ЧЕРНИЛА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ, СОДЕРЖАЩИЕ АМИН И ФТАЛОЦИАНИНОВЫЙ КРАСИТЕЛЬ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕСЯ УЛУЧШЕННОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ К ДЕЙСТВИЮ ОЗОНА Российский патент 2009 года по МПК C09D11/00 C08K5/17 

Область техники

Настоящее изобретение в общем случае относится к аминосодержащим чернилам для струйной печати. Более конкретно, настоящее изобретение относится к чернилам для струйной печати, характеризующимся улучшенной устойчивостью к действию озона при печати на фотоносителях, таких как пористые носители, содержащие оксид полуметалла или оксид металла.

Уровень техники

В технологии струйной печати качество изображения в случае изображений высокой четкости может зависеть как от чернил для струйной печати, используемых для получения изображения, так и от печатного носителя, на котором печатают изображение. Желательные признаки качества печати, помимо прочих характеристик, включают насыщенные цвета, высокий блеск и однородность блеска и отсутствие зерна и коалесценции.

Однако как только изображение высокой четкости будет отпечатано, возникает еще одна важная проблема, а именно стойкость изображения, относящаяся к тому, как долго будет сохраняться качество изображения. По мере того как фотопромышленность продолжает переходить от способов получения пленочных изображений к способам получения цифровых изображений, проблема стойкости изображения становится все более важной.

Отпечатанным изображениям на многих печатных носителях, в настоящее время присутствующих на рынке, обычно присущи нежелательные признаки в том, что касается стойкости изображения. Одним таким нежелательным признаком является постепенное выцветание красителя, наблюдаемое тогда, когда печать на пористых носителях проводят чернилами для струйной печати на основе красителей. Такое выцветание, как было показано, вызывается воздухом, а более конкретно, небольшими количествами озона в воздухе. По-видимому, с течением времени озон вступает в реакцию со многими красителями, обычно используемыми в чернилах для струйной печати, тем самым вызывая их разложение и утрату или ухудшение их целевых характеристик цвета. Необходимо отметить, что в случае определенных красителей выцветание красителя является более значительной проблемой, чем в случае других. Например, циановые красители имеют тенденцию подвергаться воздействию озона, присутствующего в воздухе, в большей степени, чем другие красители.

Вместе с выцветанием красителя еще одним существенным нежелательным признаком является искажение цвета. При вступлении озона в реакцию с некоторыми красителями целевые характеристики цвета для данного красителя согласно наблюдению могут сдвинуться по спектру видимого света к другому значению длины волны. Данный эффект вызывает постепенное искажение воспринимаемых цветов отпечатанного изображения в сравнении с тем, что первоначально планировалось для красителей.

Оба данных нежелательных признака - выцветание красителя и искажение цвета - постепенно модифицируют восприятие отпечатанного изображения. Поскольку отпечатанное изображение с течением времени может подвергнуться этим значительным изменениям, многие, в особенности в изобразительном искусстве и фотопромышленности, с неохотой используют струйную печать изображений, предназначенных для хранения в течение значительного периода времени.

Было бы выгодно разработать чернила для струйной печати как таковые, которые можно было бы использовать при печати на фотоносителях, например пористых носителях, содержащих оксид полуметалла или оксид металла, при одновременном сведении к минимуму влияния воздействия атмосферного озона.

Краткое изложение изобретения

Как считается, было бы выгодно улучшить устойчивость к действию озона в результате включения в чернила для струйной печати определенных добавок. В соответствии с этим чернила для струйной печати, которые обычно соответствуют данному критерию, могут включать амин, увеличивающий устойчивость к действию озона. Более конкретно, настоящее изобретение относится к чернилам для струйной печати, включающим металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, присутствующую в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения устойчивости к действию озона. Улучшение можно определить при сопоставлении устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

В еще одном варианте реализации система печати, предназначенная для создания изображений, характеризующихся улучшенной устойчивостью к действию озона, может включать печатный носитель, включающий нанесенный на него в виде покрытия слой, воспринимающий чернила, и чернила для струйной печати. Слой, воспринимающий чернила, на печатном носителе может включать частицы оксида полуметалла или оксида металла. Чернилам для струйной печати можно придать конфигурацию, подходящую для печати на печатном носителе, и они могут включать металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, которая присутствует в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона, где улучшение определяют в результате сопоставления устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

В еще одном варианте реализации способ печати изображений, характеризующихся улучшенной устойчивостью к действию озона, может включать струйную подачу чернил для струйной печати на печатный носитель. Печатный носитель может включать нанесенный на него в виде покрытия слой, воспринимающий чернила, включающий частицы оксида полуметалла или оксида металла. Чернила для струйной печати могут включать металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, которая присутствует в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона, где улучшение определяют в результате сопоставления устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

Из следующего далее подробного описания, которое с помощью примеров иллюстрирует признаки изобретения, станут очевидны дополнительные признаки и преимущества изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов (варианта) реализации

Перед тем, как конкретные варианты реализации настоящего изобретения будут раскрыты и описаны, необходимо понять, что данное изобретение не ограничивается конкретными способом и материалами, описанными в настоящем документе, поскольку таковые могут в некоторой степени варьироваться. Также необходимо понимать, что терминология, использованная в настоящем документе, используется только для целей описания конкретных вариантов реализации и не предназначена для ограничения, поскольку объем настоящего изобретения будет определяться только прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.

При описании и заявлении настоящего изобретения будет использоваться следующая далее терминология.

