DE69232625T2

DE69232625T2 - Strahldrucktintenzusammensetzung und Druckverfahren

Info

Publication number: DE69232625T2
Application number: DE69232625T
Authority: DE
Inventors: Schwarz, Jr.
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1991-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 2002-10-17
Anticipated expiration: 2012-07-31
Also published as: US5223026A; JPH05194886A; EP0526198B1; EP0526198A1; JP3173670B2; DE69232625D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Farbstrahldruckverfahren und Tintenzusammensetzungen, die für diese Verfahren geeignet sind.
Bekannte Tintenstrahltinten umfassen im Allgemeinen einen wasserlöslichen Farbstoff, welcher in einem Tintenträger, wie Wasser oder einer Mischung umfassend Wasser und ein wasserlösliches oder wassermischbares organisches Lösungsmittel, löslich sind. Zum Beispiel offenbart US-A-4,849,770 (Koike et al.) eine Tinte zu Verwendung in einem Tintenstrahldrucker umfassend einen reaktionsfähigen Farbstoff oder einen reaktionsfähigen Dispersionsfarbstoff und ein Lösungsmittel, bestehend hauptsächlich aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel, welches nicht mit dem Farbstoff reagiert. US-A-4,793,264 (Lin et al.) umfasst eine Tinte zur Verwendung mit einem Tintenstrahlsystem, das Material aufweist, welcher einer Korrosion durch die Tinte unterworfen wird, wobei die Tinte einen Fettsäureträger, einen Farbstoff und Mengen eines Antioxidationsmittels. Des Weiteren offenbart die japanische Patentveröffentlichung 1-158083 eine Tintenzusammensetzung für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät umfassend 0,1 bis 10 Gew.-% eines Farbstoffes, welcher entweder ein Farbstoff oder ein Pigment sein kann, 1 bis 10 Gew.-% eines Durchfärbemittels und 25 bis 98,9 Gew.-% eines polaren Lösungsmittels, wie Formamid, DMSO, Dimethylethanolamin oder N-Methyl-2-Pyrrolidon. Zusätzlich offenbart US-A-3,994,736 (Hertz et al.) eine pigmentfreie hoch intensive lichtstarke Tinte, welche für das Tintenstrahldrucken geeignet ist, welche eine flüssige polare Lösungsmittelbasis und einen vormetallisierten Azofarbstoff enthält. Die Tinte kann auch ein anorganisches ionisierbares Salz enthalten, um elektrische Leitfähigkeit zu verleihen.
Heterophasentintenstrahltinten sind auch bekannt. Zum Beispiel offenbart US-A- 4,705,567 (Hair et al.) eine Heterophasentintenstrahltintenzusammensetzung, welche Wasser und einen Farbstoff enthält, der kovalent an einem Bestandteil haftet, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(ethylenglycolen) und Poly(ethyleniminen), wobei der Bestandteil mit einem Heteropolyanion verbunden ist. Zusätzlich offenbart US-A- 4,597,794 (Ohta et al.) ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, umfassend das Bilden von Tropfen einer Tinte und Aufzeichnen auf einem bildempfangenden Material unter Verwendung der Tröpfchen, wobei die Tinte hergestellt ist, indem feine Teilchen eines Pigmentes in einem wässrigen Dispersionsmedium, enthaltend ein Polymer mit sowohl einem hydrophilen als auch einem hydophoben Aufbaubestandteil, dispergiert werden.
Anderer relevanter Stand der Technik bezüglich Tintenzusammensetzung, von denen einige insbesondere zur Verwendung in Tintenstrahldruckern geeignet sind, umfassen US-A-4,395,287, 4,192,006, 4,170,482, 4,073,615, 4,990,186, 5,006,172, 4,620,876, JP-A-51/008031.
JP-A-60,226,575 offenbart Tintenstrahltintenzusammensetzungen umfassend Wasser, einen Farbstoff und ein hydrophiles organisches Lösungsmittel. JP-A-63,297,477 beschreibt Tintenstrahltintenzusammensetzungen enthaltend einen Dicarbonsäurediester und eine Amidverbindung.
Während bekannte Zusammensetzungen und Verfahren für ihren beabsichtigten Zweck geeignet sind, besteht ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen, die zur Verwendung in Tintenstrahldruckern geeignet sind. Zusätzlich besteht ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen mit schnellen Trocknungszeiten. Eine Notwendigkeit besteht ferner bezüglich Tintenzusammensetzungen, die eine lange Wartedauer in Tintenstrahldruckern aufweisen. Des Weiteren besteht ein Bedarf bezüglich Tintenzusammensetzungen die scharte, nicht auslaufende gedruckte Zeichen auf einfachem Papier erzeugen. Es besteht auch ein Bedarf an Tintenzusammensetzungen die eine hohe Druckqualität ermöglichen, während sie gleichzeitig schnelle Trocknungszeiten und/oder lange Wartezeiten in Tintenstrahldruckem bereitstellen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung verbesserte Tintenzusammensetzungen und Verfahren bereit zu stellen, welche diese Bedürfnisse erfüllen.
Diese und andere Gegenstände der vorliegenden Erfindung können durch das Bereitstellen eines Thermotintenstrahldruckverfahrens erzielt werden, umfassend das Einführen einer Tintenzusammensetzung in eine Thermotintenstahldruckvorrichtung, umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil umfasst, der nicht Pyrrolidon oder N-Methyl-2- pyrrolidon ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus:
(1) cyclischen Amiden der Formel
wobei n eine Zahl zwischen 2 bis 12 ist; R Wasserstoff, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Polyethoxygruppe der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH
wobei m eine Zahl von 0 bis 9 ist, oder eine Polyimingruppe der Formel ist
(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;
wobei k eine Zahl von 0 bis 9 ist; R' stellt ein oder mehrere Substituenten dar, die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen können, und ist eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe oder eine Acetylgruppe; und wobei x eine zahl zwischen 0 bis 2n + 2 ist;
(2) einem cyclischen Amid der Formel
Wobei n eine Zahl zwischen 1 bis 12 ist, R eine Cyclohexylgruppe und R' ein oder mehrere Substituenten darstellt, die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen können, und eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe oder eine Acetylgruppe ist, wobei x eine Zahl zwischen 0 und 2n + 2 ist;
(3) Amiden der Formel
wobei R und R' Alkylgruppen oder substituierte Alkylgruppen sind, mit zwischen 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Polyethoxygruppen der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH
wobei m eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist, oder Polyimingruppen der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;
