DE69814271T2

DE69814271T2 - Magentafarbstoffe für Tintenstrahldrucktinten

Info

Publication number: DE69814271T2
Application number: DE69814271T
Authority: DE
Inventors: Gary W. Byers
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2018-08-13
Also published as: EP0902064A1; US5980622A; JPH11140367A; DE69814271D1; EP0902064B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Tintenstrahldrucken und insbesondere auf eine Klasse von Farbstoffen zum Verbessern einer Tintenstrahllichtechtheit bei gleichzeitigem Aufrechterhalten von wünschenswerten Lichtabsorptionscharakteristika.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die Verwendung von Tintenstrahldrucksystemen nahm in den letzten Jahren sehr stark zu. Diese Zunahme kann auf beträchtliche Verbesserungen bei der Druckauflösung und der gesamten Druckqualität in Verbindung mit einer beträchtlichen Kostenverringerung zurückgeführt werden. Moderne Tintenstrahldrucker bieten zu Kosten, die eine ganze Größenordnung niedriger sind als die von vergleichbaren Produkten, die noch vor wenigen Jahren erhältlich waren, eine akzeptable Druckqualität für viele kommerzielle, Geschäftsund private Anwendungen. Ungeachtet ihres jüngsten Erfolges werden weiterhin intensive Anstrengungen in Forschung und Entwicklung unternommen, um die Tintenstrahldruckqualität weiter zu verbessern. Ein starker Anstieg des Interesses an Tintenstrahldrucken führte zu dem Erfordernis, qualitativ hochwertige Ausdrucke bei vernünftigen Kosten zu erzeugen. Die Herausforderung, die Druckqualität und Lichtechtheit von Tintenstrahlausdrucken weiter zu verbessern, bleibt bestehen. Die Verwendung von großformatigen Tintenstrahldrukken für Anzeigen, Poster und Schilder an Verkaufsstellen erfordert beständige Hochauflösungsbilder.
Farbtintenstrahldrucker verwenden üblicherweise drei Tinten unterschiedlicher Farbtöne : Magenta, Gelb und Zyan, und optional Schwarz. Der bestimmte Satz von Farbmitteln, z. B.
Farbstoffen, der verwendet wird, um die Tinten herzustellen, wird als „Primärfarbstoffsatz" bezeichnet. Ein Spektrum von Farben, z. B. Sekundärfarben, kann unter Verwendung verschiedener Kombinationen des Primärfarbstoffsatzes erzeugt werden. Magenta-Farbstoffe, die derzeit beim Tintenstrahldrucken verwendet werden, weisen bisher in der Regel ein hohes Maß an Lichtverblassung auf, wenn sie direktem Sonnenlicht oder Bürolicht ausgesetzt sind. Somit bleibt die Herausforderung, die Lichtechtheit der Magenta-Farbstoffe, die beim Tintenstrahldrucken verwendet werden, weiter zu verbessern, bestehen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung werden Tinten, die zur Verwendung bei Tintenstrahltinten geeignet sind, und ein Verfahren zum Formulieren derselben geschaffen. Es wird eine Klasse von Magenta-Farbstoff-Chromophoren offenbart, die allgemein als Metallkomplexe mit Farbstoffliganden aus 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-(sulfo-substituiertem)naphthalen beschrieben werden, im einzelnen ist der Magenta-Farbstoffligand aus der Gruppe ausgewählt, die aus 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonsäure; 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N-substituiertem-4-hydroxy-3(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N,N-bis(substituiertem)-4-hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid und Gemischen derselben besteht, wobei der Farbstoffligand zu einem polyvalenten Metall koordiniert ist. Stärker bevorzugt ist das polyvalente Metall aus der Gruppe ausgewählt, die aus Ni(II), Cu(II), Co(II), Zn(II) und Cr(III) besteht. Diese Farbstoffe liefern hervorragende Tintenstrahldrucke, die eine ausgezeichnete Lichtechtheit aufweisen, wenn sie direktem Sonnenlicht sowie Bürolicht ausgesetzt sind.
Bei der Praxis der Erfindung kann die Magenta-Tinte wasserbasiert oder ölbasiert sein. Die wäßrigen Tinten der vor liegenden Erfindung weisen von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% zumindest eines wasserlöslichen Farbstoffes und ein wäßriges Trägermittel, das die folgenden Komponenten (in Gew.-% der gesamten Tintenzusammensetzung) aufweist, auf: von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% zumindest eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels; 0 bis etwa 1,5 Gew.-% zumindest einer Komponente, die unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Tensiden, Puffern, Bioziden und Metallchelatbildnern ausgewählt ist; und Wasser. Die ölbasierten Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung formuliert sind, weisen zumindest einen öllöslichen Farbstoff sowie eine Mikroemulsion, die zumindest eine schwersiedende wasserunlösliche organische Verbindung aufweist, zumindest ein Amphiphil, optional eine zweite schwersiedende organische Verbindung, die sowohl mit wäßrigen als auch organischen Phasen mischbar ist, und Wasser, wobei das Amphiphil in einer Menge vorhanden ist, die ausreichend ist, um die wasserunlösliche organische Verbindung löslich zu machen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein ternäres Phasendiagramm, das die Zusammensetzungsregionen der mikroemulsionsbasierten Trägermittelkomponente von Tintenstrahltintenzusammensetzungen zeigt, wobei die Mikroemulsionskomponente eine bestimmte Kombination zumindest einer wasserunlöslichen organischen Verbindung, zumindest eines Amphiphils und von Wasser aufweist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hierin beschriebene Erfindung richtet sich auf Magenta-Farbstoff-Chromophoren zur Verwendung bei Tinten, die bei im Handel erhältlichen Tintenstrahldruckern, beispielsweise Deskjet-Druckern, die von der Firma Hewlett Packard, Palo Alto, Kalifornien, hergestellt werden, verwendet werden. Insbesondere wird eine Klasse von Magenta-Farbstoff- Chromophoren zum Formulieren von Magenta-Tinten offenbart. Diese Magenta-Farbstoff-Chromophoren ermöglichen die Herstellung von qualitativ hochwertigen Tintenstrahldrucken mit einer hervorragenden Lichtechtheit auf einer Vielzahl von Medien, einschließlich unbeschichtetem Papier, kaolingestrichenem Papier sowie speziell formulierten Tintenstrahlbilderzeugungsmedien in Reflexions-, lichtdurchlässigen und transparenten Formen. Speziell formulierte Tintenstrahlbeschichtungen können quellfähige wasserlösliche und vernetzte wasserlösliche Beschichtungen wie beispielsweise Gelatine, Polyvinylalkohole; poröse anorganische Beschichtungen; und eine große Vielzahl von Kombinationen und anderen Beschichtungsstrategien umfassen.
