DE60203205T2 - Tintenstrahldruckverfahren - Google Patents

Description

• Diese Erfindung betrifft ein Tintenstrahldruckverfahren zur Verbesserung der Lichtechtheit und Wasserbeständigkeit eines gedruckten Bildes, das eine Tintenstrahltinte umfasst, die einen wasserlöslichen anionischen Farbstoff und einen kationischen Empfänger enthält.
• Der Tintenstrahldruck ist eine berührungsfreie Methode zur Herstellung von Bildern durch pixelweises Aufbringen von Tintentröpfchen auf ein Bildaufzeichnungselement in Erwiderung digitaler Datensignale. Es gibt viele Methoden, die sich für die Steuerung der Ablagerung von Tintentröpfchen auf dem Bildaufzeichnungselement unter Erhalt des gewünschten Bildes verwenden lassen. In einem Verfahren, das unter der Bezeichnung Continuous-Ink-Jet bekannt ist, wird ein kontinuierlicher Strom von Tröpfchen elektrisch geladen und in Abhängigkeit von den Bildinformationen auf die Oberfläche des Bildaufzeichnungselements gelenkt, wohingegen nicht zum Bildaufbau beitragende Tröpfchen aufgefangen und zurück in den Tintensumpf geschickt werden. In einem anderen Verfahren, bekannt unter der Bezeichnung Drop-on-Demand, werden nach Bedarf einzelne Tintentröpfchen auf das Bildaufzeichnungselement geschleudert und bauen das gewünschte Bild auf. Häufig verwendete Methoden der Steuerung des Tintentröpfchen-Strahls im Drop-on-Demand Druck schließen die Piezo-Technologie und die Bubble-Jet-Technologie ein. Tintenstrahldrucker haben breite Anwendung auf Märkten gefunden, die von gewerblicher Etikettierung über gelegentlichen befristeten Druck zum Druck von Dokumenten und Bildern am Arbeitsplatz reicht.
• Die in den zahlreichen Tintenstrahldruckern verwendeten Tinten werden im Allgemeinen in Tinten auf Farbstoffbasis oder Tinten auf Pigmentbasis eingeteilt. Ein Farbstoff ist ein Färbemittel, das in einem Trägermedium molekulardispers vorliegt oder von ihm solvatisiert ist. Das Trägermedium kann bei Raumtemperatur eine Flüssigkeit oder eine Festsubstanz sein. Ein gewöhnlich eingesetztes Trägermedium ist Wasser oder ein Gemisch von Wasser und organischen Co-Solventien. Jedes einzelne Farbstoffmolekül ist von Molekülen des Trägermediums umgeben. In Tinten auf Farbstoffbasis lassen sich unter dem Mikroskop keine Teilchen erkennen. Obwohl es in den letzten Jahren viele Fortschritte auf dem Gebiet der Tintenstrahltinten auf Farbstoffbasis gegeben hat, leiden solche Tinten nach wie vor an Mängeln wie beispielsweise niedrigen optischen Dichten auf Normalpapier und schlechter Lichtechtheit. Wenn Wasser als Trägermedium verwendet wird, leiden diese Tinten im Allgemeinen auch an mangelhafter Wasserbeständigkeit. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungselement umfasst typischerweise einen Träger, der auf wenigstens einer Oberfläche eine Tintenempfangs- oder Bilderzeugungsschicht besitzt. Bei der Tintenempfangsschicht kann es sich um eine Polymerschicht handeln, die die Tinte unter Aufquellen absorbiert, oder um eine poröse Schicht, die die Tinte mit der Hilfe von Kapillarkräften aufsaugt.
• Tintenstrahlausdrucke, die durch Bedrucken von Tintenstrahlaufzeichnungselementen gewonnen wurden, sind der Schädigung durch Umwelteinflüsse ausgesetzt. Sie sind besonders gefährdet im Hinblick auf Verschmieren durch Wasser, Farbstoffbluten, Zusammenlaufen und lichtbedingtes Ausbleichen. Zum Beispiel können Tintenstrahlfarbstoffe, weil sie wasserlöslich sind, ihren Standort in der Bildschicht verlassen und wandern, wenn nach der Bebilderung das Empfangselement mit Wasser in Berührung kommt. Stark quellbare hydrophile Schichten können eine unerwünscht lange Zeit für das Trocknen benötigen und so die Druckgeschwindigkeit absenken, und sie lösen sich auf, wenn sie in Kontakt mit Wasser bleiben und zerstören die gedruckten Bilder. Poröse Schichten beschleunigen die Absorption des Tintenträgermittels, weisen aber oft unzureichenden Glanz auf und erhebliches lichtbedingtes Ausbleichen.
• US-A-5,942,335 teilt eine Tintenstrahlaufzeichnungsfolie mit, die einen Träger umfasst, auf dem sich eine Tintenempfangsschicht befindet, die ihrerseits ein hydrophiles Polymer und ein Polyvinylpyridin umfasst. Diese Aufzeichnungsfolie bietet jedoch insofern ein Problem, als die in der Bildempfangsschicht erzeugten Bilder mangelhafte Wasserfestigkeit aufweisen.
