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DE202013012736U1 - Tintenfilmkonstruktionen - Google Patents

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DE202013012736U1
DE202013012736U1 DE202013012736.8U DE202013012736U DE202013012736U1 DE 202013012736 U1 DE202013012736 U1 DE 202013012736U1 DE 202013012736 U DE202013012736 U DE 202013012736U DE 202013012736 U1 DE202013012736 U1 DE 202013012736U1
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Abstract

Tintenfilmkonstruktion, umfassend:
(a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und
(b) einen Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer aufweist;
wobei jeder Tintenpunkt der Tintenpunkte eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität, (DCPunkt), definiert ist durch: DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
Figure DE202013012736U1_0001
wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten Drucksubstrat angeordnet ist; und
wobei CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt;
wobei eine mittlere Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,05 ist.

Description

  • GEBIET UND HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenfilmkonstruktionen und insbesondere Tintenpunkte, die an Drucksubstraten haften. Insbesondere umfassen die Tintenfilmkonstruktionen kontinuierliche Tintenpunkte, die beispielsweise durch Tintenstrahltechnologie erhalten werden können.
  • Derzeit ist ein lithografischer Druck der Prozess, der am häufigsten zur Erzeugung von Zeitungen und Magazinen verwendet wird. Ein lithografischer Druck beinhaltet die Herstellung von Platten, die das zu druckende Bild tragen, wobei die Platten an einem Plattenzylinder montiert sind. Ein Tintenbild, das auf dem Plattenzylinder erzeugt wird, wird zu einem Offsetzylinder übertragen, der ein Gummituch trägt. Von dem Tuch wird das Bild auf Papier, Karton oder ein anderes Druckmedium, als das Substrat bezeichnet, aufgebracht, das zwischen den Offsetzylinder und einen Gegendruckzylinder geleitet wird. Aus einer Reihe allgemein bekannter Gründe ist ein Offset-Lithodruck nur für lange Druckläufe geeignet und wirtschaftlich sinnvoll.
  • Vor kurzem wurden Digitaldrucktechniken entwickelt, die ermöglichen, dass eine Druckvorrichtung Anweisungen direkt von einem Computer empfängt, ohne Druckplatten herstellen zu müssen. Zu diesen zählen Farblaserdrucker, die den xerografischen Prozess verwenden. Farblaserdrucker, die trockene Toner verwenden, sind für gewisse Anwendungen geeignet, erzeugen aber keine Bilder einer angemessenen Qualität für Veröffentlichungen wie Magazine.
  • Ein Prozess, der für kurzfristigen Digitaldruck hoher Qualität besser geeignet ist, wird in der HP-Indigo Digitaldruckpresse verwendet. In diesem Prozess wird ein elektrostatisches Bild auf einem elektrisch geladenen, bildtragenden Zylinder durch Bestrahlung mit Laserlicht erzeugt. Die elektrostatische Ladung zieht Tinten auf Ölbasis an, um ein Farbtintenbild auf dem bildtragenden Zylinder zu erzeugen. Das Tintenbild wird dann durch einen Gummizylinder auf das Substrat übertragen.
  • Zuvor wurden auch verschiedene Druckvorrichtungen vorgeschlagen, die einen indirekten Tintenstrahldruckprozess verwenden, wobei dies ein Prozess ist, in dem ein Tintenstrahldruckkopf zum Drucken eines Bildes auf die Oberfläche eines Zwischenübertragungselements aufgebracht wird, das dann zum Übertragen des Bildes auf ein Substrat verwendet wird. Das Zwischenübertragungselement kann eine starre Trommel oder ein flexibler Riemen, hier auch als Tuch bezeichnet, sein, der über Walzen geleitet wird.
  • Die Verwendung einer indirekten Drucktechnik löst viele Probleme, die mit einem direkten Tintenstrahldruck auf das Substrat zusammenhängen. Zum Beispiel führt ein Tintenstrahldruck direkt auf poröses Papier oder anders faseriges Material aufgrund einer Variation des Abstandes zwischen dem Druckkopf und der Oberfläche des Substrats und da das Substrat wie ein Docht wirkt, zu einer schlechten Bildqualität. Faserige Substrate, wie Papier, erfordern im Allgemeinen spezielle Beschichtungen, die so gestaltet sind, dass sie flüssige Tinte kontrolliert absorbieren, oder um deren Eindringen von unterhalb der Oberfläche des Substrats zu verhindern. Die Verwendung speziell beschichteter Substrate ist jedoch eine kostspielige Option, die für gewisse Druckanwendungen ungeeignet ist. Darüber hinaus erzeugt die Verwendung beschichteter Substrate ihre eigenen Probleme, da die Oberfläche des Substrats nass bleibt und zusätzlich kostspielige Schritte zum Trocknen der Tinte erforderlich sind, sodass diese später, wenn das Substrat manipuliert, zum Beispiel gestapelt oder zu einer Rolle gewickelt wird, nicht verschmiert wird. Darüber hinaus bewirkt eine übermäßige Befeuchtung des Substrats eine Wellenbildung und macht einen Druck an beiden Seiten des Substrats (auch als Schön- und Wider- oder Duplexdruck bezeichnet) schwierig, wenn nicht unmöglich.
  • Die Verwendung einer indirekten Technik erlaubt andererseits, dass die Distanz zwischen der Bildübertragungsfläche und dem Tintenstrahldruckkopf konstant gehalten wird, verringert ein Befeuchten des Substrats, da die Tinte auf der Bildübertragungsfläche getrocknet werden kann, bevor sie auf das Substrat aufgebracht wird. Folglich ist die endgültige Bildqualität des Tintenfilms auf dem Substrat durch die physikalischen Eigenschaften des Substrats weniger beeinflusst.
  • Trotz Tintenfilmkonstruktionen unterschiedlicher Qualität wird angenommen, dass ein Bedarf an weiteren Verbesserungen in Tintenfilmkonstruktionen, wie Tintenstrahldruckkonstruktionen besteht.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einigen Lehren der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein Drucksubstrat; und (b) eine Vielzahl kontinuierlicher Tintenfilme, die fest an einer Oberfläche des Drucksubstrats haften, wobei die Tintenfilme zumindest einen Farbstoff enthalteh, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist; wobei die Tintenfilme eine erste dynamische Viskosität in einem Bereich von 106cP bis 3•108cP für zumindest eine erste Temperatur in einem ersten Bereich von 90 °C bis 195 °C haben, wobei die Tintenfilme eine zweite dynamische Viskosität von zumindest 8•107cP für zumindest eine zweite Temperatur in einem zweiten Bereich von 50 °C bis 85 °C haben.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenpunktkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einem kontinuierlichen Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Tintenpunkt eine Fläche der oberen Oberfläche bedeckt; wobei der Tintenpunkt eine Strukturbedingung erfüllt, wobei, in Bezug auf eine Richtung normal zur Oberfläche über die gesamte Fläche, der Tintenpunkt vollständig über der Fläche angeordnet ist, wobei eine durchschnittliche oder charakteristische Dicke des einzelnen Tintenpunkts höchstens 1.800 nm beträgt.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einem ersten kontinuierlichen Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Punkt eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm hat; wobei der Punkt Allgemeinen über einer bestimmten Oberfläche der Oberfläche angeordnet ist; ein Eindringen des Punkts unterhalb der bestimmten Oberfläche, in Bezug auf eine Richtung normal zur ersten Oberfläche kleiner als 100 nm ist; wobei der Tintenpunkt eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität, (DCPunkt), definiert ist durch: DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
    Figure DE202013012736U1_0002
    wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten faserigen Drucksubstrat angeordnet ist; und CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt; wobei die Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt) höchstens 0,03 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein Drucksubstrat; und (b) zumindest einen Tintenfilm, der fest an einer oberen Oberfläche des Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenfilm eine obere Filmfläche distal zur oberen Oberfläche des Substrats hat, wobei eine Oberflächenkonzentration von Stickstoff an der oberen Filmfläche eine Volumenkonzentration von Stickstoff innerhalb des Films übersteigt, wobei die Volumenkonzentration bei einer Tiefe von zumindest 30 Nanometer, zumindest 50 Nanometer, zumindest 100 Nanometer, zumindest 200 Nanometer oder zumindest 300 Nanometer unter der oberen Filmfläche gemessen wird und das Verhältnis der Oberflächenkonzentration zur Volumenkonzentration zumindest 1,1 zu 1 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein Drucksubstrat; und (b) zumindest einen Tintenfilm, der fest an einer oberen Oberfläche des Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenfilm zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Tintenfilm eine obere Filmfläche distal zur oberen Oberfläche des Substrats hat, wobei eine Oberflächenkonzentration von Stickstoff an der oberen Filmfläche eine Volumenkonzentration von Stickstoff innerhalb des Films übersteigt, wobei die Volumenkonzentration bei einer Tiefe von zumindest 30 Nanometer unter der oberen Filmfläche gemessen wird und wobei ein Verhältnis der Oberflächenkonzentration zur Volumenkonzentration zumindest 1,1 bis 1 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und (b) einem Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer aufweist; jeder der Tintenpunkte eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität, (DCPunkt), definiert ist durch DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
    Figure DE202013012736U1_0003
    wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten faserigen Drucksubstrat angeordnet ist; und CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt; wobei eine mittlere Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,05 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und (b) einen Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer aufweist; jeder der Tintenpunkte eine Abweichung von einer glatten kreisförmigen Form, (DRPunkt), hat, dargestellt durch: D R P u n k t = [ P 2 / ( 4 π · A ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0004
    wobei P ein gemessener oder berechneter Umkreis des Tintenpunkts ist; A eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Umkreis umschlossen ist; wobei eine mittlere Abweichung (DRPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,60 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einen ersten Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Punkt eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer hat; wobei der Tintenpunkt eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität, (DCPunkt), definiert ist durch DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
    Figure DE202013012736U1_0005
    wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten faserigen Drucksubstrat angeordnet ist; und CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt; wobei die Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt) höchstens 0,05 für das unbeschichtete Substrat ist; die Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt) höchstens 0,025 für das massebeschichtete Substrat ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einen ersten Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Punkt eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm hat; wobei der Tintenpunkt eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt) definiert ist durch DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
    Figure DE202013012736U1_0006
    wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten faserigen Drucksubstrat angeordnet ist; und CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt; wobei die Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt) höchstens 0,04 ist; wobei die Tintenfilmkonstruktion ferner definiert ist durch: DC P u n k t < K · R D C ,
    Figure DE202013012736U1_0007
    wobei K ein Koeffizient ist; RDC eine Referenzabweichung von einer Konvexität eines Referenztintenpunkts in einer Referenztintenfilmkonstruktion ist, die den Referenztintenfilm enthält, der auf einem faserigen Referenzsubstrat angeordnet ist, das im Wesentlichen mit dem ersten faserigen Drucksubstrat identisch ist, wobei die Referenzabweichung definiert ist durch: R DC = 1 − AA r e f / C S A ref ,
    Figure DE202013012736U1_0008
    wobei AAref eine berechnete projizierte Fläche des Referenzpunkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum Referenzsubstrat angeordnet ist; und CSAref ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche des Referenzpunkts minimal begrenzt, wobei der Koeffizient (K) höchstens 0,25 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und (b) einen Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer aufweist; jeder Tintenpunkt der Tintenpunkte eine Abweichung von einer glatten kreisförmigen Form (DRPunkt) hat, dargestellt durch: DR P u n k t = [ P 2 / ( 4 π · A ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0009
    wobei P ein gemessener oder berechneter Umkreis des Tintenpunkts ist; A eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Umkreis umschlossen ist; wobei eine mittlere Abweichung (DRPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,60 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einen ersten Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Punkt eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm aufweist; der Tintenpunkt eine Abweichung von einer glatten kreisförmigen Form (DRPunkt) aufweist, dargestellt durch: DR P u n k t = [ P 2 / ( 4 π · A ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0010
    wobei P ein gemessener oder berechneter Umkreis des Tintenpunkts ist; A eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Umkreis umschlossen ist; die Abweichung (DRPunkt) für das unbeschichtete faserige Drucksubstrat höchstens 1,5, höchstens 1,25, höchstens 1,1, höchstens 1,0, höchstens 0,9, höchstens 0,8, höchstens 0,7, höchstens 0,6, höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,3 oder höchstens 0,25 ist; die Abweichung (DRPunkt) für das massebeschichtete faserige Drucksubstrat höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,2, höchstens 0,15, höchstens 0,10, höchstens 0,08, höchstens 0,06 oder höchstens 0,05 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein erstes faseriges Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat; und (b) zumindest einen ersten Tintenpunkt, der fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haftet, wobei der Tintenpunkt zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei der Punkt eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm hat, die durchschnittliche Dicke zumindest 50 nm, zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 175nm, zumindest 200 nm, zumindest 225nm oder zumindest 250 nm ist; der Tintenpunkt eine Abweichung von einer glatten kreisförmigen Form (DRPunkt) hat, dargestellt durch: DR P u n k t = [ P 2 / ( 4 π · A ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0011
    wobei P ein gemessener oder berechneter Umkreis des Tintenpunkts ist; A eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Umkreis umschlossen ist; die Abweichung (DRPunkt) höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,35, höchstens 0,3 oder höchstens 0,25 ist; wobei die Tintenpunktkonstruktion ferner definiert ist durch: DR P u n k t < K 1 · RDR ,
    Figure DE202013012736U1_0012
    wobei K1 ein Koeffizient ist; RDR eine Referenzabweichung von einer Rundheit eines Referenztintenpunkts in einer Referenztintenfilmkonstruktion ist, die den Referenztintenfilm enthält, der auf einem faserigen Referenzsubstrat angeordnet ist, das im Wesentlichen mit dem ersten faserigen Drucksubstrat identisch ist, wobei die Referenzabweichung definiert ist durch: RDR = [ P ref 2 / ( 4 π · A r e f ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0013
    wobei Pref ein gemessener oder berechneter Umkreis des Referenztintenpunkts ist; Aref eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Pref umschlossen ist; wobei der Koeffizient (K1) höchstens 0,25 ist.
  • Gemäß einem weiteren anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Tintenfilmkonstruktion bereitgestellt, enthaltend: (a) ein Drucksubstrat; und (b) eine Vielzahl kontinuierlicher Tintenfilme, die fest an einer Oberfläche des Drucksubstrats haften, wobei die Vielzahl der Filme eine Vielzahl von Farbstoffen enthält, die in zumindest einem organischen polymeren Harz angeordnet ist, wobei die Tintenfilme eine Fläche der Oberfläche bedecken, wobei die Vielzahl von Filmen eine durchschnittliche Dicke von höchstens 2.200 nm, höchstens 2.100 nm, höchstens 2.000 nm, höchstens 1.900 nm, höchstens 1.800 nm, höchstens 1.700 nm, höchstens 1600 nm, höchstens 1500 nm oder höchstens 1400 nm aufweisen; wobei die Tintenfilmkonstruktion innerhalb der Fläche ein Farbraumvolumen von zumindest 425 Kilo(ΔE)3, zumindest 440 Kilo(ΔE)3, zumindest 460 Kilo(ΔE)3, zumindest 480 Kilo(ΔE)3 oder zumindest 500 Kilo(ΔE)3 aufweist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die erste dynamische Viskosität höchstens 25•107cP, höchstens 20•107cP, höchstens 15•107cP, höchstens 12•107cP, höchstens 10•107cP, höchstens 9•107cP, höchstens 8•107cP oder höchstens 7•107cP.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die erste dynamische Viskosität in einem Bereich von 106cP bis 2,5•108cP, 106cP bis 2.0•108cP, 106cP bis 108cP, 3•106cP bis 108cP, 5•106cP bis 3•108cP, 5•106cP bis 3•108cP, 8•106cP bis 3•108cP, 8•106cP bis 108cP, 107cP bis 3 • 108cP, 107cP bis 2•108cP, 107cP bis 108cP, 2•107cP bis 3•108cP, 2•107cP bis 2•108cP oder 2•107cP bis 108cP.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die erste dynamische Viskosität zumindest 2•106cP, zumindest 4•106cP, zumindest 7•106cP, zumindest 107cP, zumindest 2,5•107cP oder zumindest 4•107cP.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die zweite dynamische Viskosität zumindest 9•107cP, zumindest 108cP, zumindest 1,2•108cP, zumindest 1,5•108cP, zumindest 2.0•108cP, zumindest 2,5•108cP, zumindest 3.0•108cP, zumindest 3,5•108cP, zumindest 4.0•108cP, zumindest 5.0•108cP, zumindest 7,5•108cP, zumindest 109cP, zumindest 2•109cP, zumindest 4•109cP oder zumindest 6•109cP.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das Verhältnis der zweiten dynamischen Viskosität bei 90 °C zur ersten dynamischen Viskosität bei 60 °C zumindest 1,2, zumindest 1,3, zumindest 1,5, zumindest 1,7, zumindest 2, zumindest 2,5, zumindest 3, zumindest 4, zumindest 4,5, zumindest 5, zumindest 6, zumindest 7 oder zumindest 8.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist dieses Viskositätsverhältnis höchstens 30, höchstens 25, höchstens 20, höchstens 15, höchstens 12 oder höchstens 10.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen haben die Tintenfilme eine Glasübergangstemperatur (Tg) von höchstens 50 °C, höchstens 44 °C, höchstens 42 °C, höchstens 39 °C, höchstens 37 °C, höchstens 35 °C, höchstens 32 °C, höchstens 30 °C oder höchstens 28 °C.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die Vielzahl von Tintenfilme zumindest ein wasserlösliches oder wasserdispergierbares Material.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält das zumindest eine wasserlösliche Material ein wässriges Dispergiermittel.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Tintenfilme zumindest 30 %, zumindest 40 %, zumindest 50 %, zumindest 60 % oder zumindest 70 %, auf das Gewicht bezogen, des wasserlöslichen Materials oder des wasserdispergierbaren Materials.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Tintenfilme höchstens 5 %, höchstens 3 %, höchstens 2 %, höchstens 1 % oder höchstens 0,5 % anorganische Füllpartikel (wie Siliziumdioxid oder Titandioxid), auf das Gewicht bezogen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen sind die Tintenfilme auf die Oberfläche des Drucksubstrats laminiert.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Tintenfilme zumindest 1,2 %, zumindest 1,5 %, zumindest 2 %, zumindest 3 %, zumindest 4 %, zumindest 6 %, zumindest 8 % oder zumindest 10 % des Farbstoffs, auf das Gewicht bezogen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthalten die Tintenfilme zumindest 5 %, zumindest 7 %, zumindest 10 %, zumindest 15 %, zumindest 20 %, zumindest 30 %, zumindest 40 %, zumindest 50 %, zumindest 60 % oder zumindest 70 % des Harzes, auf das Gewicht bezogen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Farbstoff zumindest ein Pigment.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das Gewichtsverhältnis des Harzes zum Farbstoff innerhalb der Vielzahl von Tintenfilmen zumindest 1:1, zumindest 1,25:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1, zumindest 2:1, zumindest 2,5:1, zumindest 3:1, zumindest 3,5:1, zumindest 4:1, zumindest 5:1, zumindest 7:1 oder zumindest 10:1.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die Löslichkeit des Harzes in Wasser, bei einer Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs von 20 °C bis 60 °C, und bei einem pH-Wert innerhalb eines pH-Bereichs von 8,5 bis 10 zumindest 3 %, zumindest 5 %, zumindest 8 %, zumindest 12 %, zumindest 18 % oder zumindest 25 %, auf das Gewicht bezogen, von gelöstem Harz zu Gewicht der Lösung.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen haften die Tintenfilme, die fest an der Oberfläche haften, vorwiegende oder im Wesentlichen nur durch eine physische Bindung zwischen jedem der Tintenfilme und der Oberfläche.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen fehlt es der Haftung der Tintenfilme an der Oberfläche im Wesentlichen an einer ionischen Eigenschaft.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen fehlt es der Haftung der Tintenfilme an der Oberfläche im Wesentlichen an einer chemischen Bindungseigenschaft.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat der Tintenpunkt eine Glasübergangstemperatur (Tg) von höchstens 47 °C, höchstens 40 °C, höchstens 35 °C oder höchstens 30 °C.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Tintenpunkt weniger als 2 %, weniger als 1 %, weniger als 0,5 % oder weniger als 0,1 % eines oder mehrerer Ladungslenker oder Ladungslenker fehlen im Wesentlichen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Tintenpunkt weniger als 5 %, weniger als 3 %, weniger als 2 % oder weniger als 0,5 % von einem oder mehreren Kohlenwasserstoffen oder Ölen oder solche Kohlenwasserstoffe oder Öle fehlen im Wesentlichen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen stehen Fasern des faserigen Drucksubstrats in direktem Kontakt mit dem Tintenpunkt.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält das massebeschichtete faserige Drucksubstrat eine Beschichtung mit weniger als 10 %, weniger als 5 %, weniger als 3 % oder weniger als 1 %, auf das Gewicht bezogen, eines wasserabsorbierenden Polymers.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das erste faserige Drucksubstrat ein Papier.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das faserige Drucksubstrat ein Papier, ausgewählt aus der Gruppe von Papieren, die aus Hartpostpapier, ungestrichenem Offset-Papier, gestrichenem Offset-Papier, Kopierpapier, Holzschliffpapier, gestrichenem Holzschliffpapier, holzfreiem Papier, gestrichenem holzfreien Papier und Laserpapier besteht.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist ein durchschnittlicher Einzeltintenpunkt oder eine Tintenfilmdicke höchstens 1.600 nm, höchstens 1.200 nm, höchstens 900 nm, höchstens 800 nm, höchstens 700 nm, höchstens 650 nm, höchstens 600 nm, höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder höchstens 400 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen liegt die durchschnittliche Einzeltintenpunktdicke in einem Bereich von 100 - 800 nm, 100 - 600 nm, 100 - 500 nm, 100 - 450 nm, 100 - 400 nm, 100 - 350 nm, 100 - 300 nm, 200 - 450 nm, 200 - 400 nm oder 200 - 350 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die durchschnittliche Einzeltintenpunktdicke zumindest 50 nm, zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 300 nm oder zumindest 350 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist der Tintenpunkt auf die Oberfläche des Drucksubstrats laminiert.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die Gesamtkonzentration des Farbstoffs und des Harzes innerhalb des Tintenpunkts zumindest 7 %, zumindest 10 %, zumindest 15 %, zumindest 20 %, zumindest 30 %, zumindest 40 %, zumindest 50 %, zumindest 60 %, zumindest 70 % oder zumindest 85 %.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das Verhältnis der Oberflächenkonzentration von Stickstoff an der oberen Oberfläche des Films zur Volumenkonzentration von Stickstoff innerhalb des Films zumindest 1,2:1, zumindest 1,3:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1, zumindest 2:1, zumindest 3:1 oder zumindest 5:1. Das Verhältnis ist zumindest 1,2:1, zumindest 1,3:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1, zumindest 2:1, zumindest 3:1 oder zumindest 5:1.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das Verhältnis der atomaren Oberflächenkonzentration von Stickstoff zu Kohlenstoff (N/C) an der oberen Filmfläche zum Verhältnis der atomaren Volumenkonzentration von Stickstoff zu Kohlenstoff (N/C) in der Tiefe zumindest 1,1:1, zumindest 1,2:1, zumindest 1,3:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1 oder zumindest 2:1.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Tintenfilm zumindest einen Farbstoff, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen überschreitet die Oberflächenkonzentration sekundärer Amine, tertiärer Amine und/oder einer Ammoniumgruppe an der oberen Filmfläche deren entsprechende Volumenkonzentrationen bei einer Tiefe von zumindest 30 Nanometer unter der Filmfläche.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche zumindest ein Polyethylenimin (PEI).