Alle hierin erwähnten Konzentrationen lauten auf Gewichtsprozent der gesamten Tintenzusammensetzung, wenn nichts anderes angegeben ist. Die Reinheit aller Komponenten entspricht derjenigen, die bei einer normalen kommerziellen Praxis für Tintenstrahltinten verwendet wird.
Die hierin verwendete Klasse von Magenta-Farbstoff-Chromophoren kann allgemein als Metallkomplexe mit Farbstoffliganden aus 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-(sulfosubstituiertem)naphthalen und, stärker bevorzugt, sulfonamid-substituierten Liganden der folgenden Typen beschrieben werden: 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N-substituiertes-4-hydroxy-3(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; und N,N-bis(substituiertes)-4-hydroxy-3-(2'pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid. α-PyridylAzoNaphthol-Farbstoffligand (α-PAN)-Komplexe, die den 4-Hydroxynaphthyl-Anteil ionisieren und auf dreizählige Weise polyvalente Metalle wie beispielsweise Nickel II (Ni⁺²), Kobalt II (Co⁺²), Kupfer II (Cu⁺²) , Zink II (Zn⁺²) und Chrom III (Cr⁺³) koordinieren, wobei ein oder vorzugsweise zwei Farbstoffe pro Metallatom von der Koordinationszahl des Metallatoms abhängt bzw. abhängen. Die 2 α-PAN : 1Ni⁺²-Komplexe weisen aufgrund der anionischen Ladung des Liganden eine Nettoladung von null (0) in der „inneren Sphäre des Ni(II)-Komplexes" auf. Die 2 α-PAN : 1Ni⁺²-Komplexe weisen ebenfalls sehr wünschenswerte Farbtöne für Tintenstrahlanwendungen auf und sind im Vergleich zu herkömmlichen Magenta-Farbstoffen, die bei Tintenstrahlanwendungen verwendet werden, lichtecht. Um beim Tintenstrahldrucken nützlich zu sein, sollten Farbstoffe zumindest eine Löslichkeit von 1,5 Gew.-% und vorzugsweise mehr als etwa 3 Gew.-% in der Tintenformulierung aufweisen. Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wiesen die gewünschten Löslichkeiten in den Tintenformulierungen auf.
Insbesondere weisen die Farbstoffliganden der vorliegenden Erfindung die Formel I
auf, wobei
R₁ unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus R₂ und R₃ besteht;
R₂ SO₃M ist, wobei M ein positiv geladener Anteil ist;
R₃ SO₂NR₄R₅ ist; und
R₄ und R₅ unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff und öllöslich machenden hydrophoben Anteilen besteht, oder R₄ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Wasserstoff und wasserlöslich machenden hydrophilen Anteilen besteht, und R₅ aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus hydrophilen wasserlöslich machenden Anteilen besteht.
Sa können R₄ und R₅ beispielsweise folgende sein:
R₄ und R₅ = H;
R₄ = H und R₅ = hydrophob;
R₄ und R₅ = hydrophob;
R₄ = H und R₅ = hydrophil;
R₄ und R₅ = hydrophil.
Insbesondere weist der Metallkomplex, der die Farbstoffliganden der vorliegenden Erfindung aufweist, die Formel II FORMEL II
auf, wobei
R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ die obige Definition aufweisen;
Me ein polyvalentes Metall ist;
Z entweder ein weiterer Farbstoffligand oder ein farbloser Ligand zum Vervollständigen der Koordinationssphäre ist; wobei der farblose Ligand ausgewählt ist, um die entsprechende Löslichkeit zu liefern. Wenn mehr als ein Farbstoffligand vorliegt, können die Liganden dieselben oder unterschiedlich sein.
Insbesondere ist M aus der Gruppe ausgewählt, die aus H, Li, Na, K, Cs, protonierten Aminen und quaternären Ammonia besteht; und Me ist aus der Gruppe ausgewählt, die aus Nikkel II (Ni⁺²) , Kobalt II (Co⁺²) , Kupfer II (Cu⁺²) , Zink II (Zn⁺²) und Chrom III (Cr⁺³) besteht, und am stärksten bevorzugt ist Me Nickel II (Ni⁺²).
Je nach der Wahl der R₁-Substituenten kann der Farbstoff/Metall-Komplex wasserlöslich oder öllöslich sein.
Die Tinten der vorliegenden Erfindung weisen von etwa 1 bis etwa 5 Gew.-% Farbstoff auf, und je nach der Druckanwendung (z. B. Erzeugung von Bildern auf Spezialmedien oder Erzeugung von Text auf „einfachem Papier") weisen sie vorzugsweise von etwa 1,5 bis etwa 3,5 Gew.-% Farbstoff und am stärksten bevorzugt von etwa 2 bis etwa 3 Gew.-% Farbstoff auf.
WASSERLÖSLICHE FARBSTOFFE
Das einfache Sulfonamid (R₄=R₅=H) ist bei einem neutralen pH-Wert in Wasser relativ unlöslich. Um die Wasserlöslichkeit zu verbessern, ist es nützlich, die Substituenten R₄ und R₅ an der Sulfonamidgruppe zu manipulieren. Dies kann erfolgen, indem wasserlöslich machende Anteile wie beispielsweise geladene Gruppen, anionische, kationische und neutrale Gruppen eingebracht werden.
Der anionische wasserlöslich machende Anteil kann aus dem anionischen Derivat ausgewählt sein, das aus korrespondierenden Basen der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl- oder Arylsulfonsäuren, Alkyl- oder Arylcarbonsäuren, Alkyl- oder Arylphosphat, Alkyl- oder Arylphosphonsäuren und Oxyanionen, beispielsweise -CH₂-CH₂-CH₂-SO₃ ^--, -CH₂-COO^-, und CH₂-CH₂-P(O)(OH)₂, besteht, ist aber nicht auf dasselbe beschränkt.
Der anionische wasserlöslich machende Anteil ist ein anionisches Derivat, das aus korrespondierenden Basen der Gruppe ausgewählt ist, die aus Alkyl- oder Arylsulfonsäuren, Alkyl- oder Arylcarbonsäuren, Alkyl- oder Arylphosphat, Al-kyl- oder Arylphosphonsäuren und Oxyanionen besteht.
Der kationische wasserlöslich machende Anteil kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus alkyl- oder arylprotonierten Aminen und quaternären Ammonia, beispielsweise -CH₂-CH₂-N⁺(CH₃), -CH₂-CH₂-N⁺H₃ oder -CH₂-CH₂-Pyridinium⁺, besteht, ist aber nicht auf dieselbe beschränkt.
