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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Tintenstrahltintenzusammensetzungen
und Verfahren zum Herstellen derartiger Zusammensetzungen. Insbesondere
bezieht sich die vorliegende Erfindung auf bezüglich eines Lichtverblassens
stabile Magenta-Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die sowohl
eine hohe Lichtechtheit als auch eine hohe Farbintensität aufweisen.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Ein
Tintenstrahlbild wird erzeugt, wenn ein genaues Muster von Tintenpunkten
aus einer als „Druckkopf" bekannten Tropfenerzeugungsvorrichtung
auf ein Druckmedium ausgestoßen
wird. Ein typischer Tintenstrahldruckkopf weist ein Array von präzise gebildeten
Düsen auf,
die auf einer Düsenplatte
angeordnet sind und an einer Tintenstrahldruckkopfbasis angebracht
sind. Die Basis beinhaltet ein Array von Abfeuerungskammern, die
flüssige
Tinte (Farbmittel, die in einem Lösungsmittel aufgelöst oder
dispergiert sind) durch eine Fluidkommunikation mit einem oder mehreren
Tintenreservoiren aufnehmen. Jede Kammer weist einen Dünnfilmwiderstand
auf, der als „Abfeuerungswiderstand" bekannt ist und
der der Düse
gegenüber
angeordnet ist, so dass sich Tinte zwischen dem Abfeuerungswiderstand
und der Düse
sammeln kann. Insbesondere misst jedes Widerstandselement, das üblicherweise
eine Auflagefläche
eines widerstandsbehafteten Materials ist, etwa 35 um × 35 um.
Der Druckkopf wird durch ein äußeres Gehäuse, das
als Druckkassette, d.h. Tintenstrahlstift, bezeichnet wird, gehalten
und geschützt.
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Nachdem
ein bestimmtes Widerstandselement mit Energie versorgt wird, wird
ein Tintentröpfchen durch
die Düse
auf das Druckmedium ausgeworfen. Das Abfeuern von Tintentröpfchen erfolgt
unter der Steuerung eines Mikroprozessors, der Signale durch elektrische
Bahnen an die Widerstandselemente leitet. Somit ist die Bildung
von alphanumerischen und anderen Schriftzeichen auf dem Druckmedium
möglich.
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Sowohl
die anfängliche
Qualität
als auch die Dauerhaftigkeit des durch eine Tintenzusammensetzung erzeugten
Bildes, wenn diese auf ein gegebenes Druckmedium oder Substrat aufgebracht
ist, sind wichtig. Verschiedene Bildcharakteristika bestimmen die
Gesamtbildqualität
und Dauerhaftigkeit und können
manipuliert werden, um die gewünschten
Ergebnisse, die für
eine spezifische Anwendung geeignet sind, zu erreichen. Somit umfassen
die Bildqualitätsattribute
Merkmale wie z.B. die Lebendigkeit und Sättigung der Farben, die Körnigkeit,
die Qualität
der Halbtongebung und die Richtigkeit der Farbwiedergabe. Die Lebendigkeit
der Farbe kann durch die Farbintensitätszahl (C*) des CIELAB-Farbsystems
gekennzeichnet sein und kann ohne weiteres anhand eines Spektrophotometers
gemessen werden. Die Lebendigkeit der Farbe hängt im Wesentlichen von dem
Papier ab, auf das das Bild gedruckt wird. Normalerweise verstärken spezielle
Tintenstrahlphotopapiere die Farblebendigkeit von Tintenstrahltinten.
Dagegen stellen Büropapiere
eine größere Herausforderung
beim Bereitstellen der benötigten
Farblebendigkeit dar. Deshalb ist es üblich, die Farblebendigkeit
eines gegebenen Tintensatzes durch die Farbintensität auf einem
einfachen Büropapier,
beispielsweise auf HP PrintingWz-Papier,
zu charakterisieren.
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Andererseits
umfassen die Bilddauerhaftigkeitsattribute die Stabilität von Bildern
gegenüber
Licht (Lichtechtheit), die Stabilität gegenüber Feuchtigkeit (Feuchtigkeitsechtheit)
sowie die Stabilität
gegenüber
atmosphärischen
Gasen und Verunreinigungen (Luftechtheit). Von diesen drei Attributen
schenkt man in der letzten Zeit der Lichtechtheit die meiste Beachtung.
Die Lichtverblassung ist ein gut dokumentiertes Phänomen bei
Farbphotographien; siehe beispielsweise die Monographie: Wilhelm,
H.G., The permanence and care of color photographs: traditional
and digital color prints, color negatives, slides, and motion pictures,
Grinnell, Iowa, U.S.A.: Preservation Pub. Co., 1993, die durch Bezugnahme
in das vorliegende Dokument aufgenommen ist. Es ist üblich, die
Lichtechtheit von Photographien in Jahren bis zu einem Versagen
zu messen. Laut Wilhelm tritt das Versagen nach einem spezifischen
Prozentsatz eines Verlustes an optischer Dichte auf. Beispielsweise
stellt bei Magenta ein 25%iger Verlust der optischen Grünfilter-Dichte
das Versagen dar. Bei der Monographie Wilhelms wird vorgeschlagen,
dass die durchschnittliche Belichtung von Photographien in Innenräumen 450
Lux pro 12-Stunden-Tag beträgt,
was gleich 1971 kLux/Stunde pro Jahr ist. Wenn man diese Zahl berücksichtigt,
kann man die ungefähre
Zeit bis zum Versagen schätzen,
auf der Basis der Gesamtbelichtung der Probe in Lux-Einheiten, die
erforderlich sind, um den Versagensendpunkt zu erreichen.
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In
der Technik der Formulierung von Tintenstrahltinten ist es erwiesen,
dass die Farbstoffe, die leuchtendere Farben erzeugen, dazu neigen,
eine schlechtere Lichtechtheit zu erzeugen, und umgekehrt, das heißt, dass
Farbstoffe, die eine bessere Lichtechtheit aufweisen, tendenziell
matt sind. Somit liefern übliche
Tintenstrahlfarbstoffe wie z.B. Acid Red 52 (Magenta), Acid Blue
9 (Cyan) und Acid Yellow 23 (Gelb) eine hervorragende Farblebendigkeit,
aber eine extrem schlechte Lichtechtheit. Dagegen zeigen Farbstoffe,
die in ihrer Struktur ein Metall enthalten (nachstehend als metallisierte
Farbstoffe bezeichnet), z.B. Reactive Red 23 oder Direct Blue 199,
eine geringe oder mittlere Farblebendigkeit, die mit einer sehr
hohen Lichtechtheit kombiniert ist. Schließlich gibt es eine Gruppe von
Farbstoffen, die eine mittlere Lichtechtheit und Farblebendigkeit
kombiniert; unter diesen Farbstoffen kann man beispielsweise Azofarbstoffe
wie z.B. Reactive Red 180 erwähnen.
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Ein
bekannter Lösungsansatz
beim Formulieren von Tintenstrahltinten beinhaltet ein Miteinandervermischen
mehrerer Farbstoffe, so dass ein Farbstoff in der Mischung die Farblebendigkeit
liefert, während
der andere die Lichtechtheit verbessert. Dieser Lösungsansatz
wurde beispielsweise in den
US-Patentschriften 5,536,306 von
Johnson et al. und
5,772,742 von
Wang beschrieben. Man weiß sehr
wenig über
die Wechselwirkung der Farbstoffe in den Gemischen bezüglich der
Lichtechtheit der Mischung im Vergleich zu der der einzelnen Farbstoffe.