Формы единственного числа включают также формы множественного числа, если только контекст четко не будет диктовать другого. Таким образом, например, ссылка на «краситель» включает ссылки на один или несколько таких материалов.

Как используется в настоящем документе, «жидкую основу» определяют как включающую жидкие композиции, которые можно использовать для переноса красителей на подложку. Жидкие основы хорошо известны из уровня техники, и в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения может быть использован широкий ассортимент основ для чернил. Такие основы для чернил могут включать смесь широкого ассортимента различных веществ, включающих, без ограничения, поверхностно-активные вещества, растворители, совместные растворители, буферы, биоциды, модификаторы вязкости, комплексообразующие соединения, стабилизаторы и воду. В определенных вариантах реализации жидкая основа также может являться носителем для других добавок, таких как полимеры, УФ-отверждаемые материалы, пластификаторы и/или совместные растворители.

Термин «металлизированный» при обозначении фталоцианиновых красителей включает красители, которые содержат переходный металл, который образует хелатное, координационное или комплексное соединение с молекулой красителя в качестве неотъемлемой части структуры красителя. Металлизированные красители не включают красители, которые просто содержат противоион металла. Например, DB199Na представляет собой краситель фталоцианин меди, содержащий противоион натрия. Медьсодержащий компонент делает данный краситель «металлизированным» красителем, в то время как противоион натрия - нет.

Термин «контрольные чернила для струйной печати» относится к чернилам для струйной печати, которые получают для того, чтобы определить, возникает ли улучшение устойчивости к. действию озона для аминосодержащих чернил, полученных в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения. Обычно контрольные чернила для струйной печати получают в результате воспроизведения чернил, содержащих аминовую добавку, за исключением того, что аминовую добавку заменяют на эквивалентное количество воды. Таким образом, у каждых чернил для струйной печати настоящего изобретения контрольные чернила для струйной печати соотносятся с конкретными чернилами для струйной печати, в сопоставлении с которыми они должны быть подвергнуты испытанию. Обычно контрольные чернила для струйной печати подвергают испытанию на устойчивость к действию озона в сопоставлении с аминосодержащими чернилами для струйной печати в результате идентичного проведения печати обеими чернилами на подложке носителей (таких как пористые носители, или носители с другим нанесенным покрытием) и проведения испытания для отпечатанных изображений в камере для испытаний на устойчивость к действию озона при контролируемых концентрации озона, относительной влажности и температуре. Неудовлетворительный результат испытания для каждого отпечатанного образца можно определить как предварительно заданный процент уменьшения ОП. Если для отпечатанного образца, полученного при использовании контрольных чернил, будет получен неудовлетворительный результат испытания до чернил для струйной печати, содержащих аминовую добавку, то тогда будет считаться, что аминовая добавка характеризуется улучшенной устойчивостью к действию озона. Например, в одном варианте реализации сопоставление устойчивости к действию озона аминосодержащих чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати можно проводить в несколько стадий. Данные стадии включают: а) получение первого отпечатанного образца, включающего чернила для струйной печати, отпечатанные на подложке носителей (таких как коммерчески доступные пористые носители, например, Epson Premium Glossy Photo Paper); b) получение второго отпечатанного образца, включающего контрольные чернила для струйной печати, отпечатанные на подложке носителей таким образом, чтобы второй отпечатанный образец был по существу идентичен первому отпечатанному образцу; с) размещение первого отпечатанного образца и второго отпечатанного образца в камере, характеризующейся уровнем содержания озона 1 ч./млн. (об.), относительной влажностью 50% и температурой 30°С; и d) сопоставление временных интервалов, необходимых для достижения в камере каждым образцом, выбираемым из первого отпечатанного образца и второго отпечатанного образца, неудовлетворительного результата испытания. В данном варианте реализации неудовлетворительный результат испытания можно определить по 30%-ному уменьшению оптической плотности в сравнении с первоначальной оптической плотностью. Таким образом, более продолжительный временной интервал до достижения неудовлетворительного результата испытания для первого отпечатанного образца в сравнении с временным интервалом до достижения неудовлетворительного результата испытания для второго отпечатанного образца свидетельствует об улучшении устойчивости к действию озона.

В термин «эффективная концентрация» при обозначении количества аминовой добавки, которое можно использовать для улучшения устойчивости к действию озона, включаются количества, которые обеспечивают превосходство чернил для струйной печати, содержащих аминовую добавку, над контрольными чернилами для струйной печати по эксплуатационным характеристикам. Другими словами, определенные аминовые добавки будут работать, улучшая устойчивость к действию озона в определенном диапазоне концентраций или при других конкретных уровнях содержания, и не будут улучшать устойчивость к действию озона при других уровнях содержания. Таким образом, эффективная концентрация аминовой добавки, улучшающая устойчивость к действию озона, включает любое функциональное количество данной аминовой добавки или комбинации аминовых добавок, которое может присутствовать в чернилах для струйной печати и которое улучшает устойчивость к действию озона.

Термин «ассоциированный» при обозначении взаимодействия между металлизированным фталоцианиновым красителем и аминовой добавкой может включать любое количество молекулярных ассоциаций, но ассоциация происходит в большей степени, чем просто при смешивании или введении в контакт. Например, аминовая добавка может ассоциироваться на молекулярном уровне с металлизированным фталоцианиновым красителем под действием силы Ван-дер-Ваальса или притяжения ионов. Кроме того, ассоциация может возникать в чернилах для струйной печати и/или сразу после отпечатывания чернил для струйной печати на подложке носителей. Однако предпочтительно ассоциация будет, по меньшей мере, существовать сразу после отпечатывания чернил для струйной печати на подложке носителей или после их нанесения на подложку носителей, поскольку именно на подложке носителей устойчивость к действию озона становится проблемой. Примеры ассоциаций включают ковалентное связывание, водородное связывание или притяжение ионов, такое как в результате комплексообразования, хелатообразования или солеобразования. В альтернативном варианте ассоциацию можно охарактеризовать как интеркалирование или другое обычное притяжение.

