PL209350B1 - Kompozycja tuszu do drukarek atramentowych obejmująca płynny tusz i płynny utrwalacz kwasowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest kompozycja tuszu do drukarek atramentowych, obejmująca płynny tusz i płynny utrwalacz kwasowy.

W drukarce atramentowej obraz tworzony jest, gdy dokładny wzór złożony z kropek wyrzucany jest z urządzenia wytwarzającego kropelki, znanego jako głowica drukująca, na nośnik druku. Typowa głowica drukująca drukarki atramentowej ma układ dokładnie wykonanych dysz usytuowanych na płytce dyszowej i przymocowanych do podłoża głowicy drukującej drukarki atramentowej. Podłoże to zawiera układ komór wyrzucających zasilanych ciekłym tuszem (barwniki rozpuszczone lub rozproszone w rozpuszczalniku) poprzez połączenie płynowe z jednym lub z wieloma zasobnikami z tuszem. Każda komora ma cienkowarstwowy rezystor, zwany rezystorem wyrzucającym, usytuowany naprzeciwko dyszy tak, że tusz może gromadzić się pomiędzy rezystorem wyrzucającym a dyszą. W szczególności każdy element rezystorowy, który zwykle jest płytką z materiału rezystancyjnego o wymiarach w przybliżeniu 35 x 35 μm. Głowica drukująca jest przytrzymywana i chroniona przez zewnętrzną obudowę, nazywaną wkładem drukującym, to znaczy pisakiem atramentowym.

Po doprowadzeniu prądu do danego elementu rezystorowego kropelka tuszu jest wyrzucana przez dyszę w kierunku do nośnika druku, którym jest papier, przezroczysta folia itp. Wyrzucanie kropelek tuszu jest zwykle sterowane za pomocą mikroprocesora, którego sygnały są przenoszone przez ścieżki elektryczne do elementów rezystorowych, dzięki czemu na nośniku druku powstają znaki alfanumeryczne i inne.

Tusze zwykle używane w zapisie atramentowym są zazwyczaj złożone z rozpuszczalników organicznych rozpuszczalnych w wodzie (substancje pochłaniające wilgoć itd.), substancji powierzchniowo czynnych i substancji barwiących w zasadniczo wodnym płynie. Gdy zapis wykonywany jest na „zwykłym papierze”, osadzane substancje barwiące zachowują pewną mobilność, która może przejawiać się w tworzeniu zacieków, słabej ostrości krawędzi, postrzępieniem krawędzi i pogorszoną optyczną gęstością/nasyceniem barwy (na skutek wnikania w papier). Właściwości te mają szkodliwy wpływ na jakość tekstu i obrazu.

Celem wynalazku jest zatem dostarczenie kompozycji tuszu do drukarki atramentowej, o polepszonych właściwościach nakrapiania przy drukowaniu tuszem z kwasowym utrwalaczem płynnym.

Kompozycja tuszu do drukarek atramentowych, składająca się z dwóch płynów obejmujących płynny tusz do drukarek, oraz płynny utrwalacz kwasowy, w której płynny tusz obejmuje rozpuszczalne w wodzie organiczne rozpuszczalniki, substancje powierzchniowo czynne, substancje barwiące, i wodę, a płynny utrwalacz kwasowy zawiera nośnik tuszu i kwas organiczny, charakteryzuje się tym, że płynny tusz jako substancje barwiące zawiera barwnik anionowy i co najmniej jeden pigment anionowy, zaś płynny utrwalacz kwasowy zawiera dodatkowo co najmniej jeden polimerowy składnik kationowy, wybrany z grupy obejmującej poliaminy, kwaternizowane poliaminy i poliguanidyny, przy czym barwnik anionowy jest zawarty w ilości od 0,01% do 3,0% wagowych w stosunku do tuszu z pigmentem anionowym.

W kompozycji według wynalazku barwnik anionowy korzystnie wybrany jest z grupy złożonej z następujących barwników: Food Black 2, Food Green 3, Direct Yellow 132, Direct Blue 41, Direct Blue 53, Direct Black 168, Direct Red 28, Acid Red 52, Acid Red 91, Acid Red 289, Acid Blue 1, Acid Blue 7, Acid Blue 9, Acid Blue 34, Acid Blue 90, Acid Blue 93, Acid Blue 104, Acid Black 1, Acid Green 3, Acid Green 5, Acid Green 50, Acid Yellow 23, lub ich mieszanin. Dla kompozycji według wynalazku korzystne jest, gdy pigment anionowy jest wybrany z grupy złożonej z sadz, antrachinonów, błękitów ftalocyjaninowych, zieleni ftalocyjaninowych, barwników diazowych, barwników monoazowych, pyrantronów, perylenów, żółci heterocyklicznych, chinakrydonów oraz tioindygoidów, z karboksylową funkcjonalnością na pigmencie.