Beispielsweise ist bekannt, dass manche Farbstoffe in der Gegenwart
der anderen Farbstoffe ein autokatalytisches Verblassen zeigen;
beispielsweise verblasst der von Ilford, Schweiz, erzeugte Farbstoff
M377 in der Gegenwart von Kupferphthalocyaninen rascher, wie der
Hersteller berichtet. In vielen anderen Fällen wird ein moderater Stabilisierungseffekt
beobachtet; somit ist die Farbstoffverblassung bei HP 970C Magenta
als Primärfarbe
auf Photopapier HP Premium Plus schneller als bei den Sekundärfarben
und in dem zusammengesetzten Schwarz. Diese Effekte werden als geringfügig erachtet,
und als erste Annäherung
nimmt man an, dass die Lichtechtheit der Gemische additiv ist. Wenn
also ein stabilerer Farbstoff für
die Mischung gewählt
wird, erwartet man, dass die Lichtechtheit der Mischung zunimmt.
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Trotz
der beträchtlichen
Anstrengungen, die Leistungsfähigkeit
von Tintenstrahltinten bezüglich
der Lichtechtheit und Farblebendigkeit zu optimieren, besteht weiterhin
das Erfordernis einer weiteren Verbesserung sowohl der Farblebendigkeit
als auch der Lichtechtheit.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß liefert
die vorliegende Erfindung eine Magenta-Tintenstrahltintenformulierung, die
ein Gemisch einer effektiven Menge des Rhodamin-Magenta-Farbstoffs
Acid Red 52 und einer effektiven Menge eines metallisierten Magenta- Farbstoffs in einem
Tintenträgermittel
umfasst. Man hat festgestellt, dass eine derartige Tintenstrahltintenformulierung
hervorragende Farbintensitäts-
und Lichtechtheitscharakteristika liefert, die synergistisch sind
(d.h. sie übersteigen
die erwartete Leistungsfähigkeit
für eine
derartige Kombination). Bezüglich
eines Aspekts erreicht die Formulierung eine Farbintensität von zumindest
etwa 57 auf HP-Druckpapier (HP Printing Paper) und eine Lichtechtheit
von zumindest etwa fünf
Jahren auf HP Premium Plus Photo Papier. Bezüglich eines detaillierteren
Aspekts erreicht die Formulierung eine Farbintensität von 60
auf HP Printing Paper und eine Lichtechtheit von zumindest etwa
zehn Jahren auf HP Premium Plus Photo Paper.
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Bei
der Tintenstrahltintenformulierung der vorliegenden Erfindung können eine
Anzahl von metallisierten Magenta-Farbstoffen verwendet werden. Jedoch
kann der metallisierte Magenta-Farbstoff bei einem Aspekt ein Kupfer
enthaltender Farbstoff sein. Bezüglich
eines anderen Aspekts kann der metallisierte Magenta-Farbstoff ein
Nickel enthaltender Farbstoff sein. Bezüglich eines wieder anderen
Aspekts kann der Kupfer enthaltende Farbstoff ein Angehöriger sein,
der aus der Gruppe ausgewählt
ist, die im Wesentlichen aus Folgenden besteht: Reactive Red 23,
pacified bzw. pazifiziertes Reactive Red 23 und Gemischen derselben.
Bezüglich
eines weiteren Aspekts kann der Kupfer enthaltende Farbstoff pacified
Reactive Red 23 sein.
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Die
bei der vorliegenden Erfindung verwendete Menge an Rhodamin- und
metallisierten Magenta-Farbstoffen kann eine beliebige Menge sein,
die ausreichend ist, um eine Tintenstrahltinte mit den erhöhten Farbintensitäts- und
Lichtechtheitscharakteristika, die anhand er vorliegenden Erfindung
erzielt werden, zu erreichen. Jedoch ist bezüglich eines Aspekts der vorliegenden
Erfindung die Menge an Rhodamin-Farbstoff oder an Rhodamin-Farbstoffmischung
ausreichend, um eine Absorbanz von 0,03 bis 0,20 bei einer Verdünnung von
1:10.000 zu erzielen, wie sie bei der Spitzen absorbanzwellenlange,
die zwischen 500 und 600 nm liegt, gemessen wird. Bezüglich eines
weiteren Aspekts ist die Menge an metallisiertem Magenta-Farbstoff ausreichend,
um eine Absorbanz von 0,03 bis 0,20 bei einer Verdünnung von
1:10.000 zu erzielen, wie sie bei der Spitzenabsorbanzwellenlänge, die
zwischen 500 und 600 nm liegt, gemessen wird.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst zusätzlich ein Verfahren zum Herstellen
einer Tintenstrahltintenformulierung, die hervorragende Farbintensitäts- und
Lichtechtheitscharakteristika erzielt. Bezüglich eines Aspekts umfasst
ein derartiges Verfahren den Schritt des Mischens einer effektiven
Menge eines Rhodamin-Farbstoffs und einer effektiven Menge eines
metallisierten Magenta-Farbstoffs in einem Tintenträgermittel. Die
spezifischen Typen jeder Komponente, wie sie hierin beschrieben
sind, können
in einer Vielzahl von Kombinationen verwendet werden, um eine derartige
Tintenstrahltinte zu bilden.
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Die
vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Herstellen
eines Tintenstrahibildes, das hohe Lichtechtheits- und Farbintensitätscharakteristika
aufweist. Bezüglich
eines Aspekts erreicht die Formulierung eine Farbintensität von zumindest
57 auf HP Printing Paper und eine Lichtechtheit von zumindest fünf Jahren
auf PH Premium Plus Photo Paper. Bezüglich eines detaillierteren
Aspekts erreicht die Formulierung eine Farbintensität von 60
auf HP Printing Paper und eine Lichtechtheit von zumindest zehn
Jahren auf HP Premium Plus Photo Paper.
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Ziemlich
breit gefasst wurden also die wichtigeren Merkmale der Erfindung
dargelegt, so dass die ausführliche
Beschreibung derselben, die nun folgt, besser verständlich wird,
so dass der vorliegende Beitrag zur Technik besser nachvollzogen
werden kann. Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus
der folgenden ausführlichen
Beschreibung der Erfindung, die zusammen mit den beiliegenden Ansprüchen ge nommen
wird, deutlicher oder können
durch die Praxis der Erfindung erfahren werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
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1 ist
eine graphische Darstellung der anfänglichen Reflektanzspektren,
die durch zwei Tintenformulierungen auf der Basis einer Mischung
aus Rhodamin-Farbstoff und metallisiertem Farbstoff im Vergleich zu
der Tintenformulierung, die nur einen Rhodamin-Farbstoff enthält, erzielt
werden.