Термин «солюбилизирующие фрагменты» относится к группам, таким как кислотные группы, которые могут быть присоединены к органическим композициям для того, чтобы улучшить их растворимость в основе для чернил. Примеры включают группы сульфоновой кислоты, группы карбоновой кислоты, четвертичные амины и тому подобное.

Термин «приблизительно», если относится к численному значению или диапазону, предполагает включение значений, получающихся в результате наличия погрешности эксперимента, которая может возникать при проведении измерений.

Численные значения, такие как соотношения, концентрации, количества, молекулярные размеры и тому подобное, в настоящем документе могут быть представлены в формате диапазона. Необходимо понимать, что такой формат диапазона используют просто для удобства и краткости, и он должен гибко интерпретироваться как включающий не только численные значения, однозначно приведенные в качестве пределов диапазона, но также и как включающий все индивидуальные численные значения или поддиапазоны, попадающие в пределы данного диапазона, как если бы каждые численные значение и поддиапазон были бы однозначно приведены. Например, массовый диапазон от приблизительно 1% (масс.) до приблизительно 20% (масс.) должен быть интерпретирован как включающий не только однозначно приведенные концентрационные пределы от 1% (масс.) до приблизительно 20% (масс.), но также и как включающий индивидуальные концентрации, такие как 2% (масс.), 3% (масс.), 4% (масс.), и поддиапазоны, такие как от 5% (масс.) до 15% (масс.), от 10% (масс.) до 20% (масс.) и тому подобное.

В соответствии с настоящим изобретением композиция чернил для струйной печати может включать металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, присутствующую в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона. Улучшение можно определить путем сопоставления эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона чернил для струйной печати, которые включают аминовую добавку, и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

В еще одном варианте реализации система печати, предназначенная для создания изображений, характеризующихся улучшенной устойчивостью к действию озона, может включать печатный носитель, включающий нанесенный на него в виде покрытия слой, воспринимающий чернила, и чернила для струйной печати. Воспринимающий чернила слой печатного носителя может включать частицы оксида полуметалла или оксида металла. Чернилам для струйной печати можно придать конфигурацию, подходящую для печати на печатном носителе, и они могут включать металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, присутствующую в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона, где улучшение определяют путем сопоставления устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

В еще одном варианте реализации способ печати изображений, характеризующихся улучшенной устойчивостью к действию озона, может включать струйную подачу чернил для струйной печати на печатный носитель. Печатный носитель может включать нанесенный на него в виде покрытия слой, воспринимающий чернила, включающий частицы оксида полуметалла или оксида металла. Чернила для струйной печати могут включать металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя. Жидкая основа может включать аминовую добавку, присутствующую в чернилах для струйной печати в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения эксплуатационной характеристики устойчивости к действию озона, где улучшение определяют путем сопоставления устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

Что касается каждого представителя, выбираемого из композиции, системы и способа, описанных в настоящем документе, то в двух предпочтительных вариантах реализации аминовая добавка может представлять собой полиаминовую добавку или гетероциклическую аминовую добавку. Полиамины включают амины, которые имеют от двух до приблизительно 20 аминогрупп в одном варианте реализации и от двух до приблизительно 10 аминогрупп в альтернативном варианте реализации. В еще одном дополнительном варианте реализации полиамины могут иметь от двух до приблизительно пяти аминогрупп. Кроме того, что касается гетероциклических аминовых добавок, то примером конкретной группы материалов, которые позволяют получить желательные результаты, являются гетероциклические амины, не содержащие в структуре кольца атом кислорода, хотя данное наблюдение не предполагается в качестве ограничения.

Композиция чернил для струйной печати

В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения было обнаружено, что определенные аминовые композиции, такие как полиамины, гетероциклические амины и другие типы аминов, могут улучшить устойчивость к действию озона чернил для струйной печати, в особенности при печати на подложках пористых носителей, таких как подложки носителей с нанесенными покрытиями из оксида полуметалла или оксида металла. Используемые амины могут характеризоваться широким ассортиментом форм, включая форму первичных аминов, вторичных аминов, третичных аминов и гетероциклических алифатических аминов. Амины обычно содержат 20 атомов углерода или менее и могут содержать атомы кислорода, фосфора или серы. Данные добавки являются особенно подходящими для использования при добавлении к чернилам для струйной печати, содержащим металлизированный краситель, таким как медь- или никель содержащие красители. Один класс красителей, которые можно использовать, включает фталоцианиновые красители. Нанесение чернил для струйной печати на подложку носителей в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения можно проводить способами нанесения при термической или пьезоэлектрической струйной печати.