Der neutrale wasserlöslich machende Anteil ist aus neutralen Gruppen ausgewählt, die große Fraktionen von entweder Stickstoff- oder Sauerstoffatomen oder beiden enthalten, beispielsweise Aminen, Amiden, Alkoholen, Ether, Ketonen und heterozyklischen Verbindungen.
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen ein wäßriges Trägermittel auf, das (in Gew.-% der gesamten Tintenzusammensetzung) von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% zumindest eines wasserlöslichen organischen Lösungsmittels; 0 bis etwa 1,5 Gew.-% zumindest einer Komponente, die unabhängig aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Tensiden, Puffern, Bioziden und Metallchelatbildnern besteht; und Wasser aufweist.
ORGANISCHES LÖSUNGSMITTEL
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen von etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% organisches Lösungsmittel auf. Stärker bevorzugt weisen die Tinten von etwa 8 bis etwa 15 Gew.-% organisches Lösungsmittel auf, wobei eine Konzentration von etwa 9 bis etwa 11 Gew.-% die am stärksten bevorzugte ist.
Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, die bei den vorliegenden Tintenstrahltintenzusammensetzungen geeigneterweise eingesetzt werden, umfassen beliebige oder ein Gemisch aus zwei oder mehreren derartiger Verbindungen wie beispielsweise stickstoffhaltigen heterozyklischen Ketonen, beispielsweise 2-Pyrrolidon, N-Methyl-pyrrolid-2-on (NMP), 1,3-Dimethylimidazolid-2-on und Octyl-pyrrolidon; Diolen wie beispielsweise Ethandiolen (z. B. 1,2-Ethandiol), Propandiolen (z. B. 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 2-Ethyl-2-hydroxy-methyl-1,3-Propandiol, Ethylhydroxy-Propandiol (EHPD)), Butandiolen (z. B. 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol), Pentandiolen (z. B. 1,2-Pentandiol, 1,5-Pentandiol), Hexandiolen (z. B. 1,6-Hexandiol, 2,5-Hexandiol, 1,2-Hexandiol), Heptandiolen (z. B. 1,2-Heptandiol, 1,7-Heptandiol), Octandiolen (z. B. 1,2-Octandiol, 1,8-Octandiol); Glykolethern und Thioglykolethern, die üblicherweise bei Tintenstrahltinten eingesetzt werden, beispielsweise Polyalkylenglykolen wie z. B. Polyethylenglykolen (z. B. Diethylenglykol (DEG), Triethylenglykol, Tetraethylenglykol), Polypropylenglykolen (z. B. Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Tetrapropylenglykol), polymeren Glykolen (z. B. PEG 200, PEG 300, PEG 400, PPG 400) und Tiodiglykol.
TENSID
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen optional 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Tensid auf. Stärker bevorzugt weisen die Tinten von etwa 0,5 bis etwa 1,3 Gew.-% Tensid auf, wobei eine Konzentration von etwa 0,8 bis etwa 1,2 Gew.-% die am stärksten bevorzugte ist.
Bei der Praxis der Erfindung können optional ein oder mehrere Tenside verwendet werden. Nichtionische Tenside, beispielsweise Sekundäralkoholethoxylate (z. B. Serie Tergitol, von Union Carbide Co. erhältlich), nichtionische Fluortenside (beispielsweise FC170C, von 3 M erhältlich), nichtionische Fettsäureethoxylattenside (z. B. Alkamul PSMO-20, von Rhone-Poulenc erhältlich) und Fettamidethoxylattenside (z. B. Aldamide L203, von Rhone-Poulenc erhältlich) werden bevorzugt, wobei Sekundäralkoholethoxylate die am stärksten bevorzugten sind. Bei der Praxis der Erfindung dienen die Sekundäralkoholethoxylate dazu, zu verhindern, daß Farbe verläuft, indem sie das Eindringen der Tinten in das Druckmedium erhöhen. Sekundäralkoholethoxylate sind nichtionische Tenside und sind beispielsweise von Union Carbide Co. (Houston, Texas, USA) als die Tergitol-Serie, beispielsweise Tergitol 15-S-5 und Tergitol 15-S-7, im Handel erhältlich.
Die Sekundäralkoholethoxylate enthalten (a) eine aliphatische Kette, die eine vorgeschriebene Anzahl von Kohlenstoffatomen in der Kette aufweist, und (b) eine vorgeschriebene Anzahl von ethoxylierten Einheiten. Diese Ethoxylate sind als Gemische von Ethoxylaten im Handel erhältlich und werden daher anhand des Vorherrschens einer gegebenen Verbindung beschrieben. Sekundäralkoholethoxylate, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden, weisen überwiegend von etwa 12 bis etwa 18 Kohlenstoffatome in der aliphatischen Kette auf, wobei die Anzahl von ethoxylierten Einheiten überwiegend im Bereich von etwa 4 bis etwa 8 Einheiten liegt. Somit stellt „Tergitol 15-S-5" ein sekundäralkoholethoxyliertes Tensid dar, das vorwiegend etwa 15 Kohlenstoffe in seiner aliphatischen Kette und etwa 5 ethoxylierte Einheiten aufweist.
PUFFER
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen optional 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Puffer auf. Stärker bevorzugt weisen die Tinten von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Puffer auf, wobei eine Konzentration von etwa 0,1 bis etwa 0,3 Gew.-% die am stärksten bevorzugte ist.
Puffer, die in der Praxis der Erfindung eingesetzt werden, um den pH-Wert zu modulieren, können biologische Puffer auf organischer Basis oder anorganische Puffer, vorzugsweise auf organischer Basis, sein. Ferner sollten die eingesetz ten Puffer bei der Praxis der Erfindung einen pH-Wert im Bereich von etwa 3 bis etwa 9 aufweisen und den pH-Wert auf den gewählten Pegeln halten, um gewünschte Ionisierungszustände jeglicher ionisierbaren Anteile zu gewährleisten. Beispiele von vorzugsweise eingesetzten Puffern umfassen Trizmabase (leicht alkalisch), 4-Morpholinethansulfonsäure (MES) (leicht sauer) und 4-Morpholinpropansulfonsäure (MOPS) (neutral), die alle von Aldrich Chemical (Milwaukee, WI, USA) erhältlich sind.
METALLCHELATBILDNER
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen optional 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Metallchelatbildner auf. Da ein Metallchelatbildner mit dem Farbstoffliganden bezüglich des Metalls in dem Farbmittelkomplex konkurrieren kann, sollte er sinnvollerweise in minimalen Mengen verwendet werden. Vorzugsweise weisen die Tinten weniger als etwa 0,5 Gew.-% Metallchelatbildner auf, wobei eine Konzentration von weniger als 0,3 Gew.-% die am stärksten bevorzugte ist.
