-
Die vorliegende Erfindung betrifft
das Gebiet der Tintenstrahldrucktechnologie. Spezieller ist die
vorliegende Erfindung auf eine Tintenzusammensetzung gerichtet,
die spezielle Komponenten zur Verringerung der Stichfleckigkeit,
des Nassschmierens oder der Kantenzackigkeit beim Tintenstrahldrucken
enthält.
-
Das Tintenstrahldrucken wird häufig mit
einem Druckkopf durchgeführt,
der eine Breite hat, die geringer ist als diejenige des zu bedruckenden
Substrats. Der Druckkopf wandert typischerweise über das Substrat in einer Verarbeitungsrichtung
zum Drucken einer Reihe, und das Substrat wird dann in einer Richtung
senkrecht oder quer zu der Verarbeitungsrichtung vorwärts bewegt,
wodurch es ermöglicht
wird, dass der Druckkopf wieder über
das Substrat wandert und eine andere Reihe benachbart zu der bereits
gedruckten Reihe druckt. Die Stichfleckigkeit ist ein Phänomen, das
beim Tintenstrahldrucken beobachtet wird, wenn ungleichmäßige unbedruckte
Flächen
(die z. B. weiß erscheinen,
wenn auf weißem
Papier gedruckt wird) auftreten, wo sich die Zeilen während des
Druckverfahrens treffen. Während
des Druckverfahrens scheint sich die Tinte von den Stich-/Reihenkanten
oder Linien "zurückzuziehen", bevor die Tinte
trocknet, was zu ungleichmäßigen Bildern
und Bildfehlern führt,
insbesondere in festen Bildbereichen, die als unbedruckte (z. B.
weiße
auf weißem Papier)
Linien erscheinen, die über
das Bild in einer Richtung parallel zu der Reihe laufen. Das Problem
ist besonders auffallend, wenn Pigmentfärbemittel in der Tinte verwendet
werden. Ein anderes Problem, welches bei Tintenstrahldruckverfahren
häufig
auftritt, ist das Nassschmieren. Nassschmieren tritt auf, wenn ein
Bild Schmieren zeigt, wenn es der Wirkung eines nassen, dynamischen,
abrasiven physikalischen Kontakts unterworfen wird, wie ein befeuchteter
Daumen, der über
das Bild gezogen wird, ein Markieren mit einer Filzspitze, die über das
Bild gezogen wird, oder Ähnliches.
Ein noch anderes Problem, das häufig
in Tintenstrahldruckverfahren auftritt, ist Kantenzackigkeit (Mittelfrequenzlinie-Kantenrauschen,
als MFLEN bezeichnet) des gedruckten Bildes auf dem Substrat, insbesondere,
wenn das Substrat Normalpapier ist.
-
Obwohl bekannte Zusammensetzungen
und Verfahren für
ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, verbleibt demgemäß ein Bedürfnis für verbesserte
Tintenzusammensetzungen. Zusätzlich
verbleibt ein Bedürfnis
für Tintenzusammensetzungen,
welche verringerte Stichfleckigkeit zeigen, wenn sie in Tintenstrahldruckverfahren
verwendet werden. Ferner verbleibt ein Bedürfnis nach Tintenzusammensetzungen,
die Pigmentfärbemittel
enthalten, welche eine verringerte Stichfleckigkeit zeigen, wenn
sie in Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden. Zusätzlich verbleibt
ein Bedürfnis
für Tintenzusammensetzungen,
welche verringertes Nassschmieren zeigen, wenn sie auf ein Substrat
zur Erzeugung eines Bildes aufgebracht werden. Es besteht auch ein
Bedürfnis
nach Tintenzusammensetzungen, welche verringertes Nassschmieren
aufweisen, wenn sie in Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden.
Zusätzlich
besteht ein Bedürfnis
nach Tintenzusammensetzungen, die Pigmentfärbemittel enthalten, welche
verringertes Schmieren aufweisen, wenn sie in Tintenstrahldruckverfahren
verwendet werden. Ferner besteht ein Bedürfnis nach Tintenzusammensetzungen,
welche verringerte Kantenzackigkeit (MFLEN) aufweisen, wenn sie
in Tintenstrahldruckverfahren verwendet werden.
-
Die vorliegende Erfindung ist auf
eine Tintenzusammensetzung gerichtet, welche umfasst
ein wässriges,
flüssiges
Vehikel,
ein Färbemittel,
ein
Polymer der Formel (1)
worin
m, n, x und y jeweils ganze Zahlen sind, welche die Anzahl von Wiederholungsmonomereinheiten
bedeuten, worin das Verhältnis
von x : y 10 : 90 bis 90 : 10 beträgt, und worin das Polymer in
der Tintenzusammensetzung in einer Menge von 0,2 bis 3 Gew.-% der
Tintenzusammensetzung vorhanden ist, und
ein polymeres Additiv
der Formel (2)
worin
R
1 und R
2 unabhängig ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen und Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen,
R
3 und R
4 unabhängig ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
und x und y jeweils unabhängig
eine Zahl von 10 bis 400 sind.