• US-A-6,045,917 bezieht sich auf die Verwendung von Poly(N-Vinylbenzyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid-co-Ethylenglykoldimethacrylat)-Teilchen in einer Tintenstrahlbildaufzeichnungsschicht. Diese Teilchen bieten jedoch insofern ein Problem, als die in der Bildempfangsschicht erzeugten Bilder mangelhafte Lichtechtheit aufweisen, wie im Anschluss hieran gezeigt werden wird.
• US-A-4,371,582 teilt eine Tintenstrahlaufzeichnungsfolie mit, die einen in Wasser unlöslichen Latex umfasst, der zum Beispiel ein vollständig quaternisiertes Pyridin enthaltendes Polymer einschließt. EP-A-01176030, das ein früheres Prioritätsdatum hat als das der vorliegenden Anmeldung aber nach dieser veröffentlicht wurde, teilt ein Tintenstrahlaufzeich nungselement mit einer Bildempfangsschicht mit einem teilweise quaternisierten Beizmittel in einer offenporigen Membran mit. Poly(Styrol-co-4-Vinylpyridin-co-4-Hydroxyethyl-1-vinylpyridiniumchlorid) ist zum Beispiel ein solches Beizmittel.
• Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahldruckverfahren bereitzustellen, das anionische Farbstoffe verwendet, die sich für den Einsatz in Tinten auf Wasserbasis für den Tintenstrahldruck eignen und Bilder ergeben, die im Verein mit der Verwendung von bestimmten Empfangselementen bessere Lichtechtheit und Wasserbeständigkeit aufweisen.
• Diese und weitere Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst, die sich auf ein Tintenstrahldruckverfahren bezieht, das die folgenden Schritte umfasst:
• A) Bereitstellung eines Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht;
• B) Beladung des Druckers mit Tintenaufnahmeelementen, die einen Träger umfassen, auf dem sich eine Bildempfangsschicht befindet, die ein kationisches, in Wasser dispergierbares, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltendes Polymer umfasst, unter dem Vorbehalt, dass, wenn es sich bei dem kationischen, in Wasser dispergierbaren, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltenden Polymer um Poly(Styrol-co-4-Vinylpyridin-co-4-Hydroxyethyl-1-vinylpyridiniumchlorid) handelt, die Bildempfangsschicht keine offenporige Membran darstellt;
• C) Beladung des Druckers mit einer Tintenstrahltintenkomposition, die Wasser, ein Feuchthaltemittel und einen wasserlöslichen anionischen Farbstoff umfasst; und
• D) Bedrucken der Bildempfangsschicht mit der Tintenstrahltinte in Erwiderung digitaler Datensignale.
• Es wurde gefunden, dass die Verwendung der oben erwähnten Farbstoffe und Bildempfangsschicht zu ausgezeichneter Lichtechtheit und Wasserbeständigkeit führt.
• Jeder anionische wasserlösliche Farbstoff kann in der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Komposition verwendet werden, wie beispielsweise ein Farbstoff mit einer anionischen Gruppe, z.B. einer Sulfo-Gruppe oder einer Carboxyl-Gruppe. Der anionische wasserlösliche Farbstoff kann jeder saure Farbstoff, Direktfarbstoff oder Reaktivfarbstoff sein, der im COLOR INDEX enthalten ist, ist aber nicht darauf beschränkt. Metallierte und nichtmetallierte Azofarbstoffe können ebenfalls eingesetzt werden wie in US-A-5,482,545 mitgeteilt wird. Andere Farbstoffe, die verwendet werden können, finden sich in EP 802246-A1 und JP 09/202043. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der anionische wasserlösliche Farbstoff, der in der in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Komposition verwendet wird, ein metallierter Azofarbstoff, ein nicht-metallierter Azofarbstoff, ein Xanthenfarbstoff, ein Metallophthalocyaninfarbstoff oder ein Schwefelfarbstoff. Gemische dieser Farbstoffe können ebenfalls eingesetzt werden. Ein Beispiel für einen anionischen Farbstoff, der in der Erfindung verwendet werden kann, ist der folgende:
• 
• Die oben beschriebenen Farbstoffe können in jeder Menge verwendet werden, die für den beabsichtigten Zweck wirksam ist. Im Allgemeinen erhält man gute Ergebnisse, wenn der Farbstoff in Mengen von 0,2 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise von 0,3 bis 3 Gew.-%, der Tintenstrahltintenkomposition vorliegt. Farbstoffgemische können ebenfalls verwendet werden.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt das kationische, in Wasser dispergierbare, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltende Polymer die folgende Formel:

  

  in der:
  jede Gruppe A unabhängig voneinander eine Carbonyl-Gruppe oder eine direkte Verknüpfung, d.h. eine Bindung darstellt;
  jede Gruppe B unabhängig voneinander O, NH oder eine direkte Verknüpfung, d.h. eine Bindung darstellt;
  jede Gruppe R₁ unabhängig voneinander H oder CH₃ darstellt;
  jede Gruppe R₂ unabhängig voneinander eine Alkyl-, cyclische Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine direkte Verknüpfung, d.h. eine Bindung darstellt;
  R₃ einen substituierten oder unsubstituierten Pyridin-Ring dar stellt;
  R₄ einen substituierten oder unsubstituierten Pyridinium-Ring darstellt;
  R₅ eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Aryl-Gruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoff-Atomen darstellt;
  X ein Anion oder ein Gemisch von Anionen, beispielsweise ein Halogenid (z.B. Chlorid oder Bromid), ein Alkylsulfat (z.B. Methylsulfat), ein Alkylsulfonat (z.B. Methylsulfonat) oder ein Arylsulfonat (z.B. Benzolsulfonat oder Toluolsulfonat) darstellt;
  Z wenigstens ein olefinisch ungesättigtes Monomer darstellt;
  a für 0 bis 98 Mol-% steht;
  b für 5 bis 98 Mol-% steht und
  c für 75 bis 2 Mol-% steht.
• In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung stellt jede Gruppe R₁ H, jede Gruppe A, B und R₂ direkte Bindungen, R₃ Pyridin und R₄ Pyridinium dar. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist R₅ Hydroxyethyl, eine lineare Alkyl-Gruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoff-Atomen oder Benzyl.
• Wie oben erwähnt, stellt Z in der Formel wenigstens ein olefinisch ungesättigtes nichtionisches Monomer dar. Beispiele dafür schließen ein Styrol oder ein alpha-Alkylstyrol ein, in dem die Alkyl-Gruppe 1 bis 4 Kohlenstoff-Atome aufweist und die aromatische Gruppe substituiert sein kann oder Teil eines größeren Ringsystems ist. Andere Beispiele für Z schließen Acrylatester aliphatischer Alkohole oder Phenole; Methacrylatester; Acrylamide; Methacrylamide; N-Vinylpyrrolidon oder in geeigneter Weise substituierte Vinylpyrrolidone; Vinylester geradkettiger und verzweigter Säuren, z.B. Vinylacetat; Vinylether, z.B. Vinylmethylether; Vinylnitrile; Vinylketone; halogenhaltige Monomere wie beispielsweise Vinylchlorid und Olefine wie zum Beispiel Butadien ein. Das olefinisch ungesättigte nichtionische Monomer kann mehr als eine polymerisierbare Gruppe enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform stellt Z Styrol dar.
• Spezifische Beispiele für das kationische, in Wasser dispergierbare, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltende, sich für die Erfindung eignende Polymer schließen die folgenden ein:
• 
• Das kationische, in Wasser dispergierbare, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltende, in der Erfindung eingesetzte Polymer kann in Mengen von 0,2 bis 32 g/m², vorzugsweise von 0,4 bis 16 g/m² eingesetzt werden.
• Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Polymere können an Hand herkömmlicher Polymerisationsmethoden hergestellt werden, zu denen Substanz-, Lösungs-, Emulsions- oder Suspensionspolymerisation gehören, müssen sich aber nicht darauf beschränken. Sie können auch teilweise vernetzt sein.
• Ein Bindemittel kann ebenfalls in der erfindungsgemäßen Bildempfangsschicht verwendet werden. In einer bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Bindemittel um ein hydrophiles Polymer. Beispiele für hydrophile Polymere, die sich für die Erfindung eignen, schließen Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Polyethyloxazolin, Poly-N-vinylacetamid, nicht entionisierte oder entionisierte Typ IV-Knochengelatine, durch Säurehydrolyse hergestellte Osseingelatine, Schweineschwarten gelatine, acetylierte Gelatine, Phthalylgelatine, oxidierte Gelatine, Chitosan, Polyalkylenoxid, sulfonierten Polyester, teilweise hydrolysiertes Poly(Vinylacetat-co-Vinylalkohol), Polyacrylsäure, Poly-1-Vinylpyrrolidon, Poly-Natriumstyrolsulfonat, Poly-2-Acrylamido-2-methansulfonsäure, Polyacrylamid oder deren Gemische ein. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem Bindemittel um Gelatine oder Polyvinylalkohol.
• Wenn ein hydrophiles Polymer in der Bildempfangsschicht verwendet wird, kann es in Mengen von 0,02 bis 30 g/m², vorzugsweise 0,04 bis 16 g/m², der Bildempfangsschicht vorliegen.
• Das Gewichtsverhältnis von kationischem, in Wasser dispergierbarem, teilweise quaternisiertes Pyridin enthaltendem Polymer zu Bindemittel beträgt 1:99 bis 8:2, vorzugsweise 1:9 bis 4:6.