Wynalazek będzie najlepiej zrozumiany na podstawie niżej przedstawionego szczegółowego opisu i załączonych rysunków, które ilustrują przykłady zastosowania wynalazku. Na rysunkach, fig. 1 i 2 przedstawiono drukarkę atramentową z zastosowaniem kompozycji pigmentów i barwników według pewnych przykładów realizacji wynalazku.

Dla lepszego zrozumienia zasad wynalazku przedstawiono przykłady jego realizacji, w opisie których użyto specyficznego języka. Należy jednak rozumieć, że nie ma to na celu żadnego ograniczenia zakresu wynalazku.

Figury 1 i 2 przedstawiają drukarkę atramentową, w której zastosowano kompozycje pigmentów i barwników według pewnych przykładów realizacji wynalazku. W szczególności fig. 1 i 2 przedstawiają

PL 209 350 B1 termiczną drukarkę atramentową 10 do drukowania obrazu 20 na nośniku 30. Nośnik 30 może być papierem, albo przezroczystym lub innym materiałem nadającym się do przyjęcia obrazu 20. Drukarka 10 zawiera wejściowe urządzenie 40, które dostarcza danych obrazu rastrowego lub innego rodzaju danych obrazu cyfrowego. W związku z powyższym wejściowym urządzeniem 40 może być komputer, skaner lub urządzenie fototelegraficzne.

Wejściowe urządzenie 40 wytwarza sygnał wyjściowy, który jest odbierany przez sterownik 50 dołączony do tego wejściowego urządzenia 40. Sterownik 50 przetwarza sygnał wyjściowy odbierany z wejś ciowego urzą dzenia 40 i generuje sygnał wyjś ciowy sterownika, który jest odbierany przez drukującą głowicę 60 termicznej drukarki atramentowej dołączoną do sterownika 50. Sterownik 50 steruje działaniem drukującej głowicy 60, aby spowodować wyrzucenie kropelki 70 tuszu z jednej lub wielu części wyrzutnikowych w odpowiedzi na sygnał wyjściowy odebrany z wejściowego urządzenia 40. Ponadto drukarka 10 może również zawierać pewną liczbę części zbiornikowych, posiadających pewną liczbę komór zbiornikowych. Komory takie mogą dostarczać płynu do części wyrzutnikowych. Przykłady takich komór są przedstawione przez wiele wkładów 75a, 75b, 75c i 75d z głowicami drukującymi, zawierających tusze różnych barw, np. czerwony, żółty, niebiesko-zielony i czarny, by tworzyć wersję obrazu 20 o pełnym wybarwieniu. W niektórych przykładach realizacji co najmniej jedna z komór zbiornikowych może zawierać podkładowy płyn utrwalający, który zawiera co najmniej jeden składnik kationowy. W pewnych przykładach realizacji co najmniej jedna z komór zbiornikowych może zawierać kompozycję tuszu zawierającą rozpuszczalnik organiczny, barwnik anionowy, co najmniej jeden pigment i/lub kwasowy płyn utrwalający (jak dalej opisano poniżej).

Poszczególne arkusze nośnika 30 mogą być doprowadzane z zasobnika, takiego jak taca 70 na arkusze, za pomocą zbierającego mechanizmu 80. Zbierający mechanizm 80 może zbierać poszczególne arkusze nośnika 30 z tacy 70 i podawać poszczególne arkusze nośnika 30 na prowadnicę 100, która jest umieszczona w jednej linii pomiędzy drukującą głowicą 60 a zbierającym mechanizmem 80. Prowadnica 100 może doprowadzać każdy arkusz nośnika 30 do ustawienia zgodnego z drukującą głowicą 60. Naprzeciwko drukującej głowicy 60 usytuowany jest wałek 110 do wspierania na nim nośnika 30 i do transportowania nośnika 30 względem drukującej głowicy 60 tak, że drukująca głowica 60 może drukować obraz 20 na nośniku 30. W związku z tym wałek 110 przemieszcza nośnik 30 w kierunku pokazanym strzałką 112.