-
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung sind in den Unteransprüchen
wiedergegeben.
-
Die Tinten der vorliegenden Erfindung
enthalten ein wässriges,
flüssiges
Vehikel. Das flüssige
Vehikel kann ausschließlich
aus Wasser bestehen, oder es kann eine Mischung von Wasser und sowohl
einer wasserlöslichen
oder mit Wasser mischbaren organischen Komponente, wie Ethylenglycol,
Propylenglycol, Diethylenglycole, Glycerin, Dipropylenglycole, Polyethylenglycole,
Polypropylenglycole, Amide, Ether, Harnstoff, substituierte Harnstoffe,
Ether, Carbonsäuren
und ihre Salze, Ester, Alkohole, Organosulfide, Organosulfoxide,
Sulfone (wie Sulfolan), Alkoholderivate, Carbitol, Butylcarbitol,
Cellusolve, Tripropylenglycolmonomethylether, Etherderivate, Aminoalkohole,
Ketone, N-Methylpyrrolidinon, 2-Pyrrolidinon, Cyclohexylpyrrolidon,
Hydroxyether, Amide, Sulfoxide, Lactone, Polyelektrolyte, Methylsulfonylethanol,
Imidazol, Betain und andere wasserlösliche oder mit Wasser mischbare
Materialien als auch Mischungen davon umfassen.
-
Die Tinten der vorliegenden Erfindung
enthalten auch ein Färbemittel.
Das Färbemittel
kann entweder ein Farbstoff oder ein Pigment sein. Jeder geeignete
oder erwünschte
Farbstoff, einschließlich
anionische Farbstoffe, kationische Farbstoffe, nicht-ionische Farbstoffe,
zwitterionische Farbstoffe und Ähnliches,
können in
der Tinte verwendet werden. Der Farbstoff ist in der Tintenzusammensetzung
in jeder erwünschten
oder wirksamen Menge vorhanden, typischerweise von 0,05 bis 15 Gew.-%
der Tinte, bevorzugt von 0,1 bis 10 Gew.-% der Tinte und bevorzugter
von 1 bis 5 Gew.-% der Tinte, obwohl die Menge außerhalb
dieser Bereiche liegen kann.
-
Beispiele von geeigneten Pigmenten
für die
Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen verschiedene Ruße, wie
Kanalruß,
Ofenruß,
Lampenruß und Ähnliches.
Gefärbte
Pigmente umfassen sowohl rote, grüne, blaue, braune, magentafarbene,
cyanfarbene und gelbe Teilchen als auch Mischungen davon. Bevorzugt
ist die Pigmentteilchengröße so klein
wie möglich,
um eine stabile kolloidale Suspension der Teilchen in dem flüssigen Vehikel
zu ermöglichen,
und um ein Verstopfen der Tintenkanäle zu verhindern, wenn die
Tinte in einem thermischen Tintenstrahldrucker verwendet wird. Bevorzugte
mittlere Teilchendurchmesser betragen gewöhnlich 0,001 bis 5 μm (Mikron)
und bevorzugter 0,1 bis 1 μm
(Mikron), obwohl die Teilchengröße außerhalb
dieser Bereiche liegen kann. In den Tintenzusammensetzungen der
vorliegenden Erfindung ist das Pigment in jeder wirksamen Menge
vorhanden, um den erwünschten
Färbungsgrad
zu erzielen. Typischerweise ist das Pigment in einer Menge von 0,1
bis 8 Gew.-% der Tinte und bevorzugt von 2 bis 7 Gew.-% der Tinte
vorhanden, obwohl die Menge außerhalb
dieser Bereiche liegen kann.
-
In einer Ausführungsform sind die Pigmentteilchen
in Kombination mit einer Harzemulsion vorhanden, worin die Harzemulsion
als Bindemittel für
die Pigmentteilchen wirkt. Die Harzemulsion umfasst typischerweise Harzteilchen
und löslich
gemachtes Harz, das aus der Polymerisation in Wasser einer olefinischen
Säure,
wie Acrylsäure
oder Methacrylsäure,
und einem olefinischen Acrylat oder Methacrylat, wie Methylacrylat,
Methylmethacrylat, Ethylacrylat, Ethylmethacrylat, Propylacrylat,
Propylmethacrylat, Butylacrylat, Butylmethacrylat, Pentylacrylat,
Pentylmethacrylat, Hexylacrylat, Hexylmethacrylat, Heptylacrylat,
Heptylmethacrylat, Octylacrylat, Octylmethacrylat, Nonylacrylat,
Nonylmethacrylat, Decylacrylat, Decylmethacrylat, Laurylacrylat,
Laurylmethacrylat, Stearylacrylat, Stearylmethacrylat, Dodecylacrylat,
Dodecylmethacrylat, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Polyethylenglycolacrylat,
Polyethylenglycolmethacrylat, Polyoxyalkylenacrylat, Polyoxyalkylenmethacrylat
oder Ähnlichem,
abgeleitet ist. Typische Polyoxyalkylenacrylate und -methacrylate
umfassen solche der allgemeinen Formel
worin R ein Wasserstoffatom
oder eine Alkylgruppe, typischerweise mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen,
ist, und n eine Zahl ist, welche die Zahl der Wiederholungsmonomereinheiten
wiedergibt und typischerweise 2 bis 100 beträgt.
