DE60316743T2

DE60316743T2 - Photoinitiierte Fällung von Tintenstrahltintenzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60316743T2
Application number: DE60316743T
Authority: DE
Inventors: Kai Kong San Diego Iu; Rodney D. San Diego Stramel
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-04-16
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: EP1354922B1; US6648462B2; EP1354922A2; DE60316743D1; EP1354922A3; US20030197768A1; HK1056193A1; JP2004002818A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf wässrige Tintenstrahltintenzusammensetzungen, die einen schnell reduzierten pH sowie eine erhöhte Viskosität und ein erhöhtes Ausfällen eines Tintenfarbmittels im Anschluss an eine Aussetzung der Tintenzusammensetzung gegenüber einer Strahlungsquelle zeigen.
Hintergrund der Erfindung
Die Computerdruckertechnologie hat sich bis zu einem Punkt hin entwickelt, an dem Bilder mit sehr hoher Auflösung auf verschiedene Arten von Medien, einschließlich Papier, übertragen werden können. Eine spezielle Art des Druckens (allgemein als Tintenstrahldrucken bezeichnet) umfasst das Platzieren kleiner Tropfen flüssiger Tinte auf einer Medienoberfläche, ansprechend auf ein digitales Signal. Gewöhnlich wird die flüssige Tinte ohne einen physischen Kontakt zwischen der Druckvorrichtung und der Oberfläche auf der Oberfläche platziert oder auf diese gespritzt. Die niedrigen Kosten und hohe Qualität der Ausgabe haben das Tintenstrahldrucken zu einer beliebten Alternative zu anderen computerbezogenen Formen des Druckens gemacht.
Jedoch ist, obwohl eine große Verbesserung beim Tintenstrahldrucken erzielt wurde, zusammen mit dieser Verbesserung eine Nachfrage nach Tintenstrahldrucksystemen von sogar noch höherer Qualität entstanden. Zu diesen Anforderungen zählen eine höhere Geschwindigkeit, eine höhere Auflösung, eine Vollfarbbilderzeugung, ein verringertes Verlaufen von Farbe zu Farbe, eine genauere Punktplatzierung usw. So gibt es mehrere Charakteristika zu berücksichtigen, wenn eine Druckertinte bewertet wird. Zu derartigen Charakteristika zählen die Fähigkeit derselben, mit guter Kantenschärfe und optischer Dichte zu drucken, eine Trocknungszeit der Tinte auf dem Substrat, eine Haftung der Tinte auf dem Substrat, ein Fehlen einer Ablenkung der Tintentröpfchen im Flug, eine Beständigkeit der Tinte nach dem Trocknen gegenüber Wasser und anderen Lösungsmitteln, eine Langzeitlagerstabilität und eine langfristige Zuverlässigkeit ohne Korrosion der Düse oder ein Verstopfen. Obwohl die obige Liste von Charakteristika ein Ziel darstellt, dessen Anstrebung oder Verfolgung ehrenwert ist, entstehen Schwierigkeiten bei dem Versuch, allen der oben genannten Charakteristika zu genügen. Oft stellt eine Mischung einer Tintenstrahltinte einen Balanceakt zwischen einem Verbessern einer der obigen Charakteristika auf Kosten einer anderen dar. Somit stellen die meisten kommerziellen Tinten zur Verwendung beim Tintenstrahldrucken eine Reihe von Kompromissen dar, die in einem Versuch gemacht werden, zumindest eine angemessene Antwort beim Erfüllen all der oben aufgelisteten Tintenanforderungen zu erzielen. Zusätzlich, und von besonderer Wichtigkeit für die vorliegende Erfindung, unterscheiden sich die optimalen rheologischen Charakteristika von Tintenstrahltinten (und allgemein der meisten Formen von Tinte) in ihren latenten Formen von den optimalen rheologischen Charakteristika von Tintenstrahltinten in ihren aufgebrachten Formen. Der Grund hierfür ist, dass sich Tintenstrahltinten in ihrer latenten Form unter den extremen physischen Belastungen, die während des Spritzprozesses auferlegt sind, gut verhalten müssen, während Tintenstrahltinten in ihrer aufgebrachten Form schnell haften und statisch bleiben müssen. Deshalb stehen Tintenstrahltintenzusammensetzungen und Aufbringverfahren, die fähig sind, die gewünschte Rheologie sowohl in der latenten als auch in der aufgebrachten Form zu erreichen, derzeit im Blickpunkt vieler Forschungen.