wobei k eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist; wobei R und R' miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, wobei R auch ein Wasserstoff sein kann und wobei R" Wasserstoff oder Alkyl ist; und Mischungen dieser; und Erwärmen ausgewählter Düsen in der Druckvorrichtung enthaltend die Tinte, wodurch Tröpfchen der Tinte in einem bildhaften Muster auf ein Substrat ausgestoßen, mit dem Vorbehalt, dass wenn die Tintenzusammensetzung ein Amid (1) oder ein Amid (3) enthält, die Tintenzusammensetzung kein Dicarbonsäurediester aufweist.
Die Alkylgruppen R und R' weisen typischerweise 1 bis 12 Kohlenstoffatome auf.
Die Tinten, die in dem Druckverfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, enthalten einen Farbstoff. Im Allgemeinen kann ein wirkungsvoller Farbstoff, wie Direktfarbstoffe oder Säurefarbstoffe, als Farbstoff ausgewählt werden, vorausgesetzt, dass diese mit den anderen Tintenbestandteilen kompatibel und in dem flüssigen Träger löslich ist. Der Farbstoff ist in der Tintenzusammensetzung in einer wirkungsvollen Menge vorhanden, im Allgemeinen zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 15 Gew.-%, und bevorzugt zwischen ungefähr 2 bis ungefähr 7 Gew.-% (diese Werte betreffen die Konzentration der Farbstoffmoleküle in der Tinte), obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Zusätzlich kann der Farbstoff für die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ein Pigment sein, oder eine Mischung einer oder mehrerer Farbstoffe und/oder eines oder mehrerer Pigmente. Das Pigment kann schwarz, cyan, magenta, gelb, rot, blau, grün, braun, Mischungen dieser und dergleichen sein. Beispiele geeigneter schwarzer Pigmente umfassen verschiedene Rußschwarz, wie Kanalruß, Ofenruß, Flammruß und dergleichen. Farbige Pigmente umfassen rote, grüne, blaue, braune, magenta, cyan und gelbe Partikel, wie auch deren Mischungen. Vorzugsweise ist die Pigmentteilchengröße so klein wie möglich, um eine stabile kolloidale Suspension der Teilchen in dem flüssigen Träger zu gewährleisten und um ein Verstopfen der Tintenkanäle zu verhindern, wenn die Tinte in einem Thermotintenstrahldrucker verwendet wird. Bevorzugte mittlere Teilchendurchmesser liegen bei ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,1 Mikrometer und insbesondere bevorzugt zwischen ungefähr 0,001 bis ungefähr 0,01 Mikrometer, obwohl der Durchmesser auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann. Das Pigment ist in der Tintenzusammensetzung in einer wirkungsvollen Menge vorhanden, im Allgemeinen zwischen ungefähr 1 bis ungefähr 7 Gew.-% und vorzugsweise zwischen ungefähr 2 bis ungefähr 5 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Die Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil enthält.
Des Weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Tintenzusammensetzung bereit gestellt, umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil umfasst, welcher nicht Pyrrolidon oder N-Methyl-2-pyrrolidon ist, umfassend ein cyclisches Amid der Formel
wobei n eine ganze zwischen 2 bis 12 ist; R Wasserstoff, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, eine Polyethoxygruppe der Formel ist
(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH
wobei m eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist, oder eine Polyimingruppe der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CHrNH&sub2;
wobei k eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist; R' stellt ein oder mehrere Substituenten dar, welche Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen kann bzw. können, und ist eine Alkylgruppe, ein Halogenatom, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongrupe, eine Amidgruppe oder eine Actylgruppe; und wobei x eine ganze Zahl zwischen 0 bis 2n + 3 ist, unter der Voraussetzung, dass die Zusammensetzung kein Dicarbonsäureester aufweist.
Des Weiteren wird gemäß der Erfindung eine Tintenzusammensetzung bereit gestellt, umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, umfassend eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil, welcher ein Amid der Formel umfasst
wobei R und R' Alkylgruppen oder substituierte Alkylgruppen mit zwischen 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Polyethoxygruppen der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH
wobei m eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist, ist, und wobei R und R' miteinander verbunden sind um einen Ring zu bilden, oder Polyimingruppen der Formel
(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;
wobei k eine Zahl zwischen 0 bis 9 ist; wobei R und R' miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, wobei R auch Wasserstoff sein kann und wobei R" Wasserstoff oder Alkyl ist; wobei das Wasser in dem flüssigen Träger in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% vorhanden ist, unter der Voraussetzung, dass die Tintenzusammensetzung kein Dicarbonsäureester aufweist.
Die für die vorliegende Erfindung geeigneten Amide können auch ein oder mehrere Substituenten enthalten, wie Alkylgruppen (typischerweise mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen), Halogenatomen, Sulfatgruppen, Nitrogruppen, Sulfongruppen, Amidgruppen, Acetylgruppen oder dergleichen.
Spezifische Beispiele der cyclischen Amide (1) und (2) umfassen die Formel &epsi;-Caprolactam
und dergleichen. Verbindungen dieser Formeln sind bekannt und im Allgemeinen kommerziell erhältlich, wie Cyclohexylpyrrolidon, erhältlich von GAF, Wayne, NJ, &epsi;-Caprolactam, Methylcaprolactam, 2-Azacaclooctanon (8-gliedriger Ring), 2-Azacaclononanon (9-gliedriger Ring), und 2-Azacyclotridecanon (13-gliedriger Ring), erhältlich von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI und dergleichen. Cyclische Amide dieser Formeln sind auch von BASF erhältlich.
Eine andere Gruppe geeigneter organischer Komponenten umfasst cyclische Ester der Formel
wobei n eine ganze Zahl von 1 bis ungefähr 12 ist, R stellt ein oder mehrere Substituenten dar, die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen kann bzw. können, und ist eine Alkylgruppe (typischerweise mit 1 bis ungefähr 12 Kohlenstoffatomen), eine Halogenatom, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe oder eine Acetylgruppe, wobei x eine ganze Zahl zwischen 0 bis 2n + 2 ist.
Spezifische Beispiele der cyclischen Ester umfassen Butyrolacton der Formel
und dergleichen. Verbindungen dieser Formeln sind bekannt, und im Allgemeinen kommerziell erhältlich, wie Butyrolacton und &epsi;-Caprolacton, erhältlich von Eastman Kodak Company, Rochester, NY oder Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI.
Spezifische Beispiele der Formamide (3) umfassen Formylethanolamin der Formel