Podczas drukowania drukująca głowica 60 może być napędzana poprzecznie względem nośnika 30 korzystnie za pomocą napędzanego silnikiem zespołu 120 kółek i paska 130 o obiegu zamkniętym. Zespół 120 zawiera pasek 130 o obiegu zamkniętym przymocowany do drukującej głowicy 60 oraz silnik 140 sprzężony z paskiem 130. Pasek 130 przebiega, jak pokazano, poprzecznie względem nośnika 30, a silnik 140 jest sprzężony z paskiem 130 za pośrednictwem co najmniej jednego kółka pasowego 150. Gdy silnik 140 obraca pasowe kółko 150, obraca się również pasek 130. Gdy pasek 130 obraca się, drukująca głowica 60 może przemieszczać się poprzecznie względem nośnika 30, ponieważ drukująca głowica 60 jest przymocowana do paska 130, który przebiega poprzecznie względem nośnika 30. Ponadto sama drukująca głowica 60 jest wsparta przez ślizgowe drążki 160a i 160b, które są suwliwie sprzężone z wspieraną przez nie drukującą głowicę 60, gdy ta drukująca głowica 60 jest przemieszczana poprzecznie względem nośnika 30. Ślizgowe drążki 160a i 160b są z kolei wsparte przez wiele ramowych członów 170a i 170b, które są dołączone do końców tych ślizgowych drążków 160a i 160b. Sterownik 50 może być sprzężony ze zbierającym mechanizmem 80, wałkiem 110 i silnikiem 140, jak również z drukującą głowicą 60, aby synchronicznie sterować działaniem drukującej głowicy 60, zbierającego mechanizmu 80, wałka 110 i silnika 140. Za każdym razem, gdy drukująca głowica 60 jest przemieszczana poprzecznie względem nośnika 30, na tym nośniku 30 może być drukowana linia informacji obrazu. Po wydrukowaniu na nośniku 30 każdej linii informacji obrazu wałek 110 jest obracany w celu przemieszczenia nośnika 30 o określony wymiar w kierunku zaznaczonym strzałką 112. Po przemieszczeniu nośnika 30 o określony wymiar drukująca głowica 60 może być znowu przemieszczana względem nośnika 30 w celu wydrukowania następnej linii informacji obrazu. Obraz 20 jest utworzony po wydrukowaniu na nośniku 30 wszystkich potrzebnych linii informacji drukowanego obrazu. Po wydrukowaniu obrazu 20 na nośniku 30 ten nośnik 30 może być wyprowadzony z drukarki 10 na tackę wyjściową (nie pokazano) do odebrania przez operatora drukarki 10.

Użyte tu określenie „stosunkowo duża wartość pH” oznacza wartość pH większą niż około 7,0, większą niż około 7,5 lub większą niż około 8,0. W jednym przykładzie realizacji stosunkowo duża wartość pH może wynosić od około 7,1 do około 12, od około 7,1 do około 11, albo od około 7,5 do około 11. Użyte tu określenie „anionowa” oznacza cząsteczkę zdolną do posiadania ładunku ujemnego.

PL 209 350 B1

Użyte tu określenie „kationowa” odnosi się do cząsteczki zdolnej do posiadania ładunku dodatniego. Użyte tu określenie „niejonowa” dotyczy cząsteczki, z której nie może powstać jon.

Użyte tu określenie „poliamina” oznacza odpowiedni polimer kationowy posiadający co najmniej dwie grupy aminowe (NH2). Użyte tu określenie „czynnik dyspergujący lub dyspergator” oznacza związki, które mogą ułatwiać dyspergowanie przez uniemożliwianie sedymentacji pigmentu w roztworze. Użyte tu określenie „chromafor” oznacza czynnik powodujący barwę. Użyte tu określenie „barwnik” oznacza cząsteczkę barwiącą rozpuszczalną w wodzie. Użyte tu określenie „pigment” oznacza grupę cząsteczek barwiących. Barwniki nadające się do zastosowania tu obejmują, ale bez ograniczenia, barwnik niebiesko-zielony, czerwony, żółty i czarny.

Użyte tu określenie „nośnik tuszu” oznacza substancję nośną, w której zawarte są barwniki anionowe, poliaminy i/lub kwasy, by utworzyć tusz. Nośniki tuszu są znane i z systemami, sposobami i kompozycją tuszu według przedmiotowego wynalazku można używać wielu różnych nośników tuszu. Takie nośniki tuszu mogą zawierać mieszaninę wielu różnych czynników, obejmujących bez ograniczenia środki powierzchniowo czynne, rozpuszczalniki, korozpuszczalniki, bufory, biocydy, modyfikatory lepkości, środki powierzchniowo czynne i wodę.

Określenie „kompozycja tuszu do drukarki atramentowej” obejmuje dwa płyny: płynny tusz i płynny utrwalacz kwasowy. Płynny tusz zawiera przynajmniej pigment i barwnik. Taki płyn jest stabilny przy stosunkowo dużej wartości pH. Przykładowo w niektórych wykonaniach można uzyskać pH od około 8 do około 10 i lepkość od około 1 do około 5T0^-3Pas. Barwnik występuje głównie w celu nadania barwy wynikowemu obrazowi.