Ähnliche Erfordernisse, die Rheologie latenter und aufgebrachter Tinte zu verbessern und allgemein die Produktionsraten und die Druckqualität in der Druckindustrie zu erhöhen, haben in letzter Zeit zu einem Anstieg bei der Verwendung von strahlungsinitiierter Photopolymerisation bei einer Vielzahl von Druckprozessen geführt. Diese Prozesse setzen gewöhnlich Tintenzusammensetzungen ein, die ein Vorpolymer, wie z. B. ungesättigte Alkylketten, Epoxidharze, Epoxidmonomere oder dergleichen, und einen Katalysator in Form eines Diarylsulfonium- oder Triarylsulfoniumsalzes, der eine kationische Polymerisation des Vorpolymers nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung initiieren kann, enthalten. Die kationische Polymerisation der Vorpolymere, die in diesen Tinten enthalten sind, kann durch eine irreversible Photofragmentierung initiiert werden, die in den Diarylsulfonium- und Triarylsulfoniumsalzverbindungen nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung auftritt. Dieser Photofragmentierungsprozess bewirkt, dass die photoinitiierten Oniumsalzkatalysatoren in situ eine Brönsted-Säure erzeugen, die in der Lage ist, eine kationische Polymerisation zu initiieren. Die resultierende Polymerisation der Vorpolymere, die in diesen Tinten enthalten sind, verbessert durch ein Erhöhen der Tintenviskosität (einer Eigenschaft eines Fluids, die verhindert, dass das Fluid fließt, wenn es einer Kraft ausgesetzt wird) wesentlich die Druckqualität und Rheologie der aufgebrachten Tinte, was wiederum die Haftung an dem Substrat sowie die Schmier- und Wasserechtheit erhöht.
Jedoch ist bisher, bis zu der vorliegenden Erfindung, die Verwendung eines photoinitiierten Säureerzeugers, z. B. eines Oniumsalzes, für eine Verwendung mit Tintenstrahltinten nicht praktikabel, da die Beinhaltung von Vorpolymeren gewöhnlich die latente Viskosität einer Tintenstrahltintenzusammensetzung derart erhöht, dass es reichlich schwierig wird, dieselbe aus einem Tintenstrahlstift zu spritzen.
Zusammenfassung der Erfindung
Es wurde erkannt, dass es vorteilhaft wäre, eine Tintenstrahltintenzusammensetzung zu entwickeln, die einen photoinitiierten Säureerzeuger enthält, derart, dass die Tintenzusammensetzungen eine wirksame latente Rheologie und verbesserte rheologische Charakteristika von aufgebrachter Tinte zeigt. Dies wurde zum Teil aufgrund des Fehlens von Vorpolymeren erreicht, die im Stand der Technik verwendet werden, da die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten photoinitiierten Zusammensetzungen eine unterschiedliche Funktion erfüllen. Insbesondere können die Tintenstrahltinten der vorliegenden Erfindung eine niedrige Anfangsviskosität aufweisen, so dass die Tinte ohne weiteres tintenstrahlfähig ist und nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung ein schneller Abfall des pH auftritt. Diese Änderung des pH kann die Viskosität und die Tintenhaftung auf dem Substrat schnell erhöhen, was wiederum die Druckqualität verbessern kann. Somit liefert die Erfindung durch ein Aussetzen der oben genannten Tinte gegenüber einer Strahlungsquelle im Anschluss an ein Auftragen auf dem Substrat Zusammensetzungen, Verfahren und Systeme zum Drucken von Bildern, die eine verbesserte Druckqualität zeigen.
Insbesondere kann eine Tintenstrahltintenzusammensetzung eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels; eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind; und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers aufweisen, wobei die Zusammensetzung nach einer Aussetzung gegenüber einer wirksamen Menge von Strahlung ein Absinken des pH, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels, zeigt.