Bei der Praxis der Erfindung eingesetzte Metallchelatbildner werden verwendet, um Übergangsmetallkationen, die in der Tinte vorliegen können, zu binden. Beispiele von vorzugsweise eingesetzten Metallchelatbildnern umfassen: Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA), trans-1,2-Diaminocyclohexantetraessigsäure (CDTA), (Ethylendioxy)diethylendinitriltetraessigsäure (EGTA) oder andere Chelatbildner, die Übergangsmetallkationen binden können.
BIOZID
Die wäßrigen Tinten der vorliegenden Erfindung weisen optional 0 bis etwa 1,5 Gew.-% Biozid auf. Stärker bevorzugt weisen die Tinten von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% Biozid auf, wobei eine Konzentration von etwa 0,1 bis etwa 0,3 Gew.-% die am stärksten bevorzugte ist.
Alle Biozide, die üblicherweise bei Tintenstrahltinten eingesetzt werden, können bei der Praxis der Erfindung eingesetzt werden, beispielsweise Nuosept 95, von Huls America (Piscataway, N. J.) erhältlich; Proxel GXL, von Zeneca (Wilmington, Del.) erhältlich; und Glutaraldehyd, von Union Carbide Company (Bound Brook, N. J.) unter der Markenbezeichnung Ucarcide 250 erhältlich.
ÖLLÖSLICHE FARBSTOFFE
Die R₃-Substituenten an dem Farbstoff können ausgewählt sein, um an dem Farbstoff eine Öllöslichkeit zu bewirken. Um eine Öllöslichkeit zu verleihen, sind die R₄- und R₅-Anteile unabhängig aus öllöslich machenden Wasserstoff- und hydrophoben Anteilen ausgewählt. Jegliche hydrophobe Gruppen, beispielsweise Dibenzylanteile, die von dem Sulfonamid eines Dibenzylamins abgeleitet sind, oder die di-n-hexyl-Anteile, die von dem Sulfonamid von di-n-hexyl-Amin abgeleitet sind, können als die öllöslich machenden Anteile verwendet werden. Vorzugsweise weisen die öllöslich machenden Gruppen eine Konformationsmobilität auf, um die Kristallinität des Farbstoffs zu verringern.
Wenn der verwendete Farbstoff öllöslich ist, kann die Tinte unter Verwendung von mikroemulsionsbasierten Tinten hergestellt werden, beispielsweise denjenigen, die in den folgenden Patentschriften beschrieben sind: US-Patentschrift Nr. 08/892769 mit dem Titel „Reliability Enhancement of Micro-emulsion-Based Ink-Jet Inks" von Wickramanayake, die am 15. Juli 1997 eingereicht wurde und durch Bezugnahme in das vorliegende Dokument aufgenommen ist; US-Patentschrift Seriennr. 08/741,147 mit dem Titel „Bleed Alleviated Aqueous Pigment Dispersion-Based Ink-Jet Ink Compositions" von Wickramanayake et al., die am 29. Oktober 1996 eingereicht wurde; US-Patentschrift 5,531,816 mit dem Titel „Bleed-Alleviated, Waterfast Pigment-Based Ink-Jet Ink Compositions", von Wickramanayake, die am 2. Juli 1996 erteilt wurde; und US-Anmeldung Nr. 5,565,022 mit dem Titel „Fast Drying, Bleed-Free Ink-Jet Ink Compositions" von Wickramanayake, die am 15. Oktober 1996 erteilt wurde; sie alle sind an den Anmeldet der vorliegenden Erfindung übertragen worden. Diese Tinten, die öllösliche Farbstoffe aufweisen, können ferner durch Einsetzen hinreichend bekannter Verfahren wie beispielsweise Emulsionen und Dispersionen, die den Farbstoff in einer polymerisierten/vernetzten festen Phase enthalten, hergestellt werden.
Mikroemulsionsbasierte Tintenstrahltintenträgermittel bestehen aus zwei flüssigen Phasen: der dispersen Ölphase und der zusammenhängenden wäßrigen Phase.
Der Löslichmacher – wobei die am stärksten bevorzugte Klasse Hydrotropen sind – befindet sich hauptsächlich an der Grenzfläche zwischen Öl und Wasser. Aufgrund ihrer Löslichkeit in Wasser (vor allem im Fall von Hydrotropen) befinden sich Löslichmacher jedoch auch in der wäßrigen Phase.
Die öllöslichen mikroemulsionsbasierten Tintenstrahltintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung weisen zumindest einen Farbstoff und eine Mikroemulsion auf, die zumindest eine wasserunlösliche organische Verbindung, zumindest ein Amphiphil, optional eine zweite organische Verbindung, die sowohl mit wäßrigen als auch organischen Phasen mischbar ist, und Wasser aufweist. Das Amphiphil liegt in einer Menge vor, die die wasserunlösliche organische Verbindung vollständig löslich macht, was zu einer klaren, stabilen Mikroemulsion führt.
TRÄGERMITTEL
Mikroemulsionen sind als thermodynamisch stabile isotrope „Lösungen" aus Wasser, Öl und Amphiphil definiert und werden verwendet, um wasserunlösliche Verbindungen löslich zu machen. Bei der Praxis der Erfindung weist die Mikroemulsion Wasser, zumindest eine wasserunlösliche organische Verbindung, zumindest ein Amphiphil, optional eine zweite organische Verbindung, die sowohl mit wäßrigen als auch organischen Phasen mischbar ist, und Wasser auf. Das zweite organische Lösungsmittel ist sowohl mit der dispersen als auch mit der zusammenhängenden Phase des Trägermittels mischbar. In der Mikroemulsionszusammensetzung besteht die Funktion des Amphiphils darin, die Grenzflächenspannung zwischen Wasser und der wasserunlöslichen organischen Verbindung zu verringern und dadurch ein stabiles System zu bilden. Das Amphiphil liegt in einer Menge vor, die die wasserunlösliche organische Verbindung vollständig löslich macht, was zu einer klaren, stabilen Mikroemulsion führt.