В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения аминовая добавка в композиции чернил для струйной печати может присутствовать в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения устойчивости к действию озона в сопоставлении с контрольными чернилами для струйной печати, которые не включают аминовую добавку. Обычно данная концентрация может находиться в диапазоне от 0,01% (масс.) до 10% (масс.), хотя данный диапазон не предполагается в качестве ограничения. Это указывает на то, что диапазоны должны быть определены для каждого индивидуального случая отдельно, в зависимости от компонентов основы, конкретного металлизированного фталоцианинового красителя и/или конкретной аминовой добавки, выбранной для использования, что сможет установить специалист в соответствующей области техники после рассмотрения настоящего описания. Некоторые конкретные аминовые добавки фактически могут характеризоваться более узким функциональным диапазоном, а другие могут характеризоваться более широким функциональным диапазоном. В результате из настоящего изобретения необязательно будут исключаться конкретные примеры аминовых добавок, описанных в настоящем документе, которые демонстрируют отсутствие улучшения устойчивости к действию озона при конкретном количестве или которые демонстрируют пониженную устойчивость к действию озона для конкретных чернил, поскольку они могут оказаться эффективными при понижении озонового выцветания для других чернил или при других концентрациях.

Примеры аминовых композиций, которые можно использовать, включают N-метил-1,3-пропандиамин, 1,10-фенантролин, диэтилентриамин, триэтиленамин, N,N-диэтилэтилендиамин, гомопиперазин, пиперазин, пиперидин, дигидрохлорид пиперазин-2-карбоновой кислоты, 4-пиперидинэтанол, 1-(2-гидроксиэтил)пиперидин, 1,8-бис[диметиламино]нафталин (протонная губка), N-(2-гидроксиэтил)пиперазин-N'-(2-этансульфоновую кислоту) (HEPES), 4-(2-гидроксиэтил)пиперазин-1-пропансульфоновую кислоту (EPPS) и их комбинации. Данный перечень не предполагается в качестве исчерпывающего, а просто представляет собой примерный перечень композиций, которые были подвергнуты испытанию и которые продемонстрировали улучшение устойчивости к действию озона, по меньшей мере, при одной концентрации. Как можно видеть из приведенного выше перечня, каждая из данных аминовых композиций, которые являются эффективными при использовании, представляет собой полиамины, гетероциклические амины, которые не содержат в кольце атом кислорода, или и те, и другие. Кроме того, в одном варианте реализации, в случае использования гетероциклических аминовых добавок, насыщенные кольцевые структуры часто обладают лучшими эксплуатационными характеристиками в сопоставлении с ненасыщенными кольцевыми структурами. Это указывает на то, что при условии эффективности аминовой добавки при уменьшении озонового выцветания такие добавки в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения будут в них включены. Кроме того, также могут быть использованы другие амины (амин), при условии, что амины (амин) будут использовать в концентрации, которая обеспечивает улучшение устойчивости к действию озона в сопоставлении с чернилами для струйной печати, полученными идентично, за исключением удаления аминовой добавки и замены удаленной аминовой добавки на воду. В качестве примера еще одного типа аминовой добавки, который можно использовать, и который лежит за пределами данных конкретных классов, в определенные чернила для струйной печати, характеризующиеся улучшенной устойчивостью к действию озона, можно также включить глицин или другие аминокислоты.

Как уже упоминалось, композиции чернил для струйной печати настоящего изобретения обычно получают в водном составе или жидкой основе, которые могут включать воду, совместные растворители, поверхностно-активные вещества, буферные вещества, биоциды, комплексообразующие соединения, модификаторы вязкости, смачиватели и/или другие известные добавки. В одном аспекте настоящего изобретения жидкая основа может составлять от приблизительно 70% (масс.) до приблизительно 99,9% (масс.) в расчете на массу композиции чернил для струйной печати. В еще одном аспекте жидкая основа также может являться носителем для полимерных связующих, латексных частиц и/или другой твердой фазы, отличных от красителя.

Как уже описывалось, в композиции для струйной печати настоящего изобретения также можно включать совместные растворители. Совместные растворители, подходящие для использования в настоящем изобретении, включают нижеследующие водорастворимые органические совместные растворители, но не ограничиваются только ими: алифатические спирты, ароматические спирты, диолы, простые эфиры гликолей, простые эфиры поли(гликолей), лактамы, формамиды, ацетамиды, длинноцепочечные спирты, этиленгликоль, пропиленгликоль, диэтиленгликоли, триэтиленгликоли, глицерин, дипропиленгликоли, простые бутиловые эфиры гликоля, полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли, амиды, простые эфиры, карбоновые кислоты, сложные эфиры, органосульфиды, органосульфоксиды, сульфоны, производные спиртов, карбитол, монобутиловый эфир диэтиленгликоля, целлозольв, производные простых эфиров, аминоспирты и кетоны. Например, совместные растворители могут включать первичные алифатические спирты, содержащие 30 атомов углерода или менее, первичные ароматические спирты, содержащие 30 атомов углерода или менее, вторичные алифатические спирты, содержащие 30 атомов углерода или менее, вторичные ароматические спирты, содержащие 30 атомов углерода или менее, 1,2-диолы, содержащие 30 атомов углерода или менее, 1,3-диолы, содержащие 30 атомов углерода или менее, 1,5-диолы, содержащие 30 атомов углерода или менее, алкиловые эфиры этиленгликоля, алкиловые эфиры пропиленгликоля, алкиловые эфиры поли(этиленгликоля), высшие гомологи алкиловых эфиров поли(этиленгликоля), алкиловые эфиры поли(пропиленгликоля), высшие гомологи алкиловых эфиров поли(пропиленгликоля), лактамы, замещенные формамиды, незамещенные формамиды, замещенные ацетамиды и незамещенные ацетамиды. Конкретные примеры совместных растворителей, которые предпочтительно используют в практике данного изобретения, включают, но не ограничиваются ими, 1,5-пентандиол, 2-пирролидон, 2-этил-2-гидроксиметил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, 3-метоксибутанол и 1,3-диметил-2-имидазолидинон. Совместные растворители можно добавлять в целях уменьшения скорости испарения воды при струйной печати для сведения к минимуму забивания отверстий или оптимизации других свойств чернил, таких как вязкость, значение рН, поверхностное натяжение, оптическая плотность и качество печати. Концентрация совместного растворителя может находиться в диапазоне от приблизительно 0,1% (масс.) до приблизительно 40% (масс.), а в одном варианте реализации она находится в диапазоне от приблизительно 5% (масс.) до приблизительно 15% (масс.). Как известно из уровня техники, также можно использовать несколько совместных растворителей.