„Płynny utrwalacz kwasów” obejmuje nośnik tuszu i kwas. Kwas powoduje protonowanie substancji anionowych kompozycji tuszu do drukarki atramentowej, zapewniając przez to lepsze nakrapianie wynikowego obrazu. Do kompozycji kwaśnego utrwalacza można użyć każdego odpowiedniego funkcjonalnego kwasu. Specyficzne odpowiednie funkcjonalne kwasy obejmują, ale bez ograniczenia, kwas bursztynowy, kwas glikolowy i/lub kwas cytrynowy. Wartość pH kwaśnego utrwalacza wynosi w przybliżeniu 2-6, korzystnie 3-5.

W jednym przykładzie realizacji pigmentem stosowanym w płynnym tuszu jest samodyspergujący pigment anionowy. Użyte tu określenie „samodyspergujący pigment anionowy” obejmuje każdy pigment, który może być dyspergowany w płynie bez użycia dodatkowego czynnika dyspergującego. Takie anionowe pigmenty nadające się tu do zastosowania obejmują wszystkie chemicznie zmodyfikowane samodyspergujące pigmenty anionowe znane w zastosowaniu do drukarek atramentowych. Modyfikacja chemiczna nadaje dyspergowalność w wodzie prekursorom pigmentów, obejmującym wszystkie pigmenty organiczne. Przy typowych procesach chemicznych wynikowe powierzchnie pigmentowe złożone są z funkcjonalności karboksylanowej i/lub sulfonianowej. Funkcjonalność karboksylanowa jest korzystna w tym przykładzie realizacji. Pigmenty anionowe są zwykle związane z kationami Na⁺, Li⁺, K⁺ i NH4⁺, chociaż można tu stosować dowolne odpowiednie jony przeciwnego znaku. Przykładem samodyspergowalnego pigmentu jest CAB-0-JET 300 z firmy Cabot Corporation.

W innym przykładzie realizacji pigment jest tu dyspergowany w płynnej kompozycji tuszu za pomocą substancji dyspergującej lub „dyspergowalnego pigmentu”. Określenie „dyspergowalny pigment”, użyte tu, obejmuje każdy pigment, który jest dyspergowany z dyspergatorem mającym funkcjonalność anionową, np. z polimerami Joncryl® z firmy S.C. Johnson Polymer (Racine, Wis.). Oczywiście w praktycznej realizacji niniejszego wynalazku można zastosować każdy inny dyspergator posiadający ładunki anionowe.

Następujące pigmenty są przykładami odpowiednich pigmentów czarnych dostępnych z firmy Columbian: Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 i Raven 3500. Następujące pigmenty są dostępne z firmy Degussa: Color Black FW 200, Color Black FW 2, Color Black FW 2V, Color Black FW 1, Color Black FW 18, Color Black S 160, Color Black S 170, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4.

Pigment barwiony jest to pigment, który może być zmodyfikowany przez dołączenie co najmniej jednej grupy organicznej. Przykłady obejmują, ale bez ograniczenia, sadzę oraz barwione pigmenty inne niż sadza bez amin pierwszorzędowych i korzystnie zawierające co najmniej jeden pierścień aromatyczny w swej strukturze powtarzalnej lub na swej powierzchni, by wspomagać modyfikację grupy organicznej do powierzchni pigmentu. Odpowiednie klasy barwionych pigmentów obejmują przykładowo antrachinony, błękity ftalocyjanowe, zielenie ftalocyjanowe, barwniki diazowe, barwniki monoazowe, piranotrony, peryleny, żółcie heterocykliczne, chinakrydony oraz tioindigoidy. Reprezentatywne przykłady błękitów ftalocyjaninowych obejmują błękit z ftalocyjaniny miedziowej oraz jego pochodne (PigPL 209 350 B1 ment Blue 15). Reprezentatywne przykłady chinakrydonów obejmują Pigment Orange 48, Pigment Orange 49, Pigment Red 122, Pigment Red 192, Pigment Red 202, Pigment Red 206, Pigment Red 207, Pigment Red 209, Pigment Violet 19 oraz Pigment Violet 42. Reprezentatywne przykłady antrachinonów obejmują Pigment Red 43, Pigment Red 194 (Perinone Red), Pigment Red 216 (Brominated Pyrathrone Red) oraz Pigment Red 226 (Pyranthrone Red). Reprezentatywne przykłady perylenów obejmują Pigment Red 123 (Vermillion), Pigment Red 149 (Scarlet), Pigment Red 179 (Maroon), Pigment Red 190 (Red), Pigment Violet, Pigment Red 189 (Yellow Shade Red) oraz Pigment Red 224. Reprezentatywne przykłady tioindigoidów obejmują Pigment Red 86, Pigment Red 87, Pigment Red 88, Pigment Red 181, Pigment Red 198, Pigment Violet 36, oraz Pigment Violet 38. Reprezentatywne przykłady żółci heterocyklicznej obejmują Pigment Yellow 117 oraz Pigment Yellow 138. Przykłady innych odpowiednich barwionych pigmentów są opisane w Colour Index, trzecie wydanie (The Society of Dyers and Cikiyrusts, 1982).