WASSERUNLÖSLICHE ORGANISCHE VERBINDUNG
Beispiele von wasserunlöslichen organischen Verbindungen, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden können, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: wasserunlösliche Ethylenoxy- und Propylenoxy-Öle, wasserunlösliche Mono- oder Polyglykolether; wasserunlösliche Mono- oder Polyglykolphenylether; wasserunlösliche Alkohole; wasserunlösliche Polyole, wasserunlösliche Monooder Polyglykolester, wasserunlösliche Terpene; wasserunlösliche Phenole; wasserunlösliche Aldehyde und Ketone; wasserunlösliche Kohlenwasserstoffe und wasserunlösliche polyethermodifizierte Polysiloxane. Allgemein kann bei der Praxis der Erfindung jegliche waasserunlösliche organische Verbindung oder Kombination derselben eingesetzt werden, solange sie durch ein Amphiphil löslich gemacht werden kann und solange sie mit den anderen Komponenten in der Tinten strahltintenzusammensetzung kompatibel ist. Spezifische Beispiele von wasserunlöslichen organischen Verbindungen, die vorzugsweise bei der Praxis der Erfindung eingesetzt werden, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: (1) Ethylen-, Propylen-, Polyethylen- und Polypropylenglykolphenylether; (2) Ethylen-, Propylen-, Polyethylen- und Polypropylenglykolester wie beispielsweise Acrylate; und (3) Benzylalkohol. Ferner umfassen spezifische Beispiele von bevorzugt eingesetzten Kohlenwasserstoffen Toluen, Xylene, Naphthalen und Phenanthren. Weitere Beispiele der wasserunlöslichen organischen Verbindungen umfassen alpha-Terpineol, Citronellal, Hydroxycitronellal, Cyclohexylmethanol, Cyclohexanon und seine Alkylderivate (C₁- bis C₈-Derivate), Cyclohexanol und seine Alkylderivate (C₁- bis C₈-Derivate), Cyclopentanon und seine Alkylderivate (C₁- bis C₈-Derivate), Cyclopentanol und seine Alkylderivate (C₁- bis C₈-Derivate), Eugenol, 1-Heptanol, n-Hexanol-2-Hexanol, n-Pentanol, Zimtalkohol, 2-Ethyl-1,3-hexanediol, 7-Octon-1,2-diol, 2,2-Diethyl-1,3-propandiol, 1-Benzyl-2-pyrrolidinon, Polycaprolactontriol, Zimtaldehyd, m-Cresol, 3-Phenyl-1-propanol, Salicylaldehyd und wasserunlösliche polyethermodifizierte Polysiloxane wie beispielsweise GP-226, das von Genesee Polymers (Flint, MI) erhältlich ist, und Addid 210, das von Wacker (Adrian, MI) erhältlich ist. Mono- und Diethylenglykolphenylether, Monound Dipropylenglykolphenylether und Benzylalkohol werden bei der Praxis der vorliegenden Erfindung am stärksten bevorzugt eingesetzt.
Die wasserunlösliche organische Komponente kann eine Konzentration von etwa 1 bis etwa 70 Gew.-% der Tintenstrahltintenzusammensetzung und vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 30 Gew.-% betragen.
Zusätzlich zu einem Bereitstellen der Mikroemulsion mit einer Ölkomponente, dient die wasserunlösliche organische Komponente als Hilfslösungsmittel bei den vorliegenden Tintenstrahltintenzusammensetzungen, beispielsweise denjeni gen, die üblicherweise beim Tintenstrahldrucken eingesetzt werden. Wenn insbesondere der Stift des Tintenstrahldrukkers ruht und der Atmosphäre ausgesetzt ist, verdampft das Wasser in dem Tintenträgermittel. Das Vorliegen dieses Hilfslösungsmittels in dem Tintenträgermittel verhindert eine Krustenbildung und ein Verstopfen der Düsen. Daher sollte der Dampfdruck der organischen Verbindung im Vergleich zu dem von Wasser ausreichend gering sein, so daß sie während des normalen Vorgangs eines Tintenstrahldrukkens nicht verdampft. Es sei angemerkt, daß ein Vorteil eines Erhöhens der Konzentration der wasserunlöslichen organischen Komponente in den vorliegenden Tintenstrahltintenzusammensetzungen eine Verringerung einer Papierverwerfung ist, die sich aus der begleitenden Verringerung des Wassergehalts der Tinte herleitet.
MISCHBARES ORGANISCHES LÖSUNGSMITTEL
Das optionale zweite organische Lösungsmittel ist sowohl mit der dispersen als auch mit der zusammenhängenden Phase mischbar. Dieses hinzugefügte Lösungsmittel, das auch als Hilfslösungsmittel fungiert, verringert die Bildung von Krusten oder Bärten und verbessert die Stiftzuverlässigkeit. Organische Lösungsmittel, die geeigneterweise bei der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: Alkanolamine; Lactame wie beispielsweise 2-Pyrrolidon; Glykole; Diole wie beispielsweise 1,2- oder 1,5-Pentandiol; Triole; Glykolester; Mono- und Diglykolether, einschließlich Ethylenglykolmonobutylether, Diethylenglykolether, Diethylenglykolmonoethyl-, -butyl-, -hexylether, Propylenglykolether, Dipropylenglykolether und Triethylenglykolether; mittelkettige Alkohole wie beispielsweise 2-Pentylalkohol; oxyalkylierte Alkohole wie beispielsweise Alfonic 610-3.5 oder 810-2, erhältlich von Vista Chemical Co. (Houston, TX); acetylenische Polyethylenoxide und Polyethylen- und Polypropylenoxide. Das zweite Lösungsmittel kann von etwa 0 bis etwa 20% der Tintenzusammensetzung ausmachen. Vorzugsweise kann es von etwa 0,1% bis etwa 15%, und am stärksten bevorzugt von etwa 0,1% bis etwa 10% der Tintenzusammensetzung ausmachen. Vorzugsweise wird Triethanolamin (TEA), Pentandiol (PDIOL), 2-Pyrrolidon (2P) oder ein Gemisch derselben verwendet.