-
Das Harz hat typischerweise ein Molekulargewicht-Zahlenmittel
von 1000 bis 15000 Gramm pro mol und ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel
von 1500 bis 40000, obwohl die Molekulargewichtswerte außerhalb dieser
Bereiche liegen können.
Die Harzteilchen haben typischerweise einen mittleren Teilchendurchmesser von
30 bis 300 Nanometer, obwohl der mittlere Teilchendurchmesser außerhalb
dieses Bereichs liegen kann. Die Harzemulsion enthält typischerweise
60 bis 99 Gew.-% Harzteilchen und 1 bis 40 Gew.-% löslich gemachtes
Harz und enthält
bevorzugt 90 bis 97 Gew.-% Harzteilchen und 3 bis 10 Gew.-% löslich gemachtes
Harz, obwohl die relativen Mengen außerhalb dieser Bereiche liegen
können.
Sowohl die Harzteilchen als auch das löslich gemachte Harz können aus
einem Radikaltypverfahren in Wasser hergestellt werden, worin eines
der Monomere wasserlöslich
ist, wie eine Acrylsäure
oder eine Methacrylsäure, und
das andere Monomer bzw. die anderen Monomere eine niedrige Löslichkeit
in Wasser (z. B. von 0,05 bis 2 Gew.-% löslich in Wasser) aufweisen,
wie ein Alkylacrylat oder ein Alkylmethacrylat oder ein Polyoxyalkylen(meth)acrylat.
-
Der Radikalinitiator ist gewöhnlich ein
Initiator vom Emulsionstyp, wie ein Persulfat, wie Kalium- oder Ammoniumpersulfat.
Kettenübertragungsmittel
können
verwendet werden, um das Molekulargewicht des Harzes einzustellen,
und um das Verhältnis
der Harzteilchen zu löslich
gemachtem Harz einzustellen. Geeignete Kettenübertragungsmittel umfassen
Alkylthiole, wie Dodecanthiol, halogenierte Kohlenwasserstofe, wie
Kohlenstofftetrabromid, oder bevorzugt eine Kombination eines Alkylthiols
und eines halogenierten Kohlenwasserstoffs. Oberflächenaktive
Mittel können
auch in die Harzemulsion eingebracht werden, einschließlich anionische,
kationische und nicht-ionische oberflächenaktive Mittel. Beispiele
von geeigneten oberflächenaktiven Mitteln
umfassen Natriumdodecylbenzolsulfonat, Polyethylenoxid, Polyethylenoxidnonylphenylether,
Tetraalkylammoniumchlorid, Natriumnaphthalinsulfonat und Ähnliches,
die typischerweise in einer Menge von 0,005 bis 20 Gew.-% des Harzes
und bevorzugt von 0,1 bis 5 Gew.-% des Harzes vorhanden sind, obwohl
die Menge außerhalb
dieser Bereiche liegen kann. Gewöhnlich
umfasst das olefinische saure Monomer 5 bis 20 Gewichtsteile der
Harze, das olefinische Alkyl(meth)acrylatumfasst 40 bis 60 Gewichtsteile
der Harze, und das Polyethylenglycolmethacrylat oder allgemeiner
ein Polyethylenglycol mit niedrigem Molekulargewicht mit Endkappen
eines Methacrylats oder Acrylats umfasst 0 bis 20 Gewichtsteile
der Harze. Obwohl sowohl die Harzteilchen als auch das löslich gemachte
Harz von den gleichen Monomeren abgeleitet sind, kann der Monomergehalt
in den Harzteilchen im Vergleich zu dem löslich gemachten Harz verschieden
sein; spezieller kann das löslich
gemachte Harz einen höheren
Anteil von saurem Monomer als die Harzteilchen enthalten.
-
Weitere Information betreffend Harzemulsionen,
die zum Dispergieren oder zum Binden von Pigmentfärbemitteln
geeignet ist, ist z. B. in der US-Patentschrift 5,766,818 beschrieben.