В композициях чернил для струйной печати настоящего изобретения необязательно также можно использовать различные буферные вещества или регуляторы значения рН. Типичные буферные вещества включают такие растворы, регулирующие значение рН, как гидроксиды щелочных металлов и амины, такие как гидроксид лития, гидроксид натрия, гидроксид калия; лимонная кислота; амины, такие как триэтаноламин, диэтаноламин и диметилэтаноламин; хлористоводородная кислота; и другие основные или кислотные компоненты, которые по существу не оказывают влияния на характеристики регулирования выпотевания или оптической плотности настоящего изобретения. В случае использования буферные вещества обычно составляют менее чем приблизительно 10% (масс.) от композиции чернил для струйной печати.

В еще одном аспекте настоящего изобретения для подавления роста нежелательных микроорганизмов могут быть использованы различные биоциды. Некоторые неограничивающие примеры подходящих для использования биоцидов включают соли бензойной кислоты, соли сорбиновой кислоты, коммерческие продукты, такие как NUOSEPT (Nudex, Inc., a division of Huls America), UCARCIDE (Union Carbide), VANCIDE (RT Vanderbilt Co.) и PROXEL (ICI Americas) и другие известные биоциды. Обычно такие биоциды составляют величину, меньшую приблизительно 5% (масс.) от композиции чернил для струйной печати, а зачастую находящуюся в диапазоне от приблизительно 0,1% (масс.) до приблизительно 0,25% (масс.).

Также могут быть использованы одно или несколько различных поверхностно-активных веществ, что известно специалистам в соответствующей области техники составления композиций чернил. Неограничивающие примеры подходящих для использования поверхностно-активных веществ включают алкилполиэтиленоксиды, алкилфенилполиэтиленоксиды, полиэтиленоксидные блок-сополимеры, ацетиленовые полиэтиленоксиды, сложные полиэтиленоксидные (ди)эфиры, полиэтиленоксидамины, протонированные полиэтиленоксидамины, протонированные полиэтиленоксидамиды, диметиконсополиолы, замещенные аминоксиды, коммерческие продукты, такие как TERGITOLS, SURFYNOLS, ZONYLS, TRITONS, MERPOLS, и их комбинации. Количество поверхностно-активного вещества, добавляемого к чернилам для струйной печати данного изобретения, может находиться в диапазоне от 0% (масс.) до 10% (масс.).

В одном варианте реализации нестоящего изобретения чернилам для струйной печати можно придать конфигурацию, подходящую для нанесения из каплеобразующего узла для термической струйной печати. Системы термической струйной печати достаточно сильно отличаются по своим характеристикам струйной подачи от систем пьезоэлектрической струйной печати. Как таковые композиции, которые эффективны при использовании в системах пьезоэлектрической струйной печати, необязательно будут эффективны при использовании в системах чернил для термической струйной печати. Однако обратное необязательно верно. Другими словами, полимеры, которые хорошо работают в системах термической струйной печати, более вероятно будут работать и в случае пьезоэлектрических систем, но не наоборот. Поэтому выбор жидкой основы или других добавок, предназначенных для использования в системах термической струйной печати, зачастую требует большей тщательности, поскольку системы термической струйной печати в меньшей степени прощают ошибки, чем системы пьезоэлектрической струйной печати.

Пористые носители с нанесенным покрытием

В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предлагаются системы и способы, которые используют подложку носителей с нанесенным в виде покрытия слоем, воспринимающим чернила. Печатные носители с нанесенным покрытием обычно включают подложку и нанесенный на подложку пористый слой, воспринимающий чернила. Подложка может представлять собой бумагу, пластик, бумагу с нанесенным покрытием, ткань, мелованную бумагу для художественной печати или другую известную подложку, используемую в полиграфии при струйной печати. В одном варианте реализации в качестве подложки можно использовать фотооснову. Фотооснова обычно представляет собой трехслойную систему, включающую один слой бумаги, заключенный в сэндвичевую структуру между двумя полимерными слоями, такими как полиэтиленовые слои.

Что касается пористого слоя, воспринимающего чернила, то в нем могут присутствовать неорганические частицы оксидов полуметалла или металла, полимерное связующее и необязательно закрепители и/или другие вещества композиции пористого покрытия. В одном варианте реализации неорганическими частицами оксидов полуметалла или металла могут являться частицы диоксида кремния, оксида алюминия, бомита, силикатов (таких как силикат алюминия, силикат магния и тому подобное), диоксида титана, диоксида циркония, карбоната кальция, глин и их комбинаций. В более подробном аспекте частицами могут являться частицы оксида алюминия, диоксида кремния или алюмосиликата. Каждый представитель из данных неорганических частиц может быть диспергирован по всей композиции пористого покрытия, которую можно наносить на подложку носителей для получения пористого слоя, воспринимающего чернила. Обычно неорганические частицы присутствуют в композиции покрытия в количестве от 60% (масс.) до 95% (масс.). В некоторых конкретных вариантах реализации в композиции покрытия может присутствовать бомит в количестве от 85% (масс.) до 95% (масс.), или в композиции покрытия могут присутствовать диоксид кремния или силикаты в количестве от 75% (масс.) до 85% (масс.).