Ferner kann ein Verfahren zum Drucken eines Bildes auf ein Substrat mit erhöhter Druckqualität, Wasser- und Schmierechtheit und optischer Dichte folgende Schritte aufweisen:
Mischen einer Tintenstrahltintenzusammensetzung, die eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels, eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind, und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers aufweist, wobei die Zusammensetzung nach einer Aussetzung gegenüber einer wirksamen Menge an Strahlung ein Absinken des pH zeigt, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels; Spritzen der Tintenzusammensetzung aus einem Tintenstrahlstift auf ein Substrat; und Aussetzen der tintengestrahlten Tinte auf dem Substrat gegenüber einer Strahlung, wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung einen verringerten pH, gefolgt von einem Ausfällen des Farbmittels, zeigt.
Zusätzlich kann ein System zum Drucken eines Bilds auf ein Substrat mit erhöhter Tinteneffizienz folgende Merkmale aufweisen: einen Tintenstrahltintenstift, der eine Tintenstrahltintenzusammensetzung enthält, die eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels, eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind, und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers aufweist, wobei die Zusammensetzung nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung ein Absinken des pH, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels, zeigt; ein Substrat, das zum Annehmen eines gedruckten Bilds von dem Tintenstrahlstift konfiguriert ist; und eine Energiequelle, die zum Bestrahlen des gedruckten Bilds konfiguriert ist, derart, dass ein Absinken des pH realisiert wird, was zu einem Ausfällen des Tintenfarbmittels führt.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den Beispielen, die zusammen die Merkmale der Erfindung veranschaulichen, offenkundig.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung ist in einer Tintenstrahltinte verkörpert, die eine wirksame latente Rheologie sowie eine erhöhte Viskosität und das Ausfällen des Tintenfarbmittels auf einem Substrat im Anschluss an ein Aussetzen der Tinte gegenüber einer Strahlungsquelle zeigt.
Bevor die vorliegende Erfindung offenbart und vollständiger beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, dass diese Erfindung nicht auf die hierin offenbarten bestimmten Prozessschritte und Materialien beschränkt ist, da derartige Prozessschritte und Materialien etwas variieren können. Ebenfalls sei darauf hingewiesen, dass die hierin verwendete Terminologie lediglich zum Zweck einer Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele verwendet wird. Die Ausdrücke sollen nicht begrenzend sein, da der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die angehängten Patentansprüche und Äquivalente derselben beschränkt sein soll.
Beim Beschreiben und Beanspruchen der vorliegenden Erfindung wird die folgende Terminologie verwendet.
Die Singularformen „ein/eine" und „der/die/das" beinhalten Pluralbezugnahmen, es sei denn, der Kontext gibt klar etwas anderes vor. Somit umfasst z. B. eine Bezugnahme auf „einen Farbstoff" eine Bezugnahme auf einen oder mehrere derartiger Farbstoffe, eine Bezugnahme auf „eine Tinte" umfasst eine Bezugnahme auf eine oder mehrere derartiger Tinten, und eine Bezugnahme auf „die Farbe" umfasst eine Bezugnahme auf eine oder mehrere derartiger Farben.
So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich „wirksame Menge" auf die Mindestmenge einer Substanz, eines Mittels oder einer Energie, die ausreicht, um eine gewünschte Wirkung zu erzielen. Beispielsweise ist eine wirksame Menge eines „Tintenträgermittels" die minimale Menge, die erforderlich ist, um eine Tinte zu erzeugen, die die angegebenen Verhaltens- und Charakteristikstandards einhält. Zusätzlich wäre die Mindestmenge eines „Tintenfarbmittels" die minimale Menge, die die angegebenen Verhaltens- und Charakteristikstandards noch erreichen kann.
So wie es hierin verwendet wird, bezieht sich „Tintenträgermittel" auf das Trägermittel, in dem ein Farbstoff platziert ist, um eine Tinte zu bilden. Tintenträgermittel sind im Stand der Technik bekannt und eine breite Vielfalt an Tintenträgermitteln kann verwendet werden, um Tintenzusammensetzungen zu bilden, die bei der vorliegenden Erfindung nützlich sind. Derartige Tintenträgermittel können eine Mischung einer Vielfalt an unterschiedlichen Mitteln umfassen, einschließlich Lösungsmitteln, Co-Lösungsmittel, Puffern, Bioziden, Viskositätsmodifizierern, oberflächenaktiven Mitteln und Wasser, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein.