• Latexpolymerteilchen und/oder anorganische Oxidteilchen können ebenfalls als Bindemittel in der Bildempfangsschicht verwendet werden, um die Porosität der Schicht zu erhöhen und die Trocknungszeit zu verbessern. Vorzugsweise sind die Latexpolymerteilchen und/oder anorganischen Oxidteilchen kationisch oder neutral. Beispiele für anorganische Oxidteilchen schließen Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Ton, Kieselsäure oder Tonerde oder deren Gemische ein. In diesem Fall beträgt der Anteil der Partikel in der Bildempfangsschichtschicht 80 bis 95 Gew.-%, vorzugsweise 85 bis 90 Gew.-%.
• Der pH-Wert der in der Erfindung eingesetzten Tintenkompositionen auf Wasserbasis kann durch die Zugabe von organischen oder anorganischen Säuren oder Basen eingestellt werden. Geeignete Tinten haben bevorzugt einen pH-Wert von 2 bis 10, in Abhängigkeit von dem verwendeten Farbstofftyp. Typische Mineralsäuren schließen Salzsäure, Phosphorsäure und Schwefelsäure ein. Typische organische Säuren schließen Methansulfon-, Essig- und Milchsäure ein. Typische anorganische Basen schließen Alkalimetallhydroxide und Alkalimetallcarbonate ein. Typische organische Basen schließen Ammoniak, Triethanolamin und Tetramethylethylendiamin ein.
• Ein Feuchthaltemittel wird in der in der Erfindung eingesetzten Tintenstrahlkomposition verwendet, um die Tinte daran zu hindern, einzutrocknen oder die Düsen des Druckerkopfes zu verkrusten. Beispiele für Feuchthaltemittel, die eingesetzt werden können, schließen mehrwertige Alkohole, wie beispielsweise Ethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Propylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol, Glycerin, 2-Methyl-2,4-pentandiol, 1,2,6-Hexantriol und Thioglykol; niedere sich von Alkylenglykolen ableitende Alkylmono- oder diether, wie beispielsweise Ethylenglykolmonomethyl- oder monoethylether, Diethylenglykolmonomethyl- oder monoethylether, Propylenglykolmonomethyl- oder monoethylether, Triethylenglykolmonomethyl- oder monoethylether, Diethylenglykoldimethyl- oder diethylether und Diethylenglykolmonobutylether; Stickstoff enthaltende cyclische Verbindungen wie zum Beispiel Pyrrolidon, N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und Schwefel enthaltende Verbindungen wie beispielsweise Dimethylsulfoxid und Tetramethylensulfon ein. Ein bevorzugtes Feuchthaltemittel für die in der Erfindung verwendete Komposition ist Diethylenglykol, Glycerin oder Diethylenglykolmonobutylether.
• Mit Wasser mischbare organische Lösungsmittel können ebenfalls der in der Erfindung eingesetzten Tinte auf Wasserbasis zugefügt werden, um das Eindringen der Tinte in das Empfängersubstrat zu erleichtern, besonders dann, wenn es sich bei dem Substrat um ein stark geleimtes Papier handelt. Beispiele für derartige Lösungsmittel schließen Alkohole, wie beispielsweise Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, t-Butylalkohol, iso-Butylalkohol, Furfurylalkohol und Tetrahydrofurfurylalkohol; Ketone oder Ketoalkohole wie zum Beispiel Aceton, Methylethylketon und Diacetonalkohol; Ether, wie beispielsweise Tetrahydrofuran und Dioxan; und Ester, wie zum Beispiel Ethyllactat, Ethylencarbonat und Propylencarbonat ein.
• Oberflächenaktive Mittel können zugefügt werden, um die Oberflächenspannung der Tinte auf ein sich eignendes Niveau einzustellen. Die oberflächenaktiven Mittel können anionisch, kationisch, amphoter oder nichtionisch sein.
• Ein Biozid kann der in der Erfindung eingesetzten Komposition zugesetzt werden, um das Wachstum von Mikroorganismen wie beispielsweise Schimmelpilzen, Pilzen usw. in den Tinten auf Wasserbasis zu unterbinden. Ein bevorzugtes Biozid für die in der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tintenkomposition ist Proxel^® GXL (Zeneca Specialties Co.) in einer Endkonzentration von 0,0001–0,5 Gew.-%.
• Eine typische in der Erfindung eingesetzte Tintenkomposition kann zum Beispiel die folgenden Bestandteile enthalten: Farbstoff (0,05–5 Gew.-%), Wasser (20–95 Gew.-%), ein Feuchthaltemittel (5–70 Gew.-%), mit Wasser mischbare Co-Solventien (2–20 Gew.-%), Tensid (0,1–10 Gew.-%), Biozid (0,05–5 Gew.-%) und pH-Wertregler (0,1–10 Gew.-%).
• Zusätzliche Additive, die wahlweise in der in der Erfindung eingesetzten Tintenstrahltintenkomposition vorliegen können, schließen Verdickungsmittel, Leitfähigkeitsverbesserer, Mittel zur Verhinderung der Bildung von Farbstoffverbrennungsrückständen (kogation), Trocknungsmittel, und Schaumverhütungsmittel ein.
• Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Tintenstrahltinten können in Tintenstrahl-Druckverfahren verwendet werden, in denen Tropfen der flüssigen Tinte durch Herausschleudern von Tintentröpfchen aus einer Vielzahl von Düsen oder Öffnungen des Druckerkopfes eines Tintenstrahldruckers in geregelter Weise auf eine Tintenaufnahmeschicht gelenkt werden.
• Die in dem Verfahren der vorliegenden Erfindung eingesetzte Bildaufzeichnungsschicht kann ebenfalls viele bekannte Additive enthalten, dazu gehören Mattierungsmittel wie beispielsweise Titandioxid, Zinkoxid, Kieselsäure und Polymerperlen wie beispielsweise Perlen von vernetztem Polymethylmethacrylat oder Polystyrolperlen, um zum Antiblockierverhalten beizutragen und um ihre Schmutzfestigkeit zu steuern; Tenside wie beispielsweise nichtionische, Kohlenwasserstoff- oder Fluorcarbon-Tenside oder kationische Tenside wie beispielsweise quaternäre Ammoniumsalze; fluoreszierende Farbstoffe; pH-Wertregler; Schaumverhütungsmittel; Schmiermittel; Konservierungsmittel; Viskositätsverbesserer; Farbstoff-Fixierungsmittel; Imprägniermittel; Dispergiermittel; UV-Absorber; Schimmelschutzmittel; Beizmittel; Antistatikmittel, Oxidationsschutzmittel, optische Aufheller und dergleichen. Ein Härter kann ebenfalls der Tintenempfangsschicht zugesetzt werden, wenn das gewünscht wird.
• Der Träger für das in der Erfindung eingesetzte Tintenstrahlaufzeichnungselement kann eines von denjenigen sein, die normalerweise in Tintenstrahlempfängern verwendet werden, wie beispielsweise Papier, harzbeschichtetes Papier, Polyester oder mikroporöse Materialien wie beispielsweise Polyethylenpolymer enthaltendes Material, das von PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania unter dem Handelsnamen Teslin^® verkauft wird, Tyvek^® synthetisches Papier (DuPont Corp.) und OPPalyte^® Folien (Mobil Chemical Co.) und andere Verbundfolien, die in US-A-5,244,861 aufgelistet sind. Opake Träger schließen Normalpapier, beschichtetes Papier, synthetisches Papier, fotografische Papierträger, schmelzextrusionsbeschichtetes Papier und laminiertes Papier wie beispielsweise biaxial orientierte Trägerlaminate ein. Biaxial orientierte Trägerlaminate werden in US-A-5,853,965; US-A-5,866,282; US-A-5,874,205; US-A-5,888,643; US-A-5,888,681; US-A-5,888,683 und US-A-5,888,714 beschrieben. Diese biaxial orientierten Träger schließen eine Papiergrundlage und eine biaxial orientierte Polyolefinfolie, typischerweise Polypropylen, ein, die auf eine oder beide Seiten der Papiergrundlage laminiert ist. Transparente Träger schließen Glas, Cellulosederivate, z.B. einen Celluloseester wie Cellulosetriacetat, Cellulosediacetat, Celluloseacetatpropionat, Celluloseacetatbutyrat; Polyester wie beispielsweise Polyethylenterephthalat, Polyethylennaphthalat, Poly-1,4-Cyclohexandimethylen-terephthalat, Polybutylenterephthalat und deren Copolymere; Polyimide; Polyamide; Polycarbonate; Polystyrol; Polyolefine wie beispielsweise Polyethylen oder Polypropylen; Polysulfone; Polyacrylate; Polyetherimide und deren Gemische ein. Die oben aufgelisteten Papiere schließen einen ausgedehnten Bereich von Papieren ein, der von hochwertigen Papieren wie beispielsweise fotografischen Papieren bis zu einfachen Papieren wie beispielsweise Zeitungspapier reicht.
• Der in der Erfindung verwendete Träger kann eine Dicke von 50 bis 500 μm, vorzugsweise 75 bis 300 μm, aufweisen. Antioxidantien, Antistatika, Weichmacher und andere bekannte Additive können, wenn gewünscht, in den Träger inkorporiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird Papier verwendet.
• Um die Adhäsion der Bildaufzeichnungsschicht an dem Träger zu verbessern, kann die Oberfläche des Trägers vor der Aufbringung der Bildaufzeichnungsschicht Koronaentladungen unterworfen werden.
• Zusätzlich kann eine Haftschicht wie beispielsweise eine Schicht aus einem halogenierten Phenol oder einem teilweise hydrolysierten Vinylchlorid-Vinylacetat-Copolymer auf der Oberfläche des Trägers aufgebracht werden, um die Adhäsion der Bildaufzeichnungsschicht zu erhöhen. Wenn eine Haftschicht verwendet wird, sollte sie eine Dicke (d.h. Dicke der trockenen Schicht) von weniger als 2 μm aufweisen.
• Die Bildaufzeichnungsschicht kann in jeder Menge vorliegen, die für den beabsichtigten Zweck geeignet ist. Im Allgemeinen werden gute Ergebnisse erhalten, wenn sie in Mengen von 2 bis 44 g/m², vorzugsweise 6 bis 32 g/m², vorliegt, was einer Dicke im trockenen Zustand von 2 bis 40 μm, vorzugsweise 6 bis 30 μm, entspricht.
• Die folgenden Beispiele veranschaulichen den Nutzen der vorliegenden Erfindung.
• BEISPIELE
• Die folgenden Polymere wurden zu Vergleichszwecken in der Bildempfangsschicht eingesetzt:

CP-1:

Poly(Styrol-co-4-Vinylpyridin) (etwa 50:50 Mol-%) (US-A-5,942,335)

CP-2:

Poly(N-Vinylbenzyl-N,N,N-trimethylammoniumchlorid-co-Divinylbenzol) (etwa 90/10 Mol-%) (US-A-6,045,917)

• Synthetische Herstellung:
• Herstellung von Poly(Styrol-co-4-Vinylpyridin-co-1-(2-Hydroxyethyl)-4-vinylpyridiniumchlorid) (P-1)
• Ein mit einem mechanischen Rührer, Rückflusskühler und N₂-Einlass ausgestatteter 1-L-Dreihals-Rundkolben wurde mit 395 g Tetrahydrofuran, 74,6 g Styrol und 74,4 g 4-Vinylpyridin beschickt. Die Lösung wurde während ungefähr 15 Minuten mit N₂ gespült, 1,53 g 2,2'-Azobisisobutyronitril wurden zugesetzt, und die Lösung wurde unter Rühren weitere 15 Minuten mit N₂ gespült. Das Reaktionsgemisch wurde unter Aufrechterhaltung eines leichten Überdrucks an N₂ unter Rühren über einen Zeitraum von 18 Stunden auf 60°C gehalten, abgekühlt, auf etwa das halbe Ausgangsvolumen eingeengt und durch Überführen in einen großen Überschuss an Ether ausgefällt. Die Fällung wurde über Nacht in einem Vakuumtrockenschrank bei 35–40°C getrocknet. Das Polymer wurde in Methanol gelöst, erneut in Ether gefällt, abfiltriert und im Vakuum getrocknet.
• Ein mit einem mechanischen Rührer, Rückflusskühler und N₂-Einlass ausgestatteter 250-mL-Dreihals-Rundkolben wurde mit einer Lösung von 20,0 g des vorstehenden Copolymers in 80 g Dimethylformamid beschickt. Nachdem die Lösung während 20 Minuten mit N₂ gespült worden war, wurden 3,84 g 2-Chlorethanol zugesetzt, und die Lösung wurde unter Aufrechterhaltung eines leichten Überdrucks an N₂ unter Rühren über einen Zeitraum von 24 Stunden auf 100°C gehalten. Die klare braune Lösung wurde in 1500 mL Ether ausgefällt und die Fällung bei 35°C über Nacht in einem Vakuumtrockenschrank getrocknet. Tg 135–136°C.
• Beispiel 1 – Lichtechtheit
• Herstellung einer wasserlöslichen Tintenkomposition mit anionischem Farbstoff, I-1
• Die den oben charakterisierten Farbstoff 1 enthaltende Tinte I-1 wurde durch Vermischen des Farbstoffkonzentrats (3,1 Gew.%) mit entionisiertem Wasser, das die Feuchthaltemittel Diethylenglykol (Aldrich Chemical Co.) und Glycerin (Acros Co.), jedes zu 6 Gew.-%, ein Biozid, Proxel GXL^® Biozid (Zeneca Specialties) zu 0,003 Gew.-% und ein Tensid, Surfynol 465^® (Air Products Co.) zu 0,05 Gew.-% enthielt, hergestellt.
• Die Farbstoffkonzentration gründete auf Lösungsabsorptionsspektren und wurde so gewählt, dass die fertige Tinte bei einer Verdünnung auf 1:1000 in Transmission eine optische Dichte von ungefähr 1,0 ergab.
• Herstellung der Tintenaufzeichnungs-Vergleichselemente C-1 und C-2
• Die Verbundseite eines mit einem Polyethylenharz beschichteten Trägers auf der Grundlage von fotografischem Papier wurde vor der Beschichtung Koronaentladungen ausgesetzt. Tintenempfangsschichten wurden aus einem Gemisch von 0,86 g/m² Polymer CP-1 oder CP-2, 7,75 g/m² Schweineschwartengelatine und 0,09 g/m² S-100 12 μm-Polystyrolperlen (ACE Chemical Co.) gebildet und aus destilliertem Wasser auf den oben erwähnten Papierträger aufgetragen.
• Herstellung der erfindungsgemäßen Tintenaufzeichnungselemente E-1 bis E-5
• Die Aufzeichnungselemente E-1 bis E-5 der vorliegenden Erfindung wurden auf die gleiche Weise beschichtet, wie oben beschrieben, wobei anstelle von CP-1 oder CP-2 P-1 bis P-5 eingesetzt wurden.
• Druck
• Die Elemente E-1 bis E-5 und die Vergleichselemente C-1 und C-2 wurden mit der oben beschriebenen Tinte I-1 auf einem Epson 200^® Drucker bedruckt. Nach dem Bedrucken wurden alle Bilder über Nacht bei Raumtemperatur der Trocknung überlassen, und die Dichten wurden mit einem X-Rite 820^® Densitometer bei allen Stufen gemessen.
• Die Bilder wurden dann über einen Zeitraum von 2 Wochen einem Lichtechtheitstest mit Tageslicht hoher Intensität von 50 Klux, 5400 K, bei 25% relativer Luftfeuchtigkeit ausgesetzt. Die vor und nach dem Lichtechtheitstest dem Wert 1,0 am nächsten befindlichen Status A-Blaudichten in Reflexion wurden verglichen, und eine verbliebene prozentuale Dichte wurde für den gelben Farbstoff für jedes Empfangselement berechnet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 1 enthalten.
• Tabelle 1