Tusze barwne zawierają co najmniej jedną substancję barwiącą, zwykle barwniki lub pigmenty. Barwniki lub pigmenty mogą być niejonowe, kationowe, anionowe, albo mogą być ich mieszaninami. W praktycznej realizacji wynalazku można stosować dowolny z barwnych barwników lub pigmentów, znanych ze stosowania w drukarkach atramentowych.

Barwniki anionowe w jednym przykładzie realizacji obejmują jeden barwnik anionowy. Można zastosować każdą skuteczną ilość barwnika. W szczególności barwnik anionowy może występować w kompozycji tuszu w ilości od 0,1% do 5% wag. Przykłady odpowiednich barwników anionowych obejmują wiele rozpuszczalnych w wodzie barwników kwasowych i bezpośrednich. Specyficzne przykłady barwników anionowych obejmują Direct Yellow 86, Acid Red 289, Direct Blue 41, Direct Blue 53, Direct Blue 199, Direct Black 168 oraz Direct Yellow 132; Aminyl Brilliant Red F-B (Sumitomo Chemical Co.); linię Duasyn barwników „bezsolnych” z firmy Hoechst, Direct Black 168, Reactive Black 31, Direct Yellow 157, Reactive Yellow 37, Acid Yellow 23, Reactive Red 180, Direct Red 28, Acid Red 52, Acid Red 91, Acid Black 1, Acid Green 3, Acid Green 5, Acid Green 50, Direct Blue 199, Acid Blue 1, Acid Blue 7, Acid Blue 9, Acid Blue 34, Acid Blue 90, Acid Blue 93 oraz Acid Blue 104; ich mieszanin; itp. Dalsze przykłady obejmują Tricon Acid Red 52, Tricon Direct Red 227 oraz Tricon Acid Yellow 17 (Tricon Colors Incorporated), Bernacid Red 2BMN, Pontamine Brilliant Bond Blue A, BASF X-34, Food Black 2, Food Green 3, Catodirect Turquoise FBL Supra Conc. (Carolina Color and Chemical), Direct Blue 86, Intrabond Liquid Turquoise GLL (Crompton and Knowles), Reactive Red 4, Reactive Red 56, Levafix Brilliant Red E-4B (Mobay Chemical), Levafix Brilliant Red E-6BA (Mobay Chemical), Acid Red 92, Direct Brill Pink B Ground Crude (Crompton & Knowles), Cartasol Yellow GTF Presscake (Sandoz, Inc.), Tartrazine Extra Conc. (FD&C Yellow #5, Acid Yellow 23, Sandoz, Inc.), Direct Yellow 86, Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110 (Sandoz, Inc.), D&C Yellow #10 (Yellow 3, Tricon), Yellow Shade 16948 (Tricon), Basacid Black X34 (BASF), Carta Black 2GT (Sandoz, Inc.), Neozapon Red 492 (BASF), Orasol Red G (Ciba-Geigy), Direct Brilliant Pink B (Crompton-Knolls), Aizen Spilon Red C-BH (Hodagaya Chemical Company), Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku Company), Levanol Brilliant Red 3BW (Mobay Chemical Company), Levaderm Lemon Yellow (Mobay Chemical Company), Aizen Spilon Yellow C-GNR (Hodagaya Chemical Company), Spirit Fast Yellow 3g, Sirius Supra Yellow GD 167, Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Sandoz), Pergasol Yellow CGP (Ciba-Geigy), Orasol Black RL (Ciba-Geigy), Orasol Black RLP (Ciba-Geigy), Savinyl Black RLS (Sandoz), Dermacarbon 2GT (Sandoz), Pyrazol Black BO (ICI Americas), Morfast Black Conc A (Morton-Thiokol), Diazol Black RN Quad (ICI Americas), Orasol Blue GN (Ciba-Geigy), Savinyl Blue GLS (Sandoz, Inc.), Luxol Blue MBSN (Morton-Thiokol), Sevron Blue 5GMF (ICI Americas) oraz Basacid Blue 750 (BASF); Levafix Brilliant Yellow E-GA, Levafix Yellow E2RA, Levafix Black EB, Levafix Black E-2G, Levafix Black P-36A, Levafix Black PN-L, Levafix Brilliant Red E6BA oraz Levafix Brilliant Blue EFFA, wszystkie dostępne z firmy Bayer; Procion Turquoise PA, Procion Turquoise HA, Procion Turquoise Ho5G, Procion Turquoise H-7G, Procion Red MX-5B, Procion Red H8B (Reactive Red 31), Procion Red MX 8B GNS, Procion Red G, Procion Yellow MX-8G, Procion Black H-EXL, Procion Black P-N, Procion Blue MX-R, Procion Blue MX-4GD, Procion Blue MX-G oraz Procion Blue MX-2GN, wszystkie dostępne z firmy ICI Americas; Cibacron Red F-B, Cibacron Black BG, Lanasol Black B, Lanasol Red 5B, Lanasol Red B oraz Lanasol Yellow 46, wszystkie dostępne z firmy Ciba-Geigy; Baslien Black P-BR, Baslien Yellow EG, Baslien Brilliant Yellow P-3GN, Baslien Yellow M6GD, Baslien Brilliant Red P-3B, Baslien Scarlet E-2G, Baslien Red E-B, Baslien Red E7B, Baslien Red M-5B, Baslien Blue E-R, Baslien Brilliant Blue P-3R, Baslien Black P-BR, Baslien Turquoise Blue P-GR, Baslien Turquoise M-2G, Baslien Turquoise E-G oraz Baslien Green E-6B, wszystkie dostępne z firmy BASF; Sumifix Turquoise Blue G, Sumifix Tur6