Die Begriffe „Mischung" und „Zusammensetzung" können hierin untereinander austauschbar verwendet werden.
Die Begriffe „Druckmedium", „Druckoberfläche" und „Substrat" können hierin untereinander austauschbar verwendet werden und beziehen sich auf eine Oberfläche, auf die Tinte aufgebracht wird, um ein Bild zu erzeugen.
„Strahlung" umfasst eine beliebige Energie, die, wenn sie in einer wirksamen Menge angewendet wird, einen Abfall des pH in einer Tintenstrahltinte gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung erzeugt.
Konzentrationen, Mengen und andere numerische Daten sind hierin eventuell in einem Bereichsformat ausgedrückt oder dargestellt.
Unter Berücksichtigung dieser Punkte wird eine Tintenstrahltinte offenbart, die eine Tintenstrahlviskosität in ihrer latenten Form aufweist und die einen verringerten pH gefolgt von einer erhöhten Viskosität und dem Ausfällen des Tintenfarbmittels auf dem Substrat im Anschluss an eine Aussetzung der Tintenzusammensetzung gegenüber einer Strahlung zeigt. Die Zusammensetzung weist Folgendes auf: eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels auf; eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind; und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers, wobei die Zusammensetzung nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung ein Absinken des pH zeigt, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Tintenzusammensetzung zumindest 22 Gew.-% Wasser aufweisen.
Nachdem der pH verringert, d. h. gesäuert, ist, kann vor dem Ausfällen eine momentane Erhöhung der Viskosität auftreten. Hinsichtlich des pH zeigt das Tintenträgermittel bei einem Ausführungsbeispiel einen anfänglichen pH von etwa 9,2 und einen pH von etwa 2,9 unmittelbar im Anschluss an eine Aussetzung gegenüber einer wirksamen Menge an Strahlung. In einem allgemeineren Sinn jedoch kann sich ein pH von etwa 7 bis 13 anfänglich zu einem pH von etwa 2 bis 6 nach einer Aussetzung gegenüber der Strahlung verändern, abhängig von der Auswahl und Menge des Tintenfarbmittels und des verwendeten photoinitiierten Säureerzeugers. Beispielsweise kann der photoinitiierte Säureerzeuger ein Brönsted-Säureerzeuger oder ein Lewis-Säureerzeuger sein. Falls es ein Brönsted-Säureerzeuger ist, kann die verwendete Zusammensetzung aus der Gruppe ausgewählt werden, die ein Oniumsalz und ein Iodoniumsalz umfasst. Falls es ein Lewis-Säureerzeuger ist, kann ein Ferroceniumsalz verwendet werden. Am meisten bevorzugt ist jedoch die Verwendung von Aryloniumsalzen, z. B. eines Triarylsulfoniumsalzes. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Tintenstrahltintenzusammensetzung von 0,05 Gew.-% bis 4 Gew.-% Feststoffe des Tintenfarbmittels und von etwa 0,1 Gew.-% bis 13 Gew.-% des photoinitiierten Säureerzeugers aufweisen.
Wie zuvor erwähnt wurde, stellt die Mischung von Tintenstrahltinten aufgrund der Tatsache, dass Tintenstrahltinten den intensiveren physischen Kräften ausgesetzt werden müssen, die bei dem Spritzprozess enthalten sind, d. h. tintenstrahlfähig sein müssen und dann die stationären Charakteristika einer aufgebrachten Tinte annehmen müssen, einen einzigartigen Satz schwieriger Probleme dar. Insbesondere sollten Tintenstrahltinten vor und während des Spritzens eine ausreichend niedrige Viskosität aufweisen, um ein einfaches Durchlaufen durch eine Tintenstrahlstiftöffnung zu ermöglichen. Das Verwenden einer Tintenstrahltinte, die eine ausreichend niedrige Viskosität zeigt, verringert das Auftreten vieler Probleme, die gewöhnlich einem Tintenstrahldrucken zugeordnet sind, einschließlich Dünnung, Sputtern und Aerosol-Wirkung.
