-
Die vorliegende Erfindung betrifft
eine spezielle die Phase wechselnde Tintenzusammensetzung, welche
zum Drucken auf verschiedenen Substraten, vor allem auf Transparentfolien
verwendet werden kann, um hochqualitative medizinische Bilder herzustellen,
wie z. B. Röntgenbilder,
Ultraschallbilder, nuklearmedizinische Bilder, Magnetresonanzbilder,
Computer-Tomogramme, Positron-Emissions-Tomogramme und Angiografie-Aufnahmen.
Im Speziellen betrifft die vorliegende Erfindung eine die Phase
wechselnde Tinte, welche verwendet werden kann, um Bilder zu erzeugen,
welche die Bildqualität
und das erkennbare Erscheinungsbild von medizinischen schwarzen
Silberhalogenid-Bildern erreichen. Die Tinte wird durch Kombination
einem schwarzen farbgebenden Mittel, vorzugsweise eines Farbstoffs,
das eine mangelhafte niedrige Absorptionsregion in dem für den Menschen
sichtbaren Absorptionsspektrum aufweist, mit zumindest einem weiteren
farbgebenden Mittel, vorzugsweise einem Farbstoff, welches eine
hohe Absorptionsregion aufweist, die mit der mangelhaft niedrigen
Absorptionsregion des schwarzen Farbstoffes korrespondiert, formuliert.
-
Fotografische Röntgenfilme werden seit langer
Zeit in medizinisch bildgebenden Verfahren verwendet, um bei der
Durchführung
medizinischer Diagnosen zu helfen. Die schwarze Farbe, welche durch
die Entwicklung von fotografischen Filmen aus Silberhalogenid erzeugt
wird, weist eine in gewisser Weise bräunlich-schwarze Färbung auf.
Eine Mehrzahl der medizinisch bildgebenden fotografischen Filme
wird heutzutage auf einer transparenten Unterlage aus mit blauer
Tinte versehenem Polyester erzeugt, um eine eher neutral-schwarze
Schattierung in Folge der Entwicklung des Silberhalogenid Films
zu erzeugen. Radiologen wurden dahingehend trainiert, diese Filme
durch Betrachtung der subtilen Graduierungen in den optischen Dichten in
dieser speziellen schwarzen Schattierung auszuwerten. Es konnte
gezeigt werden, dass Silberhalogenid-Filme in der medizinischen Bildgebung
extrem hilfreich beim Erstellen medizinischer Diagnosen sind. Jedoch
weisen die Silberhalogenid-Zusammensetzungen für die medizinische Bildgebung
verschiedene Nachteile auf. Derartige unbelichtete Filme sind teuer,
haben begrenzte Haltbarkeit, und müssen gegen Licht und andere
Strahlungen geschützt
werden, benötigen
nasschemische Behandlung, um ein Bild zu entwickeln, und die Abfälle der
Chemikalien, welche für
die Entwicklung verwendet werden, erzeugen Probleme für die Umwelt.
-
Es wurde vorgeschlagen, in einem
bildgebenden Tintenstrahl-basierten System kommerziell verfügbare die
Phase wechselnde Tintenzusammensetzungen zu verwenden, welche ein
farbgebendes Mittel aus einem schwarzen Farbstoff auf Nicht-Silberhalogenid-Substraten
für Röntgenstrahlen
aufweisen, welche die gleiche blaue Tinte bzw. ein klare oder trübes Erscheinungsbild
in medizinisch diagnostischen bildgebenden Anwendungen aufweisen.
-
Es wurde herausgefunden, dass die
resultierenden Filme, welche kein Silberhalogenid enthielten und mit
einer die Phase wechselnden Tinte in einem tintenstrahlbildgebenden
System abgebildet wurden, von diagnostischer Qualität sind;
jedoch ist die schwarze Farbe unterschiedlich zu der, die die Radiologen
zu betrachten gewohnt sind. Es wurde festgestellt, dass die unterschiedliche
Farbe (d. h. eine bläulich-schwarze Schattierung
auf dem standardisierten mit blauer Tinte versehenen Röntgensubstrat)
von den großen
Unterschieden in der Absorption des schwarzen Farbstoffies über das
sichtbare Wellenlängenspektrum
von 380 Nanometern (nm) bis 670 nm im Vergleich zu der Absorption
von Bildern, welche auf Silberhalogenid-haltigen Filmen erzeugt
wurden, herrührt.
Beispielsweise ergeben sich für
einen standardschwarzen Farbstoff, wie z. B. Color Index (C. I.)
Solvent Black 45, Regionen mit hoher und niedriger Absorption. Des
Weiteren beträgt
der Absorptionsgrad in der Region um 475 nm nur etwa 60 bis 70 Prozent
des Absorptionsgrades in der Region um 580 nm. Dementsprechend passiert
mehr Licht das belichtete Substrat in der Region mit geringem Absorptionsgrad
als in der Region mit höherem
Absorptionsgrad, was einen nicht gewünschten Schattierungsunterschied
auf dem belichteten Filmsubstrat erzeugt, wiederum verglichen mit
einem Bild, welches auf einem Silberhalogenid-Film erzeugt wird.
-
EP-A-0546403 offenbart ein Aufzeichnungsmedium
für Thermaltransfer,
welches ein Substrat und eine Tintenzusammensetzung umfasst. Die
Tintenschicht umfasst einen ersten Farbstoff, welcher ein Absorptionsmaximum
bei einer Wellenlänge
von 420 bis 500 nm aufweist und einen zweiten Farbstoff, welcher
ein Absorptionsmaximum bei einer Lichtwellenlänge von 570 bis 650 nm aufweist.
-
WO-A-9110710 betrifft eine schwarze
Tinte, welche ein Vehikel enthält,
ein schwarzes Pigment, welches darin dispergiert ist und einen Farbstoff,
der zusammen mit jeder der Farben von besagtem Vehikel ein schwarzes
Erscheinungsbild während
der Tintenabscheidung erzeugt.
-
EP-A-0315406 betrifft eine Tintenzusammensetzung,
welche aus einem farbgebenden Material besteht, wobei eine erste
Komponente ein Wachs ist und eine zweite Komponente eine Fettsäure oder
ein Amid ist. Das farbgebende Material ist vorzugsweise ein öllöslicher
Farbstoff, welcher eine gute Beständigkeit gegenüber Hitze
und Wasser aufweist. Die Zusammensetzung weist eine Viskosität von nicht
weniger als 104 mPa·s bei Raumtemperatur auf,
und die zweite Komponente weist einen Schmelzpunkt auf, welcher
höher ist als
derjenige der ersten Komponente.
-
Folglich besteht ein Bedürfnis für eine verbesserte
die Phase wechselnde Tintenzusammensetzung, welche das Problem ausräumt, welches
durch die versuchte Verwendung von kommerziell verfügbarer schwarzer
die Phase wechselnder Tinte zur Anwendung auf Nicht-silberhalogenie-Filmen
für die
Fotografie irr bildgebenden Anwendungen der medizinischen Diagnostik
erzeugt wurde.
-
Dementsprechend ist ein Aspekt der
vorliegenden Erfindung auf eine die Phase wechselnde Tintenzusammensetzung
gerichtet, welche folgendes umfasst:
- – eine die
Phase wechselnde Tintenbasiskomponente,
- – eine
schwarze farbgebende Komponente, wobei die schwarze farbgebende
Komponente die Kombination umfasst von
- a) einem ersten farbgebenden Mittel, welches ein farbgebendes
schwarzes Mittel ist, das in der Region zwischen 425 bis 525 nm
einen Absorptionsgrad aufweist, der weniger als 80% oder weniger
als 70% des Absorptionsgrades in der Region zwischen 550 und 630
nm ist, und
- b) einem zweiten farbgebenden Mittel, welches zumindest ein
weiteres farbgebendes Mittel ist, das in der Region zwischen 425
und 525 nm einen Absorptionsgrad aufweist, der nicht geringer als
80% bezogen auf den Absorptionsgrad des ersten farb gebenden Mittels
in der Region zwischen 550 und 630 nm ist, so dass der Absorptionsgrad
der schwarzen farbgebenden Komponente in jeder der Regionen nicht
geringer als 80% bezogen auf den Absorptionsgrad in jeder anderen
Region ist.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden
Erfindung ist auf einem Verfahren zum Drucken eines medizinischen
Bildes auf einem transparenten Substrat gerichtet, wobei das Verfahren
folgende Schritte umfasst:
- a) Erzeugen eines
Bildes auf einer Oberfläche
einer vorübergehenden
Unterlage, wobei eine Vielzahl von Tinten verwendet wird, welche
jeweils eine schwarz farbgebende Komponente und eine die Phase wechselnde
Tintenbasiskomponente umfassen, wobei die schwarz farbgebende Komponente
folgende Kombination umfasst:
- I) einem ersten farbgebenden Mittel, welches ein farbgebendes
schwarzes Mittel ist, das in der Region zwischen 425 bis 525 nm
einen Absorptionsgrad aufweist, der weniger als 80% oder weniger
als 70% des Absorptüonsgrades
in der Region zwischen 550 und 630 nm ist, und
- II) einem zweiten farbgebenden Mittel, welches zumindest ein
weiteres farbgebendes Mittel ist, das in der Region zwischen 425
und 525 nm einen Absorptionsgrad aufweist, der nicht geringer als
80% bezogen auf den Absorptionsgrad des ersten farbgebenden Mittels
in der Region zwischen 550 und 630 nm ist, so dass der Absorptionsgrad
der schwarz farbgebenden Komponente in jeder der Regionen nicht
geringer als 80% bezogen auf den Absorptionsgrad in jeder anderen
Region ist.
