DE69434339T2

DE69434339T2 - Druckfarben zum Mehrfarbendruck

Info

Publication number: DE69434339T2
Application number: DE69434339T
Authority: DE
Inventors: Bradley L. Lexington Beach; Kathryn E. Lexington Burns; Terence E. Lexington Franey; Ann M. Lexington Piekunka; Paul T. Winchester Spivey; Agnes K. Lexington Zimmer
Original assignee: Lexmark International Inc
Current assignee: Lexmark International Inc
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 2006-03-09
Anticipated expiration: 2014-10-22
Also published as: DE69434339D1; EP0651036A2; EP0651036B1; US5364461A; EP0651036A3; BR9404278A; JPH07157698A; KR950011569A; KR100360757B1

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung betrifft den Druck mit Flüssigtinte auf Papier, wobei mehr als eine Farbe nebeneinander positioniert werden. Typischerweise wird die Tinte als Tröpfchen aus einem Tintenstrahldrucker aufgetragen. Um eine gute Farbqualität zu erzielen, dürfen die Tinten auf dem Papier nicht seitlich ineinander bluten.
Hintergrund der Erfindung
Diese Erfindung setzt 1,2-Alkandiole mit C4 bis C10 (4 bis 10 Kohlenstoffatome bilden das Alkyl) in ansonsten herkömmlichen wäßrigen Tinten ein, um das Ausbluten von Tinten verschiedener Farben zu eliminieren. Die Verwendung von Alkoholen in solchen Tinten ist üblich, wie es in den US-Patenten Nr. 5 207 824 von Moffatt et al., 5 196 056 von Prasad und 5 196 057 von Escano et al. veranschaulicht ist, nicht jedoch die Verwendung von 1,2-Alkandiolen mit C4 bis C10. Das US-Patent Nr. 5 165 968 von Johnson et al. gibt 1,2-Pentandiole als für die Tinten dieses Patents inakzeptabel an.
Das US-Patent Nr. 5 141 558 von Shirota et al. lehrt die Verwendung einer großen Vielzahl von Triolen in solchen Tinten, um das Anti-Feathering, das Trocknen und die Penetrierfähigkeit zu verbessern. Das US-Patent Nr. 4 732 613 von Shioya et al. lehrt den Mehrfarbendruck mit Tinten, wie er allgemein von dieser Erfindung angestrebt wird, und führt eine Reihe von Di- und Tripropyl- oder höheren Alkoholen auf. 1,2,6-Hexantriol ist aufgeführt, aber das 1,2-Diol von Butan oder einem höheren Alkan ist nicht genannt.
Das US-Patent Nr. 5 116 409 von Moffatt lehrt einen Mechanismus zur Verringerung des Ausblutens, bei dem ein Tensid eingesetzt wird, um Mizellen zu bilden. Zumindest was die C4- bis C6-Diole dieser Erfindung betrifft, setzt diese Erfindung nicht die Mizellbildung ein, wie es durch das Fehlen eines scharfen Abfalls bei den Oberflächenspannung-Konzentration-Kurven von Tinten dieser Erfindung gezeigt wird.
Der bei dieser Erfindung eingesetzte Mechanismus ist die erhöhte Penetration. Primäre Alkohole, wie z.B. n-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, erhöhen die Penetration und eliminieren daher das Ausbluten, aus Gründen wie z.B. der Brennbarkeit bei den niedrigen Alkoholen, des Geruchs und der höheren Flüchtigkeit in der Tinte sollten diese primären Alkohole jedoch vermieden werden oder können unerwünscht sein. Die 1,2-Diole von C4 und C10 haben die gleiche Auswirkung auf die Penetration und somit das Ausbluten, sie sind jedoch nicht brennbar und können ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen verwendet werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Erfindung verwendet wäßrige Tinten aus wenigstens zwei Farben, die in enger zeitlicher Abfolge in enger seitlicher Nähe auf Papier aufgetragen werden. In einem Aspekt stellt die Erfindung eine wie in Anspruch 1 definierte Tinte für den Tintenstrahldruck zur Verfügung. In einem weiteren Aspekt stellt die Erfindung ein wie in Anspruch 7 definiertes Mehrfarbendruckverfahren zur Verfügung. Die Tinte enthält 1,2-Alkandiole mit C4 bis C10 wenigstens in der Menge von 0,1 bis 12,5 Gew.-%, vorzugsweise etwa 2,5 Gew.-% 1,2-Hexandiol. Im allgemeinen benötigen die kürzeren Kohlenstoffketten einen höheren Prozentsatz an Diol, um das Ausbluten zu eliminieren. Die Farben bluten nicht aus, und es wird eine hervorragende Mehrfarbenbildschärfe erhalten.
Um die gleiche Ausblutungsverringerung zu erreichen wie sie durch die 1,2-Diole erhalten wird, ist die Verwendung von 1,2,6-Hexantriol oder eines beliebigen Diols, außer 1,2-Diol, völlig unwirksam. Es wird angenommen, daß die Verwendung der Triole des obigen Patents Nr. 5 141 558 zum Erzielen der Ausblutungsverringerung, wie sie durch die 1,2-Diole erhalten wird, wenigstens viel weniger wirksam ist.
Die 1,2-Alkandiole besitzen die zusätzliche Eigenschaft, daß sie die Penetration der Tinte erhöhen und somit das Ausbluten bei relativ geringen Konzentrationen, insbesondere bei weniger als 6 Gew.-%, eliminieren. Die üblicheren Diole mit Alkoholsubstituenten an den Endkohlenstoffen sind zur Bekämpfung des Ausblutens bei einer Konzentration unter 10 Gew.-% unwirksam, dies umfaßt Verbindungen wie 1,4-Butandiol, 1,5-Pentandiol und 1,6-Hexandiol. 1,2,6-Hexantriol, das nachstehend etwas detaillierter erörtert wird, war bei 20 Gew.-% unwirksam.