Im Anschluss an ein Spritzen können Tintenstrahltinten eine ausreichend hohe Viskosität aufweisen, um ein ordnungsgemäßes Trocknen der Tinte auf dem Substrat zu ermöglichen, ohne ein unwirksam hohes Auftreten von Problemen, die Tintenstrahldrucken oft zugeordnet sind, wie z. B. einem Verlaufen, einem Schmieren, einer verringerten optischen Dichte und einem Mangel an Beständigkeit gegenüber Wasser und anderen Lösungsmitteln. Aufgrund der Probleme im Umkreis optimaler Charakteristika latenter und aufgebrachter Tinte im Vergleich zu anderen Druckprozessen und -Tinten ist die Mischung einer Tintenstrahltinte mit optimaler latenter Rheologie ein schwierigerer Balanceprozess, bei dem bestimmte Charakteristika aufgebrachter Tinte fast sicher der latenten Rheologie geopfert werden müssen und umgekehrt.
In Bezug auf den Stand der Technik hat das Erfordernis, die Charakteristika latenter und aufgebrachter Tinte auszubalancieren und zu verbessern und dadurch die Druckqualität bei Druckprozessen (außerhalb des Tintenstrahltintenbereichs) zu erhöhen, zu der Verwendung strahlungsinitiierter photopolymerisationsfähiger Tintenzusammensetzungen ge führt. Diese Zusammensetzungen und Prozesse betreffen gewöhnlich Tinten, die ein Diarylsulfonium- oder Triarylsulfoniumsalz als einen photoinitiierten Katalysator enthalten. Im Anschluss an das Aufbringen wird die Tinte einer Strahlungsquelle ausgesetzt, woraufhin die photoinitiierten Katalysatoren eine starke Brönsted-Säure erzeugen, die eine kationische Polymerisation initiiert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung tritt keine kationische Polymerisation, wie sie im Stand der Technik vorliegt, auf, da vorpolymerische Materialien bei Tintenträgermitteln, die mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, nicht vorhanden sind. Insbesondere wird eine Tintenstrahltinte offenbart, bei der durch die Verwendung von Tintenfarbmitteln, deren Löslichkeit pH-abhängig ist, ein photoinitiierter Säureerzeuger verwendet werden kann, um die Aufgebracht-Charakteristika einer Tintenstrahltinte zu verbessern. Beispielsweise kann ein Oniumsalz verwendet werden, um bei einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung, z. B. ultraviolettem Licht, in situ eine starke Brönsted-Säure zu erzeugen. Die Modifizierung des Tintenlösungs-pH von einer Base zu einer Säure bewirkt, dass das Tintenfarbmittel unlöslicher wird, und erhöht dadurch die Tintenviskosität an dem Substrat. Durch dieses von einer Energie induzierte Unlöslichmachen des Tintenfarbmittels kann die Tintenzusammensetzung eine wirksame latente Rheologie zur Verwendung als eine Tintenstrahltinte erreichen, während der photoinitiierte Säureerzeuger verwendet wird, um die Charakteristika aufgebrachter Tinte und die endgültige Druckqualität zu verbessern.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein Oniumsalz gemäß dem folgenden Reaktionsschema in eine Supersäure in einer wässrigen Lösung umgewandelt werden: Ar⁺MF₆ ^– + UV-Licht → H⁺MF₆ ^– (Supersäure) Formel 1
Bei der obigen Gleichung kann Ar das Kation eines Aryloniumsalzes, wie z. B. Triphenylsulfonium, darstellen, das Anion M kann Phosphor oder Antimon sein, und F ist Fluor. Die Formel 1 ist beispielhaft für ein Oniumsalz dargelegt, das sich nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung, insbesondere gegenüber ultraviolettem Licht, in eine Supersäure umwandelt. Gewöhnlich wird das H⁺-Ion, das in der Supersäure vorliegt, durch das Lösungsmittel geliefert, das eine wässrige Lösung sein kann. Andere Oniumsalze reagieren ähnlich mit ultraviolettem Licht oder anderen Formen von Strahlung und können ebenfalls annehmbare Ergebnisse liefern.