- b) Transferieren des Bildes von der Grenzfläche der vorübergehenden Unterlage auf das
transparente Substrat.
-
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
-
Diese und weitere Aspekte, Merkmale
und Vorteile werden bei Betrachtung der folgenden detaillierten Offenbarung
der Erfindung deutlich, speziell wenn sie in Verbindung mit den
korrespondierenden Abbildungen betrachtet werden, wobei:
-
1 eine
grafische Darstellung eines sichtbaren Absorptionsspektrums eines
Röntgen-Bildes
aus dem Stand der Technik mit Silberhalogenid-Schwarz auf einem
Polyesterbasisfilm mit blauer Tinte ist, welches derzeit in der
medizinisch diagnostischen Bildgebung verwendet wird;
-
2 ist
eine grafische Darstellung eines sichtbaren Absorptionsspektrums
eines Bildes aus dem Stand der Technik mit Silberhalogenid-Schwarz
auf einem klaren Polyesterbasisfilm, welcher ebenso derzeit in der
medizinisch diagnostischen Bildgebung verwendet wird;
-
3 ist
eine grafische Darstellung eines sichtbaren Absorptionsspektrums
einer die Phase wechselnden Tinte, welche nur einen einzigen schwarzen
Farbstoff enthält
(C. I. Solvent Black 45), wobei der relative Absorptionsgrad gegen
die Wellenlänge
aufgetragen ist und das Spektrum eine Region mit niedrigen Absorptionsgrad
zwischen 425 und 525 nm zeigt;
-
4 ist
eine grafische Darstellung eines sichtbaren Absorptionsspektrums
von C. I. Disperse Orange 47, in welchem der relative Absorptionsgrad
gegen die Wellenlänge
aufgetragen ist und welches eine Region mit hohem Absorptionsgrad
zwischen 425 und 525 nm zeigt bzw. dort, wo die schwarze Tinte mangelnden
Absorptionsgrad aufweist; und
-
5 ist
eine grafische Darstellung eines sichtbaren Absorptionsspektrums
einer die Phase wechselnden Tinte, welche das farbgebende System
der vorliegenden Erfindung aufweist, wobei der relative Absorptionsgrad
gegen die Wellenlänge
aufgetragen ist und sich ein generell einheitlich hoher Absorptionsgrad in
dem sichtbaren Spektrum zwischen 380 und 630 nm zeigt.
-
Wie hierin verwendet, verstehen sich
die folgenden Bezeichnungen so, dass sie das Folgende bedeuten:
Ein ,kompatibles schwarzes farbgebendes System' bedeutet zumindest ein farbgebendes
Agens, welches schwarz in der Farbe ist und welches chemisch und
physikalisch kompatibel (d. h. nicht reaktiv und löslich) mit der
die Phase wechselnden Tintenbasis ist und mit den farbgebenden Agenzien
bzw. den farbgebenden Mitteln selbst. Es sollte sich verstehen,
dass das 'schwarze
farbgebende Agens', welches
in dem kompatiblen schwarzen farbgebenden System verwendet wird,
ein reines Schwarz (ein einzelnes farbgebendes Mittel) oder ein
zusammengesetztes Schwarz (eine Mischung von farbgebenden Mitteln)
ist. ,Lichtechtheit' bedeutet,
dass das farbgebende System resistent gegen das Ausbleichen in Folge
der Exposition gegen Licht ist. , Thermal stabil' bedeutet, dass das farbgebende System
sich nicht verfärbt,
nicht in der Lage ist zu oxidieren oder andersartig bei den Temperaturen
zu reagieren, die auftreten, wenn das Tintenstrahldrucksystem betrieben
wird.
-
Eine ,Region mit niedrigem Absorptionsgrad' und eine ,Region
mit hohem Absorptionsgrad' bedeuten, dass
der Absorptionsgrad von Licht in der Region mit niedrigem Absorptionsgrad
in dem für
den Menschen sichtbaren Antwortspektrum weniger als ungefähr 80% des
Absorptionsgrades von Licht in der Region mit hohem Absorptionsgrad
des für
den Menschen sichtbaren Antwortspektrums für die farbgebenden Mittel,
welche in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, ist. Dies
wird in 3 dargestellt,
worin das schwarze Farbstoffspektrum eine Region mit niedrigem Absorptionsgrad
zwischen 425 und 525 Nanometern (nm) aufweist und Regionen mit hohem
Absorptionsgrad zwischen 350 und 400 nm und zwischen 550 und 630
nm. Es sollte festgehalten werden, dass die für den Menschen sichtbare Antwort
nur zwischen 400 und 670 nm signifikant ist.
-
Darüber hinaus schließt ,Kompatibilität' vorzugsweise farbgebende
Mittel ein, welche „nicht-blühend" und stark auftragend
sind. ,Nicht-blühend' bedeutet, dass kein
farbgebendes Mittel kristallisieren und an der Oberfläche wandern
wird und sich selbst in Form eines staubartigen Puders auf der Oberfläche des
gedruckten Bildes manifestieren wird. Nicht ,wandern' bedeutet, dass ein
farbgebendes Mittel, wie z. B. ein Farbstoff, im Verlauf der Zeit
nicht innerhalb der Flächen
des Bildes wandern wird, beispielsweise von einer dunklen Fläche in Richtung
einer klaren oder hellen Fläche.
,Stark auftragen' bezeichnet
ein farbgebendes Mittel, welches einen starken Absorptionsgrad bezogen
auf eine Gewichtseinheit erzeugt oder eine sehr tiefe (optisch dichte) Farbe
ausgehend von einer minimalen Menge des farbgebenden Mittels. ,Farbgebendes
Mittel' oder ,farbgebendes
Agens' wird sich
so verstehen, dass vorzugsweise Farbstoffe eingeschlossen sind,
es können
jedoch ebenso geeignete Pigmente, farbige von Isocyanat abgeleitete
Urethanwachse, polymerische farbgebende Mittel und deren Derivate
eingeschlossen sein, wie auch gefärbte von Isocyanat abgeleitete
Mischungen aus Harnstoff- /Urethanharzen.
-
Die die Phase wechselnden Tinten
der vorliegenden Erfindung bestehen aus zwei Teilen, nämlich einer
Portion eines farbgebenden Systems und einem die Phase wechselnden
Tintencarrier oder den Basisanteil.
-
Der Prozentsatz des schwarzen farbgebenden
Systems bezogen auf die die Phase wechselnde Tintenbasis wird durch
die ausreichende Menge des schwarzen farbgebenden Systems bestimmt,
welches notwendig ist, den gewünschten
Absorptionsgrad zu erreichen. Der Prozentsatz des schwarzen farbgebenden Systems
bezogen auf die Tintenbasis liegt zwischen 0,1 und 7 Teilen, bezogen
auf 100 Gewichtsanteile (0,1% bis 7 %), und mehr bevorzugt zwischen
0, 2 bis 4 Teilen bezogen auf 100 Gewichtanteile (0,2% bis 4%).
-
Die farbgebende Portion der vorliegenden
Erfindung besteht vorzugsweise aus zwei oder mehr Farbstoffen. Einer
von diesen Farbstoffen ist ein schwarzer Farbstoff, wie z. B. Farbindex
Solvent Schwarz 45 (Color Index, C. I. Solvent Black 45). Andere
geeignete Farbstoffe können
C. I. schwarze Solvent Farbstoffe, Solvent Black 22, 27, 28, 29
und 35, einschließen.
Am meisten bevorzugt ist C. I. Solvent Black 45. Jedoch können alle
Arten von schwarzen Farbstoffen akzeptabel sein, welche die Kombination
der Eigenschaften von (1) Löslichkeit
in der die Phase wechselnden Tintenbasisportion, (2) thermische
Stabilität
und (3) hinreichende Lichtechtheit, um verwendbar für medizinische
bildgebende Anwendungen zu sein, aufweisen.