und dergleichen. Verbindungen dieser Formeln sind bekannt und im Allgemeinen kommerziell erhältlich, wie Actylethanolamin, Formylmorpholin und Formylpiperidin, erhältlich von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI. Zusätzlich können Verbindungen wie Formylethanolamin hergestellt werden, indem Ethylformiat und Monoethanolamin miteinander in einem ungefähr 1 zu 1 Molarverhältnis vermischt werden und die Mischung bei ungefähr 80ºC erwärmt wird, um das bei der Reaktion gebildete Ethanol zu verkochen, um die Reaktion wie gezeigt anzutreiben:
Ähnliche Verbindungen können aus anderen Alkylformiaten, wie Propylformiat, Butylformiat und dergleichen und anderen Alkanolaminen, wie Propanolamin, Butanolamin und dergleichen.
Die Materialien, die als organischer Bestandteil des flüssigen Trägers ausgewählt werden, sind hygroskopische Flüssigkeiten oder Festkörper. Typischerweise sind viele der cyclischen Amide bei Raumtemperatur (typischerweise zwischen ungefähr 15 bis ungefähr 35ºC) fest, wie Caprolactame, die Azooctanone und dergleichen. Die hygroskopische Natur dieser Festkörper sorgt dafür, dass sie in Wasser leicht löslich sind, wenn der flüssige Träger der Tinte hergestellt wird.
Der flüssige Träger der Tinte, welcher in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, kann Wasser und den organischen Bestandteil in wirkungsvollen Mengen enthalten. Im Allgemeinen umfasst der flüssige Träger Wasser in einer Menge von ungefähr 50 bis ungefähr 99,5 Gew.-%, vorzugsweise zwischen ungefähr 80 bis ungefähr 99 Gew.-%, und den organischen Bestandteil in einer Menge von ungefähr 0,5 bis ungefähr 50 Gew.-%, vorzugsweise ungefähr 1 bis ungefähr 30 Gew.-%, obwohl die relativen Mengen an Wasser und dem organischen Bestandteil außerhalb dieser Bereiche liegen können.
Andere Zusatzstoffe können ebenfalls in den Tinten der vorliegenden Erfindung vorhanden sein. Werden z. B. Pigmentteilchen als Farbstoff eingesetzt, kann die kolloidale Stabilität der Pigmentteilchen durch die Zugabe eines oder mehrerer oberflächeaktiver Mittel oder Benetzungsmittel zu der Tinte gesteigert werden. Grenzflächenaktive Mittel steigern auch die Trocknungszeiten sowohl der pigmentierten als auch der gefärbten Tinten. Diese Zusatzstoffe können kationische, anionische oder nichtionische Arten sein. Geeignete grenzflächenaktive Mittel und Benetzungsmittel umfassen Tamol® SN, Tamol® LG, die der Triton®-Reihe, erhältlich von Rohm und Haas Company, die der Marasperse®-Reihe, die der Igepal®-Reihe, erhältlich von GAF Company, die der Tergitol®- Reihe und andere kommerziell erhältliche grenzflächenaktive Mittel. Andere geeignete grenzflächenaktive Mittel umfassen aliphatische Sulfate, aromatische Sulfonate, Aminoxide, Alkanolamide und dergleichen. Diese grenzflächenaktiven Mittel und Benetzungsmittel sind in wirkungsvollen Mengen vorhanden, im Allgemeinen zwischen ungefähr 0,001 bis ungefähr 5 Gew.-%, und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereiches liegen kann. Die grenzflächenaktiven Mittel oder Benetzungsmittel bedecken oder absorbieren sich auf den Oberflächen der Pigmentteilchen um elektrisch geladene Teilchen zu erzeugen und stellen des Weiteren eine sterische Hinderung bereit, die die Pigmentteilchen voneinander trennt, wodurch eine stabile kolloidale Dispersion erzielt wird.
Polymere Zusatzstoffe können auch zu den Tinten der vorliegenden Erfindung hinzugefügt werden, um die Viskosität der Tinte zu steigern und die Stabilität der Pigmentteilchen und die Agglomerationsgeschwindigkeit und Ausfällungsgeschwindigkeit der Teilchen zu reduzieren. Wasserlösliche Polymere wie Gummiarabikum, Polyacrylatsalze, Polymethacrylatsalze, Polyvinylalkohole, Hydroxypropylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylpyrrolidinon, Polyvinylether, Stärke, Polysaccharide und dergleichen sind besonders geeignet um die Pigmentteilchen in einem flüssigen Träger auf Wasserbasis, wie Wasser oder einer Mischung aus Wasser und einer wasserlöslichen organischen Flüssigkeit zu stabilisieren. Polymere Stabilisatoren können in der Tinte der vorliegenden Erfindung in jeder wirkungsvollen Menge vorhanden sein, im Allgemeinen zwischen 0 bis ungefähr 10 Gew.-%, und vorzugsweise zwischen 0 bis ungefähr 5 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Andere optionale Zusatzstoffe zu den Tinten, welche durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellt werden, umfassen Biocide, wie Dowicil 150, 200 und 75, Benzoatsalze, Sorbatsalze und dergleichen, vorhanden in einer Menge von 0 bis ungefähr 4 Gew.-%, und vorzugsweise von ungefähr 0,01 bis ungefähr 2,0 Gew.-%, obwohl die Menge außerhalb dieses Bereichs liegen kann, Feuchthalter, wie Ethylenglycol, Diethylenglycol, N-Methylpyrrolidinon, Propylenglycol, Hydroxyether, Ether, Amide, Sulfoxide, Ketone, Lactone, Ester, Alkohole und dergleichen, vorhanden in einer Menge von 0 bis ungefähr 50 Gew.-% und vorzugsweise von 0 bis ungefähr 40 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann, pH-Steuermittel, wie Säuren oder Basen, Phosphatsalze, Carboxylatsalze, Sulfitsalze, Aminsalze und dergleichen, vorhanden in einer Menge 0 bis ungefähr 1 Gew.-% und vorzugsweise von 0 bis ungefähr 1 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann, oder dergleichen.
Zusätzlich können die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Trocknungsmittel enthalten. Bevorzugte Trocknungsmittel sind Materialien, die eine mittlere bis starke Wasserstoffbindung zeigen. Beispiele von Trocknungsmitteln umfassen Natriumlaurylsulfat, wie Lomar D, erhältlich von E.I. Du Pont de Nemours & Company, Wilmington, DE oder Daxad 19K, erhältlich von W.R. Grace Company, Lexington, MA, Natriumisopropylnaphthalensulfonat, Sulfone, wie Dimethylsulfon und dergleichen, Diamide, wie Urea, 2-Imidazolidon und dergleichen, Amine, wie Ethanolamin, Piperazin, 2-Pyrrolidon, Dimethylurea, Imidazol, Pyrazol, 1,2,4-Triazol, Methylisourea, Diamino-2-Propanol, Diethanolamin und dergleichen, Pseudoamine, wie 3-Hydroxypyridin, 2.