CH&sub3;CO&sub2;&supmin;, CH&sub3;CH&sub2;CO&sub2;&supmin;, C&sub6;H&sub5;CO&sub2;, C&sub6;H&sub5;SO&sub3;&submin; und verschiedene Ethylendiamintetraessigsäureanionen (EDTA) ein. Metallsalze einwertiger und mehrwertiger Salze können ebenfalls in Tintenstrahltinten zur Verringerung des Ineinanderlaufens der Farben (Ausbluten in der Nähe der Grenze zweier verschiedener Tinten) entweder durch Mikrowellenerhitzen der Bilder oder chemische Wechselwirkung mit Farbmitteln des anionischen Typs (z. B. anionische Farbstoffe, mit anionischen Dispergiermitteln stabilisierte Pigmente, Pigmente mit einer anionischen funktionellen Gruppe auf der Oberfläche) in einem Mehrfarben-Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden.
Die Verwendung dieser Ammonium- und Metallsalze ist erwünscht, wenn sie mit bei dieser Erfindung verwendeten Bestandteilen einschließlich Wasser, Hydroxyamidderivaten, schwefelhaltigen Feuchthaltemitteln wie etwa Sulfoxide und Sulfone oder anderen Feuchthaltemitteln einschließlich Glykolderivaten, Polyethylenglykolen und Polypropylenglykolen, Farbmitteln einschließlich Farbstoffen und Pigmenten und anderen wahlfreien Tintenadditiven verträglich sind. Sie werden so gewählt, daß sie insbesondere bei einem Hochauflösungsdruckkopf kein Latenz- oder Sprühproblem verursachen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Metall- und Ammoniumsalze anorganischer und organischer Säuren mit ionisierbaren Kationen und Anionen in wäßrigen Tinten in den Tintenstrahltinten in einer Menge von 0 bis 15 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 8 Gew.-% des Tintengewichts enthalten sein, obschon sie außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können gegebenenfalls eine Sprühhilfe wie etwa Polyethylenoxid einschließen. Ein bevorzugtes Polyethylenoxid ist eines mit einem Gewichtsmittel des Molekulargewichts von etwa 18 500 bei einer Konzentration von etwa 0,001-0,1 Gew.-% Tinte und vorzugsweise einer Konzentration von weniger als 0,5 Gew.-%. Die Sprühhilfe liefert ein gleichmäßiges Sprühen oder Sprühen mit wenig Schwankungen.
Andere erwünschte chemische Additive einschließlich Tenside, wasserlösliche Polymere, pH-Puffer, Biozide, Chelatierungsmittel (EDTA) und andere bekannte Additive können ebenfalls in den Tinten dieser Erfindung verwendet werden. Derartige Additive können Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung in für ihren bekannten Zweck bekannten Mengen zugesetzt werden.
Tenside oder Feuchthaltemittel können der Tinte zum Regulieren des Anfeuchtens und der Oberflächenspannung der Tinte zugesetzt werden. Diese Additive können vom anionischen oder nichtionischen Typ sein. Geeignete Tenside und Feuchthaltemittel schließen Tamol SN®, Tamol LG® und die der Triton®-Reihe (Rohm and Hass Co.); die der Marasperse®-Reihe und die der Igepal®-Reihe (Rhone-Poulenc Co., früher von GAF Co.); die der Brij®-Reihe (ICI America inc.) einschließlich Brij® 30, Brij® 35, Brij® 52, Brij® 56, Brij® 58, Brij® 72, Brij®76, Brij® 78, Brij® 92, Brij® 96 und Brij® 98; die der Surfynol®-Reihe (Air Product Co.); die der Tergitol®-Reihe (Union Carbide Co.) und die der Duponol®-Reihe (E.l. Du Pont de Nemours & Co.), Natriumlaurylsulfat, Natriumdodecylsulfat, Natriumoctylsulfat, Emulphor® ON 870 und ON 877 (GAF), Igepal®-Reihe (Rhone Poulenc Co.), Tenside einschließlich Igepal® CO-630, Igepal® CO-530, Igepal® CA-630 und Igepal® CA-530; Dupunol-Reihe (DuPont Co.) und andere im Handel erhältliche Tenside ein. Diese Tenside und Feuchthaltemittel können in den Tinten in wirksamen Mengen, im allgemeinen von 0 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und vorzugsweise von 0,0001 bis 8 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 0,0001 bis 5 Gew.-% des Tintengesamtgewichts vorliegen, obschon die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Polymere chemische Additive können den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung zum Verstärken der Viskosität der Tinte ebenfalls zugesetzt werden. Geeignete polymere Additive schließen wasserlösliche Polymere wie etwa Gummiarabicum, Polyacrylatsalze, Polymethacrylatsalze, Polyvinylalkohole, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylether, Stärke, Polysaccharide, Polyethylenimine, die mit Ethylenoxid und Propylenoxid derivatisiert sind, wie etwa die Discole®-Reihe (DKS International) und die Jeffamine®-Reihe (Texaco) ein. Polymere Additive können in den Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung in Mengen von 0 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 8 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 0,01 bis 5 Gew.-% des Tintengesamtgewichts vorliegen, obschon die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Andere wahlfreie Additive für die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung schließen Biozide wie etwa Dowicil 150, 200 und 75, Benzoatsalze, Sorbatsalze und Proxcel® (von ICI erhältlich) ein. Wenn derartige Biozide in Tinten verwendet werden, liegen sie im allgemeinen in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 8 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 0,01 bis 4,0 Gew.