-
Die anderen farbgebenden Mittel des
farbgebenden Systems der vorliegenden Erfindung werden in erster
Linie deshalb gewählt,
weil sie einen vergrößerten Absorptionsgrad
in der Region mit mangelhaft niedrigen Absorptionsgrad im sichtbaren
Spektrum der schwarzen farbgebenden Mittel zur Verfügung stellen
(d. h. bei 425 bis 525 nm für
C. I. Solvent Black 45). Darüber
hinaus sollten diese anderen farbgebenden Substanzen auch hinreichende
Löslichkeit
in dem die Phase wechselnden Tintenbasisanteil besitzen; sowie thermische Stabilität, Kompatibilität mit der
schwarzen farbgebenden Substanz, Nicht-Wanderung und Lichtechtheit,
um verwendbar in medizinischen bildgebenden Anwendungen zu sein.
Darüber
hinaus ist es bevorzugt, dass diese zusätzliche farbgebende Substanz
oder diese zusätzlichen
farbgebenden Substanzen unter Umweltgesichtspunkten sicher und nicht
toxisch sind, gemäß dem Umweltchemikalien-Gesetz mit
Stoffregister der USA, dem Toxic Substance Control Act (TSCA), registriert
sind, nicht blühend
sind, in der Tintenauftragung stark sind, kommerziell anwendbar
sind und eine Zusammensetzung oder eine einzelne farbgebende Substanz
darstellen. Zwei besondere Farbstoffe, C. I. Disperse Orange 47
und C. I. C. I. Solvent Orange 60 sind als farbgebende Substanzen
bevorzugt.
-
Wenn C. I. Disperse Orange 47 und
C. I. Solvent Schwarz 45 in Kombination verwendet werden, hat man
festgestellt, dass das Verhältnis
der Geuvichtsanteile von C. I. Disperse Orange 47 zu C. I. Solvent Schwarz
45 vorzugsweise zwischen 5 und 10 Gewichtsanteilen des orangen Farbstoffes
bezogen auf 100 Teile des schwarzen Farbstoffes liegt, stärker bevorzugt
zwischen 7 und 8,5 Anteilen des orangen Farbstoffes bezogen auf
100 Anteile des schwarzen Farbstoffes. Es ist anzunehmen, dass die
Verhältnisse
der anderen geeigneten Farbstoffe je nach ihrer individuellen Auftragungsstärke der
Tinte eingestellt werden können.
-
Der resultierende Absorptionsgrad
des farbgebenden Systems in der die Phase wechselnden Tinte sollte
in etwa gleichmäßig durch
das sichtbare Spektrum von 380 nm bis 630 nm reichen (d. h. der
Absorptionsgrad in jeder einzelnen Region wird nicht weniger als
80%, bezogen auf den Absorptionsgrad in jeder anderen Region sein).
Der funktionelle Ansatz besteht in der Ausbalancierung des Absorptionsgrades
zwischen den Regionen mit hohem Absorptionsgrad und denjenigen mit
niedrigem Absorptionsgrad. Dies wird in 5 dargestellt, in welcher die Absorptionsgrade
der individuellen Farben in den 3 und 4 miteinander kombiniert
werden, was in einem substanziell ausbalancierten Absorptionsgrad über den
Abschnitt des sichtbaren Antwort-Spektrums des Menschen resultiert.
Darüber
hinaus sollte die Tinte der vorliegenden Erfindung alle der oben
zitierten gewünschten
Eigenschaften der farbgebenden Substanzen besitzen. Wo Pigmente
als farbgebende Substanzen eingesetzt werden, können ein Dispergierungsmittel
oder ein Tensid verwendet werden, um Ablagerung oder Aggregation
der Pigmente zu verhindern.
-
Jedes geeignete die Phase wechselnde
Tintenbasissystem kann für
die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werdn.
Geeignete die Phase wechselnde Tintenbasissysteme schließen diejenigen
ein, welche in US-Patent Nr. 4,889,560 beschrieben sind.
-
In einem bevorzugten Fall schließen die
die Phase wechselnden Tintenbasiszusammensetzungen, welche mit den
speziellen schwarzen Tinten der gewünschten optischen Dichte eingesetzt
werden, eine Tetra-Amid und eine funktionelle Mono-Amid-Verbindung sowie
ein modifizierendes Agens, welches einen Klebrigmacher, einen Weichmacher
und ein Antioxidanz enthält,
ein. Die bevorzugten Bereiche für
die Zusammensetzung der die Phase wechselnden Tintenbasiszusammensetzung
sind wie folgt: zwischen 10 und 50 und besonders bevorzugt zwischen
15 und 30 Gew.-% einer Tetra-Amid-Verbindung, zwischen 30 und 80
und besonders bevorzugt zwischen 40 und 55 Gew.-% einer Mono-Amid-Verbindung,
zwischen 0 und 40 und besonders bevorzugt zwischen 15 und 35 Gew.-%
eines Klebrigmachers, zwischen 0 und 30 und stark bevorzugt zwischen
4 und 10 Gew.-% eines Weichmachers und zwischen 0 und 2 und besonders
bevorzugt zwischen 0,05 und 1 Gew.-% eines Antioxidanz. Die die
Phase wechselnden Tintenbasiszusammensetzungen sind im weiteren
Detail in US-Patent Nr. 5,372,852 beschrieben.
-
Die Tinte, welche in dem Verfahren
und in dem System der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise
anfänglich
in einem festen Zustand und wird dann durch die Anwendung von Wärmeenergie
in einen geschmolzenen Zustand überführt, wobei
die Temperatur von 85°C
auf 150°C
ansteigt. Temperaturen, welche über
diesen Bereich hinausgehen, werden den Abbau oder den chemischen
Zusammenbruch der Tine im Verlauf der Zeit verursachen. Die geschmolzene
Tinte wird dann in Form eines Rasterverfahrens von den Tintenstrahldruckern
in den Tintenköpfen
auf die exponierte Oberfläche
der flüssigen
Schicht appliziert, die die vorübergehende
Transfer-Oberfläche ausbildet,
wo sie auf eine vorübergehende
Temperatur abgekühlt
wird und aushärtet,
so dass ein geeigneter Zustand erreicht wird, in dem sie auf die
letztendlich aufnehmende Oberfläche
durch Einbringen in den Spalt zwischen der Druck-bzw. der verschmelzenden
Walze und der flüssigen Schicht,
welche die zwischenzeitliche Transferoberfläche auf der als Unterlage fungierenden
Fläche
oder Trommel ausbildet, via Kontaktübertragung transferiert wird.
Diese vorübergehende
Temperatur, bei welcher die festgewordene Tinte in einem verformbaren
Zustand bewahrt wird, liegt zwischen 30°C und 80°C.
-
Sobald ein festes verformbares Tintenbild
den Spalt erreicht, wird es in seine letztendliche Bildkonformation
gebracht und haftet auf oder wird an dem letztendlich aufnehmenden
Substrat, entweder durch den Druck, welcher gegen das Tintenbild
auf dem letztendlich aufnehmenden Substrat durch die Druck- bzw.
verschmelzende Walze allein ausgeübt wird, fixiert oder durch
die Kombination des Drucks und der Hitze, welche durch einen geeigneten
aufheizenden Apparat erzeugt wird. Ein weiterer erhitzender Apparat
könnte
optional eingesetzt werden, um Wärme
bereitzustellen und das Verfahren in diesem Punkt zu erleichtern.
Der Druck, welcher auf das Tintenbild ausgeübt wird, liegt zwischen 68,95
kPa und 13790 kPa (10 bis 2000 Pfund pro Quadratinch (psi)) und
mehr bevorzugt zwischen 1379 und 6895 kPa (200 bis 1000 psi). Der
Druck muss hinreichend sein, damit das Tintenbild auf dem letztendlich
aufnehmenden Substrat anhaftet und hinreichend deformiert werden
kann, um sicherzustellen, dass Licht durch das Tintenbild ungebrochen
bzw. ohne sichtbare Abweichung in seinem Weg zwischen dem Eintritt
und dem Austritt in denjenigen Einheiten transmittiert wird, wenn
das letztendlich aufnehmende Substrat eine Transparentfolie ist,.
Sobald es an dem letztendlich aufnehmenden Substrat anhaftet, wird
das Tintenbild auf eine Raumtemperatur zwischen 20°C und 25°C abgekühlt. Die
Tinte, welche das Bild ausbildet, muss duktil sein oder muss in
der Lage sein, eine plastische Deformation ohne Fraktur auszuhalten
oder zu ertragen, wenn es oberhalb der Glasübergangstemperatur gehalten
wird. Unterhalb der Glasübergangstemperatur
ist die Tinte brüchig.