Beispiele für spezifische Zusammensetzungen, die Oniumsalz enthalten, die gemäß dieser Erfindung verwendet werden können, umfassen die Folgenden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: Cyracure UVI-6992, Cyracure UVI-6990 und Cyracure UVI-6974, die jeweils bei Union Carbide, Linden, NJ, USA, erhältlich sind; und SarCat CD1010 und SarCATCD1011, die jeweils bei Sartomer, Exton, PA, USA erhältlich sind.
Die folgenden Strukturen sind als Beispiele vorgesehen, um repräsentative Oniumsalze, die als Photoinitiatoren agieren können, gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu veranschaulichen:
Formel 2
Formel 3
Falls An^– bei den obigen Formeln 2 und 3 SbF₆ ^– ist, dann ist eine Mischung, die eine Mischung der Formeln 2 und 3 enthält, unter dem Markennamen Cyracure UVI-6974 erhältlich. Falls An^– PF₆ ^– ist, dann. ist eine Mischung der Formeln 2 und 3 als Cyracure UVI-6990 erhältlich.
Beispiele wirksamer Tintenfarbmittel, die eine pH-abhängige Löslichkeit aufweisen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, umfassen die Folgenden, sind jedoch nicht auf diese beschränkt: Pro-Jet Fast Black 2 von Avecia, Manchester, Vereinigtes Königreich; Pro-Jet Fast Cyan 2 von Avecia, Manchester, Vereinigtes Königreich; Pro-Jet Fast Magenta 2 von Avecia, Manchester, Vereinigtes Königreich; Pro-Jet Fast Yellow 2 von Avecia, Manchester, Vereinigtes Königreich; und Cab-O-Jet 300 von Cabot, Boston, MA, USA.
Ein Verfahren zum Drucken eines Bildes auf ein Substrat mit erhöhter Druckqualität, Wasser- und Schmierechtheit sowie optischer Dichte kann folgende Schritte aufweisen: Mischen einer Tintenstrahltintenzusammensetzung, die eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels, eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind, und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers aufweist, wobei die Zusammensetzung ein Absinken des pH nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung, gefolgt von einem Ausfällen des Farbmittels, zeigt; Spritzen der Tintenzusammensetzung aus einem Tintenstrahlstift auf ein Substrat; und Aussetzen der Tintenstrahltinte auf dem Substrat gegenüber einer Strahlung, wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung einen verringerten pH im Anschluss an eine Aussetzung gegenüber Strahlung, gefolgt von einem Ausfällen des Farbmittels, zeigt. Eine beliebige der Tintenstrahltintenzusammensetzungsvariablen, die oben beschrieben sind, kann bei dem vorliegenden Verfahren verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle eine Quelle von ultraviolettem Licht sein, bei einem anderen Ausführungsbeispiel kann die Strahlungsquelle ein Elektronenstrahlemitter sein.
Ein System zum Drucken eines Bildes auf ein Substrat mit erhöhter Tinteneffizienz kann folgende Merkmale aufweisen: einen Tintenstrahltintenstift, der eine Tintenstrahltintenzusammensetzung enthält, die eine wirksame Menge eines Tintenträgermittels, eine wirksame Menge eines Tintenfarbmittels, das Löslichkeitseigenschaften aufweist, die pH-abhängig sind, und eine wirksame Menge eines photoinitiierten Säureerzeugers aufweist, wobei die Zusammensetzung nach einer Aussetzung gegenüber einer Strahlung ein Absinken des pH, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels, zeigt; ein Substrat, das zum Annehmen eines gedruckten Bildes von dem Tintenstrahlstift konfiguriert ist; und eine Energiequelle, die zum Bestrahlen des gedruckten Bildes konfiguriert ist, derart, dass ein Absinken des pH realisiert wird, was zu einem Ausfällen des Tintenfarbmittels führt. Wiederum kann eine beliebige der hierin beschriebenen Zusammensetzungsvariablen verwendet werden. Ferner kann das Substrat Papier und/oder ein beliebiges anderes Substrat sein, das auf dem Gebiet von Tintenstrahltinten bekannt ist.