-
Die Tinten der vorliegenden Erfindung
enthalten auch ein Polymer der Formel (1)
worin m, n, x und y jeweils
ganze Zahlen sind, welche die Anzahl von Wiederholungsmonomereinheiten
wiedergeben. Der Wert von x liegt typischerweise im Bereich von
8 bis 60, bevorzugt von 10 bis 50 und bevorzugter von 12 bis 45,
obwohl der Wert von x außerhalb
dieser Bereiche liegen kann. Der Wert von y liegt typischerweise
im Bereich von 2 bis 20, bevorzugt von 3 bis 18 und bevorzugter
von 5 bis 16, obwohl der Wert außerhalb dieser Bereiche liegen
kann. Das Verhältnis
von x : y beträgt
typischerweise 10 90 bis 90 : 10, bevorzugt 12 : 88 bis 80 : 20
und bevorzugter 14 : 86 bis 75 : 25, obwohl das Verhältnis außerhalb
dieser Bereiche liegen kann. Der Wert von n liegt typischerweise
im Bereich von 3 bis 60, bevorzugt von 4 bis 40 und bevorzugter
von 5 bis 30, obwohl der Wert von n außerhalb dieser Bereiche liegen
kann. Der Wert von m liegt typischerweise im Bereich von 10 bis
98, bevorzugt von 15 bis 70 und bevorzugter von 20 bis 50, obwohl
der Wert von m außerhalb
dieser Bereiche liegen kann. Das Verhältnis von n : m beträgt typischerweise
2 : 98 bis 10 : 90, bevorzugt 3 : 97 bis 15 : 85 und bevorzugter
5 : 95 bis 20 : 80, obwohl das Verhältnis außerhalb dieser Bereiche liegen
kann. Die Werte von x, y, n und m sind derart, dass das Polymer
typischerweise ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von 1200 bis
60000, bevorzugt von 3000 bis 55000 und bevorzugter von 6000 bis
50000 hat, obwohl das Molekulargewicht außerhalb dieser Bereiche liegen
kann. Polymere der vorstehenden Formel sind im Handel z. B. erhältlich sowohl
als TEGOPREN
® 5883
und 5884, erhältlich
von Goldschmidt Chemical Corp., Hopewell, VA der vorstehenden Formel,
worin das Verhältnis
von Ethylenoxid- zu Propylenoxid-Wiederholungseinheiten, bezogen
auf das Gewicht, etwa 77 : 23 beträgt, das Verhältnis von
n : m etwa 1 : 6 ist, und das Molekulargewicht-Gewichtsmittel etwa
50000 beträgt,
als auch andere Mitglieder der TEGOPREN
®-Familie,
wie 5851, 5863, 5852, 5857 und Ähnliches,
als auch einige Mitglieder der SILWET
®-Familie,
erhältlich
von Witco Corp., Greenwich, CT, wie L-7210, L-7220, L-7230, L-7002,
L-7500, L-7001, L-7200, L-7280, L-7087 und Ähnliches. Das Polymer ist in
der Tinte in einer Menge von 0,2 bis 3 Gew.-% der Tinte, bevorzugt
von 0,3 bis 2 Gew.-% der Tinte und bevorzugter von 0,5 bis 1,5 Gew.-%
der Tinte vorhanden.
-
Ohne auf eine besondere Theorie beschränkt zu sein,
wird angenommen, dass die Anwesenheit des Siloxancopolymers helfen
kann, Pigmentaggregate auf dem Drucksubstrat aufrechtzuerhalten,
so dass eine geringere Beweglichkeit der Pigmente eintritt, wodurch
die Stichfleckigkeit verringert wird. Zusätzlich wird angenommen, dass
das Siloxancopolymer das Drucksubstrat überzieht und hilft, eine Sperre
bereitzustellen, welche die weitere Wanderung des Pigments in dem
gedruckten Bild verhindert, wodurch die Stichfleckigkeit verringert
wird. Bezüglich
des Nassschmierens wird angenommen, dass Pigmentfärbemittel
in Tinten Nassschmieren als Ergebnis einer ungenügenden Bindung der Pigmentteilchen
aneinander und an das Drucksubstrat aufweisen; es wird angenommen,
dass die Anwesenheit des Siloxancopolymers hilft, die Pigmentteilchen auf
dem Drucksubstrat zu halten, wodurch Nassschmieren verringert wird.
Mit Bezug auf Kantenzackigkeit und MFLEN wird angenommen, dass die
Anwesenheit des Siloxancopolymers, indem es hilft, die Pigmentteilchen auf
dem Drucksubstrat zu halten, das Eindringen der Tinte und das Auslaufen
des Bildes verringert.