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche ein sekundäres Amin, das eine Röntgen-Photoelektronenspektroskopie- (XPS) Spitze bei 402,0 ± 0,4 eV, 402,0 ± 0,3 eV oder 402,0 ± 0,2 eV aufweist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen weist die obere Filmfläche eine Röntgen-Photoelektronenspektroskopie- (XPS) Spitze bei 402,0 ± 0,4 eV, 402,0 ± 0,3 eV oder 402,0 ± 0,2 eV auf.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche einen Polyquaternium-kationischen Guar.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält der Polyquaternium-kationische Guar zumindest eines von einem Guarhydroxypropyltrimoniumchlorid und einem Hydroxypropylguarhydroxypropyltrimoniumchlorid.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche ein Polymer mit zumindest einer quaternären Amingruppe.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die Ammoniumgruppe ein Salz eines primären Amins.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält das Salz ein HCl-Salz oder besteht aus diesem.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche ein Polymer oder eine Verbindung, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Poly(diallyldimethylammoniumchlorid), Poly(4-vinylpyridin), Polyallylamin, einem Vinylpyrrolidon-Dimethylaminopropylmethacrylamid-Co-Polymer, einem Vinylcaprolactam-Dimethylaminopropylmethacryamidhydroxyethylmethacrylat-Copolymer, einem quaternisierten Copolymer von Vinylpyrrolidon und Dimethylaminoethylmethacrylat mit Diethylsulfat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat der Tintenfilm eine durchschnittliche Dicke von höchstens 5.000 Nanometer, höchstens 4.000 Nanometer, höchstens 3.500 Nanometer, höchstens 3.000 Nanometer, höchstens 2.500 Nanometer, höchstens 2.000 Nanometer, höchstens 1.500 Nanometer, höchstens 1.200 Nanometer, höchstens 1.000 Nanometer, höchstens 800 Nanometer oder höchstens 650 Nanometer.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat der Tintenfilm eine durchschnittliche Dicke von zumindest 100 Nanometer, zumindest 150 Nanometer oder zumindest 175 Nanometer.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die mittlere Abweichung von einer Konvexität höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,022, höchstens 0,02, höchstens 0,018, höchstens 0,017, höchstens 0,016, höchstens 0,015 oder höchstens 0,014.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat die quadratische geometrische Projektion eine Seitenlänge in einem Bereich von 0,5mm bis 15mm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat die quadratische geometrische Projektion eine Seitenlänge von etwa 10 mm, 5 mm, 2 mm, 1 mm, 0,8 mm oder 0,6 mm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist der Durchmesser des Tintenstrahlpunkts zumindest 7, zumindest 10, zumindest 12, zumindest 15, zumindest 18 oder zumindest 20 Mikrometer.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die mittlere Abweichung von einer Konvexität höchstens 0,013, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009 oder höchstens 0,008.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die mittlere Abweichung von einer Konvexität für Kunststoffsubstrate höchstens 0,013, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009 oder höchstens 0,008.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen weist die Vielzahl von Tintenpunkten auf dem Kunststoffdrucksubstrat ein Haftversagen von höchstens 10 % oder höchstens 5 % auf, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die Vielzahl von Tintenpunkten im Wesentlichen frei von einem Haftversagen, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat der Tintenpunktsatz zumindest 20, zumindest 50 oder zumindest 200 einzelne Tintenpunkte.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist DCPunkt mittel zumindest 0,0005, zumindest 0,001, zumindest 0,0015, zumindest 0,002, zumindest 0,0025, zumindest 0,003, zumindest 0,004, zumindest 0,005, zumindest 0,006, zumindest 0,008, zumindest 0,010, zumindest 0,012 oder zumindest 0,013.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die durchschnittliche Dicke in einem Bereich von 100 - 1.200 nm, 200 - 1.200 nm, 200 - 1.000 nm, 100 - 800 nm, 100 - 600 nm, 100 - 500 nm, 100 - 450 nm, 100 - 400 nm, 100 - 350 nm, 100 - 300 nm, 200 - 450 nm, 200 - 400 nm oder 200 - 350 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die durchschnittliche Dicke höchstens 1.800 nm, höchstens 1.500 nm, höchstens 1.200 nm, höchstens 1.000 nm, höchstens 800 nm, höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder höchstens 400 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die durchschnittliche Dicke zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 175 Nanometer zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 300 nm oder zumindest 350 nm.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die mittlere Abweichung von einer Rundheit (DRPunkt mittel) höchstens 0,60, höchstens 0,60, höchstens 0,50, höchstens 0,45, höchstens 0,40, höchstens 0,35, höchstens 0,30, höchstens 0,25 oder höchstens 0,20.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist DCPunkt höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,022, höchstens 0,02, höchstens 0,018, höchstens 0,017, höchstens 0,016, höchstens 0,015, höchstens 0,014, höchstens 0,013, höchstens 0,012, höchstens 0,011 oder höchstens 0,010 für ein unbeschichtetes Substrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist DCPunkt zumindest 0,0005, zumindest 0,001, zumindest 0,0015, zumindest 0,002, zumindest 0,0025, zumindest 0,003, zumindest 0,004, zumindest 0,005, zumindest 0,006 oder zumindest 0,008 für ein unbeschichtetes Substrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist DCPunkt höchstens 0,022, höchstens 0,02, höchstens 0,018, höchstens 0,016, höchstens 0,014, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,008, höchstens 0,006, höchstens 0,005 oder höchstens 0,004 für ein massebeschichtetes Substrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist DCPunkt zumindest 0,0005, zumindest 0,001, zumindest 0,0015, zumindest 0,002, zumindest 0,0025, zumindest 0,003 oder zumindest 0,0035 für das massebeschichtete Substrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das unbeschichtete Drucksubstrat ein beschichtetes oder unbeschichtetes Offset-Substrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das faserige Drucksubstrat ein massebeschichtetes Drucksubstrat.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist das Farbraumvolumen, das die Tintenfilmkonstruktion aufweist, zumindest 520 Kilo(ΔE)3, zumindest 540 Kilo(ΔE)3, zumindest 560 Kilo(ΔE)3 oder zumindest 580 Kilo(ΔE)3.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen hat die Vielzahl von kontinuierlichen Tintenfilmen eine Vielzahl einzelner Tintenpunkte, die über einer Fläche des Substrats angeordnet sind, wobei die Tintenpunkte eine durchschnittliche Dicke von höchstens 900 Nanometer, höchstens 800 Nanometer, höchstens 700 Nanometer, höchstens 650 Nanometer, höchstens 600 Nanometer, höchstens 550 Nanometer oder höchstens 500 Nanometer aufweisen.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen enthält die Vielzahl kontinuierlicher Tintenfilme eine Vielzahl einzelner Tintenpunkte mit einer ersten Dicke, die über der Fläche angeordnet ist, und einer zweiten Dicke, die unter der Fläche angeordnet ist, innerhalb des Substrats, wobei eine Summe der ersten Dicke und der zweiten Dicke höchstens 900 Nanometer, höchstens 800 Nanometer, höchstens 700 Nanometer oder höchstens 600 Nanometer ist.
  • Gemäß weiteren Merkmalen in den beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen ist die erste Dicke oder die Gesamtdicke höchstens 0,8 Mikrometer, höchstens 0,7 Mikrometer, höchstens 0,65 Mikrometer, höchstens 0,6 Mikrometer, höchstens 0,55 Mikrometer, höchstens 0,5 Mikrometer, höchstens 0,45 Mikrometer oder höchstens 0,4 Mikrometer.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, in welchen:
    • 1A eine Draufsicht auf ein vergrößertes Bild einer Vielzahl von Tintenstrahltintentropfen, die auf einem Papiersubstrat angeordnet sind, gemäß einer Tintenstrahldrucktechnologie nach dem Stand der Technik zeigt;
    • 1B eine Draufsicht auf ein vergrößertes Bild einer Vielzahl von Tintenstrahltintenfilmen, die auf einem Papiersubstrat angeordnet sind, gemäß der Tintenstrahldrucktechnologie der vorliegenden Erfindung zeigt;
    • 2A - 2C dreidimensionale, mittels Lasermikroskop erhaltener, vergrößerter Bilder von Tintenklecksen oder -filmen auf Papiersubstraten zeigt, die unter Verwendung verschiedener Drucktechnologien erhalten wurden, wobei:
    • 2A ein vergrößertes Bild eines Offset-Flecks ist;
    • 2B ein vergrößertes Bild eines Flüssigelektrofotografieflecks (LEP) ist; und
    • 2C ein vergrößertes Bild einer erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenfilmkonstruktion ist;
    • 2D eine zweidimensionale Form mit der mathematischen Eigenschaft eines konvexen Satzes zeigt;
    • 2E eine zweidimensionale Form mit der mathematischen Eigenschaft eines nicht konvexen Satzes zeigt;
    • 2F eine schematische Projektion von oben eines Tintenfilms mit einem Ablauf und einem Zulauf ist, wobei die schematische Projektion eine geglättete Projektion des Tintenbilds zeigt;
    • 3A, 3B, und 3C Oberflächenrauheit- und Oberflächenhöhenmessungen für die Offset-Tintenfleckkonstruktion, die LEP-Tintenfleckkonstruktion und die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenfilmkonstruktion zeigen, wie in 2A - 2C bereitgestellt;
    • 3D und 3E entsprechende schematische Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion und einer Tintenstrahltintenpunktkonstruktio n nach dem Stand der Technik bereitstellen, wobei das Substrat ein faseriges Papiersubstrat ist;
    • 3F eine Grafik bereitstellt, in der die Atomkonzentration von Kupfer innerhalb des Tintenpunkts und innerhalb des faserigen Papiersubstrats, als Funktion von Tiefe, innerhalb einer ersten zyanfarbigen Tintenstrahltintenfilmkonstruktion nach dem Stand der Technik eingetragen ist;
    • 3G eine Grafik bereitstellt, in der die Atomkonzentration von Kupfer innerhalb des Tintenpunkts und innerhalb des faserigen Papiersubstrats, als Funktion von Tiefe, innerhalb einer zweiten zyanfarbigen Tintenstrahltintenfilmkonstruktion nach dem Stand der Technik eingetragen ist;
    • 3H eine Grafik bereitstellt, in der die Atomkonzentration von Kupfer innerhalb des Tintenpunkts und innerhalb des faserigen Papiersubstrats, als Funktion von Tiefe, innerhalb einer zyanfarbigen Tintenfilmkonstruktion der vorliegenden Erfindung eingetragen ist;
    • 4A und 4C jeweils ein Bild der Oberfläche der Außenschicht eines Zwischenübertragungselements zeigen;
    • 4B und 4D entsprechende Bilder der Oberfläche der Tintenfilme, die unter Verwendung dieser Außenschichten erzeugt werden, gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
    • 5A Bilder von Tintenklecksen oder -filmen bereitstellt, die unter Verwendung verschiedener Drucktechnologien auf gestrichenem Papier erhalten werden, gemeinsam mit entsprechenden, durch einen Bildprozessor berechneten Konturen und Konvexitätsprojektionen derselben;
    • 5B Bilder von Tintenklecksen oder -filmen bereitstellt, die unter Verwendung verschiedener Drucktechnologien auf ungestrichenem Papier erhalten werden, gemeinsam mit entsprechenden, durch einen Bildprozessor berechneten Konturen und Konvexitätsprojektionen derselben;
    • 5C Balkengrafiken der Abweichung von einer Rundheit für Tintenpunkte auf jedem von 19 faserigen Substraten gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und für Tintenpunkte, die durch eine Tintenstrahldrucktechnologie nach dem Stand der Technik erzeugt wurden, bereitstellt;
    • 5D Balkengrafiken einer Abweichung von einer Konvexität für Tintenpunkte auf jedem der 19 faserigen Substrate gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und für Tintenpunkte, die durch eine Tintenstrahldrucktechnologie nach dem Stand der Technik erzeugt wurden, bereitstellt;
    • 5E-1 vergleichende Balkengrafiken der Abweichung von einer Rundheit für Tintenpunktkonstruktionen, die gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, gegenüber Tintenpunkten, die unter Verwendung einer Referenztintenformulierung und eines Referenzdruckverfahrens erzeugt wurden, für jedes von 10 faserigen Substraten bereitstellt;
    • 5E-2 vergleichende Balkengrafiken der Abweichung von einer Konvexität der Tintenpunktkonstruktionen von 5E-1 für jedes der 10 faserigen Substrate bereitstellt;
    • 5F-1 eine vergrößerte Ansicht eines Feldes von Tintenpunkten auf einem beschichteten faserigen Grundsubstrat bereitstellt, das mit einem im Handel erhältlichen wässrigen Direkttintenstrahldrucker erzeugt wurde;
    • 5F-2 eine vergrößerte Ansicht eines Feldes mit einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellt, in der das massebeschichtete Substrat mit jenem von 5F-1 identisch ist;
    • 5G-1 eine vergrößerte Ansicht eines Feldes von Tintenpunkten auf einem unbeschichteten faserigen Substrat bereitstellt, das mit einem im Handel erhältlichen wässrigen Direkttintenstrahldrucker erzeugt wurde;
    • 5G-2 eine vergrößerte Ansicht eines Feldes einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellt, in der das unbeschichtete Substrat mit jenem von 5G-1 identisch ist;
    • 5H-1 - 5H-3 vergrößerte Ansichten von Tintenpunktkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen, in welchen ein Tintenpunkt auf jedes von verschiedenen Kunststoffsubstraten gedruckt ist;
    • 5H-4 eine vergrößerte Draufsicht und eine instrumentelle Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion mit einem Tintenpunkt, der auf einem Kunststoffsubstrat angeordnet ist, bereitstellt;
    • 5H-5 - 5H-7 jeweils eine vergrößerte Ansicht eines Feldes mit einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen, wobei jedes Feld Tintenpunkte enthält, die auf ein entsprechendes Kunststoffsubstrat gedruckt sind;
    • 6A-1 bis 6J-2 Bilder von Tintenklecksen oder -filmen, die unter Verwendung verschiedener Drucktechnologien auf ungestrichenem (6A-1 bis 6E-1) und gestrichenem (6F-1 bis 6J-1) Papier erhalten wurden, und optische Gleichförmigkeitsprofile (6A-2 bis 6J-2) derselben bereitstellen;
    • 7 eine abwärts verlaufende Temperaturdurchlaufkurve einer dynamischen Viskosität als eine Funktion von Temperatur für mehrere Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung ist;
    • 8 eine abwärts verlaufende Temperaturdurchlaufkurve einer dynamischen Viskosität als eine Funktion von Temperatur für mehrere Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung gegenüber mehreren, im Handel erhältlichen Tintenstrahltinten ist;
    • 9 eine vergrößerte Ansicht oder Kurve von 8 für niedrigere Viskositäten ist;
    • 10 Viskosität als eine Funktion von Temperatur für einen Tintenrückstand zeigt, der von gedruckten Filmen wiedergewonnen wurde, die aus Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden;
    • 11 eine Kurve von dynamischen Viskositätsmessungen bei hoher Temperatur zeigt für: einen trockenen Tintenrückstand einer schwarzen Tintenstrahlformulierung nach dem Stand der Technik; einen trockenen Tintenrückstand, der aus gedruckten Bildern dieser Tintenstrahlformulierung nach dem Stand der Technik wiedergewonnen wurde; einen trockenen Tintenrückstand einer schwarzen Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung; und einen trockenen Tintenrückstand, der aus gedruckten Bildern dieser erfindungsgemäßen Tintenformulierung wiedergewonnen wurde;
    • 12 Messungen einer optischen Dichte, gemeinsam mit einer angepassten Kurve (der untersten Kurve) der optischen Dichte, die als eine Funktion von Filmdicke erhalten wurde, für eine bestimmte Tintenformulierung bereitstellt;
    • 13 die Messungen einer optischen Dichte von 12, eingetragen als eine Funktion von Pigmentgehalt oder berechneter Pigmentdicke, bereitstellt;
    • 14A eine Kurve bereitstellt, die sieben Farbraumdarstellungen gemäß ISO Standard 15339 zeigt; und
    • 14B eine Farbraumdarstellung gemäß einer einzigen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegenüber einer Farbraumdarstellung #6 gemäß ISO Standard 15339 zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER DARGESTELLTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung können unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und die begleitende Beschreibung besser verstanden werden.
  • Vor einer ausführlichen Erklärung zumindest einer Ausführungsform der Erfindung muss auch klar sein, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Einzelheiten einer Konstruktion und der Anordnung der Komponenten beschränkt ist, die in der folgenden Beschreibung angeführt oder in den Zeichnungen dargestellt sind. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen haben oder auf andere Weisen in die Praxis umgesetzt oder ausgeführt werden. Ebenso muss klar sein, dass die hier verwendete Phraseologie und Terminologie dem Zweck einer Beschreibung dient und nicht als einschränkend anzusehen ist.