Beispiele
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Ausführungsbeispiele der Erfindung, die gegenwärtig am bekanntesten sind. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die folgenden Zusammensetzungen und exemplarischen Studien lediglich Veranschaulichungen der Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind. Somit liefern die folgenden Beispiele, obgleich die vorliegende Erfindung oben mit Genauigkeit beschrieben wurde, weitere Details in Verbindung mit denjenigen Ausführungsbeispielen der Erfindung, die gegenwärtig als die praktischsten und bevorzugtesten erachtet werden.
Beispiel 1
Eine Tintenstrahltinte wurde gemäß der folgenden Mischung hergestellt:
15 Gew.-% 2-Pyrrolidon;
40 Gew.-% Diethylenglycol;
15 Gew.-% Dipropylenglycol;
0,15 Gew.-% 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol;
0,75 Gew.-% des 3-Ethoxylat-Derivats von 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol;
1 Gew.-% Natriumhexadecyldiphenyloxiddisulfonat;
6 Gew.-% Cyracure 6974 (Union Carbide);
4 Gew.-% eines Schwarzpigment-Dispersionsmittels;
Kaliumhydroxid, das ausreichend ist, um den Lösungs-PH auf 9,5 einzustellen; und
als Rest deionisiertes Wasser.
Beispiel 2
Eine Tintenstrahltinte wurde als eine Vergleichsprobe unter Verwendung der folgenden Mischung hergestellt:
15 Gew.-% 2-Pyrrolidon;
40 Gew.-% Diethylenglycol;
15 Gew.-% Dipropylenglycol;
0,15 Gew.-% 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol;
0,75 Gew.-% des 3-Ethoxylat-Derivats von 2,4,7,9-Tetramethyl-5-decyn-4,7-diol;
1 Gew.-% Natriumhexadecyldiphenyloxiddisulfonat;
4 Gew.-% eines Schwarzpigment-Dispersionsmittels;
Kaliumhydroxid, das ausreichend ist, um den Lösungs-pH auf 9,5 einzustellen; und
als Rest deionisiertes Wasser.
Beispiel 3
Um die Verringerung des pH zu demonstrieren, die sich nach einer Aussetzung von Tinten gegenüber einer Strahlung zeigt, die einen Photoinitiator in Form eines Oniumsalzes enthalten, wurde der folgende Test durchgeführt. Eine Tintenstrahltinte wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt (etwa 6 Gew.-% eines Cyracure 6974 (eines Oniumsalzes) und etwa 4 Gew.-% eines Schwarzpigment-Dispersionsmittels enthaltend).
Eine zweite Tintenstrahltinte wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt (ohne das Vorhandensein von Cyracure 6974). Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen wurden dann jeweils auf einer Platte mit vier Zoll Durchmesser mit einer Quarzplattenabdeckung platziert und vier (4) Sekunden lang bei maximaler Bestrahlungsstärke Quellen ultravioletten Lichts (hergestellt von Fusion UV System, Inc. und die Modellnummer F450T tragend) ausgesetzt. Die folgenden Ergebnisse wurden aufgezeichnet: Tabelle 1

Lösung pH vor UV-Aussetzung pH nach UV-Aussetzung

Tinte (Beispiel 1) (mit Cyracure 6974) 9,2 2,9

Tinte (Beispiel 2) (ohne Cyracure 6974) 9,6 9,2
Wie zu sehen ist, verringerte das Hinzufügen eines photoinitiierten Säureerzeugers in Form eines Oniumsalzes den pH der Tintenzusammensetzung nach einer ultravioletten Bestrahlung erheblich und bewirkte, dass sich die Zusammensetzung von einer Base zu einer Säure änderte.