AMPHIPHIL
Das bei der Praxis der Erfindung eingesetzte Amphiphil kann ein beliebiges Amphiphil sein, das eine Mikroemulsion mit der wasserunlöslichen organischen Verbindung und Wasser ergibt, vorzugsweise wird ein hydrotropes Amphiphil verwendet. Geeignete hydrotrope Amphiphile, wie allgemein auch andere Tenside, machen die in Wasser unlösliche organische Verbindung in Wasser löslich, indem sie die Verbindung in sehr kleine Tröpfchen aufbrechen und diese Tröpfchen in einer Mikroemulsion beibehalten. Im Gegensatz zu anderen Klassen von Tensiden ergeben hydrotrope Amphiphile jedoch relativ große Mikroemulsionsregionen in dem Phasendiagramm, weshalb sie sich für Tintenstrahlanwendungen besser eignen – eine große Mikroemulsionsregion in dem Phasendiagramm führt zu einer breiteren Palette an Trägermittelzusammensetzungen, aus denen zum Formulieren der Tinte ausgewählt werden kann. Eine große Mikroemulsionsregion in dem Phasendiagramm liefert ferner robustere Tintenzusammensetzungen, so daß Änderungen der Zusammensetzung (z. B. aufgrund einer Verdampfung) während eines Ruhezustands des Stiftes die Leistung des Stiftes nicht negativ beeinflussen. Ferner führen hydrotrope Amphiphile nicht zu dem jähen Abfall der Oberflächenspannung, der mit der Verwendung anderer Tenside in Verbindung gebracht wird, so daß die Verringerung der Oberflächenspannung für Tinten, die bei der Praxis der Erfindung hydrotrope Amphiphile einsetzen, im Vergleich kleiner ausfällt. Im Gegensatz dazu ist bekannt, daß der durch die Integration anderer Tenside in Tintenstrahltinten bewirkte jähe Abfall der Oberflächenspannung auf den Düsen platten des Druckkopfes Pfützen verursacht, wodurch die Tropfenausstoßcharakteristika negativ beeinflußt werden. Überdies erhöhen diese anderen Tenside die Eindringrate der Tinte in das Papier in so hohem Maße, daß eine Kantenschärfe beeinflußt werden kann. Somit dienen hydrotrope Amphiphile dazu, die wasserunlösliche organische Verbindung löslich zu machen, ohne (1) eine Verringerung der Stiftzuverlässigkeit; (2) eine Bildung von Pfützen auf der Düsenplatte oder (3) einen Verlust der Kantenschärfe zu riskieren.
Beispiele üblicher nicht-hydrotroper Amphiphile (Tenside) umfassen Alkylsulfonate, alkylsubstituierte Benzensulfonate, Naphthalensulfonate, Alkylaminoxide, substituierte Ammoniumsalze und die nichtionogenen Stoffe.
Das hydrotrope Amphiphil kann von seiner Natur her anionisch, kationisch oder nichtionisch sein. Beispiele von anionischen hydrotropen Amphiphilen, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: Salze von Benzoesäure, Salicylsäure, Benzensäure, Benzendisulfonsäure, Toluensulfonsäure, Xylensulfonsäure, Cymensulfonsäure, Zimtsäure, Octansulfonsäure, Hexansulfonsäure, Butansulfonsäure und Decansulfonsäure. Das diesen Salzen zugeordnete Kation kann Na⁺, K⁺, Li⁺ oder NH₄ ⁺ sein.
Beispiele von kationischen hydrotropen Amphiphilen, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden, umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: p-Amino-benzoesäurehydrochlorid, Procainhydrochlorid, Kaffein; und Salze von Alkylpyridium, Alkyltrimethylammonium, Benzyltrialkylammonium (C1- bis C4)-Ammonium sowie Phenyltrimethylammoniumkationen. Das diesen Salzen zugeordnete Anion kann ein beliebiges der Halogenide, insbesondere Cl, sein.
Beispiele von nichtionischen hydrotropen Amphiphilen, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden, umfassen Resorcinol und Pyrogallol, sind aber nicht auf diese beschränkt.
Die richtige Menge an Amphiphil in der Mikroemulsion ist die Menge, die die wasserunlösliche organische Verbindung löslich macht. Es sei angemerkt, daß bei der Praxis der Erfindung ein Gemisch aus Amphiphilen eingesetzt werden kann. Die Bestimmung der Menge eines gegebenen Amphiphils und seiner Konzentration wird mit Blick auf die Lehren dieser Erfindung nicht als ein ungebührliches Experimentieren angesehen.
Die Menge an Amphiphil, die angemessenerweise in einer bestimmten Mikroemulsion eingesetzt wird, kann auf zumindest zwei Arten ermittelt werden, nämlich durch ein verkürztes Verfahren oder durch ein systematischeres Verfahren. Bei dem verkürzten Verfahren muß man zuerst die wasserlösliche(n) organische(n) Verbindung(en), die optionale(n) zweite(n) organische(n) Verbindung(en) und Wasser in einem Verhältnis kombinieren, das die gewünschte endgültige Zusammensetzung der Mikroemulsion für die Tintenstrahltintenzusammensetzung widerspiegelt. Die sich ergebende zweiphasige Flüssigkeit wird anschließend mit dem bzw. den ausgewählten Amphiphil(en) titriert, bis eine klare Lösung erhalten wird, die die Löslichmachung der organischen Verbindung darstellt, so daß eine einphasige Lösung erreicht wird. Optional kann etwa 1% überschüssiges Amphiphil hinzugegeben werden, um eine stabile Lösung sicherzustellen. Somit werden die entsprechenden beziehungsmäßigen Konzentrationen der wasserunlöslichen organischen Verbindung(en), der zweiten organischen Verbindung(en), des Wassers und des bzw. der Amphiphil(s,e) durch den oben beschriebenen Titrationsprozeß ermittelt.
In dem Fall, daß man wählt, die entsprechende Menge an Amphiphil(en) in einem systematischeren Lösungsansatz zu ermitteln, beinhaltet der erste Schritt die Erstellung eines Phasendiagramms, um die Kombination der wasserunlöslichen organischen Verbindung, des optionalen zweiten organischen Lösungsmittels und des Wassers darzustellen. Im einzelnen wird ein Phasendiagramm erstellt, indem Wasser, die wasserunlösliche(n) organische(n) Verbindung en) und das bzw. die optionale(n) zweite(n) organische(n) Lösungsmittel in verschiedenen Proportionen kombiniert werden, wobei jedes Gemisch gegen das bzw. die Amphiphil(e) titriert wird, bis in dem Phasendiagramm (der erste Endpunkt) eine klare einphasige Region ermittelt wird. Durch ein weiteres Titrieren über den ersten Endpunkt hinaus können andere Regionen von mehrphasigen oder halbfesten Zusammensetzungen ermittelt werden (der zweite Endpunkt). Wenn diese Ergebnisse in einem herkömmlichen dreieckigen Diagramm graphisch dargestellt werden, ergeben sie ein teilweises ternäres Phasendiagramm.