  • Beschreibung des Druckprozesses und Systems
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenfilmkonstruktionen, die insbesondere durch den folgenden Druckprozess oder unter Verwendung eines beliebigen Drucksystems erhalten werden kann, das einen solchen Prozess implementiert. Ein Druckprozess, der für die Herstellung der Tintenfilme gemäß der Erfindung geeignet ist, enthält ein Lenken von Tröpfchen einer Tinte auf ein Zwischenübertragungselement zur Bildung eines Tintenbilds, wobei die Tinte ein organisches polymeres Harz und einen Farbstoff (z.B. ein Pigment oder eine Farbe) in einem wässrigen Träger enthält und das Übertragungselement eine hyTROPFENhobe Außenfläche aufweist, wobei sich jedes Tintentröpfchen im Tintenbild ausbreitet, wenn es auf das Zwischenübertragungselement aufprallt, um einen Tintenfilm zu bilden (z.B. einen Dünnfilm, der, abhängig von der Masse von Tinte in dem Tröpfchen, einen Großteil der sich verflachenden und horizontalen Ausdehnung des Tröpfchens bildet, das bei einem Aufprall vorhanden ist, oder eine Fläche bedeckt). Die Tinte trocknet, während das Tintenbild durch das Zwischenübertragungselement transportiert wird, durch Verdampfen des wässrigen Trägers aus dem Tintenbild, um einen Filmrückstand aus Harz und Farbstoff zu bilden. Der Filmrückstand wird dann auf ein Substrat übertragen (indem z.B. das Zwischenübertragungselement gegen das Substrat gepresst wird, um den Filmrückstand auf dieses zu pressen). Die chemischen Zusammensetzungen der Tinte und der Oberfläche des Zwischenübertragungselements sind so gewählt, dass intermolekulare Anziehungskräfte zwischen Molekülen in der Außenhaut jedes Tröpfchens und auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselements der Neigung des Tintenfilms, sich unter der Wirkung der Oberflächenspannung des wässrigen Trägers zu perlen, die durch jedes Tröpfchen erzeugt wird, entgegenwirken, ohne zu bewirken, dass sich jedes Tröpfchen durch Benetzen der Oberfläche des Zwischenübertragungselements ausbreitet.
  • Der Druckprozess dient zum Erhalten oder Einfrieren der dünnen Pfannkuchenform jedes wässrigen Tintentröpfchens, die durch das Abflachen des Tintentröpfchens beim Aufprall auf die Oberfläche des Zwischenübertragungselements (auch als die Trennschicht bezeichnet) verursacht wird, trotz der HyTROPFENhobizität einer solchen Schicht. Zur Erreichung dieser Zielsetzung beruht dieser neuartige Prozess auf elektrostatischen Interaktionen zwischen Molekülen in der Tinte und in der Außenfläche des Übertragungselements, wobei die Moleküle entweder in ihrem entsprechenden Medium geladen werden oder wechselseitig ladbar sind, wobei sie bei Interaktion zwischen der Tinte und der Trennschicht entgegengesetzt geladen werden. Nähere Einzelheiten zu den Druckprozessen und zu verwandten Systemen, die für die Herstellung von Tintenkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in den gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldungen Nr. PCT/IB2013/051716 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 5/001 PCT); PCT/IB2013/051717 Referenzzeichen des Vertreters, LIP 5/003 PCT); und PCT/IB2013/051718 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 5/006 PCT) offenbart.
  • Zur Veranschaulichung, eine herkömmliche hyTROPFENhobe Oberfläche, wie eine silikonbeschichtete Oberfläche, liefert sofort Elektronen und wird als negativ geladen angesehen. Polymere Harze in einem wässrigen Träger sind ebenso im Allgemeinen negativ geladen. Daher bewirken, falls nicht zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, die intermolekularen Nettokräfte, dass das Zwischenübertragungselement die Tinte abstößt, und die Tröpfchen neigen dazu, sich zu sphärischen Kugeln zu perlen.
  • In dem neuartigen Druckprozess, der für die Herstellung von Tintenfilmkonstruktionen gemäß der Erfindung geeignet ist, wird die chemische Zusammensetzung der Oberfläche des Zwischenübertragungselements verändert, um eine positive Ladung bereitzustellen. Dies kann zum Beispiel durch Einschließen von Molekülen mit einer oder mehreren funktionellen Brønsted-Basengruppen und insbesondere stickstoffhaltiger Moleküle in die Oberfläche des Zwischenübertragungselements (z.B. eingebettet in die Trennschicht) erzielt werden. Geeignete positiv geladene oder ladbare Gruppen enthalten primäre Amine, sekundäre Amine und tertiäre Amine. Solche Gruppen können kovalent an polymere Rückgrate gebunden werden und die Außenfläche des Zwischenübertragungselements kann zum Beispiel Aminosilikone enthalten. Nähere Einzelheiten zu Zwischenübertragungselementen, die in ihrer Trennschicht funktionelle Brønsted-Basengruppen enthalten, die für die Herstellung von Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051751 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 10/005 PCT) offenbart.
  • Solche positiv ladbare funktionelle Gruppen der Moleküle der Trennschicht können mit funktionellen Brønsted-Säuregruppen von Molekülen der Tinte interagieren. Geeignete negativ geladene oder ladbare Gruppen enthalten carboxylierte Säuren, enthalten zum Beispiel Carbonsäuregruppen (-COOH), Acrylsäuregruppen (-CH2=CH-COOH), Methacrylsäuregruppen (-CH2=C(CH3)-COOH) und Sulfonate, enthalten zum Beispiel Sulfonsäuregruppen (-SO3H). Solche Gruppen können kovalent an polymere Rückgrate gebunden sein und können vorzugsweise wasserlöslich oder -dispergierbar sein. Geeignete Tintenmoleküle können zum Beispiel Harze auf Acrylbasis, wie ein Acrylpolymer und ein Acryl-Styrol-Copolymer mit funktionellen Carbonsäuregruppen umfassen. Nähere Einzelheiten zu Tintenzusammensetzungen,. die zum Erreichen der Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051755 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 11/001 PCT) offenbart.
  • Eine Alternative, das Abstoßen der Tintentröpfchen durch die negativ geladene hyTROPFENhobe Oberfläche des Zwischenübertragungselements zu verhindern, ist ein Aufbringen einer Konditionierungs- oder Vorbehandlungslösung auf der Oberfläche des Zwischenübertragungselements, um seine Polarität zu positiv umzukehren. Eine solche Behandlung des Übertragungselements kann als Auftragen einer sehr dünnen Schicht einer positiven Ladung angesehen werden, die selbst auf die Oberfläche der Trennschicht adsorbiert wird, aber auf ihrer gegenüberliegenden Seite eine positive Nettoladung präsentiert, mit der die negativ geladenen Moleküle in der Tinte interagieren können. Zwischenübertragungselemente, die einer solche Behandlung zuträglich sind, können zum Beispiel in ihrer Trennschicht silanol-, sylyl- oder silanmodifizierte oder terminierte Polydialkyl-Siloxansilikone umfassen und nähere Einzelheiten zu geeigneten ITMs sind in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051743 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 10/002 PCT) offenbart.
  • Chemische Mittel, die für die Herstellung solcher Konditionierungslösungen, falls erforderlich, geeignet sind, haben eine relativ hohe Ladungsdichte und können Polymere sein, die Aminstickstoffatome in einer Vielzahl funktioneller Gruppen enthalten, die nicht dieselben sein müssen und kombiniert sein können (z.B. primäre, sekundäre, tertiäre Amine oder quaternäre Ammoniumsalze). Obwohl Makromoleküle mit einem Molekulargewicht von einigen hundert bis zu einigen tausend geeignete Konditionierungsmittel sein können, wird angenommen, dass Polymere mit einem hohen Molekulargewicht von 10.000 g/Mol oder mehr bevorzugt sind. Geeignete Konditionierungsmittel enthalten Guarhydroxylpropyltrimoniumchlorid, Hydroxypropylguarhydroxypropyl-trimoniumchlorid, lineares oder verzweigtes Polyethylenimin, modifiziertes Polyethylenimin, Vinylpyrrolidon-Dimethylaminopropylmethacrylamid-Copolymer, Vinylcaprolactam-Dimethylaminopropylmethacrylamidhydroxyethylethacrylat, quaternisiertes Vinylpyrrolidon-Dimethylaminoethylmethacrylat-Copolymer, Poly(diallyldimethyl-ammoniumchlorid), Poly(4-vinylpyridin) und Polyallylamin. Nähere Einzelheiten zu wählbaren Konditionierungslösungen, die für die Herstellung von Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet sind, sind in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/000757 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 12/001 PCT) offenbart.
  • Die Offenbarung der oben genannten Anmeldungen derselben Antragstellerin, die hier in ihrer Gesamtheit zum Zwecke der Bezugnahme zitiert werden, als wären sie hier vollständig angeführt, können mit der vorliegenden Offenbarung überlappen, aber es sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf einen solchen Prozess beschränkt ist, die hier als Beispiel angeführten Zwischenübertragungselemente, wählbaren Konditionierungslösungen und Tintenzusammensetzungen zu verwenden. Relevante Teile der Offenbarung dieser Anmeldungen sind hier zum besseren Verständnis für den Leser angeführt.
  • Beschreibung der Tinte
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen, falls sie beispielsweise durch das oben beschriebene Drucksystem und den Druckprozess erhalten werden, erfordern können, dass eine Tinte oder eine Tintenstrahltinte bestimmte chemische und physikalische Eigenschaften aufweist. Diese physikalischen Eigenschaften können eine oder mehrere thermorheologische Eigenschaften enthalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine beispielhafte Tintenstrahltintenformulierung (Beispiel 1) bereitgestellt, enthaltend:
    Pigment: Jet Magenta DMQ (BASF) 2 %
    Joncryl HPD 296 (35,5 % Wasserlösung) (BASF) 30 %
    Glycerol (Aldrich) 20 %
    BYK 345 (BYK) polyethermodifiziertes Polydimethylsiloxan
    0,5 %
    Wasser (destilliert) Rest auf 100 %
  • Nominell kann die Harzlösung eine Acryl-Styrol-Copolymer-(oder Co(ethylacrylatmetacrylsäure)-Lösung sein oder diese enthalten. Das durchschnittliche Molekulargewicht kann kleiner als 20.000 g/Mol sein.
  • Herstellungsprozedur:
  • Ein Pigmentkonzentrat, das Pigment (10 %), destilliertes Wasser (70 %) und Harz, im vorliegenden Fall, Joncryl HPD 296 (20 %), enthält, wurde aus den oben beschriebenen Komponenten hergestellt. Das Pigment, Wasser und Harz wurden gemischt und mit einer selbstgemachten Mahlmaschine gemahlen. Alternativ kann das Mahlen unter Verwendung einer von vielen im Handel erhältlichen Mahlmaschinen durchgeführt werden, die ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet als geeignet erachtet. Der Verlauf des Mahlens wurde durch Partikelgrößenmessung (Malvern, Nanosizer) kontrolliert. Das Mahlen wurde gestoppt, als die durchschnittliche Partikelgröße (d50) etwa 70 Nanometer (nm) erreichte. Dann wurde der Rest der Komponenten dem Pigmentkonzentrat hinzugefügt, um die oben beschriebene, beispielhafte Tintenstrahltintenformulierung zu erzeugen. Nach einem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 Mikrometer (□m) Filter gefiltert.
  • Die Viskosität der Lösung war etwa 9 cP bei 25 °C. Die Oberflächenspannung bei 25 °C war ungefähr 25 mN/m.
  • Verschiedene andere Mahlprozeduren und Mahlapparate werden für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein. Verschiedene, im Handel erhältliche Nanopigmente können in den erfindungsgemäßen Tintenformulierungen verwendet werden. Diese enthalten Pigmentzubereitungen wie Hostajet Magenta E5B-PT und Hostajet Black O-PT, beide von Clariant, wie auch Pigmente, die Post-Dispersionsprozesse benötigen, wie Cromophtal Jet Magenta DMQ und Irgalite Blue GLO, beide von BASF.
  • Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet kann sofort erkennen, dass die verschiedenen bekannten Farbstoffe und Farbstoffformulierungen in den erfindungsgemäßen Tinten- oder Tintenstrahltintenformulierungen verwendet werden können. In einer Ausführungsform können solche Pigmente und Pigmentformulierungen Tintenstrahlfarbstoffe und Tintenstrahlfarbstoffformulierungen enthalten oder im Wesentlichen daraus bestehen.
  • Alternativ oder zusätzlich kann der Farbstoff eine Farbe sein. Beispiele für Farben, die zur Verwendung in den Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, enthalten: Duasyn Yellow 3GF-SF flüssig, Duasyn Acid Yellow XX-SF, Duasyn Red 3B-SF flüssig, Duasynjet Cyan FRL-SF flüssig (alle von Clariant hergestellt); Basovit Yellow 133, Fastusol Yellow 30 L, Basacid Red 495, Basacid Red 510 Liquid, Basacid Blue 762 flüssig, Basacid Black X34 flüssig, Basacid Black X38 flüssig, Basacid Black X40 flüssig (alle hergestellt von BASF).
  • Die folgenden Beispiele zeigen einige Tintenzusammensetzungen gemäß Ausführungsformen der Erfindung. Drucktests, die solche Tintenzusammensetzungen in dem Verfahren verwenden, das in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051716 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 5/001 PCT) beschrieben ist, zeigen eine gute Übertragung auf verschiedene Papier- und Kunststoffsubstrate.
  • Beispiel 2
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    PV Fast Blue BG (Clariant) Pigment 2,3
    Neocryl BT-9 (40 % Wasserdispersion) (DSM resins) Harz 16,5
    Glycerol (Aldrich) Wassermischbares Co-Lösemittel 3,3
    Capstone FS-65 (DuPont) Nicht ionisches Fluortensid 0,1
    Water (destilliert) - Rest auf 100 %
    Joncryl HPD 296 (35,5 % Wasserlösung) (BASF) Dispergiermittel 3,2 (festes Harz)
    Diethylenglycol Wassermischbares 20
    (Aldrich) Co-Lösemittel
    Diethylamin pH-Einstellung 1
    (Aldrich) (basisch)
  • Herstellungsprozedur:
  • Ein Pigmentkonzentrat, das Pigment (14 %), Wasser (79 %) und Joncryl HPD 296 (7 %) enthielt, wurde gemischt und gemahlen. Der Verlauf des Mahlens wurde auf der Basis von Partikelgrößenmessungen kontrolliert (Malvern, Nanosizer). Das Mahlen wurde gestoppt, als die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreicht. Die übrigen Materialien wurden dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert.
  • Beo 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 13 cP, die Oberflächenspannung etwa 27 mN/m, und der pH-Wert 9 - 10,
  • Beispiel 3
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    Jet Magenta DMQ (BASF) Pigment 2,3
    Neocryl BT-26 (40 % Wasserdispersion) (DSM resins) Harz 17,5
    Monoethanolamin pH-Einstellung (basisch) 1,5
    Propylenglycol Wassermischbares Co-Lösemittel 20
    N-Methylpyrrolidon Wassermischbares Co-Lösemittel 10
    BYK 349 (BYK) Tensid (Silikon) 0,5
    Wasser (destilliert) - Rest auf 100 %
  • Herstellungsprozedur:
  • Das Pigment (10 %), Wasser (69 %), Neocryl BT-26 (20 %) und Monoethanolamin (1 %) wurden gemischt und gemahlen, bis die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreichte, wie in Beispiel 2 beschrieben. Der Rest der Materialien wurde dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert. Bei 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 8 cP, die Oberflächenspannung war ungefähr 24 mN/m und der pH-Wert war 9 - 10,
  • Beispiel 4
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    Jet Magenta DMQ (BASF) Pigment 2,2
    Joncryl 683, neutralisiert mit KOH (BASF) Dispergiermittel 0,6 (festes Harz)
    Neocryl BT-9 (40 % Wasserdispersion) (DSM resins) Harz 25
    Ethylenglycol Wassermischbares Co-Lösemittel 25
    Propylenglycol Wassermischbares Co-Lösemittel 10
    PEG 400 Wassermischbares Co-Lösemittel 2
    Glycerol Wassermischbares Co-Lösemittel 3
    BYK 349 (BYK) Tensid (Silikon) 0,5
    Wasser (destilliert) - Rest auf 100 %
  • Herstellungsprozedur:
  • Das Pigment (12,3 %), Joncryl 683 (3,3 %), vollständig neutralisiert mit einer 30 % Lösung aus KOH (7,9 %) und Wasser (Rest) wurden gemischt und gemahlen, bis die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreichte, wie in Beispiel 2 beschrieben. Der Rest der Materialien wurde dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert. Bei 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 7 cP, die Oberflächenspannung war ungefähr 24 mN/m und der pH-Wert war 7 - 8.
  • Beispiel 5
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    Carbon Black Mogul L (Cabot) Pigment 2,2
    Joncryl 671, neutralisiert mit KOH (BASF) Dispergiermittel 0,6 (festes Harz)
    NeoRad R-440 (40 % Wasseremulsion) (DSM resins) Harz 30
    Propylenglycol Wassermischbares Co-Lösemittel 40
    2-Amino-2-methyl-1-propanol pH-Einstellung (basisch) 1
    Glycerol Wassermischbares Co-Lösemittel 5
    BYK 349 (BYK) Tensid (Silikon) 0,5
    Wasser (destilliert) - Rest auf 100 %
  • Herstellungsprozedur:
  • Das Pigment (14,6 %), Joncryl 671 (3,9 %), vollständig neutralisiert mit einer 30 % Lösung von KOH (9,4 %) und Wasser (Rest) wurden gemischt und gemahlen, wie in Beispiel 2 beschrieben, bis die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreichte. Der Rest der Materialien wurde dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert. Bei 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 10 cP, die Oberflächenspannung war ungefähr 26 mN/m und der pH-Wert war 9 - 10,
  • In Bezug auf die vorangehenden Beispiele sind für Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet verschiedene andere Mahlprozeduren offensichtlich.
  • Beispiel 6
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Gew.-%
    Hostajet Black O-PT (Clariant) 2,4
    Neocryl BT-26, 40 % Wasserdispersion (DSM Harz) 18,0
    Monoethanolamin 1,5
    Propylenglycol 20
    N-Methylpyrrolidon 10
    BYK 349 (BYK) 0,5
    Wasser Rest auf 100 %
  • Die oben bereitgestellt Formulierung enthält ungefähr 9,6 % Tintenfeststoffe, von welchen 25 % (2,4 % der Gesamtformulierung) Pigment sind und etwa 75 % (40 %*18 % = 7,2 % der Gesamtformulierung) Harz sind, auf das Gewicht bezogen.
  • Beispiel 7
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Duasyn Red 3B-SF flüssig (Clariant) 4 %
    Joncryl 296 HPD (35,5 % Lösung in Wasser) 20 %
    Diethylenglycol 20 %
    N-Methylpyrrolidon 10 %
    BYK 333 0,5 %
    Wasser (destilliert) Rest auf 100 %
  • Beispiel 8
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    Jet Magenta DMQ Pigment 2
    Neocryl BT-102 (40 % Wasserdispersion) (DSM resins) Harz 20
    (8 = festes Harz)
    Propylenglycol (Aldrich) Wassermischbares Co-Lösemittel 20
    BYK 348 Nicht ionisches Fluortensid 0,2
    Disperbyk 198 Dispergiermittel 2
    Wasser (destilliert) - Rest auf 100 %
  • Herstellungsprozedur:
  • Ein Pigmentkonzentrat, das Pigment (14 %), Wasser (72 %) und Disperbyk 198 (14 %) enthielt, wurde gemischt und gemahlen. Der Verlauf des Mahlens wurde auf der Basis von Partikelgrößenmessungen (Malvern, Nanosizer) kontrolliert. Das Mahlen wurde gestoppt, sobald die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreichte. Die restlichen Materialien wurden dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert.
  • Bei 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 5,5 cP, die Oberflächenspannung etwa 25 mN/m und der pH-Wert 6,5.
  • Beispiel 9
  • Es wurde eine Tintenstrahltintenformulierung zubereitet, enthaltend:
    Inhaltsstoff Funktion Gew.-%
    Novoperm Yellow P-HG (Clariant) Pigment 1,1
    Paliotol Yellow L 1155 (BASF) Pigment 1,1
    Joncryl 671, neutralisiert mit KOH (BASF) Dispergiermittel 0,6 (festes Harz)
    NeoRad R-440 (40 % Wasseremulsion) (DSM resins) Harz 30
    Propylenglycol Wassermischbares Co-Lösemittel 40
    2-Amino-2-methyl-1-propanol pH-Einstellung (basisch) 1
    BYK 349 (BYK) Tensid (Silikon) 0,5
    Wasser (destilliert) - Rest auf 100 %
  • Herstellungsprozedur:
  • Das Pigment (14,6 %), Joncryl 671 (3,9 %), vollständig neutralisiert mit einer 30 % Lösung aus KOH (9,4 %) und Wasser (Rest) wurden gemischt und gemahlen wie in Beispiel 2 beschrieben, bis die durchschnittliche Partikelgröße (d50) 70 nm erreichte. Der Rest der Materialien wurde dann dem Pigmentkonzentrat zugegeben und gemischt. Nach dem Mischen wurde die Tinte durch ein 0,5 µm Filter gefiltert.