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2 ist
eine graphische Darstellung der abschließenden Reflektanzspektren,
die durch zwei Tintenformulierungen auf der Basis einer Mischung
aus Rhodamin-Farbstoff und metallisiertem Farbstoff im Vergleich
zu der Tintenformulierung, die nur den Rhodamin-Farbstoff enthält, nach
einem simulierten Lichtverblassungszeitraum von 5,7 Jahren erzielt
werden.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Definitionen
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Zu
dem Zweck, ein Verständnis
der Prinzipien der Erfindung zu fördern, wird nun auf ein oder
mehrere Ausführungsbeispiele
der Erfindung Bezug genommen, und es wird eine spezifische Sprache
zum Beschreiben derselben verwendet. Trotzdem versteht es sich,
dass dadurch keine Einschränkung
des Schutzumfangs der Erfindung beabsichtigt ist. Jegliche Änderungen
und weitere Modifikationen der hierin veranschaulichten erfindungsgemäßen Merkmale
und jegliche zusätzlichen
Anwendungen der Prinzipien der Erfindung, wie sie hierin veranschaulicht
sind, die Fachleuten auf dem Gebiet der relevanten Technik, die
im Besitz dieser Offenba rung sind, einfallen würden, sind als in dem Schutzumfang
der Erfindung enthalten anzusehen.
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Bezüglich der
Beschreibung und Beanspruchung der vorliegenden Erfindung wird die
folgende Terminologie verwendet.
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Die
Singularformen „ein", „eine", „einer" und „der", „die" und „das" umfassen Mehrzahlbezugnahmen, es
sei denn, der Kontext gibt deutlich etwas Anderes vor. Somit umfasst
beispielsweise eine Bezugnahme auf „einen Farbstoff" einen oder mehr
Farbstoffe, eine Bezugnahme auf „ein Bild" umfasst ein oder mehr unterschiedliche
Bilder, und eine Bezugnahme auf „das Substrat" umfasst ein oder
mehr Drucksubstrate.
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Die
Begriffe „Formulierung" und „Zusammensetzung" können hierin
austauschbar verwendet werden.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „effektive Menge" auf die minimale
Menge einer Substanz oder eines Mittels, die zum Erzielen eines
gewünschten
Effekts ausreichend ist. Beispielsweise ist eine effektive Menge
eines „Tintenträgermittels" die minimale Menge,
die erforderlich ist, um eine Tinte zu erzeugen, die die festgelegten
Standards bezüglich
der Leistungsfähigkeit
und Charakteristik erfüllt.
Außerdem
wäre die
minimale Menge eines „Farbstoffs" oder eines „Pigments" die minimale Menge,
die noch die festgelegten Standards bezüglich der Leistungsfähigkeit
und Charakteristik erfüllen
kann.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Tintenträgermittel" auf das Trägermittel, in das ein Farbmittel,
z.B. ein Pigment oder Farbstoff, platziert wird, um Tinte zu erzeugen.
Tintenträgermittel
sind in der Technik hinreichend bekannt, und es können eine
große
Vielfalt an Tintenträgermitteln bei
der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Derartige Tintenträgermittel können ein
Gemisch einer Vielzahl unterschiedlicher Mittel, einschließlich, jedoch
nicht aus schließlich,
Lösungsmitteln,
Hilfslösungsmitteln,
Puffern, Bioziden, Mitteln zur Modifizierung der Viskosität, oberflächenaktiver
Mittel (d.h. Tensiden), Salzen und Wasser umfassen.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Farbintensität" auf die relative Farbigkeit
einer gegebenen Farbe. Die Farbintensität ist in der Technik als Farbigkeit
eines Bereichs bekannt, die proportional zu der Leuchtdichte eines ähnlich beleuchteten
Bereichs, der weiß zu
sein scheint, beurteilt wird. Ferner sind Instrumente und Berechnungen
zum Messen und Ermitteln der Höhe
der Farbintensität
Fachleuten hinreichend bekannt, wie sie beispielsweise bei The Reproduction
of Colour, 5. Ausgabe, Kap. 8, von R.W.G. Hunt beschrieben sind,
die durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Lichtechtheit" auf die Fähigkeit der
Tintenstrahitinte, ihre Farbintensität und/oder optische Dichte
sowie andere Farbtoneigenschaften über eine Zeit, in der sie sichtbarem
Licht ausgesetzt sind, beizubehalten.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „optische Dichte" auf die Vollheits-
und Intensitätscharakteristika
einer Tintenstrahltinte nach einer Aufbringung auf ein Druckmedium.
Die optische Dichte kann als negatives Protokoll des Verhältnisses
des Lichts berechnet werden, das von den Druckmedien abreflektiert
wird, geteilt durch die Lichtmenge, die auf die Druckmedien auftrifft.
Zum Messen der optischen Dichte unterschiedlicher Farben werden
unterschiedliche Lichtfilter verwendet. Somit werden die Farben
Cyan, Magenta und Gelb durch den Rot-, Grünbzw. Blau-Filter gemessen.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Rhodamin" auf einen Farbstoff, der die allgemeine
Formel:
aufweist, wobei R1, R2, R3
und R4 entweder Wasserstoff oder Wasserstoffgruppen sind, die eine
oder mehr ionische Gruppen, z.B. Sulfonatgruppen, enthalten können, aber
nicht müssen,
X
– ein
geeignetes Gegenion zu quaternisiertem Stickstoff ist, Y entweder
ein Wasserstoff oder eine ionische Gruppe ist, z.B. eine Sulfonat- oder
Carboxygruppe, und Z entweder ein Wasserstoff oder eine ionische
Gruppe ist, z.B. eine Sulfonat- oder Carboxygruppe. Rhodamin-Farbstoffe können anionisch,
kationisch oder zwitterionisch sein, je nach der spezifischen Kombination
funktioneller Gruppen, die als R1-R4, Y und Z angelagert sind. Fachleuten
auf dem Gebiet der Tintenstrahltinten sind viele Rhodamin-Farbstoffe bekannt.
Eine zusätzliche
Erörterung
und Beispiele von Rhodamin-Farbstoffen sind von O. Valcl, I. Nemcova,
V. Suk. in dem Handbook of Triarylmethane and Xanthene Dyes, CRC
Press, Boca Raton, Fl, 1985, das durch Bezugnahme in das vorliegende
Dokument aufgenommen ist, offenbart.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Acid Red 52" auf einen Rhodamin-Farbstoff,
bei dem R1-R4 jeweils Ch2CH3 sind
und Y und Z SO3 –M+ sind, wobei M+ ein
Gegenion ist, z.B. Na+, K+,
Li+ oder NH4 +. Dieser Farbstoff ist auch als Sulforhodamin
B bekannt, und seine Struktur ist in dem Handbuch von M. Okawara,
T. Kitao, T. Hirashima, M. Matsuoka, Organic Colorants: A Handbook
of Data for Electro-Optical Applications, Elsevier, Amsterdam-Oxford-New York-Tokyo
(1988), das durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen
ist, gezeigt.
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Man
sollte sich darüber
im Klaren sein, dass handelsübliche
Farbstoffe oft ein Gemisch von Isomeren darstellen und dass die
Position mancher Gruppen, beispielsweise Sulfonat- und Carboxygruppen,
sich von denen, die in der obigen chemischen Struktur gezeigt sind,
etwas unterscheiden kann.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich ein „metallisierter Magenta-Farbstoff" auf einen roten,
magentafarbenen oder violetten Farbstoff, der einen Metallionenkomplex
umfasst. Fachleuten sind verschiedene Verfahren zur Komplexbildung
von Metallionen mit organischen chemischen Gruppen, beispielsweise
durch Gelatbildung, bekannt. Ferner kann eine Vielzahl von Metallionen
dazu verwendet werden, den Metallionenkomplex zu erzeugen, z.B.