Die Flüssigtintenformulierungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung sind wie folgt: TINTEN

Material	Gewichtsprozent
Farbstoff	2,5
EDTA (Ethylendiamintetraessigsäuretetranatriumsalz) (Cheliermittel)	0,1
1,2-Hexandiol	5,0
Triethylenglycol (Feuchthaltemittel)	5,0
Proxel GXL (Handelsbezeichnung, Biozid)	0,2
Natriumphosphat (Puffer)	0,75
Wasser	Rest

Diese Tinte hat die folgenden Eigenschaften: Oberflächenspannung: 36 Dyn pro cm; pH: 7,5–8,8, in Abhängigkeit vom Farbstoff; und Viskosität: 1,3 cSt bei 25°C (höherviskose Tinten funktionieren auch gut gemäß dieser Erfindung).
Bevorzugte Farbstoffe sind die folgenden: Magenta:
wobei M H, Li, Na, K, -NH₄ ist.
Blau: Direct Blue 199:
Direct Blue 199 ist ein sulfonierter Kupferphthalocyaninfarbstoff, ein Handelsprodukt von Zeneca Colours Inc. und anderen Firmen.
Gelb: Direct Yellow 132:
Direct Yellow 132 ist ein sulfonierter Azofarbstoff, ein Handelsprodukt von Zeneca Colours Inc. und anderen Firmen.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf Tinten mit einem nahezu beliebigen wasserlöslichen Farbstoff anwendbar.
Bei einer typischen Anwendung werden vier Tinten verwendet, eine mit einem Magentafarbstoff, eine mit einem Cyanfarbstoff, eine mit einem Gelbfarbstoff und eine mit einem Schwarzfarbstoff. Die Magenta-, Cyan- und Gelbfarbstoffe sind subtraktiv und werden aufeinander aufgetragen, um Farben zu erzeugen, die das gesamte sichtbare Spektrum umfassen können. Das Schwarz wird für Konturen und Symbole verwendet. Das Auftragen der Tinten erfolgt durch ein beliebiges Standard-Tintenstrahldruckverfahren. Die bevorzugten Tinten sind für den thermischen Tintenstrahldruck formuliert, bei dem das Erhitzen der Tinte Wasser verdampft und dieser Dampf als Treibmittel dient. Die bevorzugten Tinten sind eine Lösung ohne teilchenförmige Komponenten. Das getestete Papier ist gewöhnliches neutrales Cellulosepapier, und eine ähnliche Funktion mit gewöhnlichem sauren oder basischen Papier ist beabsichtigt. Die Tinten werden nebeneinander und nahezu gleichzeitig gedruckt, und es wird kein Ausbluten über die Grenze von zwei Tinten beobachtet.
Ein guter Ersatz für das 1,2-Hexandiol ist 1,2-Pentandiol, obwohl vom 1,2-Pentandiol mehr benötigt werden würde, um das Ausbluten zu eliminieren. Pentandiol und andere Ersatzverbindungen und die Anwendungsmenge sind in der nachstehenden Tabelle angegeben. TABELLE