  
• Die obenstehenden Ergebnisse zeigen, dass die Aufzeichnungselemente E-1 bis E-5 der Erfindung im Vergleich zu den dem Vergleich dienenden Aufzeichnungselementen C-2 nach dem Lichtechtheitstest prozentual höhere Restdichten aufwiesen. Obwohl das Vergleichs-Empfangselement C-1 prozentual höhere Restdichten besaß als etliche der erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente, weist C-1 eine mangelhafte Farbstofffixierung auf, wie in dem nachfolgenden Beispiel 2 gezeigt werden wird.
• Beispiel 2 – Wasserfestigkeit
• Herstellung einer wasserlöslichen Tintenkomposition mit anionischem Farbstoff, I-2
• Die Tinte I-2 wurde wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt, mit der Ausnahme, dass Farbstoff 2 (0,58%) anstelle von Farbstoff 1 zugesetzt wurde.
• Druck
• Die Elemente E-1 und E-5 und die Vergleichselemente C-1 bis C-2 wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, bedruckt, mit der Ausnahme, dass I-2 anstelle von I-1 eingesetzt wurde. Nach dem Bedrucken wurden alle Bilder über Nacht bei Raumtemperatur der Trocknung überlassen.
• Die Bilder wurden dann einem Wasserfestigkeitstest (WF) unterzogen, wobei jedes bebilderte Empfangselement bei Raumtemperatur während 5 Minuten in destilliertem Wasser getränkt und anschließend über Nacht bei Raumtemperatur dem Trocknen überlassen wurde. Die Bildqualität jedes Ausdrucks wurde dann visuell mit einer Note zwischen 0 und 5 bewertet. Die visuelle Einstufung ist ein indirektes Maß dafür, wie gut der Farbstoff auf der Empfangsschicht fixiert (Farbstofffixierung) ist. Null bedeutet keine Bildverschlechterung (bessere Farbstofffixierung) und 5 bedeutet erhebliche Bildverschlechterung (mangelhafte Farbstofffixierung), und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 zusammengefasst.
• Tabelle 2

  
• Die obenstehenden Ergebnisse zeigen, dass die Aufzeichnungselemente E-1 bis E-5 der Erfindung im Vergleich zu dem dem Vergleich dienenden Aufzeichnungselement C-1 nach dem Wasserfestigkeitstest eine bessere Farbstofffixierung aufwiesen. Obwohl das Vergleichs-Empfangselement C-2 eine bessere Farbstofffixierung ergab als die erfindungsgemäßen Aufzeichnungselemente, war die Lichtechtheit schlechter, wie in dem obenstehenden Beispiel 1 veranschaulicht wird.
• Beispiel 3-Lichtechtheit bei Verwendung von Partikeln Herstellung von Tintenaufzeichnungs-Vergleichselement C-3
• Das Vergleichs-Aufzeichnungselement C-3 wurde auf die gleiche Weise hergestellt wie C-2 in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die Tintenempfangsschicht aus zwei Schichten bestand. Die Bodenschicht bestand aus einem Gemisch von 37,9 g/m² pyrogenem Aluminiumoxid (Cabot Corp.), 4,3 g/m² GH-23^® Polyvinylalkohol (Nippon Gohsei); 0,9 g/m² Dihydroxydioxan-Härter (Clariant) und 0,04 g/m² Olin 10G^® (Olin Co.) Tensid, das aus destilliertem Wasser aufgetragen wurde.
• Auf die oben beschriebene Schicht wurde dann ein Gemisch von 2,68 g/m² pyrogenem Aluminiumoxid, 0,06 g/m² GH-23 Polyvinyl alkohol und 0,48 g/m² CP-2 aus destilliertem Wasser aufgetragen.
• Herstellung des erfindungsgemäßen Tintenaufzeichnungselements E-6
• Das Aufzeichnungselement E-6 der vorliegenden Erfindung wurde auf die gleiche Weise beschichtet, wie für das Vergleichs-Empfangselement C-3 beschrieben, mit der Ausnahme, dass P-2 anstelle von CP-2 eingesetzt wurde.
• Druck
• Das Aufzeichnungselement E-6 der Erfindung und das Vergleichs-Aufzeichnungselement C-3 wurden bedruckt und wie in dem oben stehenden Beispiel 1 beschrieben evaluiert, und die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 3 zusammengefasst.
• Tabelle 3