-Hydroxypyridin und dergleichen, Säuren, wie Essigsäure und dergleichen, anorganische Base, wie Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ammoniumhydroxid und dergleichen und andere geeignete Materialien mit einer Bindung über eine Wasserstoffbrücke, wie 2-Hydroxyethylpyridin, N-Formylpiperazin, Tetrazol, 2-Methylimidazol, Methylpyrazol oder dergleichen. Besonders bevorzugte Trocknungsmittel sind Pyrazol und Methylpyrazol, insbesondere 3-Methylpyrazol, da es kleine, einfache, thermisch stabile Moleküle sind, die nicht von einem pH-Wert über dem Bereich von 6 bis 8 beeinflusst werden. Zusätzliche Beispiele von Trocknungsmitteln umfassen N-Cocoalkyl-2,2'-iminobisethanol-N-oxid, erhältlich als Armox C/12 von Akzo Chemie, Chicago, IL, Monoethanolamid, erhältlich als Ninol 1301 von Stepan Chemical Company, Northfield, IL, Lauramiddiethanolamin, erhältlich als Ninol 70-SL von Stepan Chemical Company, Northfiled, IL, Lauramiddiethanolamin, erhältlich als Ninol 96-SL von Stepan Chemical Company, Northfiled, IL, Cocoalkyldimethylaminoxid (30% Lösung in Isopropanol), erhältlich als Armox DMC von Akzo Chemie, Chicago, IL, Cocoamidopropylaminoxid (30% Lösung in Isopropanol), erhältlich als Ammonyx CDO von Stepan Chemical Company, Northfiled, IL, Lauramidoxid (40% Lösung in Isopropanol), erhältlich als Ammonyx DMCD-40 von Stepan Chemical Company, Northfiled, IL, Natriumdioctylsulfosuccinat, erhältlich von Aerosol OT-100 von American Cyanamid Company Wayne, NJ, Isopropylamin(verzweigt)-dodecylbenzolsulfonat, erhältlich als Polystep A-11 von Stepan Chemical Company, Northfield, IL, Aminalkylbenzolsulfonat(verzweigt), erhältlich als Ninate 411 von Stepan Chemical Company, Northfield IL und dergleichen. Das Trocknungsmittel kann in einer wirkungsvollen Menge vorhanden sein. Typische Mengen des Trocknungsmittels liegen zwischen ungefähr 0,001 bis ungefähr 5 Gew.-% und vorzugsweise zwischen ungefähr 0,01 bis ungefähr 0,5 Gew.-%, obwohl die Menge auch außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, umfassend das einfache Vermischen der Bestandteile unter Umgebungsbedingungen und in den relativen Mengen, die in der Tinte gewünscht sind. Wenn der Farbstoff ein Pigment anstelle eines Farbstoffs ist, umfasst ein geeignetes Tintenherstellungsverfahren das Vermischen des ausgewählten Pigments mit Wasser und wahlweise einem Benetzungsmittel wie denen der Daxad®-Reihe von W. R. Grace (Daxad®19, 19K, 11, 11 Kls und dergleichen, die der Lomar®-Reihe, umfassend Lomar® D, Lomar® W und dergleichen, die der Igepal-Serie, wie Igepal® CO 540, Co-560 und dergleichen, die der Tamol®-Reihe, wie Tamol SN und dergleichen, die der Triton®- Reihe, wie Triton 100 und dergleichen oder organische Flüssigkeiten wie Glycolderivate, umfassend Ethylenglycol, Diethylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und dergleichen, mit dem Benetzungsmittel, sofern vorhanden, in der Mischung in einer Menge von ungefähr 0,1 bis ungefähr 50 Gew.-% um die Pigment in dem wässrigen Medium zu benetzen. Das Benetzen ermöglicht, dass das Pigment zerbricht um eine homogene wässrige Dispersion zu bilden. Diese Mischung wird anschließend attriert, z. B. indem es in eine Kugelmühle eingefüllt wird. Das Mahlen kann in Luft oder in einer Schutzgasatmosphäre durchgeführt werden. Das Mahlen dauert im Allgemeinen über einen Zeitraum von ungefähr 0,25 bis ungefähr 48 Stunden fort, was zu einer Verringerung der Pigmentteilchengröße auf einen gewünschten Bereich von ungefähr 0,0010 bis ungefähr 20 Mikrometer des durchschnittlichen Teilchendurchmessers führt. Dem Mahlen nachfolgend kann die resultierende Dispersion der Pigmentteilchen einem Filtrieren und/oder Zentrifugieren unterworfen werden, um unerwünscht große Teilchen zu entfernen und die Dispersion kann anschließend mit den organischen Bestandteilen und jeden anderen gewünschten Bestandteilen vermischt werden, um eine Tinte zu bilden. Alternativ können die organischen Bestandteile und jeder andere gewünschte Bestandteil in der Dispersion der Pigmentteilchen vor dem Mahlen vorhanden sein und nach dem Mahlen und jedem gewünschten Filtrations- oder Zentrifugalschritt wird die gewünschte Tinte erhalten.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Druckverfahren, welches das Aufbringen einer Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung auf ein Substrat in einer bildweisen Art umfasst. In einer besonderen Ausführungsform umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren, welches das Einführen einer Tintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung in einem Tintenstrahldruckvorrichtung umfasst und das Bewirken, dass Tintentröpfchen in einem bildweisen Muster auf ein Substrat ausgestoßen werden, wodurch Bilder auf dem Substrat erzeugt werden. Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können verwendet werden, um Bilder auf einer großen Variation von Substraten zu bilden, umfassend einfache Papiere wie Xerox® 4024 Papiere, Xerox® 4200 Papiere, Xerox® 10 Reihe Papiere, gelbes liniertes Papier, liniertes Notizbuchpapier, Schreibpapier wie Gilbert 25% Baumwolleschreibpapier, Gilbert 100% Baumwollschreibpapier, und Strathmore Schreibpapier, Siliciumdioxid-beschichtete Papiere, wie Sharp Company Siliciumdioxid-beschichtetes Papier, JuJo-Papier und dergleichen, transparente Materialien wie Xerox® 3R3351, Tetronix Tintenstrahlfolien, Arkright Tintenstrahlfolien und dergleichen, Gewebe, Textilprodukte, Kunststoffe, polymere Filme, anorganische Substrate wie Metalle und Holz und dergleichen.
Tinten der vorliegenden Erfindung zeigen Eigenschaften, die sie sehr wünschenswert für Druckverfahren machen, insbesondere für thermische Tintenstrahldruckverfahren. Zum Beispiel reicht die Oberflächenspannung der Tinten der vorliegenden Erfindung im Allgemeinen von 30 bis ungefähr 65 Dyn pro cm und ist vorzugsweise so hoch wie möglich, vorzugsweise zwischen ungefähr 40 bis ungefähr 65 Dyn pro cm und besonders bevorzugt bei ungefähr 65 Dyn pro cm. Die Viskosität liegt im Allgemeinen zwischen ungefähr 1,0 bis ungefähr 5,0 Centipoise und reicht vorzugsweise von 1 bis 3 Centipoise. Die Latenz, d. h., der Zeitraum während welchem der Tintenstrahlducker gestoppt werden kann, während er die Tinte enthält und anschließend wieder gestartet werden kann, ohne dass die Düse verstopft, liegt im Allgemeinen bei ungefähr 100 Sekunden und überschreitet häufig 1000 Sekunden. Die Latenz sollte im Allgemeinen so hoch wie möglich sein und wenigstens 50 Sekunden betragen, um ein erneutes Starten des Tintenstrahldruckers nach ausgedehnter Ruheperiode zu ermöglichen. Die Drucke, die mit den Tinten der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, zeigen im Allgemeinen eine Bildkantenschärfe und ein reduziertes Ausbluten auf einfachem Papier, wie auch auf behandelten oder beschichteten Papieren und Kunststoffen. Zusätzlich zeigen die Drucke, welche mit den Tinten der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, verbesserte Trocknungszeiten, wobei die Trocknungszeiten auf einfachem Papier so wenig wie eine Sekunde oder weniger in einigen Fällen betragen kann.
Spezifische Ausführungsformen der Erfindung werden nun im Detail beschrieben. Diese Beispiele sollen nur illustrieren und die Erfindung ist nicht auf die Materialien, Bedingungen oder Verfahrensparameter, die in diesen Ausführungsformen angeführt sind, beschränkt. Alle Teile und Prozente sind Gewichtsprozente es sei denn es ist anders angegeben.