Die Temperatur des Tintenbildes in dem duktilen Zustand liegt zwischen –10°C und ungefähr dem Schmelzpunkt,
bzw. bei weniger als ungefähr
85°C. Das
indirekte Druckvertahren, welches hier beschrieben wird, wird im
größeren Detail
im US-Patent Nr. 5,389,958 beschrieben.
-
Eine weitere wichtige Eigenschaft
der die Phase wechselnden Tinten ist die Viskosität. Die Viskosität der geschmolzenen
Tinte muss mit den Anforderungen des Tintenstrahldrucker-Druckkopfes
abgeglichen sein. Zum Zwecke dieser Erfindung wird die Viskosität der die
Phase wechselnden Tinte auf einem Bohlin Model CS-50 Rheometer gemessen,
wobei eine Disken- oder eine Zigarren-förmige Geometrie verwendet werden.
Es ist bevorzugt, dass die Viskosität der die Phase wechselnden
Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bei etwa 140°C zwischen
10 und 16 mPa·s
(10 bis 16 Centipoise (cPs)) und mehr bevorzugt zwischen 12 und
14 mPa·s
(12 bis 14 cPs) liegt.
-
Die Viskosität der bevorzugten die Phase
wechselnden Tintenzusammensetzung kann entweder durch Zugabe von
mehr Mono-Amid-Verbindung oder mehr Tetra-Amid-Verbindung eingestellt werden. Wenn man
mehr Mono-Amid-Verbindung zusetzt, wird die Viskosität reduziert,
wohingegen die Zugabe von mehr Tetra-Amid-Verbindung die Viskosität vergrößern wird.
-
Das letztendlich aufnehmende Substrat,
welches mit der Tinte der vorliegenden Erfindung verwendet wird,
kann eine Vielzahl von Medien, einschließlich permeabler oder impenneabler,
transparenter, semitransparenter oder trüber Substrate, darstellen.
Für den
Fall, dass Papier verwendet wird, wird die Menge der Tinte, welche
durch den Drucker abgeschieden wird, um die gleiche offensichtliche
optische Dichte zu erzielen, in etwa die Hälfte der Menge betragen, welche
auf einem transparenten Substrat, wie z. B. Transparentfolien aus Polyesterfilm,
abgeschieden wird. Dies liegt daran, dass Licht durch die Tinte
auf dem Papier zweimal im reflexiven Modus dringt, einmal weg vom
und einmal zurück
zum Auge. Im Gegensatz dazu dringt das Licht, falls eine Transparentfolie
im transmittierenden Modus betrachtet wird, auf einmal durch und
geht direkt zum Auge. Die größere dynamische
Bandbreite hinsichtlich der optischen Dichte für Transparentfolien verglichen
mit Reflexions-Ausdrucken macht Transparentfolien zum bevorzugten
Medium für
medizinisch diagnostische bildgebende Verfahren, da sie unterscheidbare,
wahrnehmbare bzw. verwendbare Graustufen zur Verfügung stellen. Papier
hat eine begrenzte Bandbreite der maximalen optischen Dichte, die
bei Betrachtung im Reflexionsmodus erreichbar ist, welche keine
hinreichenden Level an schwarz erlaubt, welche erreicht werden müssen, um eine
verlässlich
sinnvolle diagnostische Anwendung zu gewährleisten. Transparentfolien
stellen dahingegen das bevorzugte Medium für diagnostische bildgebende
Verfahren dar, da sie in der Lage sind, eine größere Bandbreite der optischen
Dichte im Vergleich mit reflexiven Ausdrucken zu erzielen.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erlaubt, dass eine Vielzahl von Graustufen
durch Verwendung von Tinten mit vier verschiedenen Konzentrationen
der farbgebenden Systeme individuell und gemischt durch überlagerndes
Drucken erhalten werden können.
In dieser Ausführungsform
wird eine klare Tinte, welche nur die Basis ohne irgendein schwarzes
farbgebendes System verwendet, in Kombination mit Tinten verwendet,
welche drei verschiedene Prozentanteile bezogen auf das Gewicht
des Farbstoffes aufweisen; spezifisch etwa 0,41 Prozent bezogen
auf das Gewicht des schwarzen Farbstoffes, etwa 1,18 Prozent bezogen
auf das Gewicht des schwarzen Farbstoffes und 3,15 Prozent bezogen
auf das Gewicht des schwarzen Farbstoffes. Diese Farbstoff-Prozentzahlen
ergeben Tinten mit einer niedrigen, mittleren bzw. hohen optisch
dichten schwarzen Tinte. Alle der schwarzen Tinte schließen das
gleiche Verhältnis
des orangen Farbstoffes zum schwarzen Farbstoff ein, um einen mehr
einheitlichen Absorptionsgrad über
das sichtbare Spektrum zu erhalten. In dieser Ausführungsform
werden der Farbstoff C. I. Disperse Orange 47 und der Farbstoff
C. I. Solvent Black 45 zusammen verwendet. Sie werden im selben
Verhältnis
für alle
Tinten verwendet, und vorzugsweise liegt das Verhältnis von
C. I. Disperse Orange 47 Farbstoff zu C. I. Solvent Black 45 Farbstoff
zwischen 0,07 und 0,085 Anteilen an Orange, bezogen auf einen Anteil
an Schwarz. Dieses konstante Verhältnis des orangen Farbstoffes
zum schwarzen Farbstoff simuliert die schwarze Farbe, welche in
Röntgenstrahl-Filmen
erhalten wird, die Silberhalogenid-Filme für medizinisch bildgebende Verfahren
verwenden. Das zusammengesetzte farbgebende System der vorliegenden
Erfindung kann eingesetzt werden, wobei die individuellen farbgebenden
Komponenten so eingestellt werden können, dass ein Absorptionsspektrum
erzeugt wird, welches vergleichbar zu demjenigen eines Bildes auf
einem Silberhalogenid-Film ist. Die Herstellung des dreistufigen
Tintensystems, welches die klare Tinte nicht enthält, wird
Tinten von verschiedenen Gesamtintensitäten aufweisen, jedoch werden
die farbgebenden Komponenten ein konstantes Verhältnis zueinander in jeder der
drei Tinten aufweisen. Die verschiedenen Level der farbgebenden
Substanzen in den hier verwendeten Tinten erlauben die Erzeugung
von verschiedenen Leveln an optischer Dichte. Eine klare Tintenbasis
ohne jegliche schwarze oder orange Tinte wird in medizinisch bildgebenden
Anwendungen verwendet, um einen dynamischen Bereich in den optischen
Dichten mit Tinten von niedriger, mittlerer und hoher optischer
Dichte zu erhalten.
-
Die folgenden Beispiele dienen zum
Zwecke der Illustration für
die die Phase wechselnden Tintenformulierungen, welche erfolgreich
sowohl mit als auch ohne eine flüssige
vorübergehende
Transferoberfläche eingesetzt
werden können,
ohne dass beabsichtigt ist, die Erfindung auf die speziellen Materialien,
das Verfahren oder die verwendete Struktur zu limitieren. Alle Anteile
und Prozentzahlen beziehen sich auf das Gewicht so lange nicht explizit
etwas anderes angegeben ist.
-
BEISPIEL 1
-
Ein Weichmacher
(722
Gramm) und geschmolzenes Stearamid
(3746
Gramm) und ein Antioxidanz
(16,00
Gramm) wurden (in dieser Reihenfolge) zu einem auf 110°C vorgeheizten
Behälter
aus Edelstahl zugegeben. Die Komponenten wurden dann mit einem Schraubenmixer
(propeller mixen) durchmischt und ein Kolofoniumester-Harz
(1781,92 Gramm) wurde langsam zu dieser Mischung über einen
Zeitraum von 20 Minuten hinzugegeben, wobei die Mischung bei einer
Temperatur von zumindest 100°C
gehalten wurde. Ein dimerisches säurebasiertes Tetra-Amid
(1509,84 Gramm)
wurden anschließend
zu dieser Mischung über
einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugegeben, wobei ebenso eine minimale
Mischungstemperatur von 100°C
beibehalten wurde. Es wurde ermöglicht,
dass sich die Mischung für
eine Stunde weiter durchmischte, bis das gesamte Tetra-Amid aufgelöst war.
An diesem Punkt wurden ein orangen Farbstoff
(16,08 Gramm)
und ein schwarzer Farbstoff
(208,01 Gramm)
zugegeben, und es wurde ermöglicht,
dass sie für
etwa 2 Stunden durchmischt wurden. Die Tinte wurde anschließend durch
einen 2,0 um (2,0 micron) Filter (Pall Filter P/N PFY1U2-20ZJ, S/N
416) unter ungefähr
34,475 kPa (5 psi) an Stickstoffdruck passiert.