PL 209 350 B1 quoise Blue H-GF, Sumifix Black B, Sumifix Black H-BG, Sumifix Yellow 2GC, Sumifix Supra Scarlet 2GF oraz Sumifix Brilliant Red 5BF, wszystkie dostępne z firmy Sumitomo Chemical Company; Intracron Yellow C-8G, Intracron Red C-8B, Intracron Turquoise Blue GE, Intracron Turquoise HA oraz Intracron Black RL, wszystkie dostępne z firmy Crompton and Knowles, Dyes and Chemicals Division; ich mieszaniny itp. Przykłady specyficznych barwników obejmują np. Pro-Jet 485 (ftalocyjanina miedzi), Magenta 377 lub Direct Yellow 132. Lista ta ma być jedynie przykładowa i nie należy jej traktować w sensie ograniczania.

Polimery kationowe w jednym przykładzie obejmują poliaminy, czwartorzędowe poliaminy i poliguanidyny. Inne polimery kationowe obejmują polichlorek N,N,-dimetylo-2-hydroksypropyleno-amonowy, polibromek 4-winylo-1-metylopirydynowy, polichlorek diallidimetyloamonowy, kopolimery czwartorzędowego winyloimidazolu oraz polikwaternium 2. Przykłady poliamin, które można wykorzystywać w praktycznej realizacji wynalazku, obejmują polietylenoiminę, poliwinylopirydynę, poliwinyloaminę, polialiloaminę oraz ich połączenia.

Typowa formulacja tuszu użytecznego w jednym przykładzie realizacji zawiera jeden lub więcej korozpuszczalników (od 0 do około 50% wag.), jeden lub więcej rozpuszczalnych w wodzie środków powierzchniowo czynnych/amfifilowych (od 0 do około 40, zwłaszcza od około 1 do około 5% wag.) (dodane do nośnika i dodatkowo do każdej kationowej substancji powierzchniowo czynnej użytej w barwnym tuszu do powstrzymywania powstawania zacieków), jeden lub więcej koloidów o dużej masie cząsteczkowej (od 0 do około 6% wag.) i wodę (reszta).

Jeden lub więcej korozpuszczalników może być dodane do nośnika w formulacji tuszu. Klasy korozpuszczalników użytych w jednym przykładzie realizacji obejmują, ale bez ograniczenia, alkohole alifatyczne, alkohole aromatyczne, diole, etery glikolowe, etery poliglikolowe, kaprolaktamy, formamidy, acetamidy oraz alkohole długołańcuchowe. Przykłady związków stosowanych w jednym przykładzie realizacji obejmują, ale bez ograniczenia, pierwszorzędowe alkohole alifatyczne zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, pierwszorzędowe alkohole aromatyczne zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, drugorzędowe alkohole alifatyczne zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, drugorzędowe alkohole aromatyczne zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, 1,2-alkohole zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, 1,3-alkohole zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, 1,5-alkohole zawierające co najwyżej 30 atomów węgla, etery alkilowe glikolu etylenowego, etery alkilowe glikolu propylenowego, etery alkilowe poli(glikolu etylenowego), wyższego rzędu homologi eterów alkilowych poli(glikolu etylenowego), etery alkilowe poli(glikolu propylenowego), wyższego rzędu homologi eterów alkilowych poli(glikolu propylenowego), kaprolaktamy N-alkilowe, niepodstawione kaprolaktamy, podstawione formamidy, niepodstawione formamidy, podstawione acetamidy oraz niepodstawione acetamidy. Specyficzne przykłady korozpuszczalników, które są w szczególności stosowane w jednym przykładzie realizacji, obejmują, ale bez ograniczenia 1,5-pentanodiol, 2-pirolidon, 2-etyl-2-hydroksymetyl-1,3-propanodiol, glikol dietylenowy, 3-metoksybutanol, oraz 1,3-dimetyl-2-imidazolidinon. Stężenie korozpuszczalnika może być w zakresie od 0 do około 50% wag. lub w przybliżeniu 0,1 - 15% wag.