  • Bei 25 °C war die Viskosität der so erhaltenen Tinte etwa 9 cP, die Oberflächenspannung war ungefähr 26 mN/m und der pH-Wert war 9 - 10,
  • Tintenfilmkonstruktionen
  • Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen, ist 1A ein vergrößertes Bild einer Vielzahl von Tintenstrahltintentropfen, die nahe einer oberen Oberfläche eines faserigen (Papier) Substrats angeordnet sind, gemäß einer Technologie nach dem Stand der Technik. In dieser Tinten- und Substratkonstruktion nach dem Stand der Technik sind die Tintenstrahltintentropfen in die Oberfläche des Papiers eingedrungen. Eine solche Konstruktion kann typischerweise aus verschiedenen Arten von Papier sein, enthaltend ungestrichenes Papier, in den das Papier Tintenträgerlösemittel und Pigment in die Matrix der Papierfasern ziehen kann.
  • 1B ist ein vergrößertes Bild einer Vielzahl von beispielhaften Tintenfilmkonstruktionen, wie Tintenstrahltintenfilmkonstruktionen, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz zu einer Tinten- und Substratkonstruktion nach dem Stand der Technik, die in 1A bereitgestellt ist, kann die erfindungsgemäße Tintenstrahltintenfilmkonstruktion durch gut definierte, einzelne Tintenfilme gekennzeichnet sein, die im Allgemeinen über dem faserigen Substrat angeordnet sind und an diesem haften. Die Einzeltropfen-Tintenstrahlfilme, die in 1B dargestellt sind, weisen eine bessere optische Dichte auf. Diese Eigenschaften sind bei einem Vergleich mit den Eigenschaften von Tinten- und Substratkonstruktion nach dem Stand der Technik, die schlecht gebildete Tintenstrahltintentropfen oder Flecken mit einer geringen optischen Dichte aufweisen, besonders erkennbar.
  • Ein Lasermikroskop wurde zum Erzeugen stark vergrößerter Bilder von Flecken nach dem Stand der Technik, die unter einer oberen Oberfläche eines Papierblatts angeordnet sind, zum Vergleich verwendet. 2A, 2B, und 2C sind dreidimensionale vergrößerte Bilder eines lithografischen Offset-Tintenflecks (2A), einer Flüssigelektrofotografie (LEP) eines HP-Indigo Tintenflecks (2B) bzw. eines Tintenstrahl-Einzeltropfentintenfilms (2C), die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erzeugt wurde.
  • Der Tintenstrahl-Einzeltropfentintenfilm (oder einzelne Tintenpunkt) wurde unter Verwendung des hier beschriebenen erfindungsgemäßen Systems und Apparats unter Verwendung der hier bereitgestellten erfindungsgemäßen Tintenformulierung erzeugt.
  • Die Tintenklecksen nach dem Stand der Technik, auf die oben verwiesen wurde, sind im Handel erhältlich. Die Offset-Probe wurde durch eine Ryobi 755 Presse unter Verwendung einer BestACK Prozesstinte von Roller Tiger (Toka Shikiso Chemical Industry) erzeugt. Die LEP-Probe wurde unter Verwendung einer HP Indigo 7500 Digitalpresse unter Verwendung von HP Indigo-Tinte erzeugt. Unter Bezugnahme auf die Substrate waren die unbeschichteten Substrate Mondy 170 gsm Papier; die beschichteten Substrate waren APP 170 gsm Papier.
  • Es wurde einer Lasermikroskopie-Bildgebung unter Verwendung eines Olympus LEXT 3D Messlasermikroskops, Modell OLS4000 durchgeführt. Die Höhe des Films (Punkt, Tropfen oder Fleck) über jedem Substrat und die Oberflächenrauheit jedes analysierten Films oder Flecks wurden durch das Mikroskopsystem in halbautomatischer Weise berechnet.
  • Der Umkreis des Offset-Tintenflecks und der Umkreis des LEP-Tintenflecks haben eine Vielzahl von Vorwölbungen oder Abläufen und eine Vielzahl von Zuläufen oder Einbuchtungen. Diese Tintenformen können unregelmäßig und/oder diskontinuierlich sein. Im Gegensatz dazu hat der Tintenstrahltintenpunkt (2C), der gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, eine offenkundig abgerundete, konvexe Form. Der Umkreis des Tintenfilms ist relativ glatt, regelmäßig, kontinuierlich und gut definiert.
  • Insbesondere neigen Projektionen des Tintenfilms der Erfindung gegen die Substratfläche (d.h. Projektionen in einer Draufsicht) dazu, abgerundete, konvexe Projektionen zu sein, die einen konvexen Satz bilden, d.h. für jedes Paar von Punkten innerhalb der Projektion ist jeder Punkt auf dem geraden Liniensegment, das sie verbindet, auch innerhalb der Projektion. Ein solcher konvexer Satz ist in 2D dargestellt. Im starken Gegensatz definieren die Abläufe und Zuläufe in den verschiedenen Projektionen nach dem Stand der Technik diese Projektionen als nicht konvexe Sätze, d.h. für zumindest ein gerades Liniensegment innerhalb einer bestimmten Projektion ist ein Abschnitt dieses linearen Liniensegments außerhalb der Projektion angeordnet, wie in 2E dargestellt.
  • Es muss betont werden, dass Tintenbilder eine extrem große Vielzahl individueller oder einzelner Tintenfilme enthalten können. Zum Beispiel kann ein 5 mm mal 5 mm Tintenbild, bei 600 dpi, mehr als 10.000 solcher einzelnen Tintenfilme enthalten. Daher kann es angemessen sein, die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung statistisch zu definieren: zumindest 10 %, zumindest 20 % oder zumindest 30 % und noch typischer zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 % ihrer einzelnen Tintenpunkte oder Projektionen können konvexe Sätze sein. Diese Tintenpunkte werden vorzugsweise zufällig gewählt.
  • Ferner muss betont werden, dass Tintenbilder keine scharfen Grenzen haben können, insbesondere, wenn diese Grenzen bei starker Vergrößerung betrachtet werden. Daher kann es angemessen sein, die Definition des konvexen Satzes zu lockern, wobei Nicht-Konvexitäten (Abläufe oder Zuläufe) mit einer radialen Länge Lr (wie in 2F dargestellt) von bis zu 3.000 nm, bis zu 1.500 nm, bis zu 1.000 nm, bis zu 700 nm, bis zu 500 nm, bis zu 300 nm oder bis zu 200 nm ignoriert, ausgeschlossen werden oder „geglättet“ sind, wodurch der Tintenfilm oder die Tintenfilmprojektion als ein konvexer Satz angesehen wird. Die radiale Länge Lr wird gemessen, indem eine radiale Linie L vom Mittelpunkt C des Tintenfilmbilds durch einen bestimmten Ablauf oder Zulauf gezogen wird. Die radiale Länge Lr ist die Distanz zwischen der tatsächlichen Kante des Ablaufs oder Zulaufs und einer geglätteten Projektion Ps des Tintenbilds, ohne diesen Ablauf oder Zulauf, und die mit der Kontur des Tintenfilmbilds übereinstimmt.
  • Relativ ausgedrückt, es kann angemessen sein, die Definition des konvexen Satzes zu lockern, wobei Nicht-Konvexitäten (Abläufe oder Zuläufe) mit einer radialen Länge von bis zu 15 % des Film-/Tropfen-/Fleckendurchmessers oder durchschnittlichen Durchmessers, bis zu 10 %, und noch typischer bis zu 5 %, bis zu 3 %, bis zu 2 % oder bis zu 1 % wie oben ignoriert, ausgeschlossen werden oder „geglättet“ sind, wodurch der Tintenfilm oder die Tintenfilmprojektion als ein konvexer Satz angesehen wird.
  • 3A, 3B, und 3C zeigen Oberflächenrauheits- und Oberflächenhöhenmessungen für den Offset-Tintenfleck, den LEP Tintenfleck und den Tintenstrahltintenfilm, die in 2A - 2C bereitgestellt sind. Die instrumentell gemessenen Höhen (H) oder Dicken der drei Proben waren 762 nm für den Offset-Tintentropfen und 1104 nm für den LEP-Tintentropfen. Im starken Gegensatz dazu ist die instrumentell gemessene Höhe des erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenfilms (Hfilm) 355 nm.
  • Eine mehrfache Wiederholung der oben beschriebenen Vergleichsstudie unter Verwendung zusätzlicher Tintenfilmtestmuster scheint diese Ergebnisse für die Tintenfilme nach dem Stand der Technik zu bestätigen. Die LEP-Testmuster hatten typischerweise eine Höhe oder Dicke in einem Bereich von 900 - 1150 nm, während die lithografischen Offset-Testmuster typischerweise eine Höhe oder Dicke in einem Bereich von 750 - 1200 nm hatten.
  • In Bezug auf Tintenpunkte oder Filme, die aus ausgestoßenen Tintentropfen erzeugt werden, haben wir festgestellt, dass die maximale durchschnittliche Supra-Substratdicke des Tintenpunkts aus der folgenden Gleichung berechnet werden kann: T AVG ( MAX ) = V TROPFEN / [ A FILM *R VOL ]
    Figure DE202013012736U1_0014
    wobei:
    • TAVG(MAX) die maximale durchschnittliche Supra-Substratdicke ist;
    • VTROPFEN das Volumen des ausgestoßenen Tropfens oder ein nominelles oder charakteristisches Volumen eines ausgestoßenen Tropfens ist (z.B. ein nominelles Volumen, das durch den Hersteller oder Lieferanten des Tintenstrahlkopfs bereitgestellt wird);
    • AFILM die gemessene oder berechnete Fläche des Tintenpunkts ist; und
    • RVOL ein dimensionsloses Verhältnis des Volumens der Originaltinte zum Volumen des getrockneten Tintenrückstand, der aus dieser Tinte erzeugt wird, ist.
  • Beispielweise hat ein Tintenpunkt, der auf einem Kunststoffdrucksubstrat angeordnet ist, eine Fläche von 1075 Quadratmikrometer. Die Nenngröße des ausgestoßenen Tropfens ist 10,0 ± 0,3 Pikoliter. RVOL wurde experimentell bestimmt: ein Gefäß, das 20,0 ml der Tinte enthielt, wurde bei 130 °C erwärmt, bis ein trockener Rückstand erhalten wurde. Der Rückstand hatte ein Volumen von 1,8 ml. Dies wird in Gleichung (I) eingefügt, TAVG(MAX) = 10 Pikoliter/[1075µm2 * (20,0/1,8)] = 837 Nanometer.
  • Für im Allgemeinen runde Tintenpunkte kann die Fläche des Tintenpunkts aus dem Tintenpunktdurchmesser berechnet werden. Ferner haben wir festgestellt, dass das dimensionslose Verhältnis RVOL für eine Reihe von Tintenstrahltinten im Allgemeinen etwa 10 ist.
  • Während für Tinten, die in das Substrat eindringen, die tatsächliche durchschnittliche Dicke etwas kleiner als TAVG(MAX) sein kann, kann diese Berechnung zuverlässig als eine Obergrenze für die durchschnittliche Dicke dienen. Darüber hinaus kann im Fall verschiedener Kunststoffsubstrate und im Fall verschiedener premiumbeschichteter Substrate die maximale durchschnittliche Supra-Substratdicke im Wesentlichen gleich der durchschnittlichen Supra-Substratdicke sein. Im Fall verschiedener massebeschichteter Substrate kann sich die maximale durchschnittliche Supra-Substratdicke der durchschnittlichen Supra-Substratdicke nähern, häufig innerhalb von 100 Nanometer, 200 Nanometer oder 300 Nanometer.
  • In Bezug auf Tintenpunkte oder Filme, die aus ausgestoßenen Tintentropfen erzeugt sind, haben wir festgestellt, dass die maximale durchschnittliche Supra-Substratdicke des Tintenpunkts aus der folgenden Gleichung berechnet werden kann: T AVG ( MAX ) = [ V TROPFEN * ρ TINTE *F nRÜCKSTAND ] / [ A FILM * ρ FILM ]
    Figure DE202013012736U1_0015
    wobei:
    • ρTINTE die spezifische Schwerkraft der Tinte ist;
    • FnRÜCKSTAND das Gewichts des getrockneten Tintenrückstands, dividiert durch das Gewicht der Originaltinte ist; und
    • ρFILM die spezifische Schwerkraft der Tinte ist.
  • Typischerweise ist das Verhältnis von ρTINTE zu ρFILM ungefähr 1, sodass Gleichung (II) vereinfacht werden kann zu: T AVG ( MAX ) = [ V TROPFEN *F nRÜCKSTAND ] /A FILM
    Figure DE202013012736U1_0016
  • Für eine große Bandbreite von wässrigen Tintenstrahltinten ist FnRÜCKSTAND annähernd gleich der Gewichtsfraktion von Feststoffen in der Tintenstrahltinte.
  • Unter Verwendung des oben beschriebenen Olympus LEXT 3D Messlasermikroskops wurde die Höhe über der Substratfläche für verschiedene Tintenpunktkonstruktionen gemessen.
  • Atomkraftmikroskopie (AFM) ist eine andere äußerst exakte Messtechnik zum Messen der Höhe und Bestimmen einer Tintenpunktdicke auf einem Substrat. AFM-Messungen können unter Verwendung eines im Handel erhältlichen Apparats durchgeführt werden, wie einer Park Scientific Instruments Model Autoprobe CP, Scanning Probe Microscopy, ausgestattet mit einer Proscan Version 1.3 Software (oder später). Die Verwendung von AFM ist in der Literatur ausführlich beschrieben, zum Beispiel von Renmei Xu, et al., „The Effect of Ink Jet Papers Roughness on Print Gloss and Ink Film Thickness“ [Department of Paper Engineering, Chemical Engineering, and Imaging Center for Ink and Printability, Western Michigan University (Kalamazoo, MI)].
  • In Bezug auf die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung haben die Erfinder festgestellt, dass die Dicke des trockenen Tintenfilms auf dem Substrat durch Abändern der Tintenstrahltintenformulierung eingestellt werden kann. Zum Erhalten einer geringeren Punktdicke kann eine solche Abänderung zumindest eines der folgenden beinhalten:
    • • Reduzieren des Harz/Pigment-Verhältnisses;
    • • Auswählen eines Harzes oder von Harzen, die eine angemessene Filmübertragung selbst bei einem reduzierten Harz/Pigment-Verhältnis ermöglichen;
    • • Verwenden feinerer Pigmentpartikel;
    • • Reduzieren der absoluten Menge an Pigment.
  • Zum Erhalten dickerer Punkte kann eine der entgegengesetzten Abänderungen (z.B. Erhöhen des Harz/Pigment-Verhältnisses) vorgenommen werden.
  • Solche Änderungen in der Formulierung können verschiedene Abänderungen in den Prozessbetriebsbedingungen erfordern oder vorteilhaft machen. Die Erfinder haben festgestellt, dass geringere Harz/Pigment-Verhältnisse eine relativ hohe Übertragungstemperatur erfordern können.
  • Für eine bestimmte Tintenstrahltintenformulierung kann eine erhöhte Übertragungstemperatur die Tintenfilmdicke reduzieren. Erhöhter Druck der Druckwalze oder des Zylinders gegen den Gegendruckzylinder während der Übertragung des Filmrückstands auf ein Substrat an der Pressstation kann die Tintenfilmdicke ebenfalls reduzieren. Ebenso kann die Tintenfilmdicke durch Erhöhen der Kontaktzeit zwischen dem Substrat und dem Zwischenübertragungselement erhöht werden, die austauschbar hier als „Bildübertragungselement“ bezeichnet und beide mit ITM abgekürzt werden.
  • Dennoch kann eine praktische, minimale, charakteristische (d.h. mediane) Dicke oder durchschnittliche Dicke für Tintenfilme, die gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt werden, etwa 100 nm sein. Noch typischer können solche Tintenfilme eine Dicke von zumindest 125nm, zumindest 150 nm, zumindest 175nm, zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 300 nm, zumindest 350 nm, zumindest 400 nm, zumindest 450 nm oder zumindest 500 nm haben.
  • Unter Verwendung der oben bereitgestellten Richtlinien für eine Filmdicke sind die Erfinder imstande, erfindungsgemäße Filmkonstruktionen mit einer charakteristischen Dicke oder durchschnittlichen Dicke von zumindest 600 nm, zumindest 700 nm, zumindest 800 nm, zumindest 1.000 nm, zumindest 1.200 nm oder zumindest 1.500 nm zu erhalten. Die charakteristische Dicke oder durchschnittliche Dicke eines Einzeltropfenfilms (oder eines einzelnen Tintenpunkts) kann höchstens etwa 2.000 nm, höchstens 1.800 nm, höchstens 1.500 nm, höchstens 1.200 nm, höchstens 1.000 nm oder höchstens 900 nm sein. Noch typischer kann die charakteristische Dicke oder durchschnittliche Dicke eines Einzeltropfenfilms höchstens 800 nm, höchstens 700 nm, höchstens 650 nm, höchstens 600 nm, höchstens 500 nm, höchstens 450 nm, höchstens 400 nm oder höchstens 350 nm sein.
  • Unter Verwendung der oben angeführten Filmdickenrichtlinien sind die Erfinder imstande, erfindungsgemäße Filmkonstruktionen zu erhalten, in welchen eine charakteristische Dicke oder durchschnittliche Dicke des Tintenfilms in einem Bereich von 100 nm, 125nm oder 150 nm bis zu 1.800 nm, 1.500 nm, 1.200 nm, 1.000 nm, 800 nm, 700 nm, 600 nm, 550 nm, 500 nm, 450 nm, 400 nm oder 350 nm sein kann. Noch typischer kann die charakteristische Dicke oder durchschnittliche Dicke des Tintenfilms in einem Bereich von 175nm, 200 nm, 225nm oder 250 nm bis zu 800 nm, 700 nm, 650 nm, 600 nm, 550 nm, 500 nm, 450 nm oder 400 nm sein. Eine geeignete optische Dichte und optische Gleichförmigkeit können unter Verwendung des Systems, Prozesses und der Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
  • Aspektverhältnis
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass der Durchmesser eines einzelnen Tintenpunkts in den Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung unter anderen durch Auswahl eines geeigneten Tintenabgabesystems zum Auftragen der Tinte (z.B. Ausstoßen) auf dem ITM und durch Einstellen der Tintenformulierungseigenschaften (z.B. Oberflächenspannung) auf die Anforderungen des besonderen Tintenkopfs eingestellt werden können.
  • Dieser Tintenfilmdurchmesser, DPunkt oder der durchschnittliche Punktdurchmesser auf der Substratfläche, DPunkt Durchschnitt, kann zumindest 10 Mikrometer, zumindest 15 µm oder zumindest 20 µm, und noch typischer, zumindest 30 µm, zumindest 40 µm, zumindest 50 µm, zumindest 60 µm oder zumindest 75 µm sein. DPunkt oder DPunkt Durchschnitt können höchstens 300 Mikrometer, höchstens 250 µm oder höchstens 200 µm, und noch typischer höchstens 175 µm, höchstens 150 µm, höchstens 120 µm oder höchstens 100 µm sein.
  • Im Allgemeinen können DPunkt oder DPunkt Durchschnitt im Bereich von 10 - 300 Mikrometer, 10 - 250 µm, 15 - 250 µm, 15-200 µm, 15 - 150 µm, 15 - 120 µm oder 15 - 100 µm sein. Noch typischer kann mit den gegenwärtig verwendeten Tintenformulierungen und einem besonderen Tintenkopf, DPunkt oder DPunkt Durchschnitt im Bereich von 20 - 120 µm, 25 - 120 µm, 30 - 120 µm, 30 - 100 µm, 40 - 120 µm, 40 - 100 µm oder 40 - 80 µm sein.
  • Jeder Einzeltropfentintenfilm oder einzelne Tintenpunkt ist durch ein dimensionsloses Aspektverhältnis gekennzeichnet, definiert durch: R Aspekt = D Punkt /H Punkt
    Figure DE202013012736U1_0017
    wobei RAspekt das Aspektverhältnis ist; DPunkt ein Durchmesser, charakteristischer Durchmesser, durchschnittlicher Durchmesser oder längster Durchmesser des Punkts ist; und HPunkt eine Dicke, charakteristische Dicke oder durchschnittliche Dicke des Punkts oder der Höhe der oberen Oberfläche des Punkts in Bezug auf das Substrat ist.