-
Eine Probe dieses Produkts wurde
hinsichtlich ihrer spektralen Stärke
getestet und die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Es wurde festgestellt, dass es 2,6% des schwarzen Farbstoffs und
0,197% des orangen Farbstoffs in dem filtrierten Produkt aufwies.
Die Viskosität
der Tinte wurde zu 12,89 mPa·s
(12,89 Centipoise) bei 140°C
festgestellt, wobei die Messung mit einem Bohlin Model CS-50 Rheometer
unter Verwendung einer Disketten- und einer Zigarren-förmigen Geometrie
durchgeführt
wurde. Das Verhältnis
der Absorption in der Region um 475 nm und der Region um 580 nm
betrug für
diese Tinte 0,978 : 1. Dynamische mechanische Analysen (dynamic
mechanical analyses, DMA) wurden auf einem Rheometrics Solids Analyzer (RSA
II) hergestellt von Rheo metrics, Inc. aus Piscataway, N. J. unter
Verwendung einer Dual-Cantilever-Strahl-Geometrie durchgeführt, um die folgenden physikalischen
Eigenschaften zu bestimmen: Glasübergangstemperatur
(Tg) = 10,8°C; Lagerungsmodul E' = 2,5 × 103 N/cm2 (E' = 2,5 × 109 dynes/cm2) bei
25°C und 1,5·103 N/cm2 (1,5 × 109 dynes/cm2) bei
50°C; das
Integral von log tan δ betrug
25,4 zwischen –40°C und 40°C. Die Tinte
zeigte einen die Phase wechselnden Übergang von etwa 90°C gemessen
durch die Technik von differenzieller Scanningkalometrie (differential
scanning calorimetry, DSC) unter Verwendung eines TA Instrument
DSC 2910 modulierten DSCs.
-
BEISPIEL 2
-
Ein Weichmacher
(217,5
Gramm) und geschmolzenes Stearamid
(1382,9
Gramm) und ein Antioxidanz
(5,4 Gramm)
wurden (in dieser Reihenfolge) zu einem auf 110 °C vorgeheizten Behälter aus
Edelstahl zugegeben. Die Kamponenten wurden dann mit einem Schraubenmixer
(propeller mixen) durchmischt und ein Kolofoniumester-Harz
(579,3 Gramm) wurde langsam zu dieser Mischung über einen Zeitraum
von 20 Minuten hinzugegeben, wobei die Mischung bei einer Temperatur
von zumindest 100°C
gehalten wurde. Ein dimerisches säurebasiertes Tetra-Amid
(516,5 Gramm) wurden
anschließend
zu dieser Mischung über
einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugegeben, wobei ebenso eine minimale
Mischungstemperatur von 100°C
beibehalten wurde. Es wurde ermöglicht,
dass sich die Mischung für
eine Stunde weiter durchmischte, bis das gesamte Tetra-Amid aufgelöst war.
An diesem Punkt wurden ein oranger Farbstoff
(6,8 Gramm)
und ein schwarzer Farbstoff
(88,4 Gramm) zugegeben,
und es wurde ermöglicht,
dass sie für
etwa 2 Stunden durchmischt wurden. Die Tinte wurde anschließend durch
einen 2,0 um (2,0 micron) Filter (Pall Filter P/N PFY1U2-20ZJ, S/N
416) unter ungefähr
34,475 kPa (5 psi) an Stickstoffdruck passiert.
-
Eine Probe dieses Produkts wurde
hinsichtlich ihrer spektralen Stärke
getestet und die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Es wurde festgestellt, dass es 3,081% des schwarzen Farbstoffs und
0,227% des orangen Farbstoffs in dem filtrierten Produkt aufwies.
Das Verhältnis
des orangen Farbstoffs zu dem schwarzen Farbstoff betrug 0,074 :
1. Die Viskosität
der Tinte wurde zu 12,88 mPa·s
(12,88 Centipoise) bei 140°C festgestellt,
wobei die Messung mit einem Bohlin Model CS-50 Rheometer unter Verwendung
einer Disken- und einer Zigarren-förmigen Geometrie durchgeführt wurde.
Das Verhältnis
der Absorption in der Region um 475 nm und der Region um 580 nm
betrug für
diese Tinte 0,970 : 1. Dynamische mechanische Analysen (dynamic
mechanical analyses, DMA) wurden auf einem Rheometrics Solids Analyzer
(RSA II) hergestellt von Rheometrics, Inc. aus Piscataway, N. J.,
unter Verwendung einer Dual-Cantilever-Strahl-Geometrie durchgeführt, um
die folgenden physikalischen Eigenschaften zu bestimmen: Glasübergangstemperatur
(Tg) = 10,8°C; Lagerungsmodul E' = 2,3 × 103 N/cm2 (E' = 2,3 × 109 dynes/cm2) bei
25°C und
1,4103 N/cm2 (1,4 × 109 dynes/cm2) bei
50°C; das
Integral von log tan δ betrug
25,2 zwischen –40°C und 40°C. Die Tinte
zeigte einen die Phase wechselnden Übergang von etwa 90°C gemessen
durch die Technik von differenzieller Scanningkalometrie (difterential
scanning calorimetry, DSC) unter Verwendung eines TA Instrument
DSC 2910 modulierten DSCs.
-
BEISPIEL 3
-
Ein Weichmacher
(226,8
Gramm) und geschmolzenes Stearamid
(1
229,7 Gramm) und ein Antioxidanz
(5,4 Gramm)
wurden (in dieser Reihenfolge) zu einem auf 110 °C vorgeheizten Behälter aus
Edelstahl zugegeben. Die Komponenten wurden dann mit einem Schraubenmixer
(propeller mixen) durchmischt und ein Kolofoniumester-Harz
(668,6 Gramm) wurde langsam zu dieser Mischung über einen Zeitraum
von 20 Minuten hinzugegeben, wobei die Mischung bei einer Temperatur
von zumindest 100°C
gehalten wurde. Ein dimerisches säurebasiertes Tetra-Amid
(567,8 Gramm) wurden
anschließend
zu dieser Mischung über
einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugegeben, wobei ebenso eine minimale
Mischungstemperatur von 100°C
beibehalten wurde. Es wurde ermöglicht,
dass sich die Mischung für
eine Stunde weiter durchmischte, bis das gesamte Tetra-Amid aufgelöst war.
An diesem Punkt wurden ein orangen Farbstoff
(2,5 Gramm)
und ein schwarzer Farbstoff
(33,0 Gramm) zugegeben,
und es wurde ermöglicht,
dass sie für
etwa 2 Stunden durchmischt wurden. Die Tinte wurde anschließend durch
einen 2,0 μm
(2,0 micron) Filter (Pall Filter P/N PFY1U2-20ZJ, S/N 416) unter ungefähr 34,475
kPa (5 psi) an Stickstoffdruck passiert.
-
Eine Probe dieses Produkts wurde
hinsichtlich ihrer spektralen Stärke
getestet und die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Es wurde festgestellt, dass es 1,21% des schwarzen Farbstoffs und
0,086% des orangen Farbstoffs in dem filtrierten Produkt aufwies.
Das Verhältnis
des orangen Farbstoffs zu dem schwarzen Farbstoff betrug 0,071 :
1. Die Viskosität
der Tinte wurde zu 12,78 mPa·s
(12,78 Centipoise) bei 140°C festgestellt,
wobei die Messung mit einem Bohlin Model CS-50 Rheometer unter Verwendung
einer Disken- und einer Zigarren-förmigen Geometrie durchgeführt wurde.
Das Verhältnis
der Absorption in der Region um 475 nm und der Region um 580 nm
betrug für
diese Tinte 0,957 : 1. Dynamische mechanische Analysen (dynamic
mechanical analyses, DMA) wurden auf einem Rheometrics Solids Analyzer
(RSA II) hergestellt von Rheometrics, Inc. aus Piscataway, N. J.
unter Verwendung einer Dual-Cantilever-Strahl-Geometrie durchgeführt, um
die folgenden physikalischen Eigenschaften zu bestimmen: Glasübergangstemperatur
(Tg) = 9,0°C; Lagerungsmodul E' = 2,3 × 103 N/cm2 (E' = 2,3 × 109 dynes/cm2) bei
25°C und
1,2103 N/cm2 (1,2 × 109 dynes/cm2) bei
50°C; das
Integral von log tan δ betrug
25,2 zwischen –40°C und 40°C. Die Tinte
zeigte einen die Phase wechselnden Übergang von etwa 92°C gemessen
durch die Technik von differenzieller Scanningkalometrie (differential
scanning calorimetry, DSC) unter Verwendung eines TA Instrument
DSC 2910 modulierten DSCs.