-
Die Tinten der vorliegenden Erfindung
enthalten ferner ein polymeres Additiv der Formel (2)
worin
R
1 und R
2 unabhängig ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Alkylgruppen mit 1 bis
8 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, Propyl und Ähnliches,
und Alkoxygruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, wie Methoxy, Ethoxy,
Butoxy und Ähnliches,
R
3 und R
4 unabhängig ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen,
und x und y jeweils unabhängig
eine Zahl von 10 bis 400 und bevorzugt von 100 bis 200 sind. Gewöhnlich beträgt das Molekulargewicht
des Polyalkylenoxidpolymers 14000 bis 22000 und bevorzugt 15000
bis 20000, obwohl das Molekulargewicht außerhalb dieses Bereiches liegen
kann. Materialien dieser Formel sind im Handel erhältlich,
z. B. ist Carbowax M20, ein Polyethylenoxid/Bisphenol-A-Polymer
der vorstehenden Formel mit einem Molekulargewicht von ungefähr 18000, erhältlich von
Union Carbide Corporation, Danbury, CT, ein geeignetes polymeres
Additiv für
die Tinten der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich können Verbindungen der vorstehenden
Formel nach den Verfahren hergestellt werden, die in Polyethers,
N. G. Gaylord, John Wiley & Sons,
New York (1963) und "Laboratory
Snythesis of Polyethylene Glycol Derivatives", J. M. Harris, J. Molecular Science – Rev. Macromol.
Chem. Phys., C25(3), 325–373
(1985) beschrieben sind. Das Polyalkylenoxid-Additiv ist gewöhnlich in
der Tinte in einer Menge von wenigstens 1 Teil pro Million, bezogen
auf das Gewicht der Tinte, vorhanden. Typischerweise ist das Polyalkylenoxid-Additiv
in Mengen von bis zu 1 Gew.-% der Tinte und bevorzugt in Mengen
von bis zu 0,5 Gew.-% der Tinte vorhanden; größere Mengen des Additivs können die
Viskosität
der Tinte über
den erwünschten
Wert erhöhen,
aber größere Mengen
können
in Anwendungen verwendet werden, worin eine erhöhte Tintenviskosität kein Problem
ist. Diese Additive enthaltende Tinten sind in der US-Patentschrift
5,207,825 beschrieben.
-
Andere optionale Additive für die Tinten
umfassen Biozide, wie DOWICIL® 150, 200 und 75, Benzoatsalze,
Sorbatsalze, PROXEL® GXL und BD20, erhältlich von
Zeneca, PARADYME®, erhältlich von Zeneca, und Ähnliches,
die in einer Menge von 0,0001 bis 4 Gew.-% der Tinte und bevorzugt
von 0,01 bis 2,0 Gew.-% der Tinte vorhanden sind, pH-Regelungsmittel,
wie Säuren
oder Basen, Phosphatsalze, Carboxylatsalze, Sulfitsalze, Aminsalze
und Ähnliches,
die in einer Menge von 0 bis 1 Gew.-% der Tinte und bevorzugt von
0,01 bis 1 Gew.-% der Tinte vorhanden sind, oder Ähnliches.
-
Die Tintenzusammensetzungen haben
gewöhnlich
eine Viskosität,
die zur Verwendung in thermischen Tintenstrahldruckverfahren geeignet
ist. Bei Raumtemperatur (d. h. etwa 25°C) beträgt die Tintenviskosität typischerweise
nicht mehr als 10 mPa·s
(Centipoise) und bevorzugt 1 bis 5 mPa·s (Centipoise), bevorzugter
1 bis 5 mPa·s
(Centipoise), obwohl die Viskosität außerhalb dieses Bereichs liegen
kann.
-
Tintenzusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung können
jeden geeigneten oder erwünschten pH
haben. Für
einige Ausführungsformen,
wie thermische Tintenstrahldruckverfahren, betragen typische pH-Werte
3 bis 11, bevorzugt 5 bis 10 und bevorzugter 6 bis 8, obwohl der
pH außerhalb
dieser Bereiche liegen kann.
-
Für
das Tintenstrahldrucken geeignete Tintenzusammensetzungen können nach
jedem geeigneten Verfahren hergestellt werden. Typischerweise werden
die Tinten durch einfaches Vermischen der Bestandteile hergestellt.
Ein Verfahren umfasst das Vermischen sämtlicher Tintenbestandteile
miteinander und das Filtrieren der Mischung zum Erhalt einer Tinte.
Tinten können
hergestellt werden durch Vermischen der Bestandteile, Erwärmen, falls
erwünscht,
und Filtrieren, gefolgt von der Zugabe sämtlicher erwünschter
zusätzlicher
Additive zu der Mischung und Vermischen bei Raumtemperatur unter
mäßigem Schütteln, bis
eine homogene Mischung erhalten ist, typischerweise von 5 bis 10
Minuten. Alternativ können
die optionalen Tintenadditive mit den anderen Tintenbestandteilen
während
des Tintenherstellungsverfahrens vermischt werden, welches nach jedem
erwünschten
Verfahren abläuft,
wie durch Vermischen sämtlicher
Bestandteile, Erwärmen,
falls erwünscht,
und Filtrieren.
-
Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden
Erfindung kann in einem Verfahren verwendet werden, welches das
Einbringen der Tinte in eine Tintenstrahldruckvorrichtung und das
Ausstoßen
von Tröpfchen
der Tinte in einem bildweisen Muster auf ein Aufzeichnungsblattumfasst.