P r z y k ł a d y

Następujące przykłady ilustrują korzystne wykonania wynalazku, które są obecnie najlepiej znane. Można jednak realizować w praktyce inne wykonania, które również są objęte zakresem niniejszego wynalazku.

Przygotowano i zbadano według zasad niniejszego wynalazku dwie różne kompozycje tuszu oraz jedną kompozycję kwasowego utrwalacza. Kompozycje te i wyniki badań opisano poniżej.

P r z y k ł a d 1

Niebieskozielona kompozycja tuszu do drukarki atramentowej

Niebieskozielona kompozycja tuszu do drukarki atramentowej została przygotowana przez zmieszanie następujących materiałów w podanych procentach wagowych:

3,0%	niebieskozielony samodyspergowalny pigment Cabot
0,5%	Acid Blue 9
12%	glikol dipropylenowy
6,0%	2-pirolidon
4,0%	1,2-heksanodiol
3,0%	Liponic EG-1
1,0%	Crodafos N3 Acid
0,75%	TERGITOL 15-S-7 (alkohol etoksylowany)
0,02%	Zonyl FSO

PL 209 350 B1

0,2% Proxel GXL

0,05% EDTA

0,40% Joncryl 586

Reszta zdejonizowana woda

P r z y k ł a d 2

Kompozycja czarnego tuszu do drukarki atramentowej

Kompozycja czarnego tuszu do drukarki atramentowej została przygotowana przez zmieszanie następujących materiałów w podanych procentach wagowych:

0,5% barwnik Food Black 2

1,8% Joncryl 586, AN 108, MW 4600

0,4% żywica poliuretanowa Avecia, AN 55, MW 5500

0,03% fluorowy środek powierzchniowo czynny

7,0% 2-pirolidon

4,0% 1,2-heksanodiol 8,0% glikol dipropylenowy 4,0% 2-hydroksxyetylo-2-imidazolidon 0,2% Proxel GXL

Reszta zdejonizowana woda P r z y k ł a d 3

Kompozycja kwasowego utrwalacza (pH = 4)

Kompozycja kwasowego utrwalacza została przygotowana przez zmieszanie następujących materiałów w podanych procentach wagowych:

2,44% poliguanidyna 6,0% Dantocol DHE 6,0% 2-pirolidon

4,0% kwas bursztynowy 0,3% Surfynol 440

0,25% Surfonyl 61

0,05% EDTA

Reszta zdejonizowana woda

Wszystkie kompozycje tuszu do drukarki atramentowej z przykładów 1 i 2 były stabilne przy pH około 8 - 10 i miały lepkość w przybliżeniu 3·10³: 10 ²Pa^s.

T a b e l a 1

Składniki wszystkie w % wag.	Bez dodatku barwnika	Tusze z dodatkiem barwnika	Zakres zawartości składnika %
Formuła	A	B	C	D	E	F
1	2	3	4	5	6	7	8
czarny samodyspergowalny pigment Cabot	3	3	3	3	3	3	1-10
barwnik Food Black 2	0	0	0,5	0	0,5	0,5	0,01-3
barwnik Acid Blue 9	0	0	0	0,1	0	0	0,01-3
barwnik Acid Red 289	0	0	0	0,15	0	0	0,01-3
Joncryl 586, AN 108, MW 4600	0,6	1,8	1,8	1,8	1,4	1,4	0,1-6
Avecia PU Resin, AN 55, Mw 5500	1,2	0	0,4	0,4	0,4	0,4	0-5
fluorowy środek powierzchniowo czynny Zonyl FSO	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,03	0,01-1,0
2-pirolidon	7	4	7	7	7	7	0-15
1,2 heksanodiol	4	4	4	4	4	4	0-8
glikol dipropylenowy	8	4	8	8	4	0	0-15

PL 209 350 B1 cd. tabeli 1

1	2	3	4	5	6	7	8
2-hydroksyetyleno-2-imidazolidon	0	0	0	0	0	4	0-15
Proxel GXL	0,2	0,2	0,2	0.2	0,2	0,2	0-0,4
woda	reszta	reszta	reszta	reszta	reszta	reszta
Wyniki badań	A	B	C	D	E	F
wzrokowa ocena kropkowania (10=najlepiej)	6	7	9	8	9+	9+
gęstość optyczna	1,42	1,43	1,38	1,36	1,52	1,48
Gęstość optyczna jest to zaczernienie mierzone spektrofotometrem Macbetha względem wzorca

W tabeli 1 podano wyniki drukowania dla kompozycji czarnego tuszu do drukarek atramentowych. Kropkowanie było najlepsze przy stosowaniu tuszów z dodanym barwnikiem (formuły C i D) w porównaniu z tuszami bez dodatku barwnika (A i B). Wyniki dotyczące gęstości optycznej niekoniecznie oznaczają, że wygląd kropkowania zostanie polepszony.