Kupfer, Nickel, Kobalt und Eisen.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „Reactive Red 23" auf einen Farbstoff,
der die allgemeine Formel:
aufweist, wobei M ein positiv
geladenes monovalentes Gegenion wie z.B. Na
+,
K
+, Li
+ oder NH
4 + darstellt.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument bezieht sich „pacified Reactive Red 23" auf eine pazifizierte
Form von Reactive Red 23, wie es oben angeführt wurde, das durch Beseitigung
der endständigen
Sulfatgruppe wie folgt pazifiziert wird:
wobei M ein positiv geladenes
monovalentes Gegenion wie z.B. Na
+, K
+, Li
+ oder NH
4 + darstellt.
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Gemäß der Verwendung
in dem vorliegenden Dokument können „Druckmedien", „Druckoberfläche" und „Substrat" austauschbar verwendet
werden und beziehen sich auf eine Oberfläche, auf die Tinte aufgebracht
wird, um ein Bild zu erzeugen.
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Konzentrationen,
Mengen und andere numerische Daten können hierin in Form von Bandbreiten
ausgedrückt
oder dargestellt werden. Es versteht sich, dass ein derartiges Bandbreitenformat
lediglich der Zweckmäßigkeit
und Kürze
halber verwendet wird und somit dahin gehend flexibel interpretiert
werden sollte, dass es nicht nur die explizit als die Grenzen der
Bandbreite angeführten
numerischen Werte umfasst, sondern auch alle einzelnen numerischen
Werte oder Teilbandbreiten, die innerhalb dieser Bandbreite liegen,
umfasst, so als ob jeder numerische Wert und jede Teilbandbreite
explizit angeführt
wird. Zur Veranschaulichung sollte ein Konzentrationsbereich von „etwa 0,1
Gew.-% bis etwa 5 Gew.-%" dahin
gehend interpretiert werden, dass er nicht nur die explizit aufgeführte Konzentration
von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% umfasst, sondern auch einzelne Konzentrationen
und die Teilbandbreiten in dem angegebenen Bereich umfasst. Somit
sind in diesem numerischen Bereich einzelne Konzentrationen wie
z.B. 2 Gew.-%, 3 Gew.-% und 4 Gew.-% und Teilbandbreiten wie z.B.
von 1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, von 2 Gew.-% bis 4 Gew.-%, von 3 Gew.-%
bis 5 Gew.-% usw. enthalten. Dieses selbe Prinzip gilt für Bereiche,
die lediglich einen numerischen Wert angeben. Ferner sollte eine derartige
Interpretation ungeachtet des Umfangs der Bandbreite oder der beschriebenen
Charakteristika gelten.
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Alle
Konzentrationen in dieser Patentschrift sind in Gewichtsprozent
angegeben, mit Ausnahme der Konzentrationen von Farbstoffen, die
gelegentlich als Absorbanz (A) bei der Spitzen-Magenta-Wellenlänge bei einer
Verdünnung
von 1:10.000, bezogen auf das Gewicht, angegeben werden. Die Spitzen-Magenta-Wellenlänge ist
als die Wellenlänge
zwischen 500 und 600 nm definiert, bei der die Absorbanz der zu
1:10.000, bezogen auf das Gewicht, verdünnten Farbstofflösung das
Maximum erreicht. Die Gewichtskonzentration des Farbstoffs C und
der Absorbanz A sind durch die folgenden Gleichung aufeinander bezogen: C, Gew.-% = 103(A/ε)wobei ε der Extinktionskoeffizient
des Farbstoffes in Litern/(g cm) bei der Spitzenwellenlänge ist.
Manche Extinktionskoeffizienten der Farbstoffe sind in der nachstehenden
Tabelle gezeigt.
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Extinktionskoeffizienten,
Liter/(g cm) mancher Farbstoffe
| Farbstoff | Extinktionskoeffizient
(Wellenlänge,
nm) |
| Pacified
Reactive Red 180 (Sensient, NJ) | 44
(541) |
| Acid
Red 52 Li-Salz (Sensient, NJ) | 125
(566) |
| Pacified
Reactive Red 23, (Avecia, Wilmington, DE) | 33 (522) |
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Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst eine Tintenstrahitintenformulierung,
die ein Gemisch einer effektiven Menge des Rhodamin-Farbstoffs Acid
Red 52 und einer effektiven Menge eines metallisierten Magenta-Farbstoffs
in einem Tintenträgermittel
umfasst. Überraschenderweise
hat man festge stellt, dass die Kombination von Acid Red 52 und metallisierten
Magenta-Farbstoffen einen synergistischen Effekt hat, der der Tinte ein
unerwartet hohes Maß an
Farbintensität
und Lichtechtheit verleiht. Folglich weisen Bilder, die mit einer
solchen Tinte erzeugt werden, bezüglich dieser visuellen Charakteristika
eine hohe Qualität
auf und können über eine
große
Vielzahl von Druckanwendungen hinweg eingesetzt werden. Die synergistischen
Lichtechtheitseffekte werden bei Kombinationen der metallisierten
und Nicht-Rhodamin-Magenta-Farbstoffe,
einschließlich
relativ lichtechter Nicht-Rhodamin-Farbstoffe, nicht angetroffen.
Ferner liefern die Kombinationen von metallisierten und Nicht-Rhodamin-Farbstoffen
nicht die hohe Farbintensität
und die hohe Lichtechtheit der Mischungen mit Acid Red 52.
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Eine
große
Anzahl derartiger Farbstoffe wurden von M. Okawara, T. Kitao, T.
Hirashima, M. Matsuoka in ihrer Veröffentlichung Organic Colorants:
A Handbook of Data for Electro-Optical Applications, Elsevier, Amsterdam-Oxford-New
York-Tokyo (1988), katalogisiert.
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Eine
Anzahl von metallisierten Magenta-Farbstoffen sind Fachleuten bekannt
und können
bei der Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung eingesetzt
werden. Bezüglich
eines Aspekts kann der verwendete metallisierte Magenta-Farbstoff ein Magenta-Farbstoff
sein, der einen Metallionenkomplex mit einem Metall enthält, der
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus Folgenden besteht: Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen und
Gemischen derselben. Bezüglich
eines anderen Aspekts kann das Metall Kupfer sein. Bezüglich eines
wieder anderen Aspekts kann das Metall Nickel sein. Beispiele von
spezifischen metallisierten Magenta-Farbstoffen umfassen, ohne Einschränkung, Reactive
Red 23, pacified Reactive Red 23 sowie Gemische derselben. Bezüglich eines
weiteren Aspekts kann der verwendete metallisierte Magenta-Farbstoff pacified
Reactive Red 23 sein.
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Die
Menge jeder Farbstoffkomponente, die bei der Formulierung der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, kann auf jegliche Höhe oder jegliches Verhältnis angepasst
werden, die bzw. das erforderlich ist, um ein spezifisch gewünschtes
Ergebnis, z.B. eine bestimmte visuelle Charakteristik, zu erreichen.