  • Das Aspektverhältnis kann zumindest 15, zumindest 20, zumindest 25 oder zumindest 30, und noch typischer zumindest 40, zumindest 50, zumindest 60, zumindest 75 sein. In vielen Fällen kann das Aspektverhältnis zumindest zumindest 95, zumindest 110 oder zumindest 120 sein. Das Aspektverhältnis ist typischerweise unter 200 oder unter 175.
  • Eindringen
  • In den Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung kann der Tintenpunkt im Wesentlichen auf eine obere Oberfläche des Drucksubstrats laminiert werden. Wie hier beschrieben, kann die Form des Punkts vor der Übertragungsoperation bestimmt oder weitgehend bestimmt werden und der Punkt wird als eine ganzheitliche Einheit auf das Substrat übertragen. Dieser ganzheitlichen Einheit kann im Wesentlichen ein Lösemittel fehlen, sodass es zu keinem Eindringen einer beliebigen Art von Material vom Tuchübertragungselement in oder zwischen Substratfasern kommt. Der kontinuierliche Punkt, der weitgehend organisches polymeres Harz und Farbstoff enthalten kann, haftet an der oberen Oberfläche des faserigen Drucksubstrats oder bildet eine laminierte Schicht darauf.
  • Solche kontinuierlichen Punkte werden typischerweise durch verschiedene Tintenstrahltechnologien erzeugt, wie Tropfenbei-Bedarf- und kontinuierliche Ausstoßtechnologien.
  • Die organischen polymeren Harze, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, sind typischerweise wasserlöslich oder wasserdispergierbar.
  • 3D und 3E stellen schematische Querschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion 300 und eines Tintenstrahltintenflecks bzw. einer Filmkonstruktion 370 nach dem Stand der Technik bereit. Unter Bezugnahme nun auf 3E enthält die Tintenstrahltintenfilmkonstruktion 370 einen Einzeltropfentintenfleck 305, der an einer Vielzahl von Substratfasern 320 in einer bestimmten kontinuierlichen Fläche eines faserigen Drucksubstrats 350 haftet oder auf diese laminiert ist. Das faserige Drucksubstrat 350 kann beispielsweise ein ungestrichenes Papier wie Hartpost-, Kopier- oder Offset-Papier sein. Das faserige Drucksubstrat 350 kann auch eines von verschiedenen massebeschichteten faserigen Drucksubstraten wie ein gestrichenes Offset-Papier sein.
  • Ein Teil eines Tintenflecks 305 ist unter der oberen Oberfläche des Substrats 350 zwischen Fasern 320 angeordnet. Verschiedene Komponenten der Tinte, enthaltend einen Teil des Farbstoffs, können in die obere Oberfläche gemeinsam mit dem Tintenträgerlösemittel eindringen, um zumindest teilweise ein Volumen 380 zu füllen, das zwischen Fasern 320 angeordnet ist. Wie dargestellt, kann ein Teil des Farbstoffs unterhalb von Fasern 320 zu einem Volumen 390 diffundieren oder wandern, das unterhalb von Fasern 320 angeordnet ist. In einigen Fällen (nicht dargestellt) kann etwas Farbstoff in die Fasern eindringen.
  • Im starken Gegensatz dazu enthält die erfindungsgemäße Tintenfilmkonstruktion 300 (in 3D) einen ganzheitlichen kontinuierlichen Tintenpunkt wie einzelnen Tintenpunkt 310, der auf einer oberen Oberfläche einer Vielzahl von Substratfasern 320 in einer bestimmten kontinuierlichen Fläche eines faserigen Drucksubstrats 350 angeordnet ist und fest an diesem haftet (oder an dieses laminiert ist). Die Adhäsion oder Laminierung kann vorwiegend oder im Wesentlichen eine physikalische Bindung sein. Die Adhäsion oder Laminierung kann eine geringe oder im Wesentlichen keine chemische Bindungseigenschaft oder genauer keine ionische Bindungseigenschaft haben.
  • Der Tintenpunkt 310 enthält zumindest einen Farbstoff, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist. Innerhalb der bestimmten kontinuierlichen Fläche des faserigen Substrats 350 gibt es zumindest eine Richtung (wie durch Pfeile 360 dargestellt - mehrere Richtungen) senkrecht zur oberen Oberfläche des Drucksubstrats 350. In Bezug auf alle Richtungen normal zu dieser oberen Oberfläche über die gesamte Punktfläche ist der Tintenpunkt 310 vollständig über der Fläche angeordnet. Das Volumen 380 zwischen Fasern 320 und das Volumen 390 unterhalb Fasern 320 sind im Wesentlichen frei von Farbstoff, Harz und sämtlichen und allen Komponenten der Tinte.
  • Die Dicke (HPunkt) eines Einzeltropfentintenfilms oder einzelnen Tintenpunkts 310 kann höchstens 1.800 nm, höchstens 1.500 nm, höchstens 1.200 nm, höchstens 1.000 nm oder höchstens 800 nm und noch typischer höchstens 650 nm, höchstens 600 nm, höchstens 550 nm, höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder höchstens 400 nm sein. Die Dicke (HPunkt) des Einzeltropfentintenpunkts 310 kann zumindest 50 nm, zumindest 100 nm oder zumindest 125 nm und noch typischer zumindest 150 nm, zumindest 175 nm, zumindest 200 nm oder zumindest 250 nm sein. Das Ausmaß des Eindringens einer Tinte in ein Drucksubstrat kann unter Verwendung verschiedener analytischer Techniken quantitativ bestimmt werden, von welchen viele den Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet bekannt sind. Verschiedene kommerzielle Analyselabors können eine solche quantitative Bestimmung des Ausmaßes eines Eindringens durchführen.
  • Diese analytischen Techniken enthalten die Verwendung verschiedener Färbungstechniken, wie Osmiumtetroxidfärbung (siehe Patrick Echlin, „Handbook of Sample Preparation for Scanning Electron Microscopy and X-Ray Microanalysis“ (Springer Science + Business Media, LLC 2009, S.140 - 143).
  • Eine Alternative zu Färbungstechniken kann für Tinten, die Metalle wie Kupfer enthalten, besonders geeignet sein. Time of Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (TOF-SIMS) wurde unter Verwendung eines TOF-SIMS V Spektrometers [Ion-ToF (Münster, Deutschland)] durchgeführt. Dieser Apparat stellt elementare und molekulare Informationen in Bezug auf die oberste Schicht organischer und anorganischer Oberflächen bereit und stellt auch Tiefenprofilierung und Bildgebung mit Tiefenauflösung im nanometrischen Maßstab, lateraler Submikronauflösung und chemischer Empfindlichkeit in der Größenordnung von 1 ppm bereit.
  • Eine Übersetzung der Rohdaten der TOF-SIMS in Konzentration kann durch Normalisieren der erhaltenen Signale zur Kohlenstoff- (C+) Konzentration, die durch Röntgenfotoelektronenspektroskopie (XPS) gemessen wird, in der Probe erfolgen. Die XPS-Daten wurden unter Verwendung einer Thermo VG Scientific Sigma Probe (England) erhalten. Eine kleinflächige chemische Analyse fester Oberflächen mit chemischen Bindungsinformationen wurde unter Verwendung einer mikrofokussierten (15 bis 400 µm) monochromatisierten Röntgenquelle erhalten. Winkelaufgelöste Informationen werden mit und ohne Kippen der Probe erhalten. Dies ermöglicht eine Tiefenprofilierung mit guter Tiefenauflösung.
  • Als Grundlinie wurde die atomare Konzentration von Kupfer innerhalb eines faserigen Papiersubstrats als Funktion von Tiefe gemessen. Die atomare Konzentration von Kupfer erwies sich an der Oberfläche bis zu einer Tiefe von mehreren Mikrometern hinab als im Wesentlichen null. Diese Prozedur wurde für zwei zyanfarbige Tintenstrahltintenfilmkonstruktionen nach dem Stand der Technik und für eine zyanfarbige Tintenfilmkonstruktion der vorliegenden Erfindung wiederholt.
  • 3F stellt eine Grafik bereit, die die atomare Konzentration von Kupfer [Cu] innerhalb des Tintenpunkts und innerhalb des faserigen Papiersubstrats als eine Funktion der ungefähren Tiefe innerhalb einer ersten zyanfarbigen Tintenstrahltintenfilmkonstruktion nach dem Stand der Technik zeigt. Das anfängliche [Cu], gemessen nahe der oberen Oberfläche der cyanhältigen Tintenfilmkonstruktion, war ungefähr 0,8 Atom-%. Innerhalb einer Tiefe von etwa 100 nm fiel [Cu] beständig auf etwa 0,1 Atom-%. Über einen Tiefenbereich von etwa 100 nm-1.000 nm fiel [Cu] von etwa 0,1 Atom-% auf etwa null. Daher ist offensichtlich, dass das Tintenstrahltintenpigment in das faserige Papiersubstrat eingedrungen war, wobei es möglicherweise eine Eindringtiefe von zumindest 700 nm, zumindest 800 nm oder zumindest 900 nm erreichte.
  • 3G stellt eine Grafik bereit, die die atomare Konzentration von Kupfer innerhalb der Tintenpunktkonstruktion als eine Funktion der ungefähren Tiefe innerhalb einer zweiten zyanfarbigen Tintenstrahltintenfilmkonstruktion nach dem Stand der Technik zeigt. Die anfängliche atomare Konzentration von Kupfer [Cu] innerhalb der Tintenpunktkonstruktion, gemessen nahe der oberen Oberfläche, war ungefähr 0,02 Atom-%. Diese Konzentration wurde im Allgemeinen über eine Tiefe von etwa 3.000 nm beibehalten. Über einen Tiefenbereich von etwa 3.000 nm bis fast 6.000 nm fiel [Cu] sehr allmählich auf etwa 0,01 Atom-%. Es scheint, als hätte diese Konstruktion nach dem Stand der Technik einen geringen oder keinen Tintenfilm auf der Oberfläche des Substrats und dass ein Eindringen des Pigments in das Substrat ausgeprägt war. (zumindest 5 - 6 Mikrometer).
  • 3H stellt Grafiken bereit, in welchen die atomare Konzentration von Kupfer innerhalb des Tintenpunkts und innerhalb des faserigen Papiersubstrats als eine Funktion der ungefähren Tiefe innerhalb einer zyanfarbigen Tintenfilmkonstruktion der vorliegenden Erfindung gezeigt wird. Die zwei Grafiken stellen Messungen dar, die an zwei verschiedenen Positionen („Probe 1“ und „Probe 2“) an der erfindungsgemäßen Tintenpunktkonstruktion vorgenommen wurden. Die anfängliche atomare Konzentration von Kupfer [Cu], gemessen nahe der oberen Oberfläche, war ungefähr 0,2 oder 0,4 Atom-% für Probe 1 bzw. Probe 2. Über eine Tiefe von etwa 75 bis etwa 100 nm stieg [Cu] beständig auf etwa 0,5 oder 0,7 Atom-% für die entsprechenden Proben. Bei einer Tiefe von etwa 100 nm bis etwa 175nm begann [Cu] stark zu fallen, wobei es eine Kupferkonzentration von im Wesentlichen null bei einer Tiefe von 200 - 250 nm bei beiden Proben erreicht. Es scheint, als wäre die erfindungsgemäße Konstruktion nur auf der Oberfläche des Substrats angeordnet und als wäre ein Eindringen von Pigment in das Substrat vernachlässigbar oder im Wesentlichen vernachlässigbar, sowohl im Sinne der Eindringtiefe wie auch im Sinne der Eindringungsmenge oder -fraktion.
  • Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, nehmen die Erfinder an, dass der anfänglich Anstieg in [Cu] über der Tiefe von 75 - 100 nm der Orientierung des Tintenpunkts aufgrund von Mikrokonturen des Substrats und einer Oberflächenrauheit des Tintenpunkts selbst zugeschrieben werden kann. Ebenso kann der Abfall in [Cu] auf im Wesentlichen null bei einer Tiefe von 200 - 250 nm den Mikrokonturen des Substrats zugeschrieben werden: für einen bestimmten Querschnitt innerhalb, und im Allgemeinen parallel zu der Fläche oder oberen Oberfläche des Substrats kann etwas von dem Tintenpunkt vorhanden sein (siehe gestrichelte Linie in 3D). Dennoch kann der Tintenpunkt zu Gänze über dem Substrat, in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Substratfläche angeordnet sein.
  • Oberflächenrauheit
  • Die Erfinder haben mittels Lasermikroskopie-Bildgebung und anderen Techniken beobachtet, dass die obere Oberfläche der Tintenpunkte in den Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung durch eine geringe Oberflächenrauheit gekennzeichnet sein kann, insbesondere, wenn die Substrate dieser Konstruktionen einen hohen Papier- (oder Substrat-) Glanz haben.
  • Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, nehmen die Erfinder an, dass die relative Flachheit oder Glätte der Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung weitgehend der Glätte der Trennschicht auf der Oberfläche des ITM und dem erfindungsgemäßen System und Prozess zugeschrieben werden kann, in dem die auftauchende Tintenfilmoberfläche im Wesentlichen zu jener dieser Oberflächenschicht komplementär ist, und in dem das sich entwickelnde Tintenfilmbild die komplementäre Topographie durch die Übertragung auf das Drucksubstrat im Wesentlichen beibehält oder vollständig beibehält.
  • Unter Bezugnahme nun auf 4A ist 4A ein Bild der Oberfläche einer Trennschicht eines ITM oder Tuchs, das gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Während die Oberfläche nominell flach sein kann, können verschiedene Vertiefungen (Einbuchtungen) und Erhebungen, typischerweise in der Größenordnung von 1 - 5 µm, beobachtet werden. Viele dieser Markierungen haben scharfe, unregelmäßige Formen. Ein Bild einer Tintenpunktoberfläche, die mit diesem Tuch erzeugt wird, das in 4B dargestellt ist, zeigt topografische Merkmale, die jenen, die in 4A dargestellt sind, überraschend ähnlich sind. Die Punktoberfläche ist mit einer großen Vielzahl von Markierungen mit scharfen, unregelmäßigen Merkmalen gesprenkelt, die den unregelmäßigen Markierungen in der Tuchoberfläche sehr ähnlich sind (und innerhalb deren Größenbereich liegen).
  • Es wurde ein glatteres Tuch eingebaut; 4C stellt ein Bild der Trennschicht dieses Tuchs bereit. Die unregelmäßigen Vertiefungen von 4A fehlen unübersehbar. Auf der äußerst glatten Oberfläche befinden sich sehr kreisförmige Oberflächenfehlerstellen, die vielleicht durch Luftblasen verursacht wurden, typischerweise mit einem Durchmesser von etwa 1 - 2 µm. Ein Bild einer Tintenpunktoberfläche, die mit dem Tuch, das in 4D bereitgestellt ist, erzeugt wurde, zeigt topografische Merkmale, die jenen, die in 4C dargestellt sind, auffallend ähnlich sind. Dieses Bild hat im Prinzip keine einzelnen Vertiefungen, sondern hat eine Anzahl stark kreisförmiger Oberflächenfehlstellen, die in Größe und Form jenen, die auf der Tuchoberfläche festgestellt werden, auffallend ähnlich sind.
  • Punktumkreischarakterisierung
  • Der Umkreis verschiedener Tintenpunkte oder -filme nach dem Stand der Technik kann charakteristisch eine Vielzahl von Vorwölbungen oder Abläufen und eine Vielzahl von Zuläufen oder Einbuchtungen aufweisen. Diese Tintenformen können unregelmäßig und/oder diskontinuierlich sein. Im starken Gegensatz dazu hat der Tintenstrahltintenpunkt, der gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, charakteristisch eine offenkundig abgerundete, konvexe, kreisförmige Form. Der Umkreis des Tintenpunkts der Erfindung kann relativ glatt, regelmäßig, kontinuierlich und gut definiert sein. Rundheit, Konvexität und Kantenzackigkeit des Tintenpunkts sind Strukturparameter, die zum Evaluieren oder Charakterisieren von Formen oder deren optischen Darstellungen verwendet werden.
  • Bei einem Vergleich der vergrößerten Bilder der Tintenformen nach dem Stand der Technik von 1A mit den erfindungsgemäßen Tintenpunkten von 1B oder bei einem Vergleich der vergrößerten Bilder der Tintenformen nach dem Stand der Technik von 2A und 2B mit den erfindungsgemäßen Tintenpunkten von 2C ist sofort erkennbar, dass sich das Aussehen der Tintenpunkte der vorliegenden Erfindung offenkundig von diesen Tintenformen nach dem Stand der Technik unterscheidet. Was das menschliche Auge sofort wahrnimmt, kann mit Bildverarbeitungstechniken quantifiziert werden. Verschiedene Charakterisierungen der Tintenformen sind in der Folge, nach einer Beschreibung des Bildaufnahmeverfahrens beschrieben.
  • Aufnahmeverfahren
    1. (1) Für jede der bekannten Drucktechnologien, die in der Studie verglichen wurden, wurden einzelne Punkte, Flecken oder Filmbilder verwendet, die auf gestrichenem Papier und auf ungestrichenem Papier gedruckt waren. In den anfänglichen Tests war das verwendete gestrichene Papier Condat Gloss® 135 gsm oder ein ähnliches; das verwendete ungestrichene Papier war Multi Fine Uncoated, 130 gsm oder ein ähnliches. Anschließend wurde eine Vielzahl von Substraten verwendet, enthaltend zahlreiche beschichtete und unbeschichtete faserige Substrate und verschiedene Kunststoffdrucksubstrate.
    2. (2) In Hinblick auf die erfindungsgemäße Drucktechnologie der Antragstellerin, wurden einzelne Tropfenpunktbilder auf gestrichenes Papier und auf ungestrichenes Papier gedruckt. Es wurde darauf geachtet, Substrate auszuwählen, die ähnliche Eigenschaften wie die Substrate der bekannten Tinte-Punkt-Konstruktionen, die in (1) verwendet wurden, zu haben.
    3. (3) Die Aufnahme der Punktbilder wurde mit einem OLS4000 (Olympus) Mikroskop vorgenommen. Durchschnittsfachleute auf dem Gebiet wissen, wie das Mikroskop einzustellen ist, um Brennpunkt, Helligkeit und Kontrast wie erforderlich zu erzielen, sodass die Bildeinzelheiten gut erkennbar sind. Diese Bildeinzelheiten enthalten die Punktkontur, die Farbvarianz innerhalb der Punktfläche und die faserige Struktur der Substratoberfläche.
    4. (4) Die Bilder wurden mit einer X100 optischen Zoomlinse mit einer Auflösung von 129 Mikrometer X 129 Mikrometer aufgenommen. Diese hohe Auflösung kann wesentlich sein, um feine Einzelheiten des Punkts und der faserigen Struktur der Substratoberfläche zu erhalten.
    5. (5) Die Bilder wurden in einem unkomprimierten Format (Tiff) mit einer Auflösung von 1024 x 1024 Pixel gespeichert. Bei komprimierten Formaten können Bilddaten verloren gehen.
    6. (6) Im Allgemeinen wurde ein einzelner Punkt oder Fleck für jede Drucktechnologie ausgewertet. Aus statistischer Sicht kann es jedoch vorteilhaft sein, (zumindest) 15 Punktbilder für jede Art von analysiertem Ausdruck zu erhalten und manuell die (zumindest) 10 repräsentativsten Punktbilder zur Bildverarbeitung auszuwählen. Die gewählten Punktbilder sollten im Sinne einer Punktform, Kontur und Farbvariation innerhalb der Punktfläche repräsentativ sein. Eine andere Methode zum Drucken von Punktproben, als „Sichtfeld“ bezeichnet, ist in der Folge beschrieben.
  • Punktkonturberechnung
  • Die Punktbilder wurden in die Bildverarbeitungssoftware (ImageXpert) geladen. Jedes Bild wurde in jeden der roten, grünen und blauen Kanäle geladen. Der Verarbeitungskanal wurde auf Basis eines Kriteriums höchster Sichtbarkeit gewählt. Zum Beispiel ergab der rote Kanal typischerweise für Cyan-Punkte die beste Punktmerkmalerkennbarkeit und wurde somit für den Bildverarbeitungsschritt gewählt; der grüne Kanal war typischerweise am besten für einen Magenta-Punkt geeignet. Die Punktkantenkontur wurde auf der Basis eines einzigen Schwellenwerts detektiert (automatisch berechnet). Bei Verwendung eines „Vollbildansicht“-Modus auf einer 21,5'' Anzeige wurde dieser Schwellenwert für jedes Bild manuell gewählt, sodass die berechnete Kantenkontur am besten mit der realen und sichtbaren Punktkante übereinstimmte. Da ein einziger Bildkanal verarbeitet wurde, war der Schwellenwert ein Grauwert (von 0 bis 255, wobei der Grauwert ein Nicht-Farbwert ist).