  
• Die obenstehenden Ergebnisse zeigen, dass das Aufzeichnungselement E-6 der Erfindung im Vergleich zu dem Vergleichs-Aufzeichnungselement C-3 nach dem Lichtechtheitstest eine prozentual höhere Restdichte ergab.

Claims (10)

1. Tintenstrahldruckverfahren, mit folgenden Schritten: A) Bereitstellen eines Tintenstrahldruckers, der auf digitale Datensignale anspricht; B) Beladen des Druckers mit Tinte-Empfangselementen, die einen Träger umfassen, auf dem sich eine Bildempfangsschicht befindet, die ein kationisches, in Wasser dispergierbares, teilweise quaternisiertes, Pyridin enthaltendes Polymer umfasst, unter der Voraussetzung, dass die Bildempfangsschicht nicht eine offenporige Membran ist, wenn es sich bei dem kationischen, in Wasser dispergierbaren, teilweise quaternisierten, Pyridin enthaltenden Polymer um Styrol/4-Vinylpyridin/4-Hydroxyethyl-1-Vinylpyridiniumchlorid-Terpolymer handelt; C) Beladen des Druckers mit einer Tintenstrahl-Tintenkomposition, die Wasser, ein Feuchthaltemittel und einen wasserlöslichen anionischen Farbstoff umfasst; und D) Bedrucken der Bildempfangsschicht mit der Tintenstrahltinte in Abhängigkeit von den digitalen Datensignalen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin das kationische, in Wasser dispergierbare, teilweise quaternisierte, Pyridin enthaltende Polymer folgende Formel besitzt:

   

   worin: A jeweils unabhängig voneinander eine Carbonyl-Gruppe oder eine direkte Bindung darstellt; B jeweils unabhängig voneinander O, NH oder eine direkte Bindung darstellt; R₁ jeweils unabhängig voneinander H oder CH₃ darstellt; R₂ jeweils unabhängig voneinander eine Alkyl-Gruppe, eine cyclische Alkyl-Gruppe oder eine Alkoxy-Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoff-Atomen oder eine direkte Bindung darstellt; R₃ ein substituierter oder unsubstituierter Pyridin-Ring ist; R₄ ein substituierter oder unsubstituierter Pyridinium-Ring ist; R₅ eine lineare, verzweigte oder cyclische Alkyl-, Alkoxy- oder Aryl-Gruppe mit 1 bis 24 Kohlenstoff-Atomen darstellt; X ein Anion oder ein Gemisch von Anionen ist; Z mindestens ein olefinisch ungesättigtes Monomer ist; a 0 bis 98 Mol-% entspricht; b 5 bis 98 Mol-% entspricht; und c 75 bis 2 Mol-% entspricht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, worin R₁ jeweils H; A, B und R₂ jeweils direkten Bindungen entsprechen, R₃ Pyridin und R₄ Pyridinium ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, worin Z ein Styrolmonomer, ein Acrylatester, ein Methacrylatester, ein Acrylamid, ein Methacrylamid, ein Vinylpyrrolidon, ein sich von geradkettigen und verzweigtkettigen Säuren ableitender Vinylester, ein Vinylether, ein Vinylnitril, ein Vinylketon, ein Halogen enthaltendes Monomer oder ein Olefin ist.
5. Verfahren nach Anspruch 2, worin Z ein Styrol ist.
6. Verfahren nach Anspruch 2, worin R₅ eine Hydroxyethyl-Gruppe, eine lineare Alkyl-Gruppe mit 12 bis 18 Kohlenstoff-Atomen oder eine Benzyl-Gruppe ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, worin X Chlorid ist.
8. Verfahren nach Anspruch 1, worin es sich bei dem Feuchthaltemittel um Diethylenglykol, Glycerin oder Diethylenglykolmonobutylether handelt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Bildempfangsschicht auch ein Gelatine-Binde-mittel enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Bildempfangsschicht auch polymere Perlen enthält.