-% des Tintengesamtgewichts vor, obschon die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auch pH-Regulierungsmittel oder pH-Puffermittel einschließen. Geeignete pH-Regulierungsmittel schließen Säuren, Basen, Phosphatsalze, Carboxylatsalz, innere Salze mit einem Kation und Anion im Molekül, Sulfitsalze und Aminsalze ein. Wenn derartige pH-Regulierungsmittel in Tinten verwendet werden, liegen sie im allgemeinen in einer Menge von 0 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts, vorzugsweise von 0,001 bis 5 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und bevorzugter von 0,01 bis 5 Gew.-% des Tintengesamtgewichts vor, obschon die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Andere geeignete chemische Additive sind Chelatierungsmittel einschließlich sowohl EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure), HEEDTA (N-Hydroxyethyl)ethylendiamintetraacetatl, NTA (Nitrolacetat) und DTPA (Diethylentriaminpentaessigsäure) als auch ihrer Salze, die typischerweise in einer Menge von 0,001 bis 10 Gew.-% des Tintengesamtgewichts und vorzugsweise von 0,001 bis 5 Gew.-% des Tintengesamtgewichts vorliegen, obschon die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
Die Tintenstrahltinten von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besitzen eine ausgezeichnete Latenz. Im allgemeinen zeigen die Tinten eine Latenz von mindestens 5 Sekunden und vorzugsweise in der Größenordnung von 20 Sekunden oder mehr, wenn ein Druckkopf mit 600 spi eingesetzt wird. Eine lange Latenz einer Tintenstrahltinte ist bevorzugt, da die Tinte die Tintenüsen nicht leicht verstopft und einen weniger häufigen Tintenausstoß oder eine Druckkopfwartung erfordert.
Außerdem weisen die Tintenstrahltinten dieser Erfindung eine ausgezeichnete Langzeit- Sprühstabilität (z. B. ein größeres Sprühen als 1 · 10&sup8; Tropfen) auf und erlauben auf diese Weise das Verwenden des Druckkopfs oder der Druckleiste über einen langen Zeitraum. Dies verringert die Kosten des Tintenstrahldruckbetriebs und der Wartung. Die Verwendung von Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung stellt auch die Fähigkeit eines Hochgeschwindigkeit-Tintenstrahldrucks (z. B. mehr als 18 Seiten je Minute Mehrfarbentintenstrahldruck) bereit, insbesondere wenn Druckköpfe mit geteilter Breite oder voller Breite eingesetzt werden. Die Fähigkeit des schnellen Mehrfarbentintenstrahldruck dieser Erfindung übertrifft bei weitem den gegenwärtigen Stand der Technik handelsüblicher Mehrfarbentintenstrahldrucker.
Der Tintenstrahldruck der Tinten dieser Erfindung kann in einem schachbrettartigem oder bildweisen Verfahren in einem Durchgang durchgeführt werden.
Einige Tintenstrahldrucker wie etwa Arbeitsplatzdrucker setzen (einen) bewegliche(n) Druckköpfe (Druckkopf) ein. Ein mobiler Druckkopf umfaßt typischerweise eine Mehrzahl eng bei einander angeordneter Düsen, die in einer kleinen Druckfläche bereitgestellt werden. Ein derartiger mobiler Druckkopf erzeugt digitale Teilbilder (z. B. das Schachbrett-Druckverfahren), die beim Kombinieren erkennbare, große Bilder bilden, indem er eine Führung entlang gleitet und während jedes "Durchlaufs" über ein Drucksubstrat Tinte verteilt. Dieser Typ Tintenstrahldrucker ist üblicherweise ein Arbeitsplatztintenstrahldrucker mit langsamer Gewchwindigkeit, der auf dem gegenwärtigen Markt erhältlich ist. Der bewegliche Druckkopf kann ferner zwei oder mehr aneinandergefügte Druckköpfe (d. h. ein Druckkopf mit geteilter Breite mit einer zunehmenden Anzahl Tintendüsen; er kann zum Beispiel mehr als 384 Düsen je Druckkopf umfassen) umfassen, wie etwa der bei einem Drucker mit einer Anordnung in geteilter Breite eingesetzte, sodaß einem Substrat bei einem einzigen Durchgang beim Bewegen über das Drucksubstrat mehr Tinte zugeführt werden kann. Dieser Typ Tintenstrahldrucker mit geteilter Breite weist verglichen mit dem vorstehend angeführten Arbeitsplatztintenstrahldrucker mit einem einzigen Druckkopf je Tintenpatrone eine höhere Tintenstrahldruckgeschwindigkeit auf. Bei einem Mehrfarbentintenstrahldrucker können mehrere Druckköpfe (z. B. schwarz, cyan, magenta und gelb) und ihre entsprechenden Tinten auf einem Druckkopfhalter befestigt und über das Drucksubstrat bewegt werden. Unterschiedliche Farbtinten werden auf einem Drucksubstrat verteilt, wenn sie relativ zu dem Drucksubstrat oder umgekehrt bewegt werden. Ein Mehrfarbenbild kann durch wiederholtes Drucken erhalten werden. Ein Mehrfarbentintenstrahldruck mittels der Druckköpfe mit geteilter Breite (z. B. Druckköpfe für Schwarz, Cyan, Magenta und Gelb mit ihren entsprechenden Tinten) erhöht die Druckgeschwindigkeit des Schachbrettdruckverfahrens.