  • Ein berechneter Umkreiswert wurde von der Bildverarbeitungssoftware (z.B. ImageXpert) erhalten, wobei der Umkreiswert die Summe aller Distanzen zwischen den benachbarten, verbundenen Pixeln an der Kante des Punkts oder Flecks ist. Wenn zum Beispiel die XY-Koordinaten für benachbarte Pixel (x1, y1) und (x2, y2) sind, ist die Distanz √[(x2-x1)2 + (y2-y1)2], während der Umkreis gleich ∑{√[ (xi+1-xi)2 + (yi+1-yi 2]} ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist es wünschenswert, die Länge des Umkreises eines Tintenpunkts zu messen. Ein alternatives Verfahren zum Messen der Umkreislänge wird nun beschrieben. In einem ersten Schritt wird ein Bild, das einen Tintenpunkt umfasst, als Eingabe für einen Algorithmus verwendet, der eine Umkreislänge ausgibt. Die Pixeldimension MxN des Bilds kann in einer Zwei-Elemente-Anordnung oder einem geordneten Paar image_pixel_size gespeichert werden. Ein Beispiel des Wertes von image_pixel_size ist 1280,760 - in diesem Beispiel M=1280 und N=760. Dies entspricht einem an Bild mit 1280 Pixeln in der horizontalen Achse und 760 Pixeln in der vertikalen Achse. Anschließend wird das Bildvergrößerungsverhältnis oder die Skala erhalten und in einer Variable image-magnification gespeichert. Ein Beispiel für die Variable image_magnification ist 500. Bei einem Vergleich von Umkreisen zwischen Tintenpunkten im ersten und zweiten Bild ist verpflichtend, dass die Variablen image_pixel_size und image_magnification der zwei Bilder gleich sind. Es ist nun möglich, die entsprechende Länge eines quadratischen Pixels - d.h. die Seitenlänge in echten Längeneinheiten (z.B. Mikron) oder eines Pixels zu berechnen. Dieser Wert wird in einer Variable pixel_pitch gespeichert. Ein Beispiel der Variable pixel_pitch ist 0,05 µm. Das Bild wird nun durch Verfahren, die dem geschulten Fachmann bekannt sind, in eine Grauskala konvertiert. Ein vorgeschlagenes Verfahren ist eine Konvertierung des Eingangsbilds, wobei das Bild typischerweise in einem sRGB-Farbraum ist, in den L*a*b*-Farbraum. Sobald das Bild im Lab-Farbraum ist, werden die Werte für die Variablen a und b auf null geändert. Es ist nun möglich, einen Kantendetektionsoperator an dem Bild anzuwenden. Der bevorzugte Operator ist ein Canny-Kantendetektionsoperator. Es kann jedoch jeder Operator angewendet werden, der in der Technik bekannt ist. Die Operatoren sind nicht auf Derivate erster Ordnung, wie den Canny Operator, beschränkt, sondern auf für zweite Derivate offen. Darüber hinaus kann eine Kombination von Operatoren verwendet werden, um Ergebnisse zu erhalten, die zwischen Operatoren verglichen werden können, und anschließend „unerwünschte“ Kanten zu entfernen. Es kann günstig sein, einen Glättungsoperator wie einen Gaußschen Weichzeichner vor dem Anwenden des Kantendetektionsoperators anzuwenden. Die Höhe des angewendeten Schwellenwerts, wenn der Kantendetektionsoperator angewendet wird, ist so, dass zuerst eine Kante, die eine Endlosschleife bildet, in der Fläche zwischen dem zuvor beschriebenen, den Tintenpunkt umschließenden Kreis mit Minimalumfang und dem vom Tintenpunkt eingeschlossenen Kreis mit Maximalumfang erhalten wird. Es wird nun ein Ausdünnungsoperator implementiert, um die Endlosschleifenkante mit einer Breite von im Wesentlichen einem Pixel wiederzugeben. Für jedes Pixel, das nicht Teil der Endlosschleifenkante ist, wird sein L*-Wert auf null geändert, während für jedes Pixel, das Teil der Endlosschleifenkante ist, sein L*-Wert auf 100 geändert wird. Die Endlosschleifenkante ist als der Umkreis des Tintenpunkts definiert. Es wird eine Pixelverbindung als eine gerade Linie definiert, die mit Pixeln verbunden ist. Jedes Pixel entlang des Umkreises beinhaltet zwei Pixelverbindungen, eine erste Pixelverbindung und eine zweite Pixelverbindung. Diese zwei Pixelverbindungen definieren einen Pixelverbindungspfad innerhalb eines einzigen Pixels. In diesem Verfahren zur Berechnung einer Umkreislänge ist jedes Pixel ein quadratisches Pixel. Daher kann jede Pixelverbindung eine Linie von der Mitte des Pixels zu einem von acht möglichen Knoten bilden. Die möglichen Knoten sind die Ecken des Pixels oder ein Mittelpunkt zwischen zwei benachbarten Ecken des Pixels. Knoten an den Ecken der Pixel sind von der Art node_1, Knoten am Mittelpunkt zwischen zwei Ecken sind von der Art node_2. Als solches gibt es sechs Möglichkeiten von Pixelverbindungspfaden innerhalb eines Pixels. Diese können in drei Gruppen kategorisiert werden. Gruppe A, B und C. Jede Gruppe hat ihren eigenen entsprechenden Koeffizienten, nämlich coefficient_A, coefficient_B und coefficient_C. Der Wert von coefficient_A ist 1, der Wert von coefficient_B ist sqrt(2) und der Wert von coefficient_C ist (1+sqrt(2))/2. Gruppe A enthält Pixel, deren Pixelverbindungspfad mit Knoten der Art node_2 übereinstimmt. Gruppe B enthält Pixel, deren Pixelverbindungspfad mit Knoten der Art node_1 übereinstimmt. Gruppe C enthält Pixel, deren Pixelverbindungspfad mit Knoten der Art node_1 und Art node_2 übereinstimmt. Es ist nun möglich, die Pixellänge des Umkreises zu berechnen. Die Pixellänge des Umkreises wird durch Summieren aller Pixel im Umkreis, multipliziert mit ihrem entsprechenden Koeffizienten berechnet. Dieser Wert wird in der Variable perimeter_pixel_length gespeichert. Es ist nun möglich, die tatsächliche Länge des Tintenpunktumkreises zu berechnen. Dies erfolgt durch Multiplizieren von perimeter_pixel_length mit pixel_pitch.
  • Rundheit
  • Ein dimensionsloser Rundheitsfaktor (ER) kann definiert sein durch: ER = P 2 / ( 4π · A )
    Figure DE202013012736U1_0018
    wobei P der gemessene oder berechnete Umkreis ist und A die gemessene oder berechnete Fläche innerhalb des Tintenfilms, Punkts oder Flecks ist. Für einen perfekt glatten und kreisförmigen Tintenpunkt ist ER gleich 1.
  • Die Abweichung von einer runden, glatten Form kann durch den Ausdruck (ER - 1) dargestellt werden. Für einen perfekt kreisförmigen, idealisierten Tintenpunkt ist dieser Ausdruck gleich null.
  • Das R-Quadrat des Rundheitsfaktors kann für jede der 10 repräsentativsten Punktbilder berechnet werden, die für jede Art von Drucktechnologie ausgewählt werden, und es kann ein einzelner Durchschnittswert gebildet werden.
  • Für Tintenfilmkonstruktionen, in welchen das faserige Substrat (z.B. Papier) unbeschichtet ist, oder für Tintenfilmkonstruktionen, in welchen das faserige Substrat mit einer Beschichtung wie der Massenbeschichtung in gestrichenem Offset-Papier beschichtet ist (oder wie Beschichtungen, die ermöglichen, dass der Träger von traditioneller Tintenstrahltinte auf Wasserbasis die Papierfasern erreicht), ist die Abweichung von einer runden, glatten runden Form [(ER - 1), fortan „Abweichung“] für die Tintenpunkte der vorliegenden Erfindung nicht ideal und überschreitet 0.
  • Beispielhafte Tintenfilmbilder, die auf beschichteten (5A) und unbeschichteten (5B) Substraten angeordnet sind, werden für die folgenden Drucker: HP DeskJet 9000 (1); Digitalpresse: HP Indigo 7500 (2); Lithografischer Offset: Ryobi 755 (3); und Xerox DC8000 (4) und für die erfindungsgemäße Digitaldrucktechnologie (5) bereitgestellt. Diese Tintenfilmbilder wurden im Allgemeinen gemäß dem zuvor ausführlich erklärten Bildaufnahmeverfahren erhalten. Nach jedem Originalbild wird ein entsprechendes verarbeitetes Schwarz-Weiß-Bild bereitgestellt, in dem die vom Bildprozessor berechnete Kontur des Tintenpunkts, Films oder Flecks hervorgehoben ist und in dem die berechneten Konturen offenkundig den Konturen der Originalbilder ähnlich sind.
  • Für alle getesteten, beschichteten, faserigen (Papier) Substrate wiesen die typischen einzelnen erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Abweichung von einer runden glatten Form (ER - 1) von 0,16 bis 0,27 auf. Im starken Gegensatz dazu reichte die Abweichung von einer Rundheit der beschichteten Drucke der verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik von 1,65 bis 7,13.
  • Für alle getesteten unbeschichteten faserigen (Papier) Substrate wiesen die die typischen einzelnen erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Abweichung (ER - 1) von 0,28 bis 0,89 auf. Auf jedem dieser Substrate wiesen einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Abweichung (ER - 1) von höchstens 0,7, höchstens 0,6, höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25 oder höchstens 0,20 auf.
  • Im starken Gegensatz dazu reichte die Abweichung von einer Rundheit von Tintenfilmen in den unbeschichteten Drucken der verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik von 2,93 bis 14,87.
  • Eine zusätzliche Studie wurde an 19 faserigen Substraten unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften durchgeführt. Die Substrate enthielten beschichtete und unbeschichtete Substrate und holzfreie und mechanische Substrate. Die Substrate sind durch Unterschiede in Dicke, Dichte, Rauheit (z.B. Bendtsen-Zahl) oder Glätte (Glanz) usw. gekennzeichnet. Diese Substrate sind in Tabelle 1 identifiziert und teilweise charakterisiert.
  • Bei mehreren Substraten wird die Abweichung von einer Rundheit der erfindungsgemäßen Tintenpunktkonstruktionen mit Tintenbildern, die durch einen handelsüblichen Tintenstrahldrucker (unter Verwendung kompatibler Tintenpatronen, die vom Hersteller bereitgestellt werden) erzeugt wurden, in den in 5C bereitgestellten Balkengrafiken verglichen.
  • Es muss betont werden, dass in dieser zusätzlichen Studie die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung auf einer erfindungsgemäßen halbautomatischen Pilot-Digitaldruckpresse erzeugt wurden, in welcher die Übertragung der Tintenpunkte vom ITM auf das Drucksubstrat manuell durchgeführt wird und folglich mit einem Prägedruck, der etwas geringer und variabler als bei dem zuvor beschriebenen kommerziellen Prototyp einer vollautomatischen Digitaldruckpresse der vorliegenden Erfindung sein kann.
  • Zum Beispiel ist Substrat Nummer 6, Condat Gloss 135, dasselbe Substrat, das zuvor für den erfindungsgemäßen Tintenpunkt verwendet wurde, der in 5A dargestellt ist. Die Abweichung von einer Rundheit, die durch einen typischen Tintenpunkt erreicht wurde, war jedoch 0,362, was eine größere Abweichung als die Abweichungen (0,16 bis 0,27) aller erfindungsgemäßen Tintenpunkte darstellt, die mit dem kommerziellen Prototyp des erfindungsgemäßen Digitalpressdruckers gedruckt wurden. Ein (wenn auch geringerer) Anteil der erfindungsgemäßen Tintenpunkte, die auf der halbautomatischen Pilot-Druckpresse erzeugt wurden, erreichte Abweichungen, die so gering wie oder geringer als die niedrigste typische Abweichung (0,16) waren, die auf der kommerziellen Prototyp-Digitalpressdrucker erzielt wurden.
    Figure DE202013012736U1_0019
    Figure DE202013012736U1_0020
  • Unter Berücksichtigung aller beschichteten und unbeschichteten faserigen (Papier) Substrate ist die Abweichung von einer Rundheit der erfindungsgemäßen Tintenpunkte größer als null und kann zumindest 0,01, zumindest 0,02 oder zumindest 0,03 sein. Für jedes der 19 getesteten faserigen Substrate, die in Tabelle 1 bereitgestellt sind, wiesen zumindest einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Abweichung von einer Rundheit (sowohl auf unbeschichteten als auch auf beschichteten faserigen Substrate) von höchstens 0,30, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,15 oder höchstens 0,12 auf.
  • Die erfindungsgemäßen Tintenpunkte können, wenn sie an beschichteten (oder massebeschichteten) faserigen Substraten haften, typischerweise eine Abweichung von höchstens 0,20, höchstens 0,18, höchstens 0,16, höchstens 0,14, höchstens 0,12 oder höchstens 0,10 aufweisen. Für jedes der beschichteten Substrate, die in Tabelle 1 bereitgestellt sind, wiesen zumindest einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,09, höchstens 0,08, höchstens 0,07 oder höchstens 0,06 auf.
  • Da, wie oben angeführt, Tintenbilder eine extrem große Vielzahl einzelner Tintenpunkte oder Einzeltropfentintenfilme enthalten können, kann es bedeutsam sein, die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen statistisch zu definieren, wobei zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und in einigen Fällen, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 %, der erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte), die auf einem unbeschichteten oder beschichteten (oder massebeschichteten) faserigen Substrat angeordnet und regellos ausgewählt sind, eine Abweichung von einer Rundheit aufweisen können, die zumindest 0,01 oder zumindest 0,02 ist und höchstens 0,8, höchstens 0,65, höchstens 0,5, höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,2, höchstens 0,15, höchstens 0,12 oder höchstens 0,10 sein kann.
  • Wie bei einem einzelnen Tintenpunkt oder einem einzelnen Einzeltropfentintenpunkt können zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und noch typischer, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 % der erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder der erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte), die auf einem beschichteten (oder massebeschichteten) faserigen Substrat angeordnet und regellos ausgewählt sind, eine Abweichung von einer Rundheit aufweisen, die zumindest 0,01 oder zumindest 0,02 ist und höchstens 0,8, höchstens 0,65, höchstens 0,5, höchstens 0,35 oder höchstens 0,3 und noch typischer, höchstens 0,25, höchstens 0,2, höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,08, höchstens 0,07 oder höchstens 0,06 sein kann.
  • Zusätzliche Charakterisierungen, die sich auf eine Abweichung von einer Rundheit beziehen, sind in der Folge bereitgestellt.
  • Konvexität
  • Wie oben beschrieben, können die Tintenpunkte oder Filme nach dem Stand der Technik charakteristisch eine Vielzahl von Vorwölbungen oder Abläufen und eine Vielzahl von Zuläufen oder Einbuchtungen haben. Diese Tintenformen können unregelmäßig und/oder diskontinuierlich sein. Im starken Gegensatz dazu hat der Tintenstrahltintenfilm, der gemäß der vorliegenden Erfindung erzeugt wird, charakteristisch eine offenkundig abgerundete, konvexe, kreisförmige Form. Eine Punktkonvexität oder Abweichung davon ist ein Strukturparameter, der zum Auswerten oder Charakterisieren von Formen oder optischen Darstellungen davon verwendet werden kann.
  • Das Bildaufnahmeverfahren kann im Wesentlichen mit dem zuvor beschriebenen identisch sein.
  • Konvexitätsmessung
  • Die Punktbilder wurden in die Bildverarbeitungssoftware (ImageXpert) geladen. Jedes Bild wurde in jeden der roten, grünen und blauen Kanäle geladen. Der Verarbeitungskanal wurde nach dem Kriterium einer besten Erkennbarkeit gewählt. Zum Beispiel ergab der rote Kanal typischerweise für Cyan-Punkte die beste Punktmerkmalerkennbarkeit und wurde somit für den Bildverarbeitungsschritt gewählt; der grüne Kanal war typischerweise am besten für einen Magenta-Punkt geeignet. Die Punktkantenkontur wurde auf der Basis eines einzigen Schwellenwerts detektiert (automatisch berechnet). Bei Verwendung eines „Vollbildansicht“-Modus auf einer 21,5'' Anzeige wurde dieser Schwellenwert für jedes Bild manuell gewählt, sodass die berechnete Kantenkontur am besten mit der realen und sichtbaren Punktkante übereinstimmte. Da ein einziger Bildkanal verarbeitet wurde, war der Schwellenwert ein Grauwert (von 0 bis 255, wobei der Grauwert ein Nicht-Farbwert ist).
  • Es wurde ein MATLAB-Skript erstellt, um das Verhältnis zwischen der Fläche der minimalen konvexen Form, die die Punktkontur begrenzt, und der tatsächlichen Fläche des Punkts zu berechnen. Für jedes Tintenpunktbild wurden die (X,Y)-Sätze der Punkte der Punktkantenkontur, erstellt von ImageXpert, in MATLAB geladen.
  • Zur Verringerung der Empfindlichkeit einer Messung gegenüber Rauschen wurde die Punktkante durch ein Savitzky-Golay Filter (Bildverarbeitungstiefpassfilter) geleitet, um die Kantenkontur leicht zu glätten, aber ohne deren charakteristische Zackigkeit nennenswert zu verändern. Eine Fensterrahmengröße von 5 Pixeln erwies sich im Allgemeinen als geeignet.
  • Anschließend wurde eine konvexe Form minimaler Fläche erzeugt, um die geglättete Kantenkontur zu begrenzen. Das Konvexitätsverhältnis zwischen der konvexen Formfläche (CSA) und der tatsächlichen (berechneten) Punkt- oder Filmfläche (AA) wurde dann wie folgt berechnet: CX = AA/CSA
    Figure DE202013012736U1_0021
  • Die Abweichung von diesem Konvexitätsverhältnis oder „Nicht-Konvexität“, ist durch 1-CX oder DCPunkt dargestellt.
  • Für die oben beschriebenen beispielhaften Tintenpunktbilder, die auf beschichteten (5A) und unbeschichteten (5B) Substraten angeordnet sind, ist die konvexe Formfläche (CSA) dargestellt, wie sie die tatsächliche Punktfläche (AA) umgibt, und das Konvexitätsverhältnis ist in Form von Prozent bereitgestellt.
  • In den Tintenfilmbildern von 5A, die auf beschichteten Substraten angeordnet sind, reichte die Konvexität der Druckbilder der verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik von 87,91 % bis 94,97 % (~0,879 bis 0,950 in fraktioneller Form), entsprechend einer Abweichung von einer Konvexität von 0,050 bis 0,121. Im starken Gegensatz dazu wies der erfindungsgemäße Tintenpunkt eine Konvexität von 99,48 % (~0,995) auf, entsprechend einer Abweichung von einer Konvexität von etwa 0,005. Diese Abweichung ist etwa 1/10 bis 1/25 der Abweichung, die sich bei den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik zeigte. In absoluten Werten ist die Abweichung zumindest 0,04 kleiner als die Abweichung, die sich bei den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik zeigte.
  • Der Unterschied zwischen den erfindungsgemäßen Punktbildern und jenen der verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik kann auf unbeschichteten Substraten deutlicher sein. In den Tintenfilmbildern von 5B, die auf unbeschichteten Substraten angeordnet sind, reichte die Konvexität der Druckbilder der verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik von 65,58 % bis 90,19 % (~0,656 bis 0,902 in fraktioneller Form), entsprechend einer Abweichung von einer Konvexität von 0,344 bis 0,098. Im starken Gegensatz dazu wies der erfindungsgemäße Tintenpunkt eine Konvexität von 98,45 % (~0,985) auf, entsprechend einer Abweichung von einer Konvexität von etwa 0,015. Diese Abweichung ist zumindest 1/6 bis 1/20 der Abweichung, die sich bei den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik zeigte. In absoluten Werten ist die Abweichung zumindest 0,08 kleiner als die Abweichung, die sich bei den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik zeigte.
  • Eine andere oben beschriebene Studie wurde durchgeführt, in der die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung auf 19 verschiedenen faserigen Substraten angeordnet wurden. In Tabelle 1 ist die Nicht-Konvexität typischer erfindungsgemäßer Punkte bereitgestellt. Die Nicht-Konvexität der Tintenpunkte in den Tintenfilmkonstruktionen ist grafisch in den Balkengrafiken dargestellt, die in 5D bereitgestellt sind.