Gemäß den Anforderungen für diese Erfindung können verschiedene Typen von Zusatzstoffen in der Tinte verwendet werden, um die Eigenschaften der Tintenzusammensetzung für spezifische Anwendungen zu optimieren. Wie Fachleuten hinreichend bekannt ist, können in der Tintenzusammensetzung beispielsweise ein oder mehrere Biozide, Fungizide und/oder Schleimverhütungsmittel (mikrobielle Mittel) verwendet werden, wie es in der Technik üblicherweise auch praktiziert wird. Beispiele von geeigneterweise verwendeten mikrobiellen Mitteln umfassen folgende, sind aber nicht auf diese beschränkt: NUOSEPT (Nudex, Inc.), UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt Co.) und PROXEL (ICI America). Ferner können Maskierungsmittel wie beispielsweise EDTA enthalten sein, um schädliche Auswirkungen von Schwermetallverunreinigungen zu eliminieren; wie jedoch oben beschrieben wurde, sollten Maskierungsmittel sinnvollerweise in minimalen Mengen verwendet werden. Es können auch Pufferlösungen verwendet werden, um den pH-Wert der Tinte zu steuern. Andere bekannte Zusatzstoffe wie beispielsweise Viskositätsmodifizierer und andere acrylische oder nicht acrylische Polymere können hinzugefügt werden, um verschiedene Eigenschaften der Tintenzusammensetzungen nach Wunsch zu verbessern.
HERSTELLUNG VON FARBSTOFFEN
Die Herstellungsverfahren für diese Farbstoffe sind hinreichend bekannt und sind zum Beispiel in den US-Patentschriften 4,207,104 und 4,273,706, die beide an die Eastman Kodak Company erteilt wurden und die beide durch Bezugnahme in dieses Dokument aufgenommen sind, offenbart. Die US-Patentschrift 4,273,706 beschreibt beispielsweise die Herstellung von 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonsäure, das Blockieren der Naphtholgruppe von 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonsäure mit einem Benzoylanteil und die Umwandlung der Sulfonsäure in ein Sulfonylchlorid.
Die Umwandlung des Sulfonylchlorids in ein Sulfonamid wird mittels einer Standardreaktion des Säurechlorids mit dem entsprechenden Amin durchgeführt. Die Benzoylblockierungsgruppe an dem Naphthol kann mit einer schwachen Hydrolyse entfernt werden, wenn sie nicht bereits während der Bildung und der Aufarbeitung des Amids verdrängt worden ist.
Die Metallkomplexe können mittels standardmäßiger Prozeduren hergestellt werden. Eine stöchiometrische Menge eines Metallsalzes (Ni(II), Cu(II), Co(II) usw.) (Azetat für Al-kohol bevorzugt, Chlorid für Wasser usw.), das rasch Wasser austauscht, kann auf eine titrimetrische Weise zu Ligandenlösungen hinzugefügt werden, wobei sich auf ein Mischen hin die Komplexe bilden. Langsamer austauschende Metalle wie beispielsweise Cr(III) erfordern Wärme.
BEISPIELE
BEISPIEL 1

Es wurden Tinten hergestellt, die die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufwiesen:

EHPD	7,5%
2-Pyrrolidon	7,5%
1,5-Pentandiol	8%
Tergitol 15S7	2%
Proxel GXL	0,2%
Farbmittel	Konzentration eingestellt, um eine sichtbare optische Absorbanz (1 cm) von etwa 0, 7 bei Lambda_max von ca. 530 nm für eine Tintenverdünnung von 1 : 1000 zu ergeben
Wasser	Rest

Die zum Formulieren der Tinten verwendeten Farbstoffe umfaßten:
Farbstoff 1 – Nickel II(Ni⁺²)-Komplex des Farbstoffliganden (4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonsäure),
wobei R₂ SO₃H (FORMEL III) ist;
Farbstoff 2 – Nickel II (Ni⁺²)-Komplex des Farbstoffliganden (N,N-bis(carboxymethyl)-4-hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid,
wobei R₄ und R₅-CH₂COOH (FORMEL IV) sind;
Acid Red 52 (AR52); und
Reactive Red (RR180).
FORMEL III
FORMEL IV
Eine Lichtverblassung wurde für die formulierten Tinten auf den folgenden Medien gemessen, und die Daten sind in Tabelle 1 erfaßt: Premium Ink Jet Glossy Paper, Teilenummer HP C3836R, von Hewlett-Packard, Palo Alto, Kalifornien, erhältlich; Epson Stylus Color Ink Jet Printer High Quality Glossy Paper, Teilenummer 5041033, von Seiko Epson Corp., Nagano, Japan, erhältlich; Tintenstrahlpapier 26 1b, Teilenummer HP51634Y, von Hewlett-Packard erhältlich; und Champion Data Copy plain paper 20 1b, Teilenummer DC11, von Champion International Inc., Stamford, Connecticut, erhältlich. Unter Verwendung eines DeskJet 16000-Druckers von Hewlett-Packard und einer Druckkassette der Serie 51640X von Hewlett-Packard (Tintenstrahlstift, beide von Hewlett-Packard im Handel erhältlich) wurde die Auswirkung der formulierten Tinten auf die Farbverblassung gemessen, indem Schrittablettbilder auf ausgewählte repräsentative Medien gedruckt wurden, wobei jedes Bild Farbpalettenquadrate einer variierenden Dichte von ungefähr 1 cm² für jede Tinte aufwies. Die Farbpaletten wurden unter Verwendung eines Punkt-Auf-Punkt-Druckmodus erzeugt, um Paletten mit optischen Reflexionsdichten des „Status A", die Dichten von 0,3, 0,6 und 1,0 umfassen, zu erzeugen.
Die Druckproben (Schrittablettbilder) wurden zunächst bezüglich „anfänglicher" (vor einer Belichtung vorliegender) optischer Dichten des Status A (optische Dichte = OD) quantifiziert und anschließend unter Verwendung einer beschleunigten Belichtung mit einer Atlas-HPUV-Verblassungskammer (von Atlas Electric Devices Co., Chicago, Illinois, erhältlich) dem Äquivalent einer fünf Jahre andauernden Innenraum-Lichtverblassunq ausgesetzt (12 Stunden/Tag × 365 Tage/Jahr × 5 Jahre bei 450 lux der Beleuchtungsquelle Cool White Fluorescent). Nach der Belichtung wurden die Proben an denselben Stellen an jeder Stufe bezüglich der ODs quantifiziert, um Dichten „nach" einer Belichtung zu ergeben. Die optischen Dichten, ODs, des Status A der Bilder wurden unter Verwendung eines von X-Rite Inc., Grandville, Michigan, erhältlichen Densitometers des X-Rite-Modells 938 gemessen. Die Lichtverblassung für jede Probenstufendichte wurde durch Verwenden des Mittelwerts von drei separaten Messungen als ein Prozentdichteverlust (Gleichung 1) berechnet. Der %-Dichteverlust bei einer Dichte von 0,3, 06 bzw. 1,0 wurde durch eine lineare Interpolation der Ergebnisse für die Bracketing-Schritte kalkuliert und ist in Tabelle 2 festgehalten.