Ein anderer schnellerer Tintenstrahldruck wie etwa ein Tintenstrahldruck in einem Durchgang oder der Tintenstrahldruck mit einer Anordnung in voller Breite setzt einen in voller breite angeordneten Druckkopf ein, der eine Mehrzahl eng bei einander angeordneter Düsen und über die Breite eines Drucksubstrats angeordneter Ausstoßvorrichtungen (eine Anordnung aneinandergefügter Druckkopfe, die sich über die Breite eines Drucksubstrats erstrecken; sie kann zum Beispiel mehr als einige tausend Tintenstrahldüsen je Druckkopf umfassen). Diese Düsen können Tinte ohne mehrere zeitraubende Durchgänge des Druckkopfs über das Drucksubstrat verteilen. Die in voller Breite angeordneten Tintenstrahldruckköpfe sind bei dem Druckverfahren üblicherweise ortsfest, während das Drucksubstrat durch die Druckköpfe geht. Viele bekannte, in voller Breite angeordnete Tintenstrahldruckköpfe, Verfahren und ihre Anwendungen werden in der US-A-5 057 854, US-AA 985 710, US-A-5 098 503, US-A-5 192 959 und US-A-5 432 539 beschrieben. Die Tintenstrahltinten dieser Erfindung können zusammen mit einer Heizvorrichtung oder einem Trockner (z. B. ein Mikrowellentrockner oder ein Gerät) unter Ausführen des Tintenstrahldruckens bei hoher Geschwindigkeit (z. B. 18 Seiten je Minute oder mehr) und Herstellen von Mehrfarbenbildern hoher Qualität auf normalen oder beschichteten Papieren ohne Verschmieren oder unzulängliches Trocknen eingesetzt werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform dieser Erfindung kann das zum Verdrucken der Tinten dieser Erfindung verwendete Drucksubstrat in einem Tintenstrahldruckverfahren gegebenenfalls sowohl vor, während und/oder nach dem Trocknen als auch Kombinationen davon erhitzt werden. Das Drucksubstrat und die Tinten können gegebenenfalls durch verschiedene Mittel einschließlich eines Heizstrahlers, elektrischen Widerstandes, einer Heizplatte, Heizwalze, eines Mikrowellengeräts, Strahlung einschließlich einer Heizlampe und Heißluft erhitzt werden. Bei diesem Tintenstrahldruckverfahren, das einen Satz von wenigstens vier schwarzen, cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Tinten umfaßt, wird das Bild der ersten Drucktinte (z. B. schwarze Tinte oder gelbe Tinte oder magentafarbene Tinte oder cyanfarbene Tinte) auf der Oberfläche des Drucksubstrats vor dem Aufbringen anderer Tinten nahe der Begrenzung der ersten Tinte getrocknet. Die Tintenstrahltinten, die die Hydroxyamidderivate entweder mit oder ohne die vorstehend angeführten Ammonium- und Metallsalze umfassen, können durch ein Heizgerät (z. B. Mikrowellentrockner, Heizstrahler) unter Ergeben ausgezeichneter Vollfarbenbilder ohne unerwünschtes Verschmieren oder Ineinanderlaufen der Farben getrocknet werden.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können auf bildweise Art (z. B. unter Verwenden in voller Breite angeordneter Druckköpfe) auf ein geeignetes Drucksubstrat aufgebracht werden. Das Aufbringen der Tinte auf das Drucksubstrat kann durch jedes geeignete Druckverfahren, das mit Tintenstrahltinten verträglich ist, wie etwa Tintenstrahldrucken mit kontinuierlichem Strahl oder Tintenstrahldrucken mit Tropfen auf Abruf (einschließlich piezoelektrischer, akustischer und thermischer Tintenstrahlverfahren) durchgeführt werden. Das bei dieser Erfindung eingesetzte Drucksubstrat kann jedes Substrat einschließ Normalpapier sein, das mit Tinten auf Wassergrundlage verträglich ist, wie etwa Papier der Xerox®-Reihe 10, Xerox® 4024-Papier und handelsübliche Hartpostpapiere Papiere, beschichtete Papiere (oder spezielle Tintenstrahlpapiere) wie etwa die von Hewlett-Packard, Canon, Oji Paper Co. und Xerox Corporation erhältlichen und Tintenstrahl-Klarsichtmaterialien, die für wäßrige Tinten oder Tintenstrahldruckverfahren geeignet sind, einschließlich der von Artright Co., Hewlett-Packard, Asahi Glass Co. und Xerox Corporation.
Wäßrige Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung liefern zahlreiche Vorteile einschließlich niedriger Druckkosten, hoher Bildauflösung, ausgezeichneter Druckqualität auf einer Vielfalt von Substraten, ausgezeichneter Sprühfähigkeit bei hoher Tropfengeschwindigkeit, langer Latenz, guter Tropfenmasse oder Tropfenvolumen, die eine optimale optische Dichte, hochfrequentes Ansprechen, das ein Drucken mit hoher Geschwindigkeit und hoher Auflösung gestattet, eine ausgezeichnete Druckkopfwiederverwendbarkeit und -wartbarkeit, ausgezeichnete Tintensprühstabilität und keine unerwünschte Druckkopfkogation liefern.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung, die bei einem Tintenstrahldruckverfahren mit hoher Auflösung (z. B. 600 spi) verwendet werden können, weisen vorzugsweise eine Latenz auf, die mindestens größer als 5 Sekunden und bevorzugter größer als 10 Sekunden ist. Die Tintenstrahltinten weisen vorzugsweise ein Frequenzansprechen von mehr als 3 Kilohertz, eine Übergangszeit von weniger als 80 Mikrosekunden oder eine größere Tropfengeschwindigkeit als 6,25 m/s, wenig oder keine Schwankung auf und die Tropfenmasse kann in dem Bereich von 5-35 ng/Tropfen reguliert werden. Die Tintenstrahltinten weisen ferner eine Langzeittintensprühstabilität (z. B. mindestens 1 · 10&sup7; Takte oder mehr als 1 · 10&sup8; Takte, was 100 Millionen Tropfen entspricht) auf.
Die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung können unter Vermeiden eines Ineinanderlaufens der Farben selbst auf Normalpapieren mit oder ohne ein Heizgerät sehr schnell trocknen. Die Tintenstrahltinten weisen eine verringerte Aufrolleigenschaft auf. Außerdem können die Tintenstrahltinten mit einem in geteilter Breite angeordneten Tintenstrahldruckkopf oder in voller Breite angeordneten Tintenstrahldruckköpfen oder Druckleisten mit hoher Geschwindigkeit unter Ergeben schwarzer oder farbiger Bilder mit einer Geschwindigkeit von mehr als 18 Seiten je Minute versprüht werden.