In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet
die Druckvorrichtung ein thermisches Tintenstrahlverfahren, worin
die Tinte in den Düsen
selektiv in einem bildweisen Muster erwärmt wird, wodurch Tröpfchen der
Tinte in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden. In einer anderen
bevorzugten Ausführungsform
verwendet die Druckvorrichtung ein akustisches Tintenstrahlverfahren,
worin Tröpfchen
der Tinte in einem bildweisen Muster durch akustische Strahlen ausgestoßen werden.
Jedes geeignete Substrat oder Aufzeichnungsblatt kann verwendet
werden, einschließlich Normalpapiere,
wie Xerox® 4024-Papiere,
Xerox® Image
Series-Papiere, Courtland 4024 DP-Papier, liniertes Notizbuchpapier,
gebundenes Papier, mit Siliciumdioxid beschichtete Papiere, wie
mit Siliciumdioxid beschichtetes Papier von Sharp Company, JuJo-Papier
und Ähnliches,
transparente Materialien, Gewebe, textile Produkte, Kunststoffe,
Polymerfilme, anorganische Substrate, wie Metalle, und Holz und Ähnliches.
In einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst das Verfahren das Drucken auf ein poröses oder Tinte absorbierendes Substrat,
wie Normalpapier.
-
Spezielle Ausführungsformen der Erfindung
werden nun im Einzelnen beschrieben. Sämtliche Teile und Prozentangaben
in den Beispielen beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders
angegeben.
-
VERGLEICHSBEISPIEL
A
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 22 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers der Formel
mit einem
Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und Wasser.
Die Bestandteile werden 5 bis 10 Minuten gerührt, um eine homogene Mischung
zu erhalten.
-
Eine Harze enthaltende Acrylharzemulsion
war von 23,6 Gew.-% Methacrylsäure,
55,4 Gew.-% Benzylmethacrylat, 21 Gew.-% Polyethylenglycolmethacrylat
(Mw = 246), 3 Gew.-% Dodecanthiol und 1
Gew.-% Kohlenstofftetrabromid abgeleitet. Ein 1-Liter-Gefäß, das mit
einem mechanischen Rühren
ausgerüstet
war, wurde mit 240 Gramm Wasser, 1,8 Gramm Natriumdodecylbenzolsulfonat,
erhalten von Rhone-Poulenc als Rhodacal Ds-10) und 2 Gramm Triton
X-100 (Alkylphenoxypolyethanol, erhalten von Aldrich Chemical Co.)
beschickt, und die Mischung wurde 2 Stunden bei etwa 100 Upm gerührt. Zu
dieser Lösung
wurden dann 1,8 Gramm Ammoniumpersulfat zugesetzt, gefolgt von der
Zugabe einer Mischung, die 28,3 Gramm Methacrylsäure, 66,5 Gramm Benzylmethacrylat,
25,2 Gramm Polyethylenglycolmethacrylat (Mw =
246), 3,6 Gramm Dodecanthiol und 1,2 Gramm Kohlenstofttetrabromid
enthält.
Die Mischung wurde 6 Stunden auf 80°C erwärmt. Danach wurde die Harzemulsion
auf Raumtemperatur abgekühlt,
und eine Probe (etwa 10 Gramm) wurde gefriergetrocknet und durch
GPC analysiert. Das Harz hatte ein Molekulargewicht-Zahlenmittel
von etwa 20580 und ein Molekulargewicht-Gewichtsmittel von etwa
8193 mit einer Polydispersität
von 2,5.
-
Zu der Mischung des flüssigen Vehikels
wurde tropfenweise eine Lösung
zugesetzt, die etwa 1,48 Prozent Feststoffäquivalent der Acrylharzemulsion
enthält,
und die Mischung wurde etwa 5 Minuten gerührt. Die erhaltene Mischung
wurde zu einer Lösung
zugesetzt, die 2,5 Gew.-% Cabojet 300 Rußfärbemittel (erhalten von Cabot
Corporation) enthält.
Die Tintenmischung wurde 5 bis 10 Minuten gerührt und dann durch ein 1 μm (Mikron)
Glasfaserfilter filtriert.
-
VERGLEICHSBEISPIEL
B
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers der Formel
mit einem
Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und Wasser.
Die Bestandteile wurden 5 bis 10 Minuten zum Erhalt einer homogenen
Mischung gerührt.
Eine Acrylharzemulsion, hergestellt wie in Vergleichsbeispiel A
beschrieben, etwa 1,48 Prozent Feststoffäquivalent, wurde tropfenweise
zu der Mischung des flüssigen
Vehikels zugesetzt und etwa 5 Minuten gerührt. Die erhaltene Mischung
wurde zu einer Lösung zugesetzt,
die 3,34 Gew.-% Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL I
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 22 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren 5884 (erhalten
von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt und etwa 10 Minuten
zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine Acrylharzemulsion,
hergestellt wie in Vergleichsbeispiel A beschrieben, etwa 1,48 Gew.-%
Feststoffäquivalent,
wurde tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 2,5 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(Cabot Corporation) enthält.