-
BEISPIEL 4
-
Ein Weichmacher
(212,5
Gramm) und geschmolzenes Stearamid
(1
180,2 Gramm) und ein Antioxidanz
(5,4 Gramm)
wurden (in dieser Reihenfolge) zu einem auf 110 °C vorgeheizten Behälter aus
Edelstahl zugegeben. Die Komponenten wurden dann mit einem Schraubenmixer
(propeller mixen) durchmischt, und ein Kolofoniumester-Harz
(689,0 Gramm) wurde langsam zu dieser Mischung über einen Zeitraum
von 20 Minuten hinzugegeben, wobei die Mischung bei einer Temperatur
von zumindest 100°C
gehalten wurde. Ein dimerisches säurebasiertes Tetra-Amid
(614,8 Gramm) wurden
anschließend
zu dieser Mischung über
einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugegeben, wobei ebenso eine minimale
Mischungstemperatur von 100°C
beibehalten wurde. Es wurde ermöglicht,
dass sich die Mischung für
eine Stunde weiter durchmischte, bis das gesamte Tetra-Amid aufgelöst war.
An diesem Punkt wurden ein orangen Farbstoff
(0,9 Gramm)
und ein schwarzer Farbstoff
(11,1 Gramm) zugegeben,
und es wurde ermöglicht,
dass sie für
etwa 2 Stunden durchmischt wurden. Die Tinte wurde anschließend durch
einen 2,0 um (2,0 micron) Filter (Pall Filter P/N PFY1U2-20ZJ, S/N
416) unter ungefähr
34,475 kPa (5 psi) an Stickstoffdruck passiert.
-
Eine Probe dieses Produkts wurde
hinsichtlich ihrer spektralen Stärke
getestet und die Ergebnisse sind in 5 dargestellt.
Es wurde festgestellt, dass es 0,42% des schwarzen Farbstoffs und
0,032% orangen Farbstoff in dem filtrierten Produkt aufwies. Das
Verhältnis
des orangen Farbstoffs zu dem schwarzen farbstoft betrug 0,076 :
1. Die Viskosität
der Tinte wurde zu 12,83 mPa·s
(12,83 Centipoise) bei 140°C
festgestellt, wobei die Messung mit einem Bohlin Model CS-50 Rheometer
unter Verwendung einer Disken- und einer Zigarren-förmigen Geometrie
durchgerührt
wurde. Das Verhältnis
der Absorption in der Region um 475 nm und der Region um 580 nm
betrug für
diese Tinte 0,983 : 1. Dynamische mechanische Analysen (dynamic
mechanical analyses, DMA) wurden auf einem Rheometrics Solids Analyzer
(RSA II) hergestellt von Rheometrics, Inc. aus Piscataway, N. J.,
unter Verwendung einer Dual-Cantilever-Strahl-Geometrie durchgeführt, um
die folgenden physikalischen Eigenschaften zu bestimmen: Glasübergangstemperatur
(Tg) = 9,5°C; Lagerungsmodul E' = 2,3 × 103 N/cm2 (E' = 2,3 × 109 dynes/cm2) bei
25°C und
1,2103 N/cm2 (1,2 × 109 dynes/cm2) bei
50°C; das Integral
von log tan δ betrug
25,2 zwischen –40°C und 40°C. Die Tinte
zeigte einen die Phase wechselnden Übergang von etwa 93°C gemessen
durch die Technik von differenzieller Scanningkalometrie (differential scanning
calorimetry, DSC) unter Verwendung eines TA Instrument DSC 2910
modulierten DSC.
-
BEISPIEL 5
-
Eine klare Tinte, unbehandelt mit
jeglichem farbgebenden System wurde gemäß der folgenden Prozedur hergestellt
und verwendet, um die dynamische Bandbreite in den optischen Dichten
zu erhalten, wenn sie in einem Tintenstrahldrucker mit schwarz gefärbten Tinten
mit niedriger, mittlerer und hoher optischer Dichte eingesetzt wurden.
Ein Weichmacher
(207,9
Gramm) und geschmolzenes Stearamid
(1
169,7 Gramm) und ein Antioxidanz
(5,4
Gramm) wurden (in dieser Reihenfolge) zu einem auf 110 °C vorgeheizten
Behälter
aus Edelstahl zugegeben. Die Komponenten wurden dann mit einem Schraubenmixer
(propeller mixen) durchmischt und ein Kolofoniumester-Harz
(711,0 Gramm) wurde langsam zu dieser Mischung über einen
Zeitraum von 20 Minuten hinzugegeben, wobei die Mischung bei einer
Temperatur von zumindest 100°C gehalten
wurde. Ein dimerisches säurebasiertes
Tetra-Amid
(605,8 Gramm) wurden
anschließend
zu dieser Mischung über
einen Zeitraum von 15 Minuten hinzugegeben, wobei ebenso eine minimale
Mischungstemperatur von 100°C
beibehalten wurde. Es wurde ermöglicht,
dass sich die Mischung für
eine Stunde weiter durchmischte, bis das gesamte Tetra-Amid aufgelöst war.
Die klare Tinte wurde anschließend
durch einen 2,0 um (2,0 micron) Filter (Pall Filter P/N PFY1U2-20ZJ,
S/N 416) unter ungefähr
34,475 kPa (5 psi) an Stickstoffdruck passiert.
-
Die Viskosität der klaren Tinte wurde zu
12,79 mPa·s
(12,79 Centipoise) bei 140°C
festgestellt, wobei die Messung mit einem Bohlin Model CS-50 Rheometer
unter Verwendung einer Disken- und einer Zigarren-förmigen Geometrie
durchgeführt
wurde. Dynamische mechanische Analysen (dynamic mechanical analyses,
DMA) wurden auf einem Rheometrics Solids Analyzer (RSA II) hergestellt
von Rheometrics, Inc. aus Piscataway, N. J., unter Verwendung einer
Dual-Cantilever-Strahl-Geometrie durchgeführt, um die folgenden physikalischen
Eigenschaften zu bestimmen: Glasübergangstemperatur
(Tg) = 11,1°C; Lagerungsmodul E' = 2,1 × 103 N/cm2 (E' = 2,1 × 109 dynes/cm2) bei
25°C und
1,1·103 N/cm2 (1,1 × 109 dynes/cm2) bei
50°C; das
Integral von log tan δ betrug
27,0 zwischen –40°C und 40°C. Die Tinte
zeigte einen die Phase wechselnden Übergang von etwa 94°C gemessen
durch die Technik von differenzieller Scanningkalometrie (differential
scanning calorimetry, DSC) unter Verwendung eines TA Instrument
DSC 2910 modulierten DSCs.
-
Die folgenden Prozeduren wurden verwendet,
um die Absorptionsspektren im sichtbaren Bereich der Tintenproben
in den Beispielen zu erhalten, und um den Farbstoffanteil in diesen
Proben zu bestimmen.
-
Eine Lösung der orange gefärbten schwarzen
Tinte wurde hergestellt durch einwiegen von etwa 0,16211 Gramm der
Tinte von Beispiel 1, wie grafisch in 5 dargestellt,
in einen Kolben mit 250 ml Volumen. Die Tinte wurde in n-Butanol
aufgelöst.
Nachdem die Tinte komplett aufgelöst war, wurde der volumetrische Kolben
auf sein Volumen mit n-Butanol
aufgefüllt.
Die Lösung
wurde sorgsam gemischt. Das Absorptionsspektrum der Probe wurde
gegen eine Referenzzelle, welche das Lösungsmittel, n-Butanol, aufwies,
in einem Zweistrahl Perkins-Elmer Lambda 2S UV-Visible Spektrometer
gemessen, welches zwischen 350 und 750 nm scannte. Die Absorptionsgrade
bei 580 nm und 475 nm wurden verwendet, um die aktuellen Mengen
der beiden Farbstoffe, welche in die Tinte nach dem Filtrieren eingebracht
vorlagen, zu kalkulieren.
-
Bestimmung des schwarzen
Farbstoffanteils in Tinten, welche das schwarze farbgebende System
enthielten
-
In dem sichtbaren Absorptionsspektrum
der Tinte von Beispiel 1 beträgt – wie grafisch
in 5 dargestellt – der Absorptionsgrad
bei 580 nm 0,5104 für
0,16211 Gramm der Tintenprobe in 250 ml an n-Butanol. Die spektrale
Stärke
betrug 787 ml A/Gramm (wobei A = Absorptionsgrad). Eine kommerziell
verfügbare schwarze
Tinte für
die Phaser® 340
und 350 Farbdrucker, welche 2,344% C. I. Solvent Schwarz 45 (C.