Beispiel 1

Vier Tintenzusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt. Eine konzentrierte wässrige Dispersion aus Rußschwarzteilchen wurde hergestellt, indem sie zu einem Union Process-Attritor zugegeben wurden, enthaltend 1500 g Stahlkugeln mit 1/8 Inch Durchmesser und 176,5 g destilliertes Wasser wurde hinzugegeben. Zu 50 zusätzlichen Gramm destillierten Wasser wurden 13,5 g Lomar D (Dispersionsmittel, ein Kondensat aus Formaldehyd und Natriumnaphthalensulfonat, erhalten von E.I. Du Pont de Nemours & Company, Wilmington, DE) zugegeben. Zu dem Wasser in dem Attritor wurden anschließend 23 g der Mischung aus Wasser und Dispersionsmittel zugegeben, und die Attritor-Bestandteile wurden vermischt. Nachfolgend wurden 60 g Raven® 5250 Rußschwarz (erhalten von Columbian Specialty Chemicals Company Atlanta, GA) zu dem Attritor zugegeben und die Mischung wurde gerührt, bis sich das Rußschwarz gleichmäßig verteilt hatte. Anschließend wurden die übrigbleibenden 40,5 g der Mischung aus Wasser und Dispersionsmittel zu dem Attritor zugegeben, während das Mischen fortgesetzt wurde. Nachdem die Zugabe vervollständigt war, wurden die Attritor-Bestandteile für 30 min gemahlen, gefolgt von einem Entfernen der Dispersion mittels Pipette zum Trocknen. Das Innere des Attritors und Stahlkugeln wurden anschließend mit 25 g destilliertem Wasser gewaschen und das Wasser wurde zu der Dispersion zugegeben, welche aus dem Attritor gesammelt wurde. Das Spülverfahren wurde mit weiteren 25 g Wasser wiederholt, und führte zu einem Gesamtgewinn von 330 g Dispersion aus dem Attritor (94,39% Ausbeute, enthaltend 17,14 Gew.-% Rußschwarzfestkörper). Beispiele dieser Rußschwarzdispersion wurde anschließend mit Wasser und verschiedenen organischen Bestandteilen vermischt, um zu Tinten mit den folgenden Zusammensetzungen zu führen:

A. 5 Gew.-% Rußschwarz

1 Gew.-% Lomar D
15 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
79 Gew.-% Wasser

B. 5 Gew.-% Rußschwarz

1 Gew.-% Lomar D
10 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
84 Gew.-% Wasser

C. 5 Gew.-% Rußschwarz

1 Gew.-% Lomar D
15 Gew.-% 2-Azacyclooctanon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
79 Gew.-% Wasser
Die Tinten wurden in eine Thermotintenstrahltestvorrichtung eingeführt, welche mit einem 48 Strahl-Druckkopf mit einer Auflösung von 288 spi ausgestattet war und welche mit 33,5 V mit einer Pulslänge von 3 Mikrosekunden betrieben wurde, um 100 Tropfen pro Sekunde zu erzeugen. Die Tinten wurden unter 15% relativer Luftfeuchtigkeit und bei 25ºC herausgeschossen, wobei Luft mit der spezifizierten relativen Feuchtigkeit und der Temperatur auf die Oberfläche des Druckkopfes während des Ausstoßens geblasen wurde. Die Latenzzeiten wurden gemessen, indem die Tinten mit 100 Tropfen pro Sekunde ausgestoßen wurden, das Ausstoßverfahren für eine gegebene Anzahl von Sekunden unterbrochen wurde, anschließend wieder Spannung angelegt wurde und bestimmt wurde, ob Tinte nach den Latenzzeiten ausgestoßen wurde. Die Latenzzeiten in Sekunden für die Tinten A bis C waren wie folgt:
Die Daten für die Latenz des ersten Tropfens, bei welcher der Druckkopf, welcher die Tinte enthielt, für den angegebenen Zeitraum untätig gehalten wurde, gefolgt von dem Ausstoßen eines einzelnen Tropfens der Tinte; stellen den Zeitraum dar, den der Drucckopf untätig verbleiben konnte, gefolgt von einem erfolgreichen Ausstoßen des ersten Tropfens der Tinte von dem Druckkopf. Die Daten für die Latenzzeiten für den Tropfen #10 wurden gemessen, indem der Druckkopf, welcher die Tinte enthielt, untätig für den angegebenen Zeitraum gehalten wurde, gefolgt von dem Ausstoßen von den Tintentropfen; diese Zeiten stellen den Zeitraum dar, über welchen der Druckkopf untätig verbleiben konnte, gefolgt von einem erfolgreichen Ausstoßen von 10 Tropfen Tinte aus dem Druckkopf. Ein typisches Wartungsverfahren für Druckköpfe, enthaltend Tinte, die für einen Zeitraum untätig waren, ist es, 10 Tropfen aus jeder Düse auszustoßen; wenn ein Ausstoßen von 10 Tropfen aus der Düse nicht zu einer Wiederherstellung des normalen Betriebes führt, ist ein schwerer Abstellfehler aufgetreten. Wie die Daten angeben, waren die Tinten der vorliegenden Erfindung geeignet, in einem untätigen Drucckopf für Zeiträume von 50 bis 75 Sekunden zu verbleiben, gefolgt von einem erfolgreichen Ausstoßen des ersten Tropfens aus der Düse. Die Tinten der vorliegenden Erfindung waren auch geeignet in einem untätigen Druckkopf über Zeiträume von 200 bis über 1000 Sekunden zu verbleiben, gefolgt von einem erfolgreichen Ausstoßen von 10 Tropfen, ausgestoßen aus der Düse. Die hohen Latenzdauem dieser Tinten zeigen, dass die Druckköpfe, welche diese Tinten enthalten, nur sehr geringe Wartung benötigen, um einen normalen Betrieb nach ausgedehnten Ruheperioden wiederherzustellen.