Die Tintenmischung wurde 5 bis 10 Minuten gerührt und dann durch ein 1 μm (Mikron)
Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL II
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 22 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren 5884 (erhalten
von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt und etwa 10 Minuten
zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Die erhaltene Mischung
wurde zu einer Lösung
zugesetzt, die 2,5 Gew.-% Cabojet 300 Rußfärbemittel (erhalten von Cabot Corporation)
enthält.
Die Tintenmischung wurde 5 bis 10 Minuten gerührt und dann durch ein 1 μm (Mikron) Glasfaserfilter
filtriert.
-
BEISPIEL III
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 22 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhal ten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
Danach wurden 0,54 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren
5884 (erhalten von Goldschmidt) zu der Mischung zugesetzt und etwa
10 Minuten zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine
Acrylharzemulsion, hergestellt wie im Vergleichsbeispiel A, etwa
0,50 Prozent Feststoffäquivalent,
wurde tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 2,65 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL IV
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren 5884 (erhalten
von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt und etwa 10 Minuten
zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine Acrylharzemulsion,
hergestellt wie im Vergleichsbeispiel A, etwa 0,68 Prozent Feststoffäquivalent,
wurde tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 3,34 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL V
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser.
-
Die Bestandteile wurden zum Erhalt
einer homogenen Mischung 5 bis 10 Minuten gerührt. 1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers
Tegopren 5884 (erhalten von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt
und etwa 10 Minuten zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Die
erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 3,34 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL VI
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren 5851 (erhalten
von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt und etwa 10 Minuten
zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine Acrylharzemulsion,
hergestellt wie im Vergleichsbeispiel A, etwa 0,68 Prozent Feststoffäquivalent,
wurde tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 3,34 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL VII
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymers mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Tegopren 5863 (erhalten
von Goldschmidt) wurde zu der Mischung zugesetzt und etwa 10 Minuten
zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine Acrylharzemulsion,
hergestellt wie im Vergleichs beispiel A, etwa 0,68 Prozent Feststoffäquivalent,
wurde tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 3,34 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tintenmischung wurde
5 bis 10 Minuten gerührt
und dann durch ein 1 μm
(Mikron) Glasfaserfilter filtriert.
-
BEISPIEL VIII
-
Eine schwarz gefärbte Tintenstrahltintenzusammensetzung
wurde hergestellt durch Vermischen von 29,95 Gew.-% Sulfolan (erhalten
von BASF), 6 Gew.-% 2-Pyrrolidinon (erhalten von Aldrich Chemical
Co.), 0,05 Gew.-% eines Polyethylenoxid/Bisphenol A-Polymer mit
einem Molekulargewicht von 18500 (erhalten von Polysciences) und
Wasser. Die Bestandteile wurden zum Erhalt einer homogenen Mischung
5 bis 10 Minuten gerührt.
1 Gew.-% des Polysiloxan-Polyether-Copolymers Silwet L7230 (erhalten
von OSI Group, Witco Corporation) wurde zu der Mischung zugesetzt
und etwa 10 Minuten zum Erhalt einer homogenen Mischung gerührt. Eine
Acrylharzemulsion, hergestellt wie im Vergleichsbeispiel A, etwa
0,68 Prozent Feststoffäquivalent, wurde
tropfenweise zu der Mischung des flüssigen Vehikels zugesetzt und
etwa 5 Minuten gerührt.
Die erhaltene Mischung wurde zu einer Lösung zugesetzt, die 3,34 Gew.-%
Cabojet 300 Rußfärbemittel
(erhalten von Cabot Corporation) enthält. Die Tinte wurde 5 bis 10
Minuten gerührt.
-
BEISPIEL IX
-
Die Eigenschaften der in den Vergleichsbeispielen
A und B und in den Beispielen 1 bis VIII hergestellten Tintenzusammensetzungen
wurden in der folgenden Weise bewertet:
-
A) Physikalische Eigenschaften:
-
Die Viskosität der Tinte wurde bei 25°C unter Verwendung
eines Brookfield-Viskosimeters Modell DV-11 gemessen.
-
Die Oberflächenspannung der Tinte wurde
bei 25°C
unter Verwendung eines Kruss-Plattenspannungsmessgeräts Modell
K10T gemessen.
-
Der pH wurde bei 25°C unter Verwendung
eines Corning pH-Messgeräts
Modell 345 gemessen.
-
B) Optische Dichte:
-
Tinte wurde in eine gereinigte Hewlett-Packard
51645A Patrone gefüllt.
Ein Bild wurde mittels eines Hewlett-Packard 850C Tintenstrahldruckers
auf Xerox Courtland 4024DP-Papier
und Xerox Images Series LX-Papier gedruckt. Die optische Dichte
des gedruckten Bildes wurde mit einem X-Rite-Densitometer gemessen.