Viele visuelle Charakteristika können
unter Verwendung von Lichtreflektanz- und -absorbanztechniken, die
Fachleuten bekannt sind, gemessen und ermittelt werden. Bezüglich eines
Aspekts kann die Menge an Acid Red 52 eine Menge sein, die ausreichend
ist, um eine Absorbanz von 0,03 bis 0,20 bei einer Verdünnung von
1:10.000 zu erzielen, wie sie bei der Magenta-Spitzenabsorbanz gemessen
wird, die normalerweise zwischen 500 und 600 nm liegt. Bezüglich eines
weiteren Aspekts kann die in der Tintenformulierung enthaltene Menge
an Acid Red 52 von etwa 0,1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Tintenformulierung
betragen. Bezüglich
eines weiteren Aspekts kann die Menge an Rhodamin-Farbstoff von
etwa 0,3 Gew.-% bis etwa 2 Gew.-% der Tintenformulierung ausmachen.
Bezüglich
eines wieder anderen Aspekts kann die Menge an Acid Red 52 etwa
1,1 bis etwa 1,7 Gew.-% der Tintenformulierung ausmachen.
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Dieselben
Prinzipien, die oben für
die Menge an Acid Red 52 angeführt
wurden, sind gleichermaßen auf
die Menge an metallisiertem Magenta-Farbstoff anwendbar. Fachleute
können
eine große
Vielzahl von Mengen verwenden, um ein spezifisches Ergebnis zu erzielen,
und die verwendete spezifische Menge kann teilweise von dem verwendeten
spezifischen metallisierten Magenta-Farbstoff abhängen. Jedoch
kann bezüglich
eines Aspekts die Menge an metallisiertem Magenta-Farbstoff ausreichend
sein, um eine Absorbanz von 0,03 bis 0,20 bei einer Verdünnung von
1:10.000 zu erzielen, wie sie bei der Magenta-Spitzenabsorbanzwellenlänge gemessen
wird, die normalerweise zwischen 500 und 600 nm liegt. Bezüglich eines
weiteren Aspekts kann die Menge an metallisiertem Magenta-Farbstoff
von etwa 0,2 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Tintenformulierung ausmachen.
Bezüglich
eines weiteren Aspekts kann die Menge an metallisiertem Magenta-Farbstoff von
etwa 1 Gew.-% bis etwa 5 Gew.-% der Tintenformulierung ausmachen.
Bezüglich
eines weiteren Aspekts der Erfindung kann die Menge an metallisiertem
Magenta-Farbstoff etwa 1 bis etwa 2 Gew.-% betragen. Zusätzlich zu
den oben angegebenen Mengen können
die Farbstoffe der vorliegenden Tintenformulierung bei einem beliebigen
Verhältnis
von einem zu dem anderen enthalten sein, das zum Erzielen eines
gewünschten Ergebnisses
erforderlich ist.
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Fachleute
werden in der Lage sein, die gewünschte
Kombination von Farbstoffen zu ermitteln, und gründen eine derartige Entscheidung
vielleicht teilweise auf Faktoren wie z.B. die spezifische Druckanwendung,
bei der die Tinte verwendet werden soll, die spezifische Kombination
von Farbstoffen usw. Jedoch kann das Verhältnis von Acid Red 52 zu metallisiertem
Magenta-Farbstoff bezüglich
eines Aspekts von etwa 1:10 bis etwa 10:1 durch Absorbanz bei der
Spitzenwellenlänge
betragen. Bezüglich
eines weiteren Aspekts kann das Verhältnis von etwa 1:5 bis etwa
5:1 durch Absorbanz bei der Spitzenwellenlänge betragen. Bezüglich eines
wieder anderen Aspekts kann das Verhältnis von etwa 1,5:1 bis etwa
1:1,5 durch Absorbanz bei der Spitzenwellenlänge betragen. Bezüglich eines
weiteren Aspekts der Erfindung kann das Verhältnis etwa 1:1 durch Absorbanz
bei der Spitzenwellenlänge
betragen.
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Allgemein
versteht es sich, dass bei einer detaillierten Implementierung dieser
Erfindung beide Farbstoffe insgesamt dieselbe molekulare Ladung
führen
oder dass ein Farbstoff oder beide Farbstoffe neutral sind, um eine
Ausfällung
zu vermeiden. Wenn der metallisierte Farbstoff also anionisch ist,
muss der Rhodamin-Farbstoff entweder neutral oder anionisch sein.
Falls dies nicht der Fall ist, können
standardmäßige Modifizierungen
der Rhodamin-Struktur vorgenommen werden, z.B. eine Einführung der
Sulfonat- oder Carboxygruppen.
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Zusätzlich zu
dem oben angegebenen Gemisch von Acid Red 52 und metallisierten
Magenta-Farbstoffen umfasst die bei der vorliegenden Erfindung verwendete
Tintenformulierung ein Tintenträgermittel.
Viele hinreichend bekannte Tintenträgermittelkomponenten können in
variierenden Mengen eingesetzt werden, einschließlich, ohne Einschränkung, Inhaltsstoffe
wie z.B. Wasser, organischer Lösungsmittel,
oberflächenaktiver Mittel
(Tensiden), Puffern, Mitteln zur Modifizierung der Viskosität, Bioziden,
Tensiden, Salzen und Metallchelatbildnern.
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Wasser
kann einen großen
Prozentsatz des gesamten Tintenträgermittels der vorliegenden
Erfindung ausmachen. Bezüglich
eines Aspekts kann das Wasser entionisiertes Wasser in einer Menge
von etwa 51 Gew.-% bis etwa 90 Gew.-% der Tintenzusammensetzung
sein. Verschiedene Entionisierungstechniken und Zustände für Wasser
sind bekannt. Bezüglich
eines Aspekts kann das Wasser bei 18 Mohm entionisiert werden.
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Organische
Lösungsmittel
oder Hilfslösungsmittel
können
als Komponente des Tintenträgermittels enthalten
sein und sind allgemein wasserlösliche
Lösungsmittel.
Bezüglich
eines Aspekts kann die Menge an organischer Lösungsmittelkomponente von etwa
5 Gew.-% bis etwa 49 Gew.-% der Tintenformulierung ausmachen. Es
kann bzw. können
ein oder mehrere Lösungsmittel
verwendet werden, um die oben angegebene Menge zu erzielen. Wenn
ein Gemisch von Lösungsmitteln
verwendet wird, kann außerdem
die Kombination in einer Vielzahl von Verhältnissen enthalten sein, wenn
dies notwendig ist, um ein spezifisches Ergebnis zu erzielen.