Для того чтобы в композиции пористого покрытия неорганические частицы связать друг с другом, в нее обычно включают полимерное связующее. Примеры полимерных связующих, которые можно использовать, включают поливиниловый спирт, в том числе его водорастворимые сополимеры; поливинилацетат; поливинилпирролидон; модифицированные крахмалы, в том числе окисленные и этерифицированные крахмалы; водорастворимые производные целлюлозы, в том числе карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу; полиакриламид, в том числе его производные и сополимеры; казеин; желатин; соевый белок; силилмодифицированный поливиниловый спирт; латексы сополимеров сопряженных диенов, в том числе смолу на основе малеинового ангидрида, бутадиен-стирольный сополимер и тому подобное; латексы акриловых полимеров, в том числе полимеры и сополимеры акриловой и метакриловой кислот и тому подобное; латексы виниловых полимеров, в том числе сополимеры этилена-винилацетата; латексы, модифицированные функциональными группами, в том числе те из них, которые получают в результате модифицирования вышеупомянутых полимеров мономерами, имеющими функциональные группы (например, карбоксил, амино, амидо, сульфо и тому подобное); водные связующие на основе термоотверждающихся смол, в том числе меламиновые смолы, мочевинную смолу и тому подобное; связующие на основе синтетических смол, в том числе полиметилметакрилат, полиуретановую смолу, смолу сложного полиэфира, амидную смолу, сополимер винилхлорида-винилацетата, поливинилбутираль и алкиловые смолы. Такое связующее может присутствовать для связывания пористого слоя, воспринимающего чернила, воедино, но оно также может присутствовать в достаточно небольших количествах для сохранения пористой природы пористого слоя, воспринимающего чернила. В соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения в композиции покрытия полимерное связующее может присутствовать в количестве от 5% (масс.) до 40% (масс.). В конкретных вариантах реализации, в которых используют бомит, полимерное связующее может присутствовать в количестве от 3% (масс.) до 15% (масс.). В альтернативном варианте, в котором используют диоксид кремния или силикаты, полимерное связующее может присутствовать в количестве от 10% (масс.) до 25% (масс.). В еще одном конкретном варианте реализации связующим могут являться поливиниловый спирт или его производные.

Пористый слой, воспринимающий чернила, необязательно также можно модифицировать ионными связующими или закрепителем, известными своим взаимодействием с предварительно определенным классом красителей, что, таким образом, улучшает эксплуатационные характеристики. Типичные закрепители, которые можно включать в композицию покрытия (и, таким образом, включать в пористый слой, воспринимающий чернила), включают гидрофильные, вододиспергируемые или водорастворимые полимеры, имеющие катионные группы (амино, третичный амино, амидоамино, пиридин, имин и тому подобное). Данные катионно-модифицированные полимеры могут быть совместимыми с водорастворимыми или вододиспергируемыми связующими и оказывать небольшое неблагоприятное влияние или никакого неблагоприятного влияния не оказывать на обработку изображения или цвета, присутствующих на изображении. Подходящие примеры таких полимеров включают, но не ограничиваются ими, поличетвертичные аммониевые соли, катионные полиамины, полиамидины, катионные акриловые сополимеры, гуанидинформальдегидные полимеры, хлорид полидиметилдиаллиламмония, хлорид диацетонакриламид-диметилдиаллиламмония, полиэтиленимин и аддукт полиэтиленимина и эпихлоргидрина. Помимо закрепителей, другие необязательные компоненты, которые могут присутствовать в пористом слое, воспринимающем чернила, могут включать анионные поверхностно-активные вещества, катионные поверхностно-активные вещества, биоциды, пластификаторы, оптические отбеливатели, модификаторы вязкости, выравнивающие добавки, поглотители ультрафиолетовых лучей, стабилизаторы на основе пространственно затрудненных аминов, противоозоностарители, силановые аппреты и/или другие известные добавки. В дополнение к данным добавкам, частицы оксида полуметалла или оксида металла могут быть химически модифицированы по поверхности при использовании силановых аппретов, содержащих присоединенные к ним функциональные фрагменты.

Слой, воспринимающий чернила, может представлять собой однослойное или многослойное покрытие, разработанное для впитывания количеств чернил, достаточных для получения высококачественных отпечатанных изображений. Для получения слоя, воспринимающего чернила, композицию покрытия можно наносить на подложку носителей при помощи любого способа, известного специалисту в соответствующей области техники, включающего нанесение покрытия при помощи машины шаберного типа, нанесение покрытия при помощи воздушного ракеля, нанесение покрытия с удалением излишков с помощью планки, нанесение покрытия с удалением излишков с помощью прутка, нанесение покрытия с помощью валика, нанесение покрытия через щелевую головку, нанесение покрытия с помощью подвижного питателя, нанесение покрытия с помощью гравированного цилиндра, нанесение покрытия наливом и нанесение каскадного покрытия. Печать на слое, воспринимающем чернила, можно проводить на одной или обеих сторонах подложки носителей. В одном варианте реализации настоящего изобретения глубина воспринимающего чернила слоя, образованного композицией покрытия, может находиться в диапазоне от приблизительно 20 мкм до приблизительно 60 мкм. В соответствии с несколькими конкретными вариантами реализации толщина бомитсодержащих композиций покрытий может находиться в диапазоне от 40 мкм до 55 мкм, толщина композиций покрытий, содержащих диоксид кремния или силикат, может находиться в диапазоне от 25 мкм до 35 мкм. В случае нанесения в качестве покровного слоя носителей толщина может находиться в диапазоне от 0,1 мкм до 10 мкм, а в более конкретном варианте реализации -от 1 мкм до 5 мкм.