T a b e l a 2

Nośnik	Zwykły papier	Papier powlekany	Papier powlekany
Tusz	bez AB9	z AB9	bez AB9	z AB9	bez AB9	z AB9
Poddrukowywanie utrwalaczem	tak	tak	tak	tak	nie	nie
OD kreski	1,29	1,35	1,56	1,65	1,78	1,97
Przenoszenie kapiącej wody mOD	0	17	10	10	10	50
Chrominancja barwy niebieskozielonej, C*	57,6	56,3	62,3	61,5	61,8	62,1
Nasycenie barwy niebieskozielonej, C*/L*	1,14	1,16	1,35	1,44	1,32	1,42

Obrazy kreskowe drukowane z użyciem kompozycji tuszu z przykładu 1 badano z i bez poddrukowania kwasową kompozycją utrwalacza z przykładu 3. Użyto pisaków 8pl do drukowania 3 kropli tuszu z 1 kroplą poddrukowania utrwalaczem przy rozdzielczości 600 dpi. Do oceny użyto zarówno zwykłego papieru (Great White, HP Multipurpose and Hammermil Color copy) jak i papieru powlekanego (Lustro Laser). Badanie przeprowadzano bez podgrzewania. Test kapania przeprowadzono 24 godziny po wydrukowaniu próbek. Zmierzono OD kreski i mOD przenoszenia kapiącej wody. Zmierzono wartości przestrzeni barw L*C*h (D50 2 stopnie, standardowy obserwator 1931) firmy X-rite.

Wyniki drukowania zestawiono w tabeli 2. Pod względem trwałości tusz zawierający barwnik anionowy AB9 (Acid Blue 9) wykazuje podobne właściwości przy teście kapania jak tusz kontrolny z poddrukowywaniem utrwalaczem na zwykłym papierze i na papierze powlekanym. Tusz zawierający AB9 daje chrominancję barwy C* podobne jak tusz kontrolny, ale jasność L* dla tuszu zawierającego AB9 ma mniejszą wartość, co powoduje większe nasycenie (C*/L*). Nakrapianie polepsza się dla barwy niebieskozielonej, zielonej i niebieskiej z dodanym barwnikiem.

Chociaż wynalazek opisano w odniesieniu do pewnych specyficznych przykładów realizacji, fachowcy zauważą, że różne modyfikacje, zmiany, pominięcia i zastąpienia można wprowadzić bez odchodzenia od zakresu wynalazku. Wynalazek ma być zatem ograniczony tylko przez zakres następujących zastrzeżeń patentowych.

Claims (3)

1. Kompozycja tuszu do drukarek atramentowych, składająca się z dwóch płynów obejmujących:

- pł ynny tusz do drukarek, oraz

- pł ynny utrwalacz kwasowy, w której pł ynny tusz obejmuje rozpuszczalne w wodzie organiczne rozpuszczalniki, substancje powierzchniowo czynne, substancje barwiące, i wodę, a płynny utrwalacz kwasowy zawiera nośnik tuszu i kwas organiczny, znamienna tym, że płynny tusz jako substancje barwiące zawiera barwnik anionowy i co najmniej jeden pigment anionowy, zaś płynny utrwalacz kwasowy zawiera dodatkowo co najmniej jeden polimerowy składnik kationowy, wybrany z grupy obejmującej poliaminy, kwaternizowane poliaminy i poliguanidyny, przy czym barwnik anionowy jest zawarty w ilości od 0,01% do 3,0% wagowych w stosunku do tuszu z pigmentem anionowym.

2. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że barwnik anionowy wybrany jest z grupy złożonej z następujących barwników: Food Black 2, Food Green 3, Direct Yellow 132, Direct Blue 41, Direct Blue 53, Direct Black 168, Direct Red 28, Acid Red 52, Acid Red 91, Acid Red 289, Acid Blue 1, Acid Blue 7, Acid Blue 9, Acid Blue 34, Acid Blue 90, Acid Blue 93, Acid Blue 104, Acid Black 1, Acid Green 3, Acid Green 5, Acid Green 50, Acid Yellow 23, lub ich mieszanin.

3. Kompozycja według zastrz. 1, znamienna tym, że pigment anionowy jest wybrany z grupy złożonej z sadz, antrachinonów, błękitów ftalocyjaninowych, zieleni ftalocyjaninowych, barwników diazowych, barwników monoazowych, pyrantronów, perylenów, żółci heterocyklicznych, chinakrydonów oraz tioindygoidów, z karboksylową funkcjonalnością na pigmencie.