  • Wie in der Studie einer Abweichung von einer Rundheit weisen die gedruckten Punkte der vorliegenden Erfindung eine bessere Konvexität in Bezug auf die Bilder nach dem Stand der Technik für jedes bestimmte Substrat, beschichtet oder unbeschichtet auf.
  • Für alle 19 getesteten faserigen Substrate weisen die typischen erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Nicht-Konvexität von 0,004 bis 0,021 auf. Für jedes der 19 getesteten faserigen Substrate wiesen zumindest einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Nicht-Konvexität von höchstens 0,018, höchstens 0,016, höchstens 0,015, höchstens 0,014 oder höchstens 0,013 auf.
  • Für alle getesteten massebeschichteten faserigen Substrate weisen typische erfindungsgemäße Tintenpunkte eine Nicht-Konvexität von 0,004 bis 0,015 auf. Für jedes dieser beschichteten faserigen Substrate wiesen zumindest einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Nicht-Konvexität von höchstens 0,014, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009, höchstens 0,008 oder höchstens 0,007 auf.
  • Für jedes der unbeschichteten Substrate wiesen zumindest einige der erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine Nicht-Konvexität von höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,022, höchstens 0,020, höchstens 0,018, höchstens 0,016, höchstens 0,015, höchstens 0,014 oder höchstens 0,013 auf.
  • Da, wie oben angeführt, Tintenbilder eine extrem große Vielzahl einzelner Punkte oder Einzeltropfentintenfilme (zumindest 20, zumindest 100 oder zumindest 1.000) aufweisen können, kann es bedeutsam sein, die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen statistisch zu definieren, wobei zumindest 10 %, zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und in einigen Fällen, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 %, der erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte), die auf einem beliebigen unbeschichteten oder beschichteten (oder massebeschichteten) faserigen Substrat angeordnet und regellos ausgewählt sind, eine Nicht-Konvexität von höchstens 0,04, höchstens 0,035, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,020, höchstens 0,017, höchstens 0,014, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009, höchstens 0,008 oder höchstens 0,007 aufweisen können.
  • Zumindest 10 %, zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und in einigen Fällen, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 %, dieser erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte) können eine Nicht-Konvexität von zumindest 0,001, zumindest 0,002 oder zumindest 0,0025 aufweisen.
  • Wie bei einem einzelnen Tintenpunkt oder einem einzelnen Einzeltropfentintenpunkt können zumindest 10 %, zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und noch typischer, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 %, der erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder der erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte), die auf einem beliebigen unbeschichteten oder beschichteten (oder „massebeschichteten“) faserigen Substrat angeordnet und regellos ausgewählt sind, eine Nicht-Konvexität in einem Bereich von 0,001 - 0,002 bis 0,05, 0,001 - 0,002 bis 0,04, 0,001 - 0,002 bis 0,035, 0,001 - 0,002 bis 0,030, 0,001 - 0,002 bis 0,025, 0,001 - 0,002 bis 0,020, 0,001 - 0,002 bis 0,015, 0,001 - 0,002 bis 0,012 oder 0,001 bis 0,010 aufweisen,
  • Für jedes beschichtete oder „massebeschichtete“ faserige Drucksubstrat können diese selben Punkte eine niedrigere Nicht-Konvexität in einem Bereich von 0,001 - 0,002 bis 0,020, 0,001 - 0,002 bis 0,015, 0,001 - 0,002 bis 0,012, 0,001 - 0,002 bis 0,010, 0,001 bis 0,008, 0,001 bis 0,007, 0,001 bis 0,006, 0,001 bis 0,005 oder 0,001 bis 0,004 aufweisen.
  • Für jedes unbeschichtete faserige Drucksubstrat können diese selben Punkte eine Nicht-Konvexität in einem Bereich von 0,001 - 0,002 bis 0,05, 0,001 - 0,002 bis 0,04, 0,001 - 0,002 bis 0,035, 0,001 - 0,002 bis 0,030, 0,001 - 0,002 bis 0,025, 0,001 - 0,002 bis 0,020, 0,001 - 0,002 bis 0,015, 0,001 - 0,002 bis 0,012 oder 0,001 bis 0,010 aufweisen.
  • Zusätzliche Charakterisierungen, die sich auf Tintenpunktkonvexität beziehen, sind in der Folge bereitgestellt.
  • Referenztinte
  • Die Tintenpunkte in den Tintenpunktkonstruktionen der vorliegenden Erfindung können beständig gute Formeigenschaften (z.B. Konvexität, Rundheit, Kantenzackigkeit und dergleichen) aufweisen, unabhängig, in einem hohen Grad, von den besonderen örtlichen topografischen Merkmalen des Substrats, und unabhängig, in einem hohen Grad, von der Art von Drucksubstrat (z.B. massebeschichtete oder unbeschichtete Drucksubstrate) . Die Formeigenschaften der Tintenpunkte in den Tintenpunktkonstruktionen der vorliegenden Erfindung sind jedoch nicht vollkommen von der Art von Drucksubstrat unabhängig, wie die unteren Rahmen von 5A (beschichtetes faseriges Substrat) gegenüber den unteren Rahmen von 5B (unbeschichtetes faseriges Substrat) beweisen. Die Qualität von Tintenpunkten in verschiedenen bekannten Drucktechnologien, und insbesondere in direkten wässrigen Tintenstrahltechnologien, können im Wesentlichen mit der Art von Drucksubstrat stärker variieren.
  • Es kann eine Referenztintenstrahltinte, gemeinsam mit einem Referenzdruckverfahren dafür, verwendet werden, um die verschiedenen optischen Eigenschaften von Tintenpunktkonstruktionen auf einer Substrat-zu-SubstratBasis durch Normalisieren dieser Eigenschaften auf das Drucksubstrat strukturell zu definieren.
  • Die Referenztinte enthielt 15 % Basacid Black X34 flüssig (BASF), 60 % Propylenglycol und 25 % destilliertes Wasser. Die Farbe wurde einem Gemisch aus Wasser und Propylenglycol zugegeben. Nach 5 Minuten Rühren wurde die Tinte durch ein 0,2 Mikrometer Filter geleitet. Die Referenztintenzusammensetzung ist einfach und die Komponenten sind generisch oder zumindest im Handel erhältlich. Falls Basacid Black X34 flüssig (BASF) nicht erhältlich ist, kann stattdessen ein ähnlicher schwarzer Tintenstrahlfarbstoff verwendet werden. In jedem Fall kann eine Lieferung der Referenztinte von Landa Corporation, POB 2418, Rehovot 7612301, Israel, erhalten werden.
  • Die Referenztinte wurde mit einem FUJIFILM Dimatix Materials Printer, DMP-2800, ausgestattet mit einem 10 pL Druckkopf, DMC-11610, gedruckt. Die Druckparameter waren wie folgt eingestellt:
    • Tintentemperatur: 25 °C
    • Substrattemperatur: 25 °C
    • Zündspannung: 25 V
    • Meniskussollpunkt: 2,0 (Inch Wasser)
    • Abstand vom Druckkopf zum Substrat: 1 mm.
  • Die Druckvorrichtung ist im Handel erhältlich. Falls nicht erhältlich, kann ein funktionell äquivalenter (oder im Wesentlichen funktionell äquivalenter) Drucker verwendet werden. Alternativ kann eine solche Druckvorrichtung mit freundlicher Genehmigung von Landa Corporation, POB 2418, Rehovot 7612301, Israel, zur Verfügung gestellt werden.
  • Die Referenztintenstrahltinte wurde zubereitet und auf verschiedene Drucksubstrate gedruckt, wie oben beschrieben. Die gedruckten Punkte wurden einer Bildverarbeitung zur Charakterisierung von Rundheit und Konvexität unterzogen.
  • 5E-1 stellt vergleichende Balkengrafiken der Abweichung von einer Rundheit für Tintenpunkte, die gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, gegenüber Tintenpunkten, die unter Verwendung der Referenztintenformulierung und des Druckverfahrens wie oben beschrieben erzeugt wurden, bereit. Die Vergleichsstudie wurde mit 10 faserigen Substraten unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften durchgeführt; diese enthielten sowohl beschichtete als auch unbeschichtete Substrate. Die Substrate sind in Tabelle 2 identifiziert und teilweise charakterisiert, die ferner die Ergebnisse für eine Abweichung von einer Rundheit der Vergleichsstudie für jedes der 10 faserigen Substrate bereitstellt.
  • Es ist offenkundig, dass für alle faserigen Substrate, (masse-) beschichtete und unbeschichtete, die erfindungsgemäßen Punktkonstruktionen geringere Abweichungen von einer Rundheit (ER - 1 oder DRPunkt) aufweisen. Der höchste Wert von DRPunkt, 0,19, der für ein unbeschichtetes Substrat (Hadar Top) erhalten wurde, ist noch immer kleiner als 1/5 des niedrigsten Rundheitsabweichungswerts der Referenztintenpunkte (RDR), 1,16, der für ein beschichtetes „Silk“ Substrat (Sappi Magno Satin) erhalten wurde.
    Figure DE202013012736U1_0022
    Figure DE202013012736U1_0023
  • Auf einer Basis pro Substrat ist der Unterschied zwischen DRPunkt und RDR noch ausgeprägter. Das Verhältnis von DRPunkt/RDR, auch als der Koeffizient „K1“ bezeichnet, reicht von etwa 0,02 bis etwa 0,07, entsprechend einem Faktor von 14:1 bis 50:1 auf einer Basis pro Substrat.
  • Daher kann gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Koeffizient K1 höchstens 0,25, höchstens 0,22, höchstens 0,20, höchstens 0,17, höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,09 oder höchstens 0,08, sowohl für beschichtete (massebeschichtete) als auch unbeschichtete Substrate sein, und in einigen Fällen, höchstens 0,070, höchstens 0,065, höchstens 0,060, höchstens 0,055, höchstens 0,050, höchstens 0,045 oder höchstens etwa 0,04.
  • Koeffizient K1 kann zumindest 0,010, zumindest 0,015, zumindest 0,180 oder zumindest etwa 0,020 sein. In einigen Fällen kann Koeffizient K1 zumindest 0,03, zumindest 0,04, zumindest 0,05, zumindest 0,06, zumindest etwa 0,07, zumindest etwa 0,075, zumindest etwa 0,08, zumindest etwa 0,09, zumindest etwa 0,10 sein.
  • Für beschichtete Substrate kann Koeffizient K1 höchstens 0,070, höchstens 0,065, höchstens 0,060 oder höchstens 0,055, und in einigen Fällen, höchstens 0,050, höchstens 0,045, höchstens 0,040, höchstens 0,035, höchstens 0,030, höchstens 0,025 oder höchstens 0,022 sein.
  • 5E-2 stellt vergleichende Balkengrafiken einer Tintenpunktkonvexität der Tintenpunktkonstruktionen von 5E-1 für jedes der 10 oben beschriebenen faserigen Substrate bereit. Tabelle 3 stellt die Nicht-Konvexitätsergebnisse der Vergleichsstudie für jedes der 10 faseriges Substrate bereit.
    Figure DE202013012736U1_0024
    Figure DE202013012736U1_0025
  • Es ist offenkundig, dass für alle faserigen Substrate, (masse-) beschichtete und unbeschichtete, die erfindungsgemäßen Punktkonstruktionen niedrigere Nicht-Konvexitäten (1 - CX oder DCPunkt) aufweisen. Der höchste Wert von DCPunkt, der für ein unbeschichtetes Substrat (Hadar Top) erhalten wurde, 0,010, ist noch immer kleiner als 2/5 des niedrigsten Rundheitsabweichungswerts der Referenztintenpunkte (RDR), der für ein beschichtetes Glanzsubstrat (Arjowiggins Gloss) erhalten wurde, 0,026.
  • Auf einer Basis pro Substrat ist der Unterschied zwischen DCPunkt und RDC noch ausgeprägter. Das Verhältnis von DCPunkt/RDC, auch als der Koeffizient „K“ bezeichnet, reicht von etwa 0,04 bis etwa 0,17, entsprechend einem Faktor von 6:1 bis 25:1, auf einer Basis pro Substrat.
  • Daher kann gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Koeffizient K höchstens 0,35, höchstens 0,32, höchstens 0,30, höchstens 0,27, höchstens 0,25, höchstens 0,22, höchstens 0,20, höchstens 0,19 oder höchstens 0,18 sein, sowohl für beschichtete (massebeschichtete) als auch unbeschichtete Substrate. Koeffizient K kann zumindest 0,010, zumindest 0,02, zumindest 0,03 oder zumindest etwa 0,04 sein. In einigen Fällen kann Koeffizient K zumindest 0,05, zumindest 0,07, zumindest 0,10, zumindest 0,12, zumindest 0,15, zumindest 0,16, zumindest 0,17, zumindest 0,18, zumindest 0,19 oder zumindest etwa 0,20 sein.
  • Für unbeschichtete Substrate kann Koeffizient K höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,09, höchstens 0,08 oder höchstens 0,075 sein und in einigen Fällen höchstens 0,070, höchstens 0,065, höchstens 0,060 oder höchstens 0,055 und in einigen Fällen höchstens 0,050, höchstens 0,045 oder höchstens 0,040.
  • Koeffizient K kann zumindest 0,020, zumindest 0,03, zumindest 0,04, zumindest 0,06, zumindest 0,07 oder zumindest etwa 0,08 sein. In einigen Fällen, insbesondere für verschiedene massebeschichtete Substrate, kann Koeffizient K zumindest 0,10, zumindest etwa 0,12, zumindest etwa 0,14, zumindest etwa 0,16, zumindest etwa 0,18 oder zumindest etwa 0,20 sein.
  • Sichtfeld
  • Die Tintenpunkte in den Tintenpunktkonstruktionen der vorliegenden Erfindung können beständig gute Formeigenschaften (z.B. Konvexität, Rundheit, Kantenzackigkeit und dergleichen) aufweisen, unabhängig, in einem hohen Grad, von den besonderen örtlichen topografischen Merkmalen des Substrats, und unabhängig, in einem hohen Grad, von der Art von Drucksubstrat (beschichtete oder unbeschichtete Drucksubstrate, Kunststoffdrucksubstrate usw.). Die Qualität von Tintenpunkten in verschiedenen bekannten Drucktechnologien und in direkten wässrigen Tintenstrahltechnologien insbesondere, können mit der Art von Drucksubstrat und mit den besonderen örtlichen topografischen Merkmalen des Substrats beachtlich variieren. Es ist sofort erkennbar, dass beispielsweise, wenn ein Tintentropfen auf eine besonders flache örtliche Kontur mit einer relativ homogenen Substratfläche (wie eine breite Faser) ausgestoßen wird, der erhaltene Tintenpunkt signifikant bessere Formeigenschaften in Bezug auf die anderen oder durchschnittlichen Tintenpunkte zeigen kann, die anderswo auf dem Substrat angeordnet sind.
  • Unter Verwendung einer statistischeren Methode kann jedoch besser zwischen den erfindungsgemäßen Tintenpunktkonstruktionen in Bezug auf Tintenpunktkonstruktionen der Technik unterschieden werden. Daher können in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Tintenpunktkonstruktionen als eine Vielzahl von Tintenpunkten charakterisiert sein, die auf dem Substrat innerhalb eines repräsentativen Sichtfelds angeordnet sind. Unter der Annahme, dass die Charakterisierung des Punkts durch Bildverarbeitung erhalten wird, enthält ein Sichtfeld eine Vielzahl von Punktbildern, von welchen zumindest 10 Punktbilder zur Bildverarbeitung geeignet sind. Sowohl das Sichtfeld als auch die zur Analyse gewählten Punktbilder sind vorzugsweise für die Gesamtpopulation von Tintenpunkten auf dem Substrat repräsentativ (z.B. im Sinne der Punktform).
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „geometrische Projektion“ auf ein imaginäres geometrisches Konstrukt, das auf eine gedruckte Fläche eines Drucksubstrats projiziert wird.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „einzelner Tintenpunkt“ auf jeden Tintenpunkt oder jedes Tintenpunktbild, der bzw. das zumindest teilweise innerhalb der „geometrischen Projektion“ angeordnet ist, der bzw. das weder ein „Satellit“ noch einer überlappender Punkt oder ein überlappendes Punktbild ist.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „mittlere Abweichung“ in Bezug auf die Rundheit, Konvexität und dergleichen einer Vielzahl von „einzelnen Tintenpunkten“, auf die Summe der individuellen einzelnen Tintenpunktabweichungen, dividiert durch die Anzahl individueller einzelner Tintenpunkte.
  • Prozedur
  • Eine gedruckte Probe, die vorzugsweise ein hohes Aufkommen an Einzeltintenpunkten enthält, wird entweder manuell auf dem LEXT Mikroskop unter Verwendung einer X20 Vergrößerung abgetastet, um ein Feld zu erhalten, das zumindest 10 Einzelpunkte in einem einzelnen Rahmen enthält. Es sollte darauf geachtet werden, ein Feld zu wählen dessen Tintenpunktqualität für die gesamte Tintenpunktqualität der gedruckten Probe ziemlich repräsentativ ist.
  • Jeder Punkt innerhalb des ausgewählten Rahmens wird separat analysiert. Punkte, die durch die Rahmenränder (die als eine quadratische geometrische Projektion angesehen werden können) „gespalten“ werden, werden als Teil des Rahmens angesehen und analysiert. Sämtliche Satelliten und überlappenden Punkte sind aus der Analyse ausgeschlossen. Ein „Satellit“ ist als ein Tintenpunkt definiert, dessen Fläche kleiner als 25 % der durchschnittlichen Punktfläche der Punkte innerhalb des Rahmens für Rahmen mit einer im Allgemeinen homogenen Punktgröße ist oder als ein Tintenpunkt, dessen Fläche kleiner als 25 % des nächsten benachbarten Punkts für nicht homogene Rahmen ist.
  • Jeder einzelne Tintenpunkt wird anschließend mit einem X100 Zoom vergrößert und eine Bildverarbeitung kann gemäß der Prozedur ausgeführt werden, die hier zuvor in Bezug auf die Konvexitäts- und Rundheitsprozeduren bereitgestellt wurde.
  • Ergebnisse
  • 5F-1 stellt eine vergrößerte Ansicht eines kleinen Feldes von Tintenpunkten auf einem massebeschichteten faserigen Substrat (Arjowiggins, beschichtet, recycelt, Glanz, 170 gsm) dar, wobei das Feld mit einem im Handel erhältlichen wässrigen Direkttintenstrahldrucker erzeugt wird. Tintenbild A ist ein Satellit und ist aus der Analyse ausgeschlossen. Punkt B ist durch den Rahmenrand gespalten und ist in der Analyse enthalten (d.h. der vollständige Tintenpunkt wird analysiert). Der Schwanz oder die Projektion C wird als der Teil des Tintenpunkts angesehen, der an seiner linken Seite angeordnet ist. Daher enthält das Feld nur 6 Tintenpunkte zur Bildverarbeitung.
  • 5F-2 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Feldes einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, in der das massebeschichtete Substrat mit jenem von 5F-1 identisch ist. Tintenbild D ist beispielsweise ein Satellit und ist aus der Analyse ausgeschlossen. Somit enthält das Feld 12 Tintenpunkte zur Bildverarbeitung.
  • Aus einem Vergleich der Figuren ist offenkundig, dass das Feld von Tintenpunkten, die in 5F-1 angezeigt sind, eine bessere Punktform und durchschnittliche Punktform, in Bezug auf das Feld von Tintenpunkten aufweist, das in 5F-2 angezeigt ist.
  • 5G-1 stellt eine vergrößerte Ansicht eines Feldes von Tintenpunkten oder Flecken auf einem unbeschichteten faserigen Substrat (Hadar Top, unbeschichtet, Offset 170gsm) bereit, wobei das Feld mit einem im Handel erhältlichen wässrigen Direkttintenstrahldrucker erzeugt wird. Bei höherer Vergrößerung wurde offensichtlich, dass Punkte E und F einzelne individuelle Punkte sind. Während mehrere Flecken angemessen rund und gut geformt sind, zeigen die meisten der Flecken eine schlechte Rundheit und Konvexität, mit schlecht definierten Kanten, und scheinen mehrere Tintenzentren zu enthalten, die verbunden oder schwach verbunden sind.