ПРИМЕРЫ

Следующие далее примеры иллюстрируют варианты реализации изобретения, которые в настоящее время изучены лучше всего. Однако необходимо понимать, что нижеследующее представляет собой только пример или иллюстрацию применения принципов настоящего изобретения. Специалистами в соответствующей области техники без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения могут быть разработаны многочисленные модификации и альтернативные композиции, способы и системы. Прилагаемая формула изобретения предполагает включение таких модификаций и компоновок. Таким образом, несмотря на то что настоящее изобретение выше было описано достаточно подробно, следующие далее примеры приводят дополнительные подробности в связи с тем, что в настоящее время считается наиболее практичными и предпочтительными вариантами реализации изобретения.

Пример 1 - Получение чернил для струйной печати

В соответствии с композициями, перечисленными в приведенной далее таблице 1, были получены несколько композиций экспериментальных и контрольных чернил для струйной печати:

Таблица 1 Композиции чернил для струйной печати Компоненты Экспериментальные чернила Контрольные чернила ¹Металлизированный краситель 2% (масс.) 2% (масс.) Диэтиленгликоль 10% (масс.) 10% (масс.) Triton Х-100 1,5%(масс.) 1,5% (масс.) Trizma (трис-буфер) 0,2% (масс.) 0,2% (масс.) ²Aминoвaя добавка 2% (масс.) - Вода До 100% До 100% ¹Металлизированные красители включали фталоцианин меди или фталоцианин никеля. ²Aминoвыe добавки перечислены в приведенных далее таблицах 2-4.

Пример 2 - Оценка устойчивости к действию озона чернил для струйной печати, отпечатанных на пористых носителях

Различные экспериментальные чернила для струйной печати, которые включают различные металлизированные красители и аминовые добавки, сопоставляли с соответствующими контрольными чернилами для струйной печати, которые не включают аминовую добавку, для определения эффективности аминовой добавки в отношении устойчивости к действию озона. В качестве пористых носителей для данных экспериментов выбирали Epson Premium Glossy Photo Paper. Отпечатанные образцы оценивали при двух уровнях оптической плотности (ОП) - 0,6 и 1,0. Каждый отпечатанный образец размещали в камере, характеризующейся уровнем содержания озона 1 ч./млн. (об.), относительной влажностью 50% и температурой 30°С. Неудовлетворительный результат испытания для каждого отпечатанного образца определяли как 30%-ное уменьшение ОП. Результаты суммированы в приведенных далее таблицах 2-6 в отношении различных металлизированных и неметаллизированных красителей. Значение, большее 100, указывает на улучшение устойчивости к действию озона, в то время как значение, равное или меньшее 100, указывает на то, что улучшение в отношении устойчивости к действию озона достигнуто не было.

В таблице 2 устойчивость к действию озона оценивали при использовании красителя фталоцианин меди, DB199Na, вместе с различными аминовыми добавками. При обоих уровнях оптической плотности, то есть 0,6 и 1,0, аминовыми соединениями, которые продемонстрировали эффективность в улучшении устойчивости к действию озона, являлись триэтилендиамин, N,N-диэтилэтилендиамин, гомопиперазин, пиперазин, пиперидин, дигидрохлорид пиперазин-2-карбоновой кислоты, 4-пиперидинэтанол, 1-(2-гидроксиэтил)пиперидин и протонная губка (1,8-бис[диметиламино]нафталин). Кроме того, для определенных добавок уровень улучшения устойчивости к действию озона возрастал при повышенной концентрации амина, как это проиллюстрировано в примерах для пиперазина. При концентрации пиперазина 0,1% (масс.) чернила для струйной печати продемонстрировали улучшенную устойчивость к действию озона в сопоставлении с тем, что наблюдается для контрольных чернил. Еще более высокого уровня улучшения достигали при концентрации 1,0% (масс.).

Таблица 2 Улучшение устойчивости к действию озона для красителя фталоцианин меди (DB199 Na) и аминовых добавок DB199 Na (фталоцианин меди) Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 0,6 (% от контроля в ч./млн.*час) Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 1,0 (% от контроля в ч./млн.*час) триэтилендиамин 118 (начальная ОП 0,5) 110 N,N-диэтилэтилендиамин 541 687 гомопиперазин 423 568 пиперазин 381 388 пиперидин 174 149 дигидрохлорид пиперазин-2-карбоновой кислоты 150 119 4-пиперидинэтанол 147 125 1-(2-гидроксиэтил)пиперидин 146 138 протонная губка (1,8-бис [диметиламино] нафталин) 112 117 N-(2-гидроксиэтил)пиперазин-N'-(2-этансульфоновая кислота) (HEPES) 104 95 4-(2-гидроксиэтил)пиперазин-1-пропансульфоновая кислота (EPPS) 103 94 пиперазин (1,0% (масс.)) 338 352 пиперазин (0,5% (масс.)) 236 250 пиперазин (0,2% (масс.)) 160 136 пиперазин (0,1% (масс.)) 139 123

В приведенной далее таблице 3 устойчивость к действию озона оценивали для красителя фталоцианин никеля при использовании различных аминовых добавок. При обоих уровнях оптической плотности, то есть 0,6 и 1,0, пиперидин, как было обнаружено, приводил к значительному улучшению устойчивости к действию озона в сопоставлении с тем, что имело место для контрольных чернил.