Beispiel II

Eine Tintenzusammensetzung wurde hergestellt, indem eine Probe der Rußschwardispersion, hergestellt im Beispiel I mit destilliertem Wasser, einem organischen Bestandteil und einem Trocknungsmittel verrührt und vermischt wurde, um so zu einer Tinte mit der folgenden Zusammensetzung zu führen:

E 5 Gew.-% Rußschwarz

1 Gew.-% Lomar D
25 Gew.-% 2-Azacyclooctanon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
2 Gew.-% 3-Methylpyrazol (Trocknungsmittel, erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
67 Gew.-% Wasser
Die Tinte E, wie auch die Tinte A aus Beispiel I, wurden einem ausgedehnten Latenztest unterworfen, indem jede Tinte in die Drucktestvorrichtung aus Beispiel I eingeführt wurde und die Anzahl der Tropfenausstoßversuche bestimmt wurden, die notwendig waren, um einen normalen Ausstoßbetrieb nach ausgedehnten Ruheperioden wiederherzustellen. Die Anzahl von Tropfen, die notwendig waren, um einen normalen Betrieb wiederherzustellen, unter den angegebenen Bedingungen waren wie folgt:
Wie die Daten angeben, ermöglichen die Tinten der vorliegenden Erfindung sogar nach Ruheperioden von 19 Stunden einen normalen Ausstoßbetrieb wiederherzustellen. Im Gegensatz dazu führen typische Tintenzusammensetzungen enthaltend Rußschwarzpigmentteilchen zu einem vollständigen Verstopfen der Ausstoßdüse nach so kurzen Zeiten wie 1 Stunde, nach welcher ein normaler Ausstoßbetrieb nicht wiederhergestellt werden kann.

Beispiel III

Tintenzusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt. Proben der Rußschwarzdispersion, hergestellt in Beispiel I, wurde mit Wasser und organischen Bestandteilen (Feststoffen in diesem Fall) in unterschiedlichen Mengen vermischt, um Tintenzusammensetzungen mit 6 Gew.-% Rußschwarz und der Menge an organischem Bestandteil, der in der nachfolgenden Tabelle gezeigt ist, herzustellen, wobei der Rest der Zusammensetzung Wasser war. Eine Kontrollprobe wurde auch hergestellt, welche 6 Gew.-% Rußschwarz und 94 Gew.-% Wasser enthielt. Jede Tinte wurde auf die Unterseite (porös) und die Oberseite von einem glatten Papier der Xerox® 10 Serie handaufgetragen unter Verwendung eines #8 Meyer-Stabes für feste Bereiche und eines einfachen Stiftes für Linien. Die Trocknungszeit für jede Tinte wurde bestimmt, indem die Zeit vermerkt wurde, die notwendig war, dass die Beschichtung ein vemachlässigbares Schmieren zeigte, wenn sie mit einem Q-Tip® abgerieben wurde. Die Trocknungszeiten für die Tinten, enthaltend die angegebenen Bestandteile in den angegebenen Mengen, waren wie folgt:
Wie die Daten angeben, verbessern die organischen Bestandteile, welche in den Beispielen I und II angeführt sind, die Latenzzeiten, und in vielen Fällen auch die Trocknungszeiten. Die Trocknungszeiten schienen sich auch häufig zu verbessern (zu verringern) mit erhöhter Konzentration des organischen Bestandteils, was im Kontrast zu den anderen herkömmlich verwendeten organischen Tintenstrahlzusammensetzungen steht, wie Ethylenglycol, bei welchem das Trocknen verzögert wird, wenn sich die Konzentration erhöht. Zusätzlich ist auch das Verhältnis der Trocknungszeiten auf der Unter- und Oberseite bei einer angegebenen Konzentration von Interesse, denn je näher das Verhältnis an eins ist, desto geringere Änderung der Trocknungszeit wird über einen breiten Bereich von verschiedensten Platten und porösen Papieren erwartet werden. In diesem Fall zeigte 10% 2-Azacyclooctanon eine überragende Leistung mit einem Verhältnis von 1 : 1,3.

Beispiel IV

Tintenzusammensetzungen wurden wie folgt hergestellt. Eine konzentrierte wässrige Dispersion aus Rußschwarzteilchen wurde hergestellt, indem sie zu einem Union Process-Attritor zugegeben wurden, enthaltend 1500 g Stahlkugeln mit 1/8 Inch Durchmesser und 175 g destilliertem Wasser. Zu 50 zusätzlichen Gramm destillierten Wasser wurden 15 g Daxad 19k (Dispersionsmittel, ein Kondensat aus Formaldehyd und Natriumnaphthalensulfonat, erhalten von W. R. Grace & Company) zugegeben. Zu dem Wasser in dem Attritor wurden anschließend 23 g der Mischung des Wassers und des Dispersionsmittels zugegeben, und die Attritor-Bestandteile wurden gemischt. Nachfolgend wurden 60 g Raven® 5250 Rußschwarz (erhalten von Columbian Specialty Chemicals Company Atlanta, GA) zu dem Attritor zugegeben und die Mischung wurde gerührt, bis sich das Rußschwarz gleichförmig dispergiert hatte. Anschließend wurden die übrigbleibenden 42 g der Mischung aus Wasser und Dispersionsmittel zu dem Attritor zugegeben, während das Mischen fortgesetzt wurde. Nachdem die Zugabe vervollständigt war, wurden die Attritor-Bestandteile für 30 min gemahlen, gefolgt von einem Entfernen der Dispersion durch Pipetten bis zur Trockenheit. Das Innere des Attritors und die Stahlkugeln wurden anschließend mit 25 g destilliertem Wasser ausgespült und das Wasser wurde zu der Dispersion, welche aus dem Attritor gesammelt wurde, zugegeben. Das Spülverfahren wurde mit weiteren 25 g Wasser wiederholt, welche auch zu der aus dem Attritor gesammelten Dispersion zugegeben wurde. Beispiele der Rußschwarzdispersion, die so hergestellt wurden, wurden anschließend mit Wasser und verschiedenen organischen Bestandteilen vermischt, und führte zu Tinten mit den folgenden Zusammensetzungen:

F 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% Methylcaprolactam
5 Gew.-% 3-Methylpyrazol
77,5 Gew.-% Wasser

G 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% Methylcaprolactam
8 Gew.-% 3-Methylpyrazol
74,5 Gew.-% Wasser

H 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% Methylcaprolactam
5 Gew.-% Pyrazol
77,5 Gew.-% Wasser