I. Solvent Black 45) Farbstoff enthielt, wies eine spektrale Stärke von
710 ml A/Gramm auf. Demzufolge enthält die Tinte von Beispiel 1 – wie grafisch
in 5 dargestellt – 787/710 × 2,344%,
bzw. 2,60% an schwarzer Tinte.
-
Bestimmung des orangen
Farbstoffanteils in Tinten, welche das schwarze farbgebende System
enthalten
-
Der Absorptionsgrad bei 580 nm in
dem sichtbaren Spektrum der Tinte in Beispiel 1 beträgt 0,5104 und
geht vollkommen auf die schwarze Tinte zurück. Keine Portion der orangen
Tinte absorbiert in dieser Region des Spektrums. Die Tinte, welche
nur schwarzen Farbstoff enthält,
weist einen Absorptionsgrad bei 475 nm auf, welcher 64,82% bezogen
auf den Absorptionsgrad (siehe 3)
bei 580 nm aufweist. Folglich ist der Absorptionsgrad bei 475 nm
in dem Spektrum (siehe 5),
welcher der schwarzen Tinte zugeordnet werden kann, 0,5104 × 0,6482
bzw. 0,3308. Da der Absorptionsgrad in dem sichtbaren Spektrum der
Tinte von Beispiel 1 – wie
grafisch in 5 dargestellt – tatsächlich 0,4991
ist, ist der zusätzliche
Absorptionsgrad vollständig
auf die Menge des orangen Farbstoffes zurückzuführen, welcher vorhanden ist,
d. h. 0,4991 – 0,3308
= 0,1683. Der orange Farbstoff (siehe 4)
wurde bestimmt unter der Verwendung des oben genannten Spektrometer und
wies einen Absorptionsgrad von 0,527 bezogen auf jedes 1 mg an Farbstoff
in 250 ml an n-Butanol auf. Folglich muss der Anteil des orangen
Farbstoffes in dem schwarzen farbgebenden System 0,1683/0,527 = 0,319
mg betragen. Eine Probe der Größe von 162,11
mg der Tinte an Beispiel 1 wurden verwendet, um ein sichtbares Spektrum
zu erzeugen (siehe 5).
Daher ist der orange Anteil der Probe der Tinte von Beispiel 1 – wie grafisch
in 5 dargestellt – 0,319
mg dividiert durch 162,11 mg bzw. 0,197% orangen Farbstoff in dem
schwarzen Farbstoff. Das Verhältnis
von orange zu schwarzen Farbstoffen beträgt – wie in 5 dargestellt- 0,197 bis 2,60 bzw. 0,076 zu 1,00.
-
Test betreffend
die thermale Stabilität
-
Eine Tinte, wie in Beispiel 1 oben
beschrieben, wurde für
408 Stunden in einem Becherglas zusammen mit einem simulierten Druckkopfreservoir
in einem Ofen bei ungefähr
145°C erhitzt.
Die spektrale Stärke
(in Milliliter Absorptionsgrad pro Gramm) verringerte sich von 771
auf 645 oder alternativ, verlor die Tinte etwa 16,3% ihrer ursprünglichen
Farbstoffstärke.
Diese Bedingungen stellen in sehr vorteilhafter Weise einen Vergleich
mit den Bedingungen bei der praktischen Durchführung dar, wo erwartet werden
kann, dass die Tinte einer erhöhten
Temperatur in dem Druckkopf von etwa 140°C für zumeist und üblicherweise
weniger als 8 Stunden ausgesetzt wird.
-
Test auf Kompatibilität
-
Die schwarzen und orangen Farbstoffe
der Beispiele 1–4
wurden beiderseits als kompatibel festgestellt, wenn sie in einem
Tektronix Phaser® 350 Drucker mit einem
modifizierten Druckkopf verwendet wurden, in welchem die cyanfarbenen,
gelben, magentafarbenen und schwarzen Farbstoffe durch die Tinten
der Beispiele 5, 4, 3 bzw. 2 mit dem klaren, niedrigen, mittleren
und hohen optischen Dichten ersetzt wurden. Kein Kleben an jeglicher
Art von Öffnungen
des Druckkopfes wurde beobachtet, sogar bei absaugenden/abwischenden
Zyklen in dem Drucker und sogar bei ausgedehnter Verweilzeit der
Testtinten in dem Drucker.
-
Keine Reaktion trat zwischen diesen
Tinten auf und keine Niederschläge
wurden in den Tinten auf oder in der Umgebung der Druckkopfoberfläche während einer
Vielzahl von normalen Entleerungszyklen ausgebildet, während der
Drucker lief.
-
Test auf Haftstabilität
-
Proben der Tinten der Beispiele 1–5 und einer
kommerziell erhältlichen
schwarzen Tinte wurden in einem Tektronix Phaser® 350
Farbdrucker hinsichtlich ihrer Haftstabilität auf transparenten Filmen
oder auf Substraten getestet, welche üblicherweise für fluoreszie rende
Durchlichtabbildung in den medizinischen Diagnosen eingesetzt werden.
Dies wird im Folgenden beschrieben. Der erste Datensatz betrifft
eine Probe, welche zweimal abgebildet wurde, zum einen Mal mit der
Tinte von Beispiel 1 und dann mit der Tinte von Beispiel 3, um eine
125% Bedeckung auf der abgebildeten Fläche zu erreichen. Die verbleibenden
Proben wurden nur einmal mit den angegebenen Tinten von hoher, mittlerer
und niedriger oder klarer optischer Dichte abgebildet bzw. mit der
kommerziell verfügbaren
schwarzen Tinte, um das Haften auf den transparenten Filmsubstraten zu
vergleichen.
-
Eine kleine Testfixierung, welche
eine quadratisch abgebildete Probe von 4,83 cm (1,9'') einer 100%igen fest abgefüllten die
Phase wechselnden Tinte auf einem transparenten letztendlich aufnehmenden Substrat
straft hält,
wurde für
jeden Test verwendet. Ein runder, ungefähr 1,27 (1/2 Inch) großer Durchmesser großer und
ungefähr
0,635 cm (1/4 Inch) hoher Plastikkopf montiert auf einer flachen
Metallfeder schlägt
auf das Medium oder die nichtbedruckte Seite der Probe vertikal
zentriert und gerade oberhalb des Mittelpunktes. Der Hammer wird
von einer 7,62–12,7
cm (3–5
Inch) langen, 0,48 cm (7/16 Inch) breiten und ungefähr 0,09 cm
(0,0035 Inch) dicken Metallfeder getrieben, welche etwa 2,54 cm
(1 Inch) unter Verwendung eines Triggers und eines Freisetzungsverfahrens
zurückgespannt
wird. Die Probe wird gesichert von zwei Haltepolen auf jeder Seite,
welche die Probe entlang der gesamten Länge einer jeden Seite festhalten
durch Einklemmen der Probe zwischen dem Halter und einem weiteren
Stück einer
Klammer. Die Menge der Tinte, welche auf dem bedruckten transparenten
Draht nach dem Stoß verbleibt,
wird in der Verwendung eines softwaregestützten Bildanalyseprogramms
bestimmt und unter Verwendung eines Flachbettscanners, der zuerst
eine ausgewählte
Fläche
[eine 3,7 × 2,77
cm rechteckige Fläche
(eine 1,46 × 1,09'' rechteckige Fläche)] des mit dem Hammer geschlagenen
Bildes bei einer Auflösung
von 173 dots pro cm (349 dots pro Inch) scannt und dann die gescannte
Fläche
analysiert. Das Softwareprogramm berechnet anschließend den
Prozentsatz der Tinte, welche von der gescannten rechteckigen Fläche entfernt
wurde, was erlaubt, eine Interpolation durchzuführen, um den prozentualen Tintenanteil
zu bestimmen, welcher auf dem transparenten Substrat zurückbleibt.
Dies ist in Tabelle 1 gezeigt.