BEISPIELE

Viele Tintenstrahltinten wurden durch gründliches Mischen von Farbmitteln wie etwa Farbstoffe oder Pigmente, Wasser, Feuchthaltemitteln und ausgewählten Tintenadditiven, gefolgt von der pH-Einstellung mit entweder einer Säure wie etwa verdünnte Essigsäure oder einer Base wie etwa Kaliumhydroxidlösung oder einem pH-Puffermittel und Filtration durch eine Reihe von Membranfiltern hergestellt. Die Zusammensetzungen und Sprühdaten dieser Tinten werden nachstehend dargestellt. Diese Beispiele werden nicht vom Wortlaut des Anspruchs 1 umfaßt.

Beispiel I

Beispiel IA:

Eine magentafarbene Tintenstrahltinte, die 24,73% Project Magenta Dye-Konzentrat (ICI, 10%ige Farbstofflösung), 5,93% Acid Red 52 Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflösung), 9,89% Butylcarbitol (2-(2-Butoxyethoxy)ethanol), 1,98% N-Cyclohexylpyrrolidinon, 14,84% Sulfolan, 12,86% N-Acetylethanolamin (N-2-Hydroxyethylacetamid), 3,0% NH&sub4;Br, 0,049% Dowicil 200, 0,049% Polyethylenoxid (durchschn. MG = 18 500) und 26,67% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte 7,01 ist und die Leitfähigkeit ist 16 900 umhos/cm.

Beispiel IB:

Eine gelbe Tintenstrahltinte, die 26,73% Project Yellow Dye-Konzentrat (7,5%ige Farbstofflösung), 19,8% Acid Yellow 17 (10%ige Farbstofflösung), 9, 9% Butylcarbitol, 1,98% N-Cyclohexylpyrrolidinon, 14,85% Sulfolan, 12,87% N-Acetylethanolamin, 3,0% NH&sub4;Br, 0,05% Dowicil 200, 0,05% Polyethylenoxid (durchschn. MG = 18 500) und 10,79% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,02 und die Leitfähigkeit ist 17 000 umhos/cm.

Beispiel IC:

Eine cyanfarbene Tintenstrahltinte, die 32,65% Project Cyan Dye-Konzentrat (10,0%ige Lös.), 9,33% Butylcarbitol, 1,87% N-Cyclohexylpyrrolidinon, 9,33% Sulfolan, 16,0% N- Acetylethanolamin, 2,33% NH&sub4;Br, 0,047% Dowicil 200, 0,047% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 28,36% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte war 7,02 und die Leitfähigkeit ist 13 000 umhos/cm.
Die Farbtinten und eine schwarze Tinte wurden mit einem thermischen Tintenstrahldruckkopf mit 600 spi mit einer kleineren Kanalbreite der Tintendüse als 25 Mikrometer getestet. Es wurden eine ausgezeichnete Latenz (40-75 sec) und Sprühfrequenzansprechen (6 kHz) ohne unerwünschte Kogation oder Verschlechterung des Sprühleistungsverhaltens nach mindestens 1 · 10&sup8; Takten beobachtet. Die Tinten druckten mit einem Tintenstrahldruckkopf mit 600 spi auf verschiedenen Substraten einschließlich Normalpapieren, beschichteten Papieren und Folien entweder im Schachbrett- (Mehrfachdurchgang, langsame Geschwindigkeit) oder Einzeldurchgangmodus sehr gut mit hoher Geschwindigkeit (unter Liefern von mindestens 18 Seiten/min) unter Bilden von Bildern guter Qualität (scharfe Kanten) und ausgezeichneter Auflösung. Die Farbtinten erzeugten auch auf Normalpapier durch Drucken im Mehrfachdurchgang-Druckmodus (Heiß- oder Schachbrettverfahren) ausgezeichnete Bilder. Es werden auch ein sehr guter Farbumfang und Farbton gezeigt.
Die physikalischen Eigenschaften und das Sprühleistungsverhalten der Tintenstrahltinten (Beispiel IA, IB und IC) werden in Tabelle I dargestellt. Wie gezeigt weisen diese Farbtintenstrahltinten eine niedrige Viskosität, niedrige Oberflächenspannung, gute Tropfenmasse, gutes Tropfenvolumen und niedrige Schwankung (sehr geringer Prozentsatz der Abweichung der Übergangszeit vom Mittelwert) auf. Die Wiederverwendbarkeit (erlaubte Höchstleerzeit einer Tinte, die noch durch einen Druckkopf unter Erzeugen eines erkennbaren Tintentropfens nach 9 Tropfen Sprühen (9 Takte) versprüht werden kann) der cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Tinte in diesem Beispiel (Beispiel I) ist gut.
Alle drei Tinten (Beispiel IA, IB und IC) wurden mit einem Druckkopf mit 600 spi (d. h. ein LYK-075-Druckkopf) versprüht und die Sprühversuche wurden bis mindestens 1 · 10&sup8; Tropfen durchgeführt, ohne irgendeine unerwünschte Verschlechterung ihres Sprühleistungsverhaltens (Übergangszeit oder Tropfengeschwindigkeit, Frequenzansprechen, Latenz und dergleichen) zu beobachten. Die ausgezeichnete Langzeitsprühstabilität dieser Tinten wird ohne irgendeine unerwünschte Kogation gezeigt.