-
Beispiele
geeigneter Lösungsmittel
umfassen, ohne Einschränkung:
Lactame wie z.B. 2-Pyrrolidon, N-Methylpyrrolid-2-on
(NMP), 1,3-Dimethylimidazolid-2-on und Octylpyrrolidon; Diole wie
z.B. Ethandiole (z.B. 1-2-Ethandiol),
Propandiole (z.B. 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2-Ethyl-2-hydroxymethyl-1,3-propandiol, Ethylhydroxypropandiol),
Butandiole (z.B. 1,2-Butandiol, 1,3- Butandiol, 1,4-Butandiol), Pentandiole
(z.B. 1,5-Pentandiol),
Hexandiole (z.B. 1,2-Hexandiol, 1,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol), Heptandiole
(z.B. 1,2-Heptandiol, 1,7-Heptandiol),
Octandiole (z.B. 1,2-Octandiol, 1,8-Octandiol); Glykole, Glykolether und
Thioglykolether, üblicherweise
in Tintenstrahltinten verwendet wie z.B. Polyalkylenglykole wie
z.B. Polyethylenglykole (z.B. Diethylenglykol (DEG), Triethylenglykol,
Tetraethylenglykol), Polypropylenglykole (z.B. Dipropylenglykol,
Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol), polymere Glykole (z.B.
PEG 200, PEG 300, PEG 400, PPG 400), ethoxylierte Glyzerole und
Thiodiglykol.
-
In
den vorliegenden Tintenformulierungen kann bzw. können ein
oder mehr Tensidinhaltsstoffe enthalten sein. Bezüglich eines
Aspekts kann der Tensidinhaltsstoff in einer Menge von bis zu etwa
5 Gew.-% der Tintenzusammensetzung hinzugegeben werden. Bezüglich eines
Aspekts kann das Tensid in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 4
% vorliegen. Bezüglich
eines anderen Aspekts kann das Tensid in einer Menge von etwa 1
Gew.-% der Tintenformulierung vorliegen. Derartige Mengen können unter
Verwendung eines einzigen Tensidinhaltsstoffs oder eines Gemisches
von Tensidinhaltsstoffen erzielt werden.
-
Allgemein
werden Tenside verwendet, um die Eindringung der Tinte in das Druckmedium
zu erhöhen. Es
können
eine große
Vielzahl von Tensidklassen verwendet werden, einschließlich, ohne
Einschränkung,
kationischer, anionischer, zwitterionischer oder nicht-ionischer
Tenside. Ein Beispiel nicht-ionischer Tenside sind Sekundär-Alkohol-Ethoxylate.
Derartige Verbindungen sind im Handel erhältlich, beispielsweise Serie
Tergitol, Silwet, Surfynol und Dowfax, z.B. TERGITOL 15-S-5, TERGITOL
15-S-7 (Dow Chemical Co.), SILWET L77 (Witco Chemicals), SURFYNOL
104E, SURFYNOL CT 111, SURFYNOL 440 (Air Products And Chemicals, Inc.)
und DOWFAX 8390 (Dow Chemical Co.).
-
Das
Tintenträgermittel
der vorliegenden Tintenzusammensetzung kann optional bis zu etwa
5 Gew.-% eines Biozids umfassen. Bezüglich eines Aspekts kann das
Biozid in einer Menge von bis zu etwa 1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung
vorliegen. Bezüglich
eines weiteren Aspekts kann das Biozid in einer Menge von bis zu
0,2 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Derartige Mengen
können
das Ergebnis eines einzigen Biozidinhaltsstoffs oder eines Gemisches
von zwei oder mehr Bioziden sein.
-
Bei
der Praxis der vorliegenden Erfindung können Beliebige der Biozide,
die üblicherweise
in Tintenstrahltinten eingesetzt werden und Fachleuten bekannt sind,
verwendet werden, z.B. NUOSEPT 95, das von Huls America (Piscataway,
N.J.) erhältlich
ist; PROXEL GXL, das von Avecia (Wilmington, Del.) erhältlich ist; und
Glutaraldehyd, das von Dow Chemical Company unter der Handelsbezeichnung
UCARCIDE 250 erhältlich
ist. Bezüglich
eines Aspekts ist das Biozid PROXEL GXL.
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Zusätzlich zu
den oben angeführten
Inhaltsstoffen kann die vorliegende Tintenstrahltintenzusammensetzung
ein Puffermittel umfassen. Bezüglich
eines Aspekts kann das Puffermittel in einer Menge von bis zu etwa
5 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Bezüglich eines
anderen Aspekts kann der Puffer in einer Menge von bis zu etwa 1
Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Diese Mengen können unter Verwendung
eines einzigen Puffermittels oder einer Kombination von Puffermitteln
erzielt werden.
-
Die
Puffer in dem Tintenträgermittel
werden vorwiegend dazu verwendet, den pH-Wert zu modulieren. Derartige
Puffer können
biologische Puffer auf organischer Basis oder anorganische Puffer
sein. Die spezifische Art und Menge an Puffer kann durch Fachleute
ohne weiteres ausgewählt
werden, um ein spezifisches Ergebnis zu erzielen. Beispiele spezifischer
Puffer, die verwendet werden können,
umfassen, ohne Einschränkung,
Trizma Base, 4-Morpholinethansulfonsäure (MES) und 4-Morpholinpropansulfonsäure (MOPS),
die alle von Aldrich Chemical (Milwaukee, Wis.) erhältlich sind.
-
Metallchelatbildner-Mittel
können
in dem Tintenträgermittel
der vorliegenden Tintenzusammensetzung enthalten sein. Bezüglich eines
Aspekts kann der Metallchelatbildner in einer Menge von bis zu etwa
2 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Bezüglich eines
anderen Aspekts kann der Metallchelatbildner in einer Menge von
bis zu etwa 1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Bezüglich eines
weiteren Aspekts kann der Metallchelatbildner in einer Menge von
bis zu etwa 0,1 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen. Bezüglich eines
wieder anderen Aspekts kann der Metallcheltabildner in einer Menge
von bis zu etwa 0,01 Gew.-% der Tintenzusammensetzung vorliegen.
Es kann bzw. können
ein oder mehrere Metallchelatbildner verwendet werden, um diese
Mengen zu erzielen.
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In
Verbindung mit der vorliegenden Erfindung können eine Vielzahl von Metallchelatbildnern
verwendet werden, wie Fachleuten einleuchten wird. Beispiele geeigneter
Metallchelatbildner umfassen ohne Einschränkung Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA),
Diethylentriaminpentaessigsäure,
trans-1,2-Diaminocyclohexantetraessigsäure, (Ethylendioxy) diethylendinitrilotetraessigsäure und
andere Chelatbildner, die Übergangsmetallkationen
binden. Bezüglich
eines Aspekts ist der Metallchelatbildner EDTA.
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Außerdem umfasst
die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen der Tintenformulierungen der
vorliegenden Erfindung. Es können
eine Vielzahl von Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, dazu verwendet
werden, die vorliegenden Tintenzusammensetzungen herzustellen. Jedoch
umfasst ein derartiges Verfahren bezüglich eines Aspekts der Erfindung
den Schritt des Mischens einer effektiven Menge an Acid Red 52 und
einer effektiven Menge eines metallisierten Magenta-Farbstoffs in
einem Tintenträgermittel.
-
Ferner
umfasst die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines
Tintenstrahlbildes, das eine Farbintensität von zumindest etwa 57 auf
HP Printing Paper und eine Lichtechtheit von zumindest etwa 5 Jahren
auf HP Premium Plus Photo Paper aufweist. Bezüglich eines Aspekts umfasst
ein derartiges Verfahren die Schritte des Bereitstellens einer Tintenformulierung
gemäß der Beschreibung
in dem vorliegenden Dokument; und des Aufbringens der Tintenstrahltinte
auf ein Druckmedium unter Verwendung eines Tintenstrahlstiftes.