-
Druckbeständigkeitstest
-
Beständigkeitstests gegen Ritzen
von fest befüllten
mit die Phase wechselnder Tinte bedruckten transparenten Substraten,
welche die Proben der Tinten und das Druckverfahren für die Proben
wie oben für
den Haftbeständigkeitstest
beschrieben verwendeten, wurde wie folgt durchgeführt. Eine
hinsichtlich gewichtsvariable Ritztest-Vorrichtung wurde angewandt,
welche aus drei Armen mit beschwerten Ritzfingern und einer Metallplatte
besteht, an welche eine Ritzprobe befestigt ist. Die Metallplatte
bewegt den Ausdruck unter den Ritzfingern. Ein Ausdruck mit einem
zu 100% fest befüllten
Bild (zumindest 25,4 cm (10'') lang und breit
genug für
bis zu sechs verschachtelte Ritzpfade der Ritzfinger, von denen
ein jeder etwa 5,1 cm (2 Inch) in Breite war) auf einem Transparentsubstrat
wurde an die bewegliche Metallplatte befestigt, so dass die Rillen
entlang der Länge
des Substrates auf der Seite des Tintenbildes liefen. Die drei Ritzfinger
wiesen ein Nettogewicht von 924, 660 bzw. 396 Gramm während des
ersten Ritztests auf. Jeder Ritzfinger war 1,27 cm (0,5'') breit, 3,16 cm (1,245'') lang und war damit äquivalent
zu einer Kontaktkurve von einer 2,53 cm (0,995'')
Durchmesserscheibe. Die Scheibe war frei von jeglicher Tinte besonders,
bevor der Ritztest durchgeführt
wurde. Die Ritzfinger waren leicht an einem Ende der bedruckten
Portion des Substrates erniedrigt, so dass die Ritzfinger Kanten
von einem Kontaktwinkel von etwa 75° entlang der Hauptkante des
Drucks und ungefähr
15° entlang
der abfallenden Kante aufweisen (d. h. das Bild wurde gegen die
Ritzfinger gezogen, nicht geschoben). Die bewegliche Metallplatte
wurde über
22,86 ± 0,08
cm (9 ± 1/32
Inch) bei einer Geschwindigkeit von 1,143 ± 0,13 cm pro Sekunde (0,45 ± 0,05
Inch/Sekunde bewegt. Eine zweite Rille wurde auf den Transparentfolien
auf den gleichen Ritzproben erzeugt mit den drei Ritzfingern, welche
ein Nettogewicht von 1188, 1056 bzw. 792 Gramm enthielten.
-
Die Summe der Flächen resultierend in sechs
Rillen für
jedes Transparentmedium, wurde in mm2 gemessen
unter Verwendung des Flachbettscanners und des oben beschriebenen
Bildanalysesoftwaresystems wie im Hinblick auf die Haftbeständigkeitstests
eingesetzt. Die Fläche
mit der entfernten Tinte ist in Tabelle 1 gezeigt.
-
-
Die Ergebnisse zeigen, dass die schwarz
schattierten Tinten in den Beispielen 2–4 und in der klaren Tinte
in Beispiel 5 bessere Haftbeständigkeit
auf Transparentmedien zur Verfügung
stellen, verglichen mit der derzeitig kommerziell erhältlichen
schwarzen Tektronix Phaser® 350 Tinte und der zweimal
bedruckten oder über
die Maßen
stark bedruckten Probe, und dass die schwarz schattierten Tinten
in den Beispielen 2–4
auch eine bessere Ritzfestigkeit zeigen.
-
Obwohl wir die Prinzipien unserer
Erfindung in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt und
beschrieben haben, sollte es vollständig für den Fachmann auf dem Gebiet
offensichtlich sein, dass die Erfindung in ihrer Anlage und im Detail
ohne Abweichung von diesen Prinzipien modifiziert werden kann. Beispielsweise kann
die Tintenbasis oder die Carrier-Zusammensetzung zum Ausbilden der
Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ein semikristallines
oder kristallines Wachs niedriger Viskosität, ein Esterwachs, ein Polyethylenwachs,
ein mikrokristallines Wachs oder ein Paraffin in Kombination mit
einem Kohlenwasserstoff oder einem Harz-basierten amorphen Material
sein oder ein Oligomer, oder ein Polymer von niedrigen molaren Gewicht
oder ein Copolymer, oder ein Klebrigmacher, oder ein Weichmacher
oder Kombinationen davon. Darüber hinaus
kann die die Phase wechselnde "Tintenbasis
oder die Carrier-Zusammensetzung
von Isocyanat abgeleitete Urethan-Harze umfassen, von Isocyanat
abgeleitete vermischte Urethan-/Harnstoff-Harze, von Isocyanat abgeleitete
Urethanwachse und Kombinationen davon, wie in der parallel anhängigen US-Patentanmeldung
mit Seriennr. 08/672,815 mit dem Titel "Phase Change Ink Formulation Using Urethane and
Urethane/Urea Isocyanate Derived Resins", eingereicht am 28. Juni 1996 (korrespondierende
europäische
Patentanmeldung Nr. 97 304727.7) offenbart ist, bzw. in 08/907,805,
Docket No 6222 US 1, mit dem Titel (Phase Change Ink Formulation
Using an Isocyanate-Derived Wax and a Clear Ink Carrier Base", eingereicht am
B. August 1997 (korrespondierende europäische Patentanmeldung Nr. 98
306380.1). Die Kombination des Tintencarriers oder der Basiszusammensetzung
mit dem kompatiblen schwarzen farbgebenden System können entweder
mit einem direkt druckenden oder einem indirekten Transfer- oder
einem Offset-druckenden Drucker verwendet werden. Auch die die Phase
wechselnden Tinten, welche das farbgebende System der vorliegenden
Erfindung einsetzen, können
zusammen mit einem das Haften verbessernde Coating verwendet werden, das
auf das transparente Substrat vor dem Bedrucken angewandt wird.
Alle Patente und Patentanmeldungen, welche hierin zitiert werden,
sind hiermit speziell eingebracht durch Verweis an der entsprechenden
Stelle.
-
Wie hier bereits erwähnt, stellt
die vorliegende Erfindung eine die Phase wechselnde Tintenzusammensetzung
bereit, welche Folgendes umfasst:
- I) eine die
Phase wechselnde Tintenbasiskomponente und
- II) eine schwarze farbgebende Komponente,
wobei
die schwarze farbgebende Komponente generell einen Absorptionsgrad über ein
Antwortspektrum aufweist, welches das für den Menschen sichtbare Spektrum
oder eine operative Annäherung
desselben ist, so dass das Absorptionsvermögen der schwarzen farbgebenden
Komponente von einem normalen menschlichen Betrachter als Schwarz
auf einem nicht-Silberhalogenid-haltigen Röntgenfilm gesehen wird, wobei
die schwarze farbgebende Komponente ein erstes und ein zweites farbgebendes
Mittel umfasst, in welchem das erste farbgebende Mittel ein schwarzes
farbgebendes Mittel ist, welches zumindest eine spektrale Region
mit relativ niedrigem Absorptionsgrad relativ zur Ausgewogenheit
des oben genannten Antwortspektrums aufweist, so dass der Absorptionsgrad über besagtes
Antwortspektrum von besagten schwarzen ersten farbgebenden Mittel
auf nicht-Silberhalogenid-haltigen Röntgenfilmen als ein bläuliches
Schwarz von einem normalen menschlichen Betrachter gesehen werden
würde,
charakterisiert dadurch, dass das zweite farbgebende Mittel von
besagter schwarzer farbgebender Kom ponente ein farbgebendes Mittel
ist, welches einen Absorptionsgrad in zumindest einem Teil der spektralen
Region (der spektralen Regionen) mit niedrigem Absorptionsgrad des
ersten schwarzen farbgebenden Mittels aufweist, so dass die schwarze
farbgebende Komponente als Schwarz und nicht als bläuliches
Schwarz von einem normalen Betrachter der schwarzen farbgebenden Komponente
auf nicht-Silberhalogenid-haltigen Röntgenfilmen gesehen wird.
-
Die Erfindung schließt eine
schwarze farbgebende Kombination zur Anwendung in einer Tinte, wie oben
definiert, ein, wobei besagte farbgebende Kombination ein erstes
und ein zweites farbgebendes Mittel, wie oben definiert, als separate
Ingredienzien in einer unvermischten Kombination umfasst oder als
eine optional homogenisierte Mischung von besagten ersten und zweiten
farbgebenden Mitteln.
-
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung
ist eine Zusammensetzung, welche ein System einer die Phase wechselnden
Tintenbasis in Kombination mit einem kompatiblen farbgebenden System
umfasst, wobei das farbgebende System eine Kombination umfasst von
- (1) einem schwarzen farbgebenden Mittel, welches
einen Absorptionsgrad in der 450 bis 500 (beispielsweise 475) nm
Region aufweist, welcher weniger als 80% von dem Absorptionsgrad
in der 550 bis 600 (beispielsweise 580) nm Region beträgt, und
- (2) eine hinreichende Menge von zumindest einem farbgebenden
Mittel, welches einen Absorptionsgrad in der 450 bis 500 nm Region
aufweist, wobei das farbgebende System ein Verhältnis der Absorptionsgrade in
der 450 bis 500 nm Region zu der 550 bis 600 nm Region von ungefähr 0,9 :
1 bis ungefähr
1,1 : 1 (beispielsweise 0,92 : 1 bis 1,01 : 1) aufweist.