I 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% Methylcaprolactam
7,5 Gew.-% Cyclohexyipyrrolidon
75 Gew.-% Wasser

J 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
10 Gew.-% Pyrazol
62,5 Gew.-% Wasser

K 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
5 Gew.-% Pyrazol
67,5 Gew.-% Wasser

L 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
5 Gew.-% 3-Methylpyrazol
67,5 Gew.-% Wasser

M 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
4 Gew.-% Cyclohexyl-2-pyrrolidon
68,5 Gew.-% Wasser

N 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
2 Gew.-% (AR) Ammonyx CDO (grenzflächenaktives Mittel, erhalten von Stephan Chemical Company, Northfield, IL)
70,5 Gew.-% Wasser

O 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
20 Gew.-% Methylcaprolactam
0,3 Gew.-% Natriumlaurylsulfat
72,2 Gew.-% Wasser

P 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% Caprolactam
10 Gew.-% Pyrazol
72,5 Gew.-% Wasser

Q 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% 2-Azacyclooctanon
5 Gew.-% Pyrazol
77,5 Gew.-% Wasser

R 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
10 Gew.-% 2-Azacyclooctanon
3 Gew.-% 3-Methylpyrazol
79,5 Gew.-% Wasser

U 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
5 Gew.-% Formylethanolamin
5 Gew.-% Acetylethanolamin
5 Gew.-% Pyrazol
77,5 Gew.-% Wasser

V 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
15 Gew.-% Formylethanolamin
5 Gew.-% Pyrazol
72,5 Gew.-% Wasser

W 6 Gew.-% Rußschwarz

1,5 Gew.-% Daxad 19k
15 Gew.-% Formylmorpholin
10 Gew.-% Pyrazol
67,5 Gew.-% Wasser
Diese Tintenzusammensetzungen wurden in eine Tintenstrahltestvorrichtung eingeführt, welche mit einem 48 Düsen-Druckkopf ausgestattet war, mit einer Auflösung von 288 spi und mit 33,5 V bei einer Pulslänge von 3 Mikrosekunden betrieben wurde, um 100 Tropfen pro Sekunde zu erzeugen. Die Tinten wurden bei 25ºC ausgestoßen, wobei Luft der angegebenen relativen Feuchtigkeit und Temperatur auf die Oberfläche des Druckkopfes während des Ausstoßens aufgeblasen wurde. Die Latenzzeiten wurden gemessen, indem die Tinten mit 100 Tropfen pro Sekunde ausgestoßen wurden, dass Ausstoßverfahren für eine gegebene Anzahl von Sekunden unterbrochen wurde, anschließend erneut Spannung angelegt wurde und bestimmt wurde, ob die Tinte nach den Latenzzeiten ausgestoßen wurde. Die Trocknungszeiten für jede Tinte wurde bestimmt, indem der Zeitraum aufgezeichnet wurde, welcher notwendig war für die Beschichtung, um ein vernachlässigbares Schmieren zu zeigen, wenn es mit einem Q-Tip® verwischt wurde. Die Latenzzeiten und Trocknungszeiten in Sekunden für die Tinten F bis W waren wie folgt:
(-- gibt an, dass der Wert nicht gemessen wurde)
Wie die Werte angeben, zeigen die Tinten der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Trocknungszeiten, Latenzzeiten oder beides. Die verbesserten Trocknungszeiten ermöglichen den Einsatz dieser Tinten in Druckvorrichtungen ohne dass die auf den gedruckten Blättern gebildeten Bilder verschmieren, während sie durch die Maschine durchgeleitet werden und auf einem Sammelbehälter gelagert werden. Die verbesserten Latenzzeiten ermöglichen ein erneutes Starten des Druckers und die Wiederherstellung des normalen Druckbetriebes nach Ruheperioden.

Beispiel V

Tintenzusammensetzungen wurden hergestellt, indem Anteile einer Rußschwarzdispersion, welche wie in Beispiel I beschrieben, hergestellt wurde, mit Wasser, Methylcaprolactam und einem Trocknungsmittel vermischt wurde, um zu Tinten der folgenden Zusammensetzungen zu führen:

X 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
2 Gew.-% Pyrazol (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI) 73 Gew.-% Wasser

Y 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
5 Gew.-% Pyrazol (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI) 70 Gew.-% Wasser

Z 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
10 Gew.-% Pyrazol (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI) 65 Gew.-% Wasser

AA 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
2 Gew.-% N-Cyclohexylpyrrolidon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
73 Gew.-% Wasser

BB 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
5 Gew.-% N-Cyclohexylpyrrolidon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
70 Gew.-% Wasser

CC 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
7 Gew.-% N-Cyclohexylpyrrolidon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
68 Gew.-% Wasser

DD 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
10 Gew.-% N-Cyclohexylpyrrolidon (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
65 Gew.-% Wasser

EE 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
2 Gew.-% Cocoamidopropylaminoxid (Ammonyx CDO, erhalten von Stepan Chemical Company, Chicago, IL)
73 Gew.-% Wasser

FF 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
5 Gew.-% Cocoamidopropylaminoxid (Ammonyx CDO, erhalten von Stepan Chemical Company, Chicago, IL)
70 Gew.-% Wasser

GG 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
10 Gew.-% Cocoamidopropylaminoxid (Ammonyx CDO, erhalten von Stepan Chemical Company, Chicago, IL)
65 Gew.-% Wasser

HH 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
0,5 Gew.-% Natriumlaurylsulfat (erhalten von Fisher Scientific Company, Fair Lawn, NJ)
74,5 Gew.-% Wasser

II 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
1 Gew.-% Natriumlaurylsulfat (erhalten von Fisher Scientific Company, Fair Lawn, NJ)
74 Gew.-% Wasser

JJ 5 Gew.-% Rußschwarz

20 Gew.-% Methylcaprolactam (erhalten von Aldrich Chemical Company, Milwaukee, WI)
5 Gew.-% Natriumlaurylsulfat (erhalten von Fisher Scientific Company, Fair Lawn, NJ)
70 Gew.-% Wasser
Jede Tinte wurde auf die Oberseite von glattem Papier der Xerox®10 Reihe unter Verwendung eines #8 Meyer-Stabes für breite Flächen mit der Hand aufgebracht. Die Trocknungsdauer für jede Tinte wurde bestimmt, indem der Zeitraum festgehalten wurde, der notwendig war, dass die Beschichtung ein vemachlässigbares Schmieren zeigte, wenn sie mit einem Q-Tip® verwischt wurde. Die Trocknungszeiten für die Tinten X-JJ waren wie folgt.
Diese Daten zeigen die zusätzlichen Verbesserungen der Trocknungszeiten, die erzielt werden können, mit den Tinten der vorliegenden Erfindung, die zusätzliche Trocknungsmittel enthalten. Die Verwendung von zusätzlichen Trocknungsmitteln ermöglichen die weitere Kontrolle und "Feineinstellung" der Trocknungszeiten für die Tintenzusammensetzung.