Beispiel II

Ein Satz Farbtintenstrahltinten einschließlich magentafarbener, gelber und cyanfarbener Tinten wurde mit den folgenden Zusammensetzungen unter Anwenden desselben Verfahrens wie in Beispiel I hergestellt.

Beispiel IIA:

Eine magentafarbene Tintenstrahltinte, die 25,0% Project Magenta Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflösung), 6,0% Acid Red 52 (10%ige Farbstofflösung), 0,5% Lomar D, 4,0% Butylcarbitol, 2,0% N-Cyclohexylpyrrolidinon, 4,0% Polyethylenglykol (durchschn. MG = 200), 5,0% Triethanolamin, 7,0% N-Acetylethanolamin (N-2-Hydroxyethylacetamid), 0,1%igepal CA-630, 2,0% NH&sub4;Br, 0,05% Dowicil 200, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 44,3% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,01 und die Tintenleitfähigkeit ist 23 000 umhos/cm.

Beispiel IIB:

Eine gelbe Tinte, die 25,2% Project Yellow Dye-Konzentrat (7,5%ige Farbstofflösung), 17,0% Acid Yellow 17 Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflösung), 9,32% Butylcarbitol, 1,86% N-, 4,9% 1-(2-Hydroxyethyl)-2-pyrrolidinon, 13,98% Sulfolan, 1,9% NH&sub4;Br, 0,047% Dowicil 200, 0,047% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 23,71% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Die pH dieser Tinte war 7,08 und die Leitfähigkeit ist 16 900 umhos/cm.

Beispiel IIC:

Eine cyanfarbene Tintenstrahltinte, die 34,8% Project Cyan Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflösung), 0,45% Lomar D, 4,0% Butylcarbitol, 2,0% N-Cyclohexylpyrrolidinon, 9,0% Glycerin, 8,0% N-Acetylethanolamin (2-Hydroxyethylacetamid), Igepal CA-630, 0,05% Dowicil 200, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 41,35% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,02 und die Tintenleitfähigkeit ist 3500 umhos/cm.
Die physikalischen Eigenschaften und das Sprühleistungsverhalten dieser Tintenstrahltinten (Beispiel IIA, IIB und IIC) werden in Tabelle I dargestellt. Latenz, Sprühfrequenz und andere Ergebnisse des Leistungsverhaltens wurden ähnlich wie in Beispiel I erhalten. Wie gezeigt weisen die Farbtintenstrahltinten ebenfalls eine niedrige Viskosität, niedrige Oberflächenspannung, hohe Tropfenmasse oder hohes Tropfenvolumen, niedrige Schwankung und gute Wiederverwendbarkeit auf.

Beispiel III

Ein Satz Farbtintenstrahltinten einschließlich magentafarbener, gelber und cyanfarbener Tinten wurde mit den folgenden Zusammensetzungen unter Anwenden desselben Herstellungsverfahrens wie in Beispiel I hergestellt. Ihre physikalischen Eigenschaften und Sprühdaten werden in Tabelle I dargestellt.

Beispiel IIIA:

Eine magentafarbene Tintenstrahltinte, die 25,0% Project Magenta Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflös.), 6,0% Acid Red 52 (10%ige Farbstofflös.), 12,0% Butylcarbitol, 15,0% Sulfolan, 13,0% N-Acetylethanolamin (N-2-Hydroxyethylacetamid), 0,05% Dowicil 200, 3,0% NH&sub4;Br, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 25,9% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,01 und die Tintenleitfähigkeit ist 16 000 umhos/cm.