GLEICHUNG 1
((OD vor Verblassung – OD nach Verblassung)/(OD vor Verblassung)) * 100%
TABELLE 1
BEISPIEL 2
Es wurde eine Tintenstrahltintenzusammensetzung hergestellt, die 3 Gew.-% [N,N-bis(n-hexyl)-4-hydroxy-3-(2' pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid]₂Ni-Farbstoff komplex, 30 Gew.-% Ethylenglykolphenylether (EPh), 9 Gew.-% Natriumxylensulfonat (SXS) und als Rest Wasser enthielt, wobei die Konzentrationen der Trägermittelkomponenten durch das in 1 gezeigte Phasendiagramm ermittelt wurden. Im einzelnen wurde das in 1 gezeigte Phasendiagramm durch ein Kombinieren des organischen Lösungsmittels (EPh) und von Wasser in verschiedenen Proportionen und ein anschließendes Titrieren jedes Gemischs gegen SXS, bis eine klare einphasige Region ermittelt wurde, erstellt. Somit stellt der Bereich A der 1 die verschiedenen Kombinationen des organischen Lösungsmittels, von SXS und Wasser dar, die eine zweiphasige Region ergaben, wie sie durch ein milchiges Erscheinungsbild deutlich wurde. Der Bereich B der 1 stellt die verschiedenen Kombinationen des organischen Lösungsmittels, von SXS und Wasser dar, die eine klare einphasige Region (Mikroemulsionsregion) ergaben. Der Bereich C der 1 wurde durch ein weiteres Titrieren des organischen Lösungsmittelgemischs, von SXS und Wasser über den klaren Punkt hinaus, bis eine halbfeste oder mehrphasige Region beobachtet wurde (zweiter Endpunkt), definiert. Die einphasige isotrope Region, Bereich B der 1, stellt Zusammensetzungen von EPh, SXS und Wasser dar, die bei der Praxis der Erfindung geeigneterweise eingesetzt werden können.
Die Tinten wurden in Tintenstrahlstifte gefüllt, und es wurden Druckproben erzeugt und in bezug auf die Lichtverblassung ausgewertet, wie oben beschrieben wurde. Die verwendeten Papiere umfaßten Champion Data Copy und Gilbert Bond, die von Mead Company erhältlich sind.
Die Tinten, die öllösliche Farbstoffe aufwiesen und die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wurden, wiesen eine hervorragende Lichtverblassung auf. Ähnliche Ergebnisse wurden bei Verwendung von Benzylchlorid als das organische Lösungsmittel beobachtet.
Es ist wünschenswert, daß der Lichtverblassungswert minimiert wird. Wie durch die Werte in Tabelle 1 gezeigt wurde, wies jede der gemäß der vorliegenden Erfindung formulierten Tinten beträchtlich niedrigere Lichtverblassungswerte auf. Es sei darauf hingewiesen, daß die Tinten der vorliegenden Erfindung über den Mediensatz eine verbesserte Lichtechtheit (ein geringeres Lichtverblassen) demonstrierten.
Somit wurde gezeigt, daß Tinten, die gemäß der vorliegenden Erfindung formuliert wurden, um Metallkomplexfarbmittel zu umfassen, die Farbstoffliganden des 4-Hydroxy-3-(2'pyridylazo)-1-(sulfo-substituiertes)naphthalen-Typs und, stärker bevorzugt, Sulfonamid-substituierte Liganden der folgenden Typen: 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N-substituiertes-4-hydroxy-3(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N,N-bis(substitu-iertes)-4-hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensul-fonamid; und ein mehrwertiges Metallion, das vorzugsweise aus der Gruppe Ni(II), Cu(II) , Co(II) , Zn(II) und Cr(III) ausgewählt ist, enthalten, Tintenstrahldrucke mit einer hervorragenden Lichtverblassung liefern.

Claims

Eine wäßrige Tinte zum Tintenstrahldrucken, die folgende Merkmale aufweist: einen Magenta-Farbstoffliganden aus 4-Hydroxy-3-(2'pyridylazo)-1-(sulfo-substituiertem)naphthalen, wobei der Farbstoffligand ein polyvalentes Metallion koordinert und dadurch einen Metallkomplex bildet; und ein wäßriges Tintenträgermittel.
Eine Tinte gemäß Anspruch 1, bei der der Magenta-Farbstoffligand aus 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonsäure; 4-Hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N-substituiertem-4-hydroxy-3(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; N,N-bis(substituiertem)-4-hydroxy-3-(2'-pyridylazo)-1-naphthalensulfonamid; und Gemischen derselben ausgewählt ist.
Eine Tinte gemäß Anspruch 2, bei der der Farbstoffligand die Formel
aufweist, wobei R₁ aus R₂ und R₃ ausgewählt, ist; R₂ SO₃M ist, wobei M ein positiv geladener Anteil ist; R₃ SO₂NR₄R₅ ist; und R₄ und R₅ unabhängig voneinander aus öllöslich machenden Wasserstoff- und hydrophoben Anteilen ausgewählt sind oder R₄ aus wasserlöslich machenden Wasserstoffund hydrophoben Anteilen ausgewählt ist und R₅ ein hydrophiler wasserlöslich machender Anteil ist.
Eine Tinte gemäß Anspruch 3, bei der der Metallkomplex, der den Farbstoffliganden aufweist, folgende Formel umfaßt:
wobei R₁, R₂, R₃, R₄ und R₅ die obige Definition aufweisen; Me ein polyvalentes Metall ist; Z entweder ein weiterer Farbstoffligand oder ein farbloser Ligand zum Vervollständigen der Koordinationssphäre ist, wobei der farblose Ligand ausgewählt ist, um die entsprechende Löslichkeit zu liefern.
Eine Tinte gemäß Anspruch 3, bei der M aus H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Cs⁺, protonierten Aminen und quaternären Ammonia ausgewählt ist.
Eine Tinte gemäß Anspruch 4, bei der R₄ aus wasserlöslich machenden Wasserstoff- und hydrophilen Anteilen ausgewählt ist und R₅ ein hydrophiler wasserlöslich machender Anteil ist.
Eine Tinte gemäß Anspruch 3, bei der R₄ und R₅ unabhängig voneinander aus öllöslich machenden Wasserstoff- und hydrophoben Anteilen ausgewählt sind.
Eine Tinte gemäß Anspruch 4, bei der das polyvalente Metall aus Nickel II (Ni⁺²) , Kobalt II (Co⁺²) , Kupfer II (Cu⁺²) , Zink II (Zn⁺²) und Chrom III (Cr⁺³) ausgewählt ist.