Beispiel 4

Um das erhöhte Ausfällen des Tintenfarbmittels auf dem Substrat zu demonstrieren, das sich nach einer Aussetzung von Tinten gegenüber einer Strahlung zeigt, die Tintenfarbmittel, deren Löslichkeit pH-abhängig ist, und einen Photoinitiator in Form eines Oniumsalzes enthalten, wurde der folgende Test durchgeführt. Eine Tintenstrahltinte wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt (etwa 6 Gew.-% eines Cyracure 6974 (eines Oniumsalzes) und etwa 4 Gew.-% eines Schwarzpigment-Dispersionsmittels enthaltend). Eine zweite Tintenstrahltinte wurde gemäß Beispiel 2 hergestellt (ohne das Vorhandensein von Cyracure 6974). Die Tintenstrahltintenzusammensetzungen wurden jeweils auf eine Platte mit vier Zoll Durchmesser mit einer Quarzplattenabdeckung platziert und vier (4) Sekunden lang bei maximaler Bestrahlungsstärke Quellen ultravioletten Lichts (hergestellt von Fusion UV System, Inc. und die Modellnummer F450T tragend) ausgesetzt. Die folgenden Ergebnisse wurden aufgezeichnet: Tabelle 2

Lösung	Partikelgröße vor UV-Aussetzung	Partikelgröße nach UV-Aussetzung
Tinte (Beispiel 1) (mit Cyracure 6974)	1,8 Mikrometer	5,3 Mikrometer
Tinte (Beispiel 2) (ohne Cyracure 6974)	0,22 Mikrometer	0,24 Mikrometer

Wie zu sehen ist, zeigen die Pigmentpartikel in der Tintenzusammensetzung, die einen photoinitiierten Säureerzeuger in Form eines Oniumsalzes enthält, im Anschluss an eine Aussetzung gegenüber einer Strahlungsquelle einen Größenzuwachs. Dieses Anwachsen deutet auf die pH-abhängige Löslichkeit des Tintenfarbmittels und das Ausfällen von Pigmentpartikeln hin, das auftritt, wenn der Lösungs-pH im Anschluss an eine Aussetzung gegenüber einer Strahlungsquelle verringert wird.

Claims

Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung, die folgende Merkmale aufweist: a) ein Tintenträgermittel; b) von 0,05 Gew.-% bis 4 Gew.-% Feststoffe des Tintenfarbmittels, das eine verringerte Löslichkeit zeigt, wenn der pH sinkt; und c) von 0,1 Gew.-% bis 13 Gew.-% des photoinitiierten Säureerzeugers, wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung vor einem Aussetzen gegenüber Strahlung einen pH von 7 bis 13 und direkt im Anschluss an ein Aussetzen gegenüber Strahlung einen pH von 2 bis 6 zeigt, gefolgt von einem Ausfällen des Tintenfarbmittels; unter dem Vorbehalt, dass Vorpolymermaterialien von der Zusammensetzung ausgeschlossen sind.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der der photoinitiierte Säureerzeuger ein Brönsted-Säureerzeuger ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die ein Oniumsalz und ein Iodoniumsalz umfasst.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der der photoinitiierte Säureerzeuger ein Ferroceniumsalz-Lewis-Säure-Erzeuger ist.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der nach dem Absinken des pH und vor dem Ausfällen ein momentaner Anstieg der Viskosität auftritt.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, bei der das Oniumsalz ein Triarylsulfoniumsalz ist.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 2, bei der ein Anion des Oniumsalzes aus der Gruppe ausgewählt ist, die SbF₆ ^– und PF₆ ^– umfasst.
Eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, bei der die Strahlung ultraviolettes Licht ist.
Ein Verfahren zum Drucken eines Bildes auf ein Substrat mit erhöhter Druckqualität, Wasser- und Schmierechtheit und optischer Dichte, das folgende Schritte umfasst: a) Mischen einer Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7; b) Spritzen der Tintenzusammensetzung aus einem Tintenstrahlstift auf ein Substrat; und c) Aussetzen der tintengestrahlten Tinte auf dem Substrat gegenüber Strahlung, wobei die Tintenstrahltintenzusammensetzung einen reduzierten pH zeigt, gefolgt von einem Ausfällen des Farbmittels.
Ein System zum Drucken eines Bildes auf ein Substrat mit erhöhter Tinteneffizienz, das folgende Merkmale aufweist: a) einen Tintenstrahltintenstift, der eine Tintenstrahltintenzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 enthält; b) ein Substrat, das konfiguriert ist, um ein gedrucktes Bild von dem Tintenstrahlstift anzunehmen; und c) eine Energiequelle, die konfiguriert ist, um das gedruckte Bild zu bestrahlen, derart, dass ein Absinken des pH realisiert wird, was zu einem Ausfällen des Tintenfarbmittels führt.
Ein System gemäß Anspruch 9, bei dem das Substrat Papier ist.