Beispiel IIIB:

Eine gelbe Tinte, die 27,0% Project Yellow Dye-Konzentrat (7,5%ige Farbstofflös.), 20,0% Acid Yellow 17 Dye-Konzentrat (10%ige Farbstofflös.), 12,0% Butylcarbitol, 15,0% Sulfolan, 13,0% N-Acetylethanolamin (N-2-Hydroxyethylacetamid), 3,0% NH&sub4;Br, 0,05% Dowicil 200, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 9, 9% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,01 und die Tintenleitfähigkeit ist 16 000 umhos/cm.

Beispiel IIIC:

Eine cyanfarbene Tintenstrahltinte, die 35,0% Project Cyan Dye-Konzentrat (10%ige Lös.), 12,0% Butylcarbitol, 10,0% Sulfolan, 16,0% N-Acetylethanolamin (2-Hydroxyethylacetamid), 3,0% NH&sub4;Br, 0,05% Dowicil 200, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500) und 23,9% destilliertes Wasser umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte ist 7,01 und die Tintenleitfähigkeit ist 15 000 umhos/cm.
Die physikalischen Eigenschaften und das Sprühleistungsverhalten der Tintenstrahltinten werden in Tabelle I dargestellt. Latenz, Sprühfrequenz und andere Ergebnisse des Leistungsverhaltens wurden ähnlich wie in Beispiel I erhalten. Wie gezeigt weisen die Farbtintenstrahlzusammensetzungen auch eine niedrige Viskosität, niedrige Oberflächenspannung, hohe Tropfenmasse (gutes Tropfenvolumen) und niedrige Schwankungen auf. Die Wiederverwendbarkeit ist gut.
Alle drei Tinten (Beispiel IIIA, IIIB und IIIC) wurden mit einem Druckkopf mit 600 spi versprüht und die Sprühversuche wurden bis mindestens 1 · 108 Tropfen durchgeführt, ohne irgendeine unerwünschte Verschlechterung ihres Sprühverhaltens (Übergangszeit oder Tropfengeschwindigkeit, Frequenzansprechen, Latenz) zu beobachten. Es wurde eine ausgezeichnete Langzeitstabilität dieser Tinten ohne irgendeine unerwünschte Kogation nachgewiesen.
Die Tinten (Beispiel IIIA, IIIB und IIIC) wurden auf einer Reihe von Normalpapieren mit in voller Breite angeorneten Druckköpfen gedruckt und mit einem Mikrowellentrockner (-gerät) erhitzt. Der Tintenstrahldruck der Tinten der Beispiele IIIA, IIIB und IIIC wurde auf einem Satz Normalpapier unter Anwenden eines Verfahrens mit einem einzigen Durchgang bei einer Geschwindigkeit von mehr als 18 Seiten je Minute durchgeführt. Der Satz (NT) Normalpapier schloß 3NT (recycliertes Hartpostpapier, Domtar, Cornwall- Ontario), 7NT (Xerox Image Reihe LX), 10NT (Hammermill Tidal DP, International Paper Selma, AL), 11NT (Xerox 4024 DP), 12NT (Rank Xerox, Premier ECF), 13NT (Ran Xerox Premier TCF) 14NT (Champion, Brazil), 15NT (Rank Xerox Business, Aussedat-Rey), 16NT (Rank Xerox Exclusive), 17NT (Rank Xerox Priemer TCF, Nymolla), 18NT (Xerox 4024), 19NT (Cascade Xerographix Paper), 20NT (Spectrum DP), 21NT (Husky Xerocopy), 22NT (Xerox Image Elite) und 23NT (Fuji Xerox Paper) ein. Die durchschnittliche Papiertemperatur war etwa 55-60ºC nachdem sie bedruckt waren und aus dem Mikrowellentrockner austraten. Es wurde kein Verschmieren der Bilder beobachtet. Die Tinten bei diesem Beispiel III, die das NH&sub4;Br-Salz und andere Bestandteile umfassen, kuppeln sehr gut mit dem Mikrowellentrockner (-gerät). Auf den Normalpapieren wurden ausgezeichnete Farbbilder mit geringem Ineinanderlaufen der Farben erhalten.
Die physikalischen Eigenschaften und die Sprühdaten der cyanfarbenen, magentafarbenen und gelben Tinten (Beispiel I, II und III, insgesamt 9 Tinten) werden in Tabelle I aufgeführt. Der zum Versprühen dieser Tinten bei 35ºC verwendete thermische Tintenstrahldruckkopf weist eine Auflösung von 600 spi und eine geringere Düsengröße als 25 Mikrometer auf. Die relative Feuchtigkeit in der Nähe der Druckkopfdüsen wurde während der Sprühmessungen bei 15% gehalten. TABELLE I: Physikalische Eigenschaften und Sprühdaten der Tintenbeispiele I, II und III
* maximale Leerzeit, die noch erfolgreich einen Tintentropfen nach neun Takten erzeugen kann (ein Anzeichen für die Wiederaufnahme des Sprühens)