-
C) Nassschmierbeständigkeit:
-
Ein Maß der Bildqualität und -dauerhaftigkeit
ist die Beständigkeit
des gedruckten Bildes gegen Nassschmieren. Die Nassschmierbewertung
wurde ausgelegt, um die Dauerhaftigkeit eines Bildes hinsichtlich
seiner Empfindlichkeit, durch die Wirkung eines feuchten, dynamischen,
abrasiven physikalischen Kontakts (wie ein feuchter Daumen, der über das
Bild gezogen wird, "Feuchtdaumenprüfung") verschmiert zu
werden, zu messen. Das für
die Nassschmierprüfung
verwendete Prüfmuster
war ein Satz von 22 Linien einer speziellen Tinte mit 50 Millimeter
Länge und
1,2 Millimeter Dicke, wobei die Linien durch einen Abstand von 6
Millimeter getrennt waren. Tinte wurde in eine gereinigte HP51645A
Patrone gefüllt.
Ein eine Reihe von senkrechten Linien enthaltendes Bild wurde mit
einem HP850C Tintenstrahldrucker auf Xerox Images Series LX-Papier
gedruckt. Dieses Muster wurde gedruckt und für eine spezifizierte Zeit (z.
B. 1 Tag, aber nicht länger
als 4 Tage) vor der Nassschmierprüfung "gealtert". Ein Filzdocht [Dri Mark Products Market
Teile: Füllstoff
(Teil # 600F) und Breitmeisel-Schreibspitze (Teil # 600N)] wurde
mit destilliertem Wasser vorbefeuchtet und in den Schreibstift der
Nassschmier-Prüfvorrichtung
eingesetzt. Die Anordnung wurde dann abgesenkt, bis sie die Oberfläche eines
weißen
Kunststoffstreifens mit 100 Gramm Masselast berührte. Der Schreibstift wurde
dann über das
Linienmuster auf einem Prüfdokument
in Bewegung gesetzt. Das Verfahren wurde mit neuen Filzschreibern über verschiedene
Segmente des Prüfmusters
wiederholt. Das Papier wurde dann entfernt, und die optische Dichte
der verschmierten Bereiche (zwischen den Linien) wurde mit einem
Densitometer, X-Rite 428 oder einem Äquivalent, gemessen. Die optische
Dichte wurde an wenigstens vier Stellen entlang dem Nassschmierweg
(in der Mitte der Reihe, die unmittelbar den 6., 10., 14. und 18.
Bändern
auf dem Dokument folgt, für
die ersten und zweiten Nassschmierreihen) gemessen. Die durchschnittliche
OD in der Schmierübertragungsfläche von
8 Messungen wurde aufgezeichnet, und die Hintergrund-OD wurde abgezogen,
um die "Schmier-OD", durchschnittliches
Schmieren (minus Hintergrund) zu ergeben.
-
D) Stichfleckigkeit:
-
Tinte wurde in eine gereinigte Patrone
gefüllt.
Ein in einem Einzeldurchgangmodus gedrucktes festes Fleckbild wurde
mit einem HP850C Tintenstrahldrucker auf Xerox Images Series LX-Papier
gedruckt. Der Druckkopf wurde durch Standarddruckerverfahren justiert.
Die Stichfleckigkeit wurde an der Grenzfläche der ersten Reihe und der
zweiten Reihe des Festbereichflecks beobachtet. Ein Bewertungssystem
von 1 bis 5 wurde für
jeden Druck vergeben, worin 1 schlecht war, was vollständig weiße Abstände zwischen
Reihen zeigte, 3 eine Gradation in dem Stichbereich wiedergab, was
eine gefleckte oder hellere Dichte als der Rest des Festbereichs
zeigte, und 5 war ausgezeichnet, was vollständige Bedeckung der Stichlinie
mit minimal sichtbaren Unterschieden in dem Festbereich zeigte.
-
E) MFLEN:
-
Tinte wurde in eine gereinigte Patrone
gefüllt.
Ein Bild mit horizontalen Linien wurde mit einem HP855C Tintenstrahldrucker
auf Xerox Images LX-Papier gedruckt. Die Zackigkeit der Linienkante
wurde mit einer hochauflösenden
Kamera gemessen und Software wurde verwendet, um das Mittelfrequenzrauschen der
Linie zu messen. Niedrige Werte zeigten scharfe Linien an, und hohe
Werte zeigten das Auslaufen der Linie an.
-
Physikalische
Eigenschaften der Tinten:
-
Leitungsdaten:
Stichfleckigkeit (SM), Nassschmieren (WS), Zackigkeit der Linienkanten
(ER), optische Dichte (OD)
-
- *
- nicht gemessen
-
Bewertung der Zackigkeit der Linienkanten: < 5 ausgezeichnet,
5 bis 15 annehmbar, > 15
schwaches Auslaufen