Selbstverständlich
können
Beliebige der metallisierten Magenta-Farbstoffe, wie sie hierin
beschrieben sind, bei einem derartigen Verfahren verwendet werden.
Ferner können
die Menge und Art sowie die spezifischen Komponenten des Tintenträgermittels
spezifisch ausgewählt
werden, um den Grad der erzielten Lichtintensität oder Lichtechtheit zu einem
Wert zu verändern,
der größer ist
als die oben angegebenen Werte.
-
Das
nachfolgend bereitgestellte Beispiel veranschaulicht lediglich verschiedene
spezifische Ausführungsbeispiele
der Tintenzusammensetzungen und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung,
die hierin offenbart sind, und durch das Beispiel ist keine Einschränkung beabsichtigt.
-
Beispiel 1. Mischungen aus Acid Red 289 – Pacified
Reactive Red 23 (vergleichend)
-
Es
werden drei Tintenformulierungen hergestellt, die die folgenden
Zusammensetzungen aufweisen: Tabelle 1. Formulierung Nr. 1A
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 2 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 289 Na-Salz | 1,7 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 2. Formulierung Nr. 1B
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 2 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 289 Na-Salz | 1,7 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,8 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 3. Formulierung Nr. 1C
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 2 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 289 | 1,7 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,2 |
| Wasser
bis auf | 100 |
-
Beachtenswerterweise
weisen alle Tinten identische Tintenträgermittel und dieselbe Menge
und dieselbe Art des Rhodamin-Farbstoffs auf. Jedoch weisen die
Tintenformulierungen Nr. 1B und Nr. 1C unterschiedliche Mengen an
mit Kupfer stabilisiertem Farbstoff, pacified Reactive Red 23, auf,
während
Tinte Nr. 1A keinen aufweist.
-
Jede
der Tinten wurde in Farbstifte HP C6578D gefüllt und in einem Drucker HP
970Cxi getestet und unter Verwendung von HP Colorfast Paper (Teilenummer
C7013A) und HP Premium Plus Paper (Teilenummer C6944A) in Bezug
auf Lichtechtheitseigenschaften ausgewertet. Die optische Grünfilterdichte
jedes Testdruckes betrug 0,5, und das Versagenskriterium betrug
25 % Verlust an optischer Dichte, gemäß Wilhelm-Versagenskriterien.
Die Proben wurden unter Verwendung einer Coolwhite-Lichtquelle einer
bloßen
Glühbirne
bei der Lichtintensität
von 70 kLux verblasst, und die Bilder wurden nicht durch Glas geschützt. Die
Zeit bis zum Versagen in Jahren auf der Basis der geschätzten Belichtung
mit 1971 kLux/Stunde pro Jahr sind in der nachstehenden Tabelle
4 gezeigt. Tabelle 4. Lichtechtheit von AR 289-pRR23-Mischungen
| Tintenformulierung | Lichtechtheit,
Jahre, auf HP ColorfastPapier | Lichtechtheit,
Jahre, auf HP Premium Plus-Papier | Farbintensitat,
HP Printing Papier |
| Nr.
1A | 2,4 | 2,1 | 71 |
| Nr.
1B | 8,3 | 7,3 | 57 |
| Nr.
1C | 6,0 | 5,7 | 58 |
-
Wie
man sehen kann, verbessert die Hinzufügung des Magenta-Metall-Farbstoffs
zu dem Rhodamin-Farbstoff die Lichtechtheit der Tintenformulierungen
um etwa das Dreifache.
-
Beispiel 2. Mischungen aus Acid Red 388 – Pacified
Reactive Red 23 (vergleichend)
-
Es
werden drei Tintenformulierungen hergestellt, die die folgenden
Zusammensetzungen aufweisen: Tabelle 5. Formulierung Nr. 2A
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 2 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 388 Na-Salz | 1,2 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 6. Formulierung Nr. 2B
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 1 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 388 Na-Salz | 1,2 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,8 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 7. Formulierung Nr. 2C
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylat | 1 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,8 |
| Wasser
bis auf | 100 |
-
Alle
Tinten weisen identische Tintenträgermittel auf. Jedoch enthält die Tinte
Nr. 2A lediglich den Rhodamin-Farbstoff,
Nr. 2C lediglich Pacified Reactive Red 23, und Nr. 2B enthält das Gemisch
der beiden. Jede der Tinten wurde in Farbstoffe HP C6578D gefüllt und
gemäß der Beschreibung
in Beispiel 1 getestet. Die Ergebnisse bezüglich des Lichtechtheitsverhaltens
sind in der nachstehenden Tabelle 8 gezeigt. Tabelle 8. Lichtechtheit von Mischungen
aus AR 388 – pRR23
| Tintenformulierung | Lichtechtheit,
Jahre, auf HP ColorfastPapier | Lichtechtheit,
Jahre, auf HP Premium Plus-Papier | Farbintensitat,
HP Printing Papier |
| Nr.
2A | 0,3 | 0,3 | 76 |
| Nr.
2B | 13,0 | 7,4 | 58 |
| Nr.
2C | 18,2 | 11,6 | 49 |
-
Wie
man sehen kann, verbessert die Hinzufügung des Magenta-Metall-Farbstoffs
zu dem Rhodamin-Farbstoff die Lichtechtheit der Tintenformulierungen
um das Zehnfache und macht sie der des metallisierten Farbstoffs
allein ähnlich.
Die Farbstoffintensität
der Mischungen ist jedoch im Vergleich zu der des metallisierten
Farbstoffs allein stark verbessert.
-
Beispiel 3. Mischungen aus Acid Red 52 – Pacified
Reactive Red 23
-
Drei
Tintenformulierungen wurden hergestellt, die die folgenden Zusammensetzungen
aufwiesen: Tabelle 9. Formulierung Nr. 3A
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 6,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylate | 2 |
| Natriumhexadecyldipheyloxiddisulfonat | 0,4 |
| Magnesiumnitrathexahydrat
(Aldrich) | 6 |
| Ammoniumnitrat | 1 |
| Puffer | 0,2 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 52 Li-Salz | 1,1 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 10. Formulierung Nr. 3B
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Puffer | 0,2 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylate | 2 |
| Natriumhexadecyldipheyloxiddisulfonat | 0,4 |
| Magnesiumnitrathexahydrat
(Aldrich) | 6 |
| Ammoniumnitrat | 1 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Acid
Red 52 Li-Salz | 1,1 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,8 |
| Wasser
bis auf | 100 |
Tabelle 11. Formulierung Nr. 3C
| Inhaltsstoff | Gew.-% |
| Trimethylolpropan
(Aldrich) | 7,5 |
| 2-Pyrrolidinon
(Aldrich) | 7,5 |
| Alkyldiol | 8 |
| Puffer | 0,2 |
| Sekundär-Alkohol-Ethoxylate | 2 |
| Natriumhexadecyldipheyloxiddisulfonat | 0,4 |
| Magnesiumnitrathexahydrat
(Aldrich) | 6 |
| Ammoniumnitrat | 1 |
| Chelatbildungsmittel | 0,2 |
| Pacified
Reactive red 23 Na-Salz | 1,8 |
| Wasser
bis auf | 100 |
-
Alle
Tinten weisen identische Tintenträgermittel auf. Jedoch enthielt
Nr. 3A lediglich den Rhodamin-Farbstoff, Nr. 3C lediglich Pacified
Reactive Red 23, und Nr. 3B enthielt das Gemisch der beiden. Jede
der Tinten wurde in Farbstifte HP C6578D gefüllt und in einem Drucker HP
970Cxi gemäß der Beschreibung
im Beispiel 1 getestet. Das Lichtechtheitsverhalten ist in der nachstehenden
Tabelle 12 gezeigt. Tabelle 12. Lichtechtheit von Mischungen
aus AR 52 – pRR23
| Tintenformulierung | Lichtechtheit,
Jahre, auf HP Colorfast-Papier | Farbintensität, HP Printing
Papier |
| Nr.