Beispiel IV

Ein Satz von Tintenstrahltinten einschließlich Beispiel IVA (magentafarbene Tinte), Beispiel IVB (gelbe Tinte) und Beispiel IVC (cyanfarbene Tinte) wurde unter Anwenden der entsprechenden Formulierungen und Verfahren von Beispiel III (Beispiel IIIA, IIIB und IIIC) hergestellt, außer daß das Ammoniumbromidsalz weggelassen und durch zusätzliches Wasser ersetzt wurde. Alle drei Farbtinten weisen eine kleinere Oberflächenspannung als 4,5 · 10&supmin;&sup4; N/cm (45 dyn/cm) auf. Eine schwarze Tinte (Beispiel IVD), die 17% BASF X-34 Black-Farbstoff (30%ige Farbstofflösung), 3% Direct Red 227 (10%ige Farbstofflösung, Na-Salz), 6% Trimethylolpropan, 20% Sulfolan, 0,05% Polyethylenoxid (MG = 18 500), 0,05% Dowicil 200, 1,25% Ammoniumformat und Wasser (Rest) umfaßte, wurde ebenfalls hergestellt. Die Oberflächenspannung der schwarzen Tinte ist 5,3 · 10&supmin;&sup4; N/cm (53 dyn/cm).
Beispiel IVA, IVB und IVD wurden durch in voller Breite angeordnete Druckköpfe auf eine Reihe Normalpapier gedruckt und mit einem Mikrowellentrockner erhitzt. Das Tintenstrahldrucken der Tintenbeispiele IVA, IVB und IVC wurde auf dem NT-Satz der Normalpapiere unter Anwenden des Verfahrens mit einem einzigen Durchgang bei einer größeren Druckgeschwindigkeit als 18 Seiten je Minute durchgeführt. Die durchschnittliche Papiertemperatur war etwa 45-55ºC, nachdem es bedruckt worden und aus dem Mikrowellentrockner ausgetreten war. Es wurde kein Verschmieren der Bilder beobachtet. Die Farbtinten IVA, IVB und IVC kuppeln sehr gut mit dem Mikrowellentrockner ohne das NH&sub4;Br-Salz. Auf dem Normalpapier wurden ausgezeichnete Farbbilder mit geringem Ineinanderlaufen der Farben beobachtet.
Die Tinten (IVA, IVB, IVC und IVD) wurden ebenfalls auf mehrere Drucksubstrate (z. B. Normalpapier) gedruckt. Die schwarze Tinte (IVD) wurde mit einem in voller Breite angeordneten Druckkopf (600 spi) zuerst auf Normalpapier gedruckt, gefolgt vom Trocknen mit einem Mikrowellentrockner. Das die schwarzen Bilder umfassende Drucksubstrat wurde nachfolgend mit den Farbtinten IVC, IVA und IVB durch ihre entsprechenden, in voller Breite angeordneten Druckköpfe (600 spi) in der Druckfolge Cyan, Magenta und Gelb gedruckten. Sehr gute Vollfarbbilder wurden auf Normalpapier ohne Verschmieren bei einer Geschwindigkeit von 11 cm (4,33 Zoll) je Sekunde (etwa 18 Seiten je Minute) erhalten. Ein sehr geringes Schwarzfarbig- und Farbig/farbig-Ineinanderlaufen der Farben wurde auf vielen Papieren einschließlich Xerox Image Series LX-Papier beobachtet, wenn die schwarze Tinte (IVD) auf die gelbe Tinte (IVB) folgend gedruckt wurde.
Tabelle II zeigt die Daten für das Ineinanderlaufen der Farben als Mittelbereichsfrequenz-Linienkantenrauschen (MFLEN), das ein Beurteilungsverfahren für die Druckqualität einer Linie ist. Eine niedrige MFLEN-Zahl zeigt eine gute Bildqualität mit geringem Ineinanderlaufen der Farben in der Nähe der Grenze der schwarzen Tinte (IVD) und der gelben Tinte (IVB). Eine hohe MFLEN-Zahl zeigt eine schlechte Bildqualität mit unerwünschtem Ineinanderlaufen der Farben an. Ein MFLEN-Wert des Ineinanderlaufens der Farben von weniger als 20 ist im allgemeinen annehmbar.

Tabelle II: Daten für das Ineinanderlaufen von Farben bei den Tinten (IVD) und (IVB)

Papiertyp (siehe Beispiel III zu einer genauen Beschreibung) MFLEN-Daten

3NT 26
71NT 1.8
11NT 138
13NT 44
14NT 6.1
15NT 3.4

Beispiel V

Eine Tinte, die 5% Raven 5250-Ruß (ein AMES-negatives Pigment), 1,125% Natriumnaphthalinsulfonatsalz (Lomar D), 10% Sulfolan, 10% N-Acetylethanolamin, 0,05% Dowicil 200 und Wasser (Rest) umfaßte, wurde hergestellt.
Der pH dieser Tinte wurde neutral gestellt, zentrifugiert und durch eine Reihe von Membranfiltern 5,0 um/3,0 um/1,2 um filtriert. Die Tinte wurde durch Verwenden entweder eines Druckkopfs mit 600 spi oder eines Druckkopfs mit 300 spi auf Papier gedruckt.

Beispiel VI: Vergleichsbeispiel A

Eine schwarze Tinte, die 17,3% BASF X-34-Farbstoffkonzentrat (etwa 30%ige Farbstofflösung), 20% Ethylenglykol, 0,075% Polyethylenoxid (MG = 18 500), 0,1% Dowicil und Wasser (Rest) umfaßte, wurde hergestellt.
Die schwarze Tinte wurde auf pH 7,0 eingestellt und durch eine Reihe Membranfilter 5,0 um/1,2 um/0,8 um filtriert. Die Tinte wurde unter denselben Bedingungen wie den in Beispiel I, II und III beschriebenen getestet. Die Tinte wies nur 5 sec Latenz mit schlechtem Leistungsverhalten auf, wenn sie in einem Druckkopf mit 600 spi verwendet wurde. Das Ergebnis zeigt eindeutig den Vorteil der Tintenbeispiele I, II und III dieser Erfindung (siehe Tabelle I).