Claims

1. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren, welches das Einführen einer Tintenzusammensetzung in eine thermische Tintenstrahldruckvorrichtung umfasst, umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einen organischen Bestandteil umfasst, welcher nicht Pyrrolidon oder N- Methyl-2-Pyrrolidon ist, gewählt aus der Gruppe bestehend aus:

(1) cyklischen Amiden der Formel

wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 12 ist; R Wasserstoff, Alkyl oder substituiertes Alkyl mit ein 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Polyethoxyl der Formel

(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH

wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist, oder eine Polymingruppe der Formel ist

(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;

wobei k eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist; R' einen oder mehrere Substituenten darstellt, der bzw. die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen kann bzw. können, und eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe, oder eine Acetylgruppe ist, wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 2n + 2 ist;

(2) einem cyklischen Amid der Formel

wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist, R eine Cyklohexylgruppe ist, und R' ein oder mehrere Substituenten darstellt, der bzw. die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereich des Moleküls ersetzen kann bzw. können und eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe oder eine Acetylgruppe ist, wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 2n + 2 ist;

(3) Amiden der Formel

wobei R und R' Alkylgruppen oder subsituierte Alkylgruppen, mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Polyethoxyle der Formel

(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CHr-CH&sub2;-OH

wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist, oder Polyimingruppen der Formel sind

(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;

wobei k eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist, wobei R und R' miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, wobei R auch Wasserstoff sein kann und wobei R" Wasserstoff oder Alkyl ist;

und Mischungen dieser; und Erwärmen ausgewählter Düsen in der Druckvorrichtung, welche die Tinte enthält, wodurch bewirkt wird, dass Tröpfchen der Tinte in einem bildhaften Muster auf ein Substrat ausgestoßen werden, unter der Voraussetzung, dass, wenn die Tinte ein Amid (1) oder ein Amid (3) enthält, die Tintenzusammensetzung kein Dicarbonsäurediester aufweist.

2. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß Anspruch 1, wobei der flüssige Träger Wasser in einer Menge von 50 bis 99,5 Gew.-% und den organischen Bestandteil in einer Menge von 0,5 bis 50 Gew.-% umfasst.

3. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Tintenzusammensetzung ein oberflächenaktives Mittel in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-% enthält.

4. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Tintenzusammensetzung ein Trocknungsmittel in einer Menge von 0,001 bis 5 Gew.-% enthält.

5. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß Anspruch 4, wobei das Trocknungsmittel ausgewählt ist unter: Natriumlaurylsulfat, Natriumisopropylnaphtalensulfat, Sulfonen, Diamiden, Aminen, Pseudoaminen, Säuren, anorganischen Basen, wie Natriumhydroxid, Ammoniumhydroxid, Dimethylsulfon, Urea, 2- imidazolidon, Ethanolamin, Piperazin, 2-Pyrrolidon, Dimethylurea, Imidazol, Pyrazol, 1,2,4-Triazol, Methylisourea, Diamino-2-propanol, Diethanolamin, Pseudoamine, wie 3-Hydroxypyridin, 2- Hydroxypyridin, 3- Hydroxypyridin, 2- Hydroxypyridin, Essigsäure, Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, Lithiumhydroxid, Calciumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Ammoniumhydroxid, 2-Hydroxyethylpyridin, N- Formylpiperazin, Tetrazol, 2-Methylimidazol, Methylpyrazol, N-Cocoalkyl-2,2'- iminobisethanol-N-oxid, Monoethanolamid, Lauramiddiethanolamid, Cocoalkyldimethylaminoxid, Cocoamidopropylamidoxid, Lauramidoxid, Natriumdioktylsulfosuccinat, Isopropylamindodekylbezolsulfonat, Aminalkylbezolsulfonat und deren Mischungen.

6. Thermisches Tintenstrahldruckverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der organische Bestandteil bei Temperaturen bis zu 35ºC ein Festkörper ist.

7. Tintenzusammensetzung umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, welche eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil umfasst, welcher nicht Pyrrolidon oder N-Methyl-2-Pyrrolidon ist, umfassend ein zyklisches Amid der Formel

wobei n eine ganze Zahl von 2 bis 12 ist; R Wasserstoff, Alkyl oder subsituiertes Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, ein Polyethoxyl der Formel

(-CH&sub2;-CH&sub2;-O)m-CH&sub2;-OH

wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist, oder eine Polyimingruppe der Formel ist

(-CH&sub2;-CH&sub2;-NH)K-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;

wobei k eine ganze Zahl zwischen 0 und 9 ist; R' einen oder mehrere Substituenten darstellt, der bzw. die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffanteile des Moleküls ersetzen kann bzw. können, und eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe oder eine Acetylgruppe ist; und wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 2n + 2 ist, unter der Voraussetzung, dass die Zusammensetzung keine Dicarbonsäureester aufweist.

8. Tintenzusammensetzung umfassend einen Farbstoff und einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil umfasst, umfassend ein Amid der Formel

wobei R und R' Alkylgruppen oder substituierte Alkylgruppen mit 2 bis 20 Kohlenstoffatomen, Polyethoxyle der Formel

(-CH&sub2;-CHrO)m-CH&sub2;-CH&sub2;-OH

wobei m eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist und wobei R und R' miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, oder Polyimingruppen der Formel sind

(-CH&sub2;-C H&sub2;-NH)k-CH&sub2;-CH&sub2;-NH&sub2;

wobei k eine ganze Zahl von 0 bis 9 ist, wobei R und R' miteinander verbunden sein können, um einen Ring zu bilden, wobei R auch Wasserstoff sein kann und wobei R" Wasserstoff oder Alkyl ist, wobei das Wasser in dem flüssigen Träger in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% vorhanden ist, unter der Voraussetzung, dass die Tintenzusammensetzung kein Dicarbonsäureester enthält.

9. Tintenzusammensetzung umfassend einen Farbstoff oder einen flüssigen Träger, welcher eine Mischung aus Wasser und einem organischen Bestandteil umfasst, umfassend ein cyklisches Amid der Formel

wobei n eine ganze Zahl von 1 bis 12 ist, R eine Cyklohexylgruppe ist, und R' einen oder mehrere Substituenten darstellt, der bzw. die Wasserstoff in jedem der Kohlenwasserstoffbereiche des Moleküls ersetzen kann bzw. können, und eine Alkylgruppe, eine Halogengruppe, eine Sulfatgruppe, eine Nitrogruppe, eine Sulfongruppe, eine Amidgruppe, oder eine Acetylgruppe ist, wobei x eine ganze Zahl von 0 bis 2n + 2 ist, wobei das Wasser in dem flüssigen Träger in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% enthalten ist.