3A
Nr. 3B
Nr. 3C | 1
39
73 | 76
57
49 |
-
Man
kann eine beträchtliche
(30fache) Verbesserung der Lichtechtheit der Mischung im Vergleich
zu der Lichtechtheit des AR52-Farbstoffs alleine erkennen.
-
Beispiel 4. Vergleich von Lichtechtheit
und Einfaches-Papier-Farbintensität einer
Vielzahl von Drucksystemen.
-
Ein
Azo-Magenta-Farbstoff, d.h. Reactive Red 180 (Sensient, NJ), wurde
allein getestet, sowie die Mischungen mit pacified Reactive Red
23. Alle Tinten wiesen das im Beispiel 3 beschriebene Trägermittel
auf. Die Konzentrationen der Farbstoffe in dem Tintenträgermittel
sind in der Tabelle 13 und 14 als Wert der Absorbanz bei einer Verdünnung von
1:10.000 bei der Spitzenwellenlänge
in der Magenta-Region zwischen 500 und 600 nm angegeben. Tabelle 13. Lichtechtheit und Einfaches-Papier-Farbintensität verschiedener
einzelner Magenta-, Azo- und metallisierter Farbstoffe.
| Farbstoff | Lichtechtheit,
Jahre, 25 % Verlustversagenskriterium, OD = 0,5, HP Premium Plus
Photo Paper | Lichtechtheit,
Jahre, 25 % Verlustversagenskriterium, CD = 0,5, HP Colorfast Photo
Paper | Einfaches-Papier-Farbintensität (HP Printing Paper) |
| Metallisierte
Farbstoffe |
| PRR23,
Abs = 0,15 | 24 | 73 | 49 |
| Azo-Farbstoffe |
| Reactive
Red 180, Abs = 0,10 | 1,6 | 2,7 | 65 |
| Rhodamin-Farbstoffe |
| Acid
Red 388 Na (Formulierun g Nr. 2A) | 0,3 | 0,3 | 76 |
| Acid
Red 52 Li, Abs = 0,14 | 0,3 | 1 | 76 |
| Acid
Red 289 Na, Abs = 0,15 | 2,1 | 2,4 | 71 |
Tabelle 14. Lichtechtheit und Einfaches-Papier-Farbintensität verschiedener
Farbstoffmischungen.
| Farbstoff
1 | Farbstoff
2 | Lichtechtheit,
Jahre, 25 % Verlustversagenskriterium, OD = 0,5, HP Premium Plus Photo
Paper | Lichtechtheit,
Jahre, 25 % Verlustversagenskriterium, OD = 0,5, HP Colorfast Photo Paper | Einfaches-Papier-Farbintensität (HP Printing
Paper) |
| Mischungen
von Azo- und metallisierten Farbstoffen |
| *PRR23,
Abs = 0,10 | Reactive
Red 180, Abs = 0,10 | 6,4 | 7,5 | 54 |
| Mischungen
von Rh odamin- und metallisierten Farbstoffen
(Formulierungen
1B, 2B, 3B) |
| *PRR23,
Abs = 0,08 | Acid
Red 289 Na, Abs = 0,15 | 7,3 | 8,3 | 57 |
| *PRR23,
Abs = 0,08 | Acid
Red 388 Na | 7,4 | 13 | 58 |
| PRR23,
Abs = 0,1 | Acid
Red 52 Li, Abs = 0,14 | Keine
Daten | 39 | 57 |
-
Aus
der Tabelle 13 ist ersichtlich, dass die Rhodamin-Farbstoffe alleine
im Vergleich zu den Azo-Farbstoffen sehr instabil sind. Wie man
in Tabelle 14 erkennen kann, sind die Mischungen von Rhodaminen
mit pacified Reactive Red 23 bezüglich
eines Lichtverblassens stabiler als ähnliche Mischungen von Azo-Farbstoffen.
Dies ist ein ziemlich uner wartetes Ergebnis, da man erwarten würde, dass
ein stabilerer Farbstoff auch in einer Mischung stabiler sei. Dagegen
sind die Rhodamin-Mischungen beträchtlich leuchtender, das heißt sie liefern
eine höhere
Einfaches-Papier-Farbintensität als die
Mischungen mit Azo-Farbstoff. Dadurch werden Rhodamin-Mischungen
sowohl vom Gesichtspunkt der besseren Lichtechtheit als auch von
dem der besseren Einfaches-Papier-Farbintensität attraktiv.
-
Beispiel
5. Messungen von Reflektanzspektren Um den synergistischen Effekt
der Rhodamin- und Magenta-Metall-Farbstoff-Gemische
in Tinten umfassender zu veranschaulichen, werden die Reflexionsspektren der
drei in dem Beispiel 1 beschriebenen Tintenformulierungen ausgewertet.
Testproben werden mit einem Tintenfluss von 15 Pikolitern pro 300
dpi auf weißes
HP Premium Plus-Papier gedruckt. Die anfängliche optische Grünfilter-Dichte
der probeweisen Tintenstellen beträgt etwa 0,7. Die Ergebnisse
der Reflektanzanalyse sind in den 1 und 2 gezeigt.
-
Wie
man aus 1 erkennen kann, weisen alle
drei Tintenformulierungen eine minimale Reflektanz bei 540 nm auf.
Bei diesem Punkt der minimalen Reflektanz sind die anfänglichen
spezifischen Reflektanzwerte sehr ähnlich, wobei die Formulierung
Nr. 1A eine Reflektanz von etwa 0,19 erzielt, die Formulierung Nr.
18 eine Reflektanz von etwa 0,15 erzielt und die Formulierung Nr.
1C eine Reflektanz von etwa 0,16 erzielt. Wie jedoch in 2 gezeigt
ist, zeigt die Kontrollformulierung Nr. 1A nach einer simulierten
Verblassung von 5,7 Jahren eine beträchtliche Zunahme der Reflektanz
auf 0,46 (d.h. das Bild wird auf Grund eines Verblassens heller,
und die Reflektanz hat zugenommen), während sowohl die Farbstoffmischungstinte
Nr. 18 als auch Nr. 1C stabil bleibt. Somit kann man erkennen, dass
die in den Tinten enthaltenen Farbstoffmischungen synergistisch
wirken, wobei sie den Tintenformulierungen eine beträchtlich
verbesserte Lichtechtheit verleihen, ohne die Farbintensität derselben
bedeutend zu beeinträchtigen.