1,2-Alkandiol Minimale Menge bei oder etwa bei Gew.-%

1,2-Butandiol 12,5%

1,2-Pentandiol 7,5%

1,2-Hexandiol 2,5%

1,2-Octandiol 1,0%

1,2-Decandiol 0,1%
Die obigen Mengen für 1,2-Alkandiol sind lediglich Richtlinien zur Verringerung des Ausblutens. Geringere Mengen können durch Kombination von einem oder mehreren Diolen erzielt werden. Die genaue notwendige Menge für das Ausbluten hängt von der Druckkopfform, vom Druckertreiber und von dem Medium und den Umgebungsbedingungen, für die eine Optimierung erfolgen soll, ab. Zum Beispiel verbessert eine geringere Tropfenmasse im Druckkopf das Ausbluten. Auswirkungen wie Schuppenbildung (wiederholtes Überdrucken) und Tintenarmut (Auslassen von Punkten beim Drucken) im Druckertreiber verbessern ebenfalls die Qualität der Farbausblutung des Produkts. In diesen Fällen ist eine geringere Menge an Diol möglich.
Die 1,2-Diole sind nicht gebräuchlich. Wenn die höheren Alkandiole in der chemischen Literatur ohne Einschränkung genannt werden, schließt dies 1,2-Diole nicht mit ein. Tatsächlich sind 1,2-Diole in den Vereinigten Staaten in begrenzten Mengen erhältlich.
Die Tinten wurden auf eine Weise formuliert und getestet, die genau der obigen bevorzugten Ausführungsform entspricht, außer daß das 1,2-Hexandiol durch 1,2,6-Hexantriol substituiert wurde. Die Tests wurden mit 5 Gew.-% 1,2,6-Hexantriol und mit höheren Gewichtsprozenten bis zu 20 Gew.-% 1,2,6-Hexantriol durchgeführt. Es wurde keine bedeutende Verringerung des Ausblutens beobachtet, während natürlich die gleiche Tinte mit 5 Gew.-% 1,2-Hexandiol das Ausbluten nahezu eliminierte.
Die Variationen bei der Tintenformulierung können umfangreich sein, solange die 1,2-Diole verwendet werden.

Claims

Eine Tinte für den Tintenstrahldruck, enthaltend ein wäßriges Vehikel, einen in dem Vehikel löslichen Farbstoff und, um das Ausbluten beim Farbdruck zu unterbinden, ein 1,2-Alkandiol, ausgewählt aus der Gruppe 1,2-Butandiol, 1,2-Hexandiol, 1,2-Octandiol und 1,2-Decandiol, wobei das Diol in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.-% der Tinte, wenn das Diol 1,2-Decandiol ist, und in einer Menge von wenigstens 12,5 Gew.-% der Tinte, wenn das Diol 1,2-Butandiol ist, und in einer Menge, die zwischen diesen Mengen liegt, wenn das Diol 1,2-Hexandiol oder 1,2-Octandiol ist, vorliegt.
Eine Tinte wie in Anspruch 1, wobei das Diol und dessen minimale Konzentration wie folgt sind: 1,2-Hexandiol – 2,5% 1,2-Octandiol – 1,0%.
Eine Tinte wie in Anspruch 1, wobei das Diol in einer Menge von weniger als 6 Gew.-% vorliegt.
Eine Tinte wie in Anspruch 1, wobei das Diol 1,2-Hexandiol ist.
Eine Tinte wie in Anspruch 4, wobei das 1,2-Hexandiol in einer Menge von wenigstens 2,5 Gew.-% der Tinte vorliegt.
Eine Tinte wie in Anspruch 1, wobei das Diol 1,2-Octandiol ist und in einer Menge von wenigstens 1 Gew.-% der Tinte vorliegt.
Ein Mehrfarbendruckverfahren, umfassend den Druck auf Papier mit einer ersten Tinte mit einer Farbe auf einen ersten Bereich und in kurzer zeitlicher Folge mit einer zweiten Tinte mit unterschiedlicher Farbe auf einen zweiten angrenzenden Bereich, wobei jede der Tinten eine wäßrige Tinte ist, die wenigstens einen wasserlöslichen Farbstoff, um die Farbe zu ergeben, und ein 1,2-Alkandiol mit 4 bis 10 Kohlen stoffatomen in einer Menge, um das seitliche Ausbluten der Tinten zu verhindern, enthält, wobei das Diol in einer Menge von wenigstens 0,1 Gew.-% der Tinte, wenn das Diol 10 Kohlenstoffatome besitzt, und in einer Menge von wenigstens 12,5 Gew.-% der Tinte, wenn das Diol 4 Kohlenstoffatome besitzt, und in einer Menge, die zwischen diesen Mengen liegt, wenn das Diol 5 bis 9 Kohlenstoffatome besitzt, vorliegt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7, wobei das Diol und dessen minimale Konzentration wie folgt sind: 1,2-Butandiol – 12,5% 1,2-Pentandiol – 7,5% 1,2-Hexandiol – 2,5% 1,2-Octandiol – 1,0% 1,2-Decandiol – 0,1%.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei das Diol in einer Menge von weniger als 6 Gew.-% vorliegt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7, wobei das Diol 1,2-Hexandiol ist.
Ein Verfahren wie in Anspruch 10, wobei das Diol in einer Menge von wenigstens 2,5 Gew.-% vorliegt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7, wobei das Diol 1,2-Pentandiol ist.
Ein Verfahren wie in Anspruch 12, wobei das Diol in einer Menge von wenigstens 7,5 Gew.-% vorliegt.
Ein Verfahren wie in Anspruch 7, wobei das Diol 1,2-Octandiol ist und in einer Menge von wenigstens 1 Gew.-% vorliegt.