Таблица 3 Улучшение устойчивости к действию озона для красителя фталоцианин никеля и аминовых добавок Тетрасульфонат фталоцианина никеля Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 0,6 (% от контроля в ч./млн.*час) Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 1,0 (% от контроля в ч./млн.*час) пиперидин 1128 (минимум) 1786 (минимум) пиперазин 94 89

Как продемонстрировано в приведенной далее таблице 4, в случае другого красителя фталоцианин меди, Cyan 485, аминовые добавки, как было обнаружено, также являются эффективными при улучшении устойчивости к действию озона.

Таблица 4 Улучшение устойчивости к действию озона для красителя фталоцианин меди (Cyan 485) и аминовых добавок Cyan 485 (фталоцианин меди) Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 0,6 (% от контроля в ч./млн.*час) Время до достижения неудовлетворительного результата испытания при начальной ОП 1,0 (% от контроля в ч./млн.*час) пиперидин 125 107 пиперазин 163 154 диэтилентриамин 118 105 N-метил-1,3-пропандиамин 124 100

Как можно видеть из таблиц 2-4, многие чернила для струйной печати продемонстрировали улучшение устойчивости к действию озона тогда, когда чернила для струйной печати, содержащие фталоцианиновый металлизированный краситель, включали аминовую добавку, в особенности полиамины и гетероциклические амины, которые не содержат в структуре кольца атом кислорода, хотя другие амины также позволяют добиться улучшения для определенных чернил при определенных концентрациях. Более подробно, гетероциклические аминовые добавки (без атома кислорода в кольце), включающие насыщенные кольцевые структуры, в общем случае имели тенденцию к приданию подвергнутых испытанию чернил лучших эксплуатационных характеристик в том, что касается устойчивости к действию озона, в сопоставлении с ненасыщенными гетероциклическими аминовыми добавками. Несмотря на то что приведенные выше таблицы имеют тенденцию показывать положительные результаты, необходимо отметить, что в том, что касается уменьшения озонового выцветания, некоторые аминовые добавки могут приводить к получению результатов в диапазоне от относительно нейтральных до почти отрицательных. Таким образом, хотя, как было описано, некоторые классы материалов в общем смысле обеспечивают уменьшение озонового выцветания, это необязательно означает, что все без исключения материалы в конкретном классе окажутся настолько же эффективными, как и материалы, подвергнутые испытанию в приведенных выше примерах при любой концентрации в пределах описанных в настоящем документе диапазонов. Таким образом, в той степени, в которой индивидуальные аминовые добавки в пределах данных классов будут способствовать улучшению устойчивости к действию озона для конкретных чернил при конкретной концентрации, они в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения будут в них включены.

Несмотря на то что изобретение было описано со ссылкой на конкретные предпочтительные варианты реализации, специалисты в соответствующей области техники должны понимать, что без отклонения от сущности изобретения могут быть осуществлены различные модификации, изменения, удаления и замещения. Поэтому предполагается, что изобретение будет ограничено только объемом прилагаемой формулы изобретения.

Группа изобретений относится к чернилам для струйной печати с улучшенной устойчивостью к действию озона. Композиция чернил для струйной печати включает металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя и включающую аминовую добавку. Аминовая добавка содержится в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения устойчивости чернил к действию озона, причем улучшение определяют при сопоставлении устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку. Способ печати изображений включает струйную подачу композиции чернил для струйной печати на печатный носитель с нанесенным на него в виде покрытия слоем, воспринимающим чернила. В качестве слоя, воспринимающего чернила, используют слой, включающий частицы оксида полуметалла или оксида металла. Изобретение направлено на создание чернил для струйной печати на пористых фотоносителях, содержащих оксид полуметалла или оксид металла, при обеспечении снижения воздействия атмосферного озона. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Композиция чернил для струйной печати, включающая металлизированный фталоцианиновый краситель и жидкую основу, являющуюся носителем для красителя и включающую аминовую добавку, отличающаяся тем, что она содержит аминовую добавку, выбранную из группы, состоящей из N-метил-1,3-пропандиамина, 1,10-фенантролина, диэтилентриамина, триэтилендиамина, N,N-диэтилэтилендиамина, гомопиперазина, пиперазина, пиперазин-2-карбоновой кислоты, 1,8-бис [диметиламино]нафталина, N-(2-гидроксиэтил)пиперазин-N'-(2-этансульфоновой кислоты), 4-(2-гидроксиэтил)пиперазин-1-пропансульфоновой кислоты и их комбинаций, в концентрации, эффективной для обеспечения улучшения устойчивости указанной композиции чернил для струйной печати к действию озона, причем улучшение определяют при сопоставлении устойчивости к действию озона чернил для струйной печати и контрольных чернил для струйной печати, которые не включают аминовую добавку.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что она содержит аминовую добавку в концентрации от 0,01 до 10 мас.%, а металлизированный фталоцианиновый краситель присутствует в концентрации от 0,01 до 10 мас.%.

3. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что аминовая добавка является протонированной.

4. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве металлизированного фталоцианинового красителя она содержит фталоцианин меди или никеля.

5. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что при нанесении ее на подложку при печати аминовая добавка ассоциируется на молекулярном уровне с металлизированным фталоцианиновым красителем.

6. Способ печати изображений, включающий струйную подачу композиции чернил для струйной печати на печатный носитель с нанесенным на него в виде покрытия слоем, воспринимающим чернила, отличающийся тем, что используют композицию чернил по любому из пп.1-5, а в качестве слоя, воспринимающего чернила, используют слой, включающий частицы оксида полуметалла или оксида металла.