Beispiel VII: Vergleichsbeispiel B

Eine weitere schwarze Tinte, die 11,0% BASF X-34-Farbstoffkonzentrat (etwa 30%ige Farbstofflösung), 20% Ethylenglykol, 0,075% Polyethylenoxid (MG = 18 500), 0,1% Dowicil und Wasser (Rest) umfaßte, wurde hergestellt.
Die schwarze Tinte wurde auf pH 7,0 eingestellt und durch eine Reihe von Membranfiltern 5,0 um/1,2 um/0,8 um filtriert. Die Tinte wurde unter denselben Bedingungen wie den in Beispiel I, II und III beschriebenen getestet. Die Tinte wies nur 10 sec Latenz mit schlechtem Sprühleistungsverhalten auf, wenn sie in einem Druckkopf mit 600 spi verwendet wurde. Das Ergebnis zeigt eindeutig den Vorteil der Tintenbeispiele I, II und III dieser Erfindung (siehe Tabelle I).

Claims

1. Wäßrige Tintenstrahltintenzusammensetzung umfassend ein Farbmittel, ein Hydroxyamidderivat, das wenigstens zwei Hydroxygruppen und wenigstens eine Amidgruppe aufweist, oder ein Reaktionsprodukt eines Oxyalkylens und des Hydroxyamidderivats und ein schwefelhaltiges Feuchthaltemittel, das aus der aus Sulfoxid-, Sulfon- und Thiolderivaten bestehenden Gruppe ausgewählt ist, wobei das Hydroxyamidderivat durch die folgende Formel dargestellt wird:

worin R unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, CnH2n+1, cyclischem CnH2n-1, C&sub6;H&sub5;, C&sub5;H&sub4;N, OCnH2n+1 und sowohl substituierten oder unsubstituierten aromatischen Gruppen als auch heterocyclischen Gruppen mit drei bis zwanzig Kohlenstoffatomen besteht, wobei n eins bis vierzig ist, die Buchstaben J und X unabhängig aus H und CkH2k+1 ausgewählt sind und k null bis zwanzig ist, Q und P unabhängig aus zwei bis zwanzig ausgewählt sind, U und W unabhängig aus eins bis zwanzig ausgewählt sind, Y und Z unabhängig aus null bis vierzig ausgewählt sind, wobei Y + Z eins oder größer als eins sein muß, V und E unabhängig aus null bis vierzig ausgewählt sind, wobei V + E eins oder größer als eins sein muß, und P, Q, U, W, V, Z, E, Y, X und J unabhängig ausgewählt sind.

2. Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei das Hydroxyamidderivat aus der aus N,N-Bis(2-hydroxyethyl)oxamid und Isomeren davon bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

3. Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei das Oxyalkylen Ethylenoxid, Propylenoxid und Gemische davon einschließt.

4. Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, wobei [(CQH2Q)U-O]v] und (CpH2p)w-O]z unabhängig durch eine C&sub6;H&sub4;O-Gruppe oder eine Alkylphenoxygruppe substituiert ist.

5. Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das schwefelhaltige Feuchthaltemittel aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Sulfoxidderivaten einschließlich Alkylphenylsulfoxidderivate und Dialkylsulfoxidderivate; Sulfonderivaten einschließlich Sulfolan, Methylsulfolan, Ethylsulfolan, Propylsulfolan, Butylsulfolan, Dimethylsulfolan, Methylethylsulfolan, Sulfonderivaten einschließlich Alkylsulfonderivate, Dialkylsulfonderivate und Alkylphenylsulfonderivate; Thiolderivaten einschließlich Alkylthiolderivate, Phenylthiolderivate und Thioglykolderivate und Gemischen davon besteht.

6. Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die weiter ein Feuchthaltemittel umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus verschiedenen Glykolderivaten, 1,3-Propandiol, 1,5-Pentandiol, 1,6-Hexandiol, Glycerin, Trimethylolpropan, 1,3,5-Triolen, 1,2,5-Triolen, 2-Pyrrolidinon, N,N-Dimethylformamid, N- Methylacetamid, N,N-Dimethylacetamid, Caprolactam, Harnstoff, Betain, Alkoholen einschließlich Methanol, Ethanol, Isopropanol, n-Propanol, n-Butanol, n-Pentanol, n- Hexanol, Aminoalkoholderivaten, Reaktionsprodukten aus den vorstehenden Hydroxyverbindungen und Alkylenoxidderivaten, ihren Isomeren und Gemischen davon besteht.

7. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren umfassend das:

Einbringen wenigstens einer Tintenstrahltinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 in einen thermischen Tintenstrahldrucker;

Drucken mit wenigstens einem Tintenstrahldruckkopf, der aus der aus einem Einzeldruckkopf, einem Druckkopf mit geteilter Breite und einem in voller Breite angeordneten Druckkopf bestehenden Gruppe ausgewählt ist, in einem bildweisen Muster entsprechend digitaler Signale auf ein Drucksubstrat und

gegebenenfalls Erhitzen des Drucksubstrats durch ein Heizmittel auf irgendeiner Stufe des Druckverfahrens einschließlich davor, währenddessen, danach und Kombinationen davon.