  • Im starken Gegensatz dazu stellt 5G-2 eine vergrößerte Ansicht eines Feldes einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, in der das unbeschichtete Substrat mit jenem von 5G-1 identisch ist. Jeder Tintenpunkt weist eine gute Rundheit und Konvexität auf und hat gut definierte Kanten. Darüber hinaus ist jeder Tintenpunkt auf der Oberseite des groben, unbeschichteten faserigen Substrats angeordnet.
  • Eine Abweichung von Rundheits- und Nicht-Konvexitätsdaten für jedes der Felder ist in Tabellen 4A - 4D bereitgestellt.
  • Die Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung wiesen (durchschnittliche) Nicht-Konvexitäten von 0,003 für das beschichtete Arjowiggins-Substrat und 0,013 für das unbeschichtete Hadar Top-Substrat auf. Diese durchschnittlichen Werte sind den Nicht-Konvexitäten äußerst ähnlich, die einzelne Tintenpunkte der vorliegenden Erfindung auf diesen Substraten aufwiesen (0,004 bzw. 0,010). Ebenso wiesen die Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung (durchschnittliche) Abweichungen von einer Rundheit von 0,059 für das beschichtete Arjowiggins-Substrat und 0,273 für das unbeschichtete Hadar Top-Substrat auf. Diese durchschnittlichen Werte sind höher als, aber ziemlich ähnlich wie, die Abweichungen von einer Rundheit, die die einzelnen Tintenpunkte der vorliegenden Erfindung auf diesen Substraten aufwiesen (0,026 bzw. 0,239). Wie zuvor angegeben und wie für das Auge aus 5F-2 und 5G-2 offenkundig ist, neigen Tintenpunkte in den Tintenpunktkonstruktionen der vorliegenden Erfindung dazu, beständig gute Formeigenschaften (wie Konvexität und Rundheit) aufzuweisen, weitgehend unabhängig von den besonderen örtlichen topografischen Merkmalen des Substrats.
  • Diese beispielhaften Ergebnisse wurde auf mehreren zusätzlichen faserigen Substraten, sowohl auf massebeschichteten als auch unbeschichteten, bestätigt.
  • Für alle getesteten massebeschichteten faserigen Substrate weisen Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Nicht-Konvexität von höchstens 0,05, höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,020, höchstens 0,015, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009 oder höchstens 0,008 auf.
  • Für alle getesteten unbeschichteten faseriges Substrate weisen Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Nicht-Konvexität von höchstens 0,085, höchstens 0,07, höchstens 0,06, höchstens 0,05, höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,020, höchstens 0,018 oder höchstens 0,015 auf.
    Figure DE202013012736U1_0026
    Figure DE202013012736U1_0027
  • In einigen Ausführungsformen ist die Feld-Nicht-Konvexität zumindest 0,0005, zumindest 0,001, zumindest 0,002, zumindest 0,003 oder zumindest etwa 0,004. In einigen Fällen, und insbesondere für unbeschichtete faserige Substrate, kann die Feld- oder mittlere Nicht-Konvexität zumindest 0,05, zumindest 0,07, zumindest 0,10, zumindest 0,12, zumindest 0,15, zumindest 0,16, zumindest 0,17 oder zumindest 0,18 sein.
  • Für alle getesteten massebeschichteten faserigen Substrate wiesen Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,60, höchstens 0,50, höchstens 0,45, höchstens 0,40, höchstens 0,35, höchstens 0,30, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,17, höchstens 0,15, höchstens 0,12 oder höchstens 0,10 auf.
  • Für alle getesteten unbeschichteten faseriges Substrate wiesen Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,85, höchstens 0,7, höchstens 0,6, höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,22 oder höchstens 0,20 auf.
  • In einigen Ausführungsformen ist die mittlere Abweichung von einer Rundheit zumindest 0,010, zumindest 0,02, zumindest 0,03 oder zumindest etwa 0,04. In einigen Fällen kann die Abweichung von einer Rundheit zumindest 0,05, zumindest 0,07, zumindest 0,10, zumindest 0,12, zumindest 0,15, zumindest 0,16, zumindest 0,17 oder zumindest 0,18 sein.
  • Während die oben beschriebenen Werte einer Nicht-Konvexität und Abweichung von einer Rundheit für Felder mit zumindest 10 Punkten sind, die zur Auswertung geeignet sind, gelten sie ferner für Felder mit zumindest 20, zumindest 50 oder zumindest 200 solcher geeigneten Punkte. Darüber hinaus haben die Erfinder festgestellt, dass die Unterscheidung zwischen sowohl den Nicht-Konvexitätswerten als auch Werten für eine Abweichung von einer Rundheit der erfindungsgemäßen Tintenpunktkonstruktionen gegenüber Tintenpunktkonstruktionen nach dem Stand der Technik mit zunehmender Feldgröße statistisch noch signifikanter wird.
  • Für alle getesteten Kunststoffsubstrate, die in der Folge ausführlicher beschrieben sind, wiesen die Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung eine mittlere Nicht-Konvexität von höchstens 0,075, höchstens 0,06, höchstens 0,05, höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,020, höchstens 0,015, höchstens 0,012, höchstens 0,010, höchstens 0,009 oder höchstens 0,008 auf; die Felder der Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung wiesen eine mittlere Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,8, höchstens 0,7, höchstens 0,6, höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,18 oder höchstens 0,15 auf. Glatte Kunststoffe, wie ataktisches Polypropylen und verschiedene Polyester, wiesen eine mittlere Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,18, höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,08, höchstens 0,06, höchstens 0,05, höchstens 0,04 oder höchstens 0,035 auf.
  • Kunststoffsubstrate
  • 5H-1 - 5H-3 stellen vergrößerte Draufsichten von Tintenpunktkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, in welchen ein Tintenpunkt auf jedes von verschiedenen beispielhaften Kunststoffdrucksubstraten gedruckt ist, enthaltend biaxial orientiertes Polypropylen -- BOPP (5H-1); anti-statischen Polyester (5H-2); und ataktisches Polypropylen (5H-3).
  • Auf allen verschiedenen verwendeten Kunststoffdrucksubstraten, und wie in beispielhafter Weise in 5H-1 - 5H-3 dargestellt, wiesen die Tintenpunkte der vorliegenden Erfindung bessere optische und Formeigenschaften auf, enthaltend Rundheit, Konvexität, Kantenzackigkeit und Oberflächenrauheit.
  • 5H-4 stellt eine vergrößerte Draufsicht eines Tintenpunkts bereit, der auf ein Polyestersubstrat gemäß der vorliegenden Erfindung gedruckt ist. 5H-4 stellt ferner eine Querschnittsansicht bereit, die die Oberflächenrauheit des Tintenpunkts und Substrats zeigt. Der Tintenpunkt hat eine Höhe von etwa 600 nm. Die Abweichung in der Höhe ist kleiner als ±50 nm über den mittleren 80 % des Punktdurchmessers und kleiner als ±25nm über den mittleren 60 % des Punktdurchmessers.
  • Beispielhafte Abweichungen von einer Rundheit und Nicht-Konvexitäten sind in Tabelle 5 bereitgestellt. Tabelle 5
    Substratart ER - 1 1 - CX
    BOPP 0,1442 0,0097
    Anti-statischer
    Polyester 0,0288 0,0016
    Ataktisches
    Polypropylen 0,0299 0,0020
  • Die Nicht-Konvexität oder Abweichung von einer Konvexität für Tintenpunkte, die auf eine Reihe von Kunststoffdrucksubstraten gedruckt waren, war höchstens 0,020, höchstens 0,018, höchstens 0,016, höchstens 0,014, höchstens 0,012 oder höchstens 0,010. Zumindest einige der Tintenpunkte, auf allen diesen Substraten enthaltend BOPP, wiesen Nicht-Konvexitäten von höchstens 0,008, höchstens 0,006, höchstens 0,005, höchstens 0,004, höchstens 0,0035, höchstens 0,0030, höchstens 0,0025 oder höchstens 0,0020 auf. Auf dem Polyester- und dem ataktischen Polypropylensubstrat wiesen typische Tintenpunkte Nicht-Konvexitäten von höchstens 0,006, höchstens 0,004, höchstens 0,0035 und sogar noch typischer, höchstens 0,0030, höchstens 0,0025 oder höchstens 0,0020 auf.
  • An allen getesteten Kunststoffsubstraten wiesen einzelne Tintenpunkte in den Tintenpunktkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung eine typische Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,8, höchstens 0,7, höchstens 0,6, höchstens 0,5, höchstens 0,4, höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,18 oder höchstens 0,15 auf. Auf verschiedenen glatten Kunststoffen, wie ataktischem Polypropylen und verschiedenen Polyestern, wiesen einzelne Tintenpunkte eine typische Abweichung von einer Rundheit von höchstens 0,35, höchstens 0,3, höchstens 0,25, höchstens 0,20, höchstens 0,18, höchstens 0,15, höchstens 0,12, höchstens 0,10, höchstens 0,08, höchstens 0,06, höchstens 0,05, höchstens 0,04 oder höchstens 0,035 auf.
  • 5H-5 - 5H-7 stellen jeweils eine vergrößerte Ansicht eines Feldes mit einer Tintenpunktkonstruktion gemäß der vorliegenden Erfindung bereit, wobei jedes Feld Tintenpunkte enthält, die auf ein entsprechendes Kunststoffsubstrat gedruckt sind. In 5H-5 ist das Substrat anti-statischer Polyester; in 5H-6 ist das Substrat Polypropylen (BOPP WBI 35 Mikron (Dor, Israel)); in 5H-7 ist das Drucksubstrat ataktisches Polypropylen. In allen diesen Feldern weist jeder Tintenpunkt eine gute Rundheit und Konvexität auf, hat gut definierte Kanten und ist auf der Oberseite des besonderen Kunststoffsubstrats angeordnet. Die Tintenpunkte von erfindungsgemäßen Tintenpunkte-auf-Kunststoff-Konstruktionen können den Tintenpunkte auf massebeschichteten Substraten sehr ähnlich sein, insbesondere in Bezug auf die Rundheit, Konvexität, Kantenzackigkeit und andere optische Formeigenschaften. Für eine Reihe von Kunststoffsubstraten zeigen die erfindungsgemäßen Tintenpunkte-auf-Kunststoff-Konstruktionen optische Formeigenschaften (z.B. Abweichung von einer Rundheit, Nicht-Konvexität) die jenen der massebeschichteten Substrate gleich sind oder diese übersteigen.
  • Optische Gleichförmigkeit
  • Die Originaltintenfilmbilder, die in 5A und 5B bereitgestellt sind, sind nicht optisch gleichförmig. Im Allgemeinen sind die Tintenfilmbilder, die auf unbeschichtetem Papier angeordnet sind, weniger optisch gleichförmig als die entsprechenden Tintenfilmbilder, die auf beschichtetem Papier angeordnet sind.
  • Darüber hinaus kann beobachtet werden, dass die erfindungsgemäßen Tintenpunkte eine bessere optische Gleichförmigkeit im Vergleich zu den verschiedenen Tintenformen nach dem Stand der Technik aufweisen. Dies scheint sowohl für unbeschichtete als auch beschichtete bedruckte Substrate zu gelten. Was mit dem menschlichen Auge sofort wahrgenommen wird, kann mit Bildverarbeitungstechniken quantifiziert werden. Das Verfahren zum Messen einer Tintenpunktgleichförmigkeit ist in der Folge bereitgestellt.
  • Messung der optischen Gleichförmigkeit
  • Die Punktbilder werden in die ImageXpert Software geladen, vorzugsweise unter Verwendung der oben angeführten statistischen Regeln. Jedes Bild wird in jeden der roten, grünen und blauen Kanäle geladen. Der für die Bildverarbeitung gewählte Kanal ist der Kanal, der die am besten sichtbaren Einzelheiten aufweist, die die Punktkontur und Farbvarianz innerhalb der Punktfläche und die Substratfläche der faserigen Struktur enthalten. Zum Beispiel ist der rote Kanal typischerweise am besten für einen Cyan-Punkt geeignet, während der grüne Kanal typischerweise am besten für einen Magenta-Punkt geeignet ist.
  • Für jeden der gewählten Punkte wird ein Linienprofil (vorzugsweise 3 Linienprofile für jeden der zumindest 10 repräsentativsten Punkte) über die Punktfläche gemessen, wobei es durch den Mittelpunkt des Punkts geht. Da das Linienprofil an einem einzigen Kanal gemessen wird, werden Grauwerte (0 - 255, Nicht-Farbwerte) gemessen. Die Linienprofile werden über den Mittelpunkt des Punkts genommen und bedecken nur die inneren zwei Drittel des Punktdurchmessers, um Kanteneffekte zu vermeiden. Der Standard für die Abtastfrequenz ist etwa 8 optische Messungen entlang des Linienprofils (8 gemessene Grauwerte, die gleichmäßig entlang jedem Mikrometer oder 125 Nanometer +/- 25 Nanometer pro Messung entlang des Linienprofils beabstandet sind), die die automatische Frequenz der ImageXpert Software war und sich für die vorliegende Aufgabe als geeignet und robust erwiesen hat.
  • Die Standardabweichung (STD) jedes der Linienprofile wird berechnet und für mehrere Linienprofil-STDs für jede Art von gedrucktem Bild wird ein einziger Durchschnittswert ermittelt.
  • 6A-1 bis 6J-2 stellen Bilder von Tintenklecksen oder Punkten bereit, die unter Verwendung verschiedener Drucktechnologien erhalten werden, sowie optische Gleichförmigkeitsprofile für diese. Genauer, 6A-1 bis 6E-1 stellen Tintenpunktbilder, die auf unbeschichtetem Papier angeordnet sind, für die folgenden Drucktechnologien bereit: HP DeskJet 9000 (6A-1); Digitalpresse: HP Indigo 7500 (6A-2); Offset: Ryobi 755 (6A-3); Xerox DC8000 (6A-4); und für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drucktechnologie (6A-5). Ebenso stellen 6F-1 bis 6J-1 Tintenpunktbilder, die auf massebeschichtetem Papier angeordnet sind, für diese Drucktechnologien bereit.
  • 6A-2 bis 6J-2 stellen eine Grafik, die den (farblosen) Grau-Relativwert als eine Funktion der Position auf der Linie zeigt, die durch den Mittelpunkt des Tintenpunktbildes geht, für jedes der Tintenpunktbilder bereit, die durch 6A-1 bis 6E-1 (auf unbeschichtetem Papier) bzw. durch 6F-1 bis 6J-1 (auf beschichtetem Papier) bereitgestellt sind. Ein relativ flaches lineares Profil für ein bestimmtes Tintenpunktbild gibt eine hohe optische Gleichförmigkeit entlang der Linie an.
  • Die STD jedes der Linienprofile jeder Art von gedrucktem Bild ist in Tabelle 6 sowohl für unbeschichtete als auch beschichtete Substrate bereitgestellt. Die Ergebnisse scheinen zu bestätigen, dass die Tintenpunkte, die auf den unbeschichteten faserigen Drucksubstraten angeordnet sind, eine schlechtere Gleichförmigkeit in Bezug auf die entsprechenden Tintenpunkte aufweisen, die auf den beschichteten faserigen Drucksubstraten angeordnet sind.
  • Darüber hinaus hatte für unbeschichtete Substrate das Linienprofil des erfindungsgemäßen Tintenfilms, der durch das erfindungsgemäße System und den erfindungsgemäßen Prozess erzeugt wurde, eine STD von 4,7, die günstig im Vergleich zu den STDs ist, die mit den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik (13,7 bis 19,1) erhalten wurden. Für beschichtete Substrate hatte das Linienprofil des erfindungsgemäßen Tintenpunkts der durch das erfindungsgemäße System und den erfindungsgemäßen Prozess erzeugt wurde, eine STD von 2,5, die günstig im Vergleich zu den STDs ist, die mit den verschiedenen Technologien nach dem Stand der Technik (4 bis 11,6) erhalten wurden.
  • Bei einem Vergleich zwischen Filmen oder Punkten auf gestrichenen Papieren war der Durchschnitt jeder der Standardabweichungen (STD) der Punktprofile der vorliegenden Erfindung immer unter 3. Allgemeiner ist die STD der Punktprofile der vorliegenden Erfindung kleiner als 4,5, kleiner als 4, kleiner als 3,5, kleiner als 3 oder kleiner als 2,7. Tabelle 6
    STANDARDABWEICHUNG
    Unbeschichtet Beschichtet
    HP DeskJet 9000 19,1 4
    HP Indigo 7500 13,7 11, 6
    Offset: Ryobi 755 18,6 5,75
    Xerox DC8000 15,4 7
    Erfindungsgemäßes System 4,7 2,5
  • Im starken Gegensatz dazu war die STD des Offset-Punkt-Gleichförmigkeitsprofils 5,75, und die STD des LEP (Indigo) Punkt-Gleichförmigkeitsprofils war 11,6.
  • Daher unterscheiden sich die STD-Werte für die Punkte der vorliegenden Erfindung offenkundig von den STD-Werten der beispielhaften gedruckten Punkte nach dem Stand der Technik, sowohl auf beschichteten als auch auf ungestrichenen Papieren.
  • Bei einem Vergleich zwischen Filmen oder Punkten auf ungestrichenen Papieren war die Standardabweichung (STD) der Punktprofile der vorliegenden Erfindung immer unter 5. Allgemeiner ist die STD der Punktprofile der vorliegenden Erfindung kleiner als 10, kleiner als 8, kleiner als 7 oder kleiner als 6.
  • Da, wie oben angeführt, Tintenbilder eine extrem große Vielzahl von individuellen oder einzelnen Tintenpunkten enthalten können (zumindest 20, zumindest 100, zumindest 1.000, zumindest 10.000 oder zumindest 100.000), kann es bedeutsam sein, die erfindungsgemäßen Tintenpunktkonstruktionen statistisch zu definieren, wobei zumindest 10 %, zumindest 20 % oder zumindest 30 %, und in einigen Fällen, zumindest 50 %, zumindest 70 % oder zumindest 90 %, der erfindungsgemäßen Tintenpunkte (oder erfindungsgemäßen Einzeltropfentintenpunkte), die auf einem beliebigen unbeschichteten oder beschichteten (oder massebeschichteten) faserigen Substrat angeordnet sind, die obengenannten Standardabweichungen für ungestrichene Papier und für massegestrichene Papiere aufweisen.
  • Optische Dichte
  • Tintenformulierungen, die ein 1:3 Verhältnis von Pigment (Clariant Hostajet Black O-PT Nanodispersion) zu Harz enthalten, wurden gemäß Beispiel 6 zubereitet. Die Formulierungen wurden auf Condat Gloss® beschichtetes Papier (135 gsm) unter Verwendung verschiedener Beschichtungsrakeln aufgetragen, wodurch nasse Schichten mit einer charakteristischen Dicke von 4 - 50 Mikrometer erhalten wurden.
  • Die oben bereitgestellte Formulierung enthält ungefähr 9,6 % Tintenfeststoffe, wovon 25 % Pigment und etwa 75 % Harz ist, auf das Gewicht bezogen. In allen Tests wurde das Verhältnis von Harz zu Pigment bei 3:1 gehalten. Die Tintenfeststofffraktion in den Tintenformulierungen variierte zwischen 0,05 und 0,12, auf das Gewicht bezogen (5 % bis 12 %). Der Abzug wurde standardmäßig, direkt auf das Papier durchgeführt. Die Dicke jedes erhaltenen Tintenfilms wurde berechnet.
  • Die optische Dichte wurde mit einem X-Rite® 528 Spektrodensitometer, unter Verwendung von Status-„T“-Modus, absolut, gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 7 bereitgestellt. 12 stellt die erhaltenen optischen Dichtepunkte bereit, gemeinsam mit einer angepassten Kurve (der untersten Kurve) der erreichten optischen Dichte als eine Funktion von Filmdicke. Obwohl wir nicht wissen, ob die Formulierung eine Formulierung nach dem Stand der Technik ist, kann die angepasste Kurve die optischen Dichtefähigkeiten nach dem Stand der Technik darstellen. Tabelle 7
    Größe der Mayer-Rakel (µm) Tintenfeststofffraktion Tintenfilmdicke (µm) Optische Dichte
    50 0,096 4,80 2,35
    24 0,096 2,30 2,10
    12 0,096 1,15 1,85
    6 0,096 0,58 1,40
    4 0,096 0,38 1,10
    12 0,050 0,60 1,40
    12 0,075 0,90 1,58
    12 0,120 1,44 2,00
  • Die optische Dichte der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen kann zumindest 5 %, zumindest 7 %, zumindest 10 %, zumindest 12 %, zumindest 15 %, zumindest 18 %, zumindest 20 %, zumindest 22 %, zumindest 25 %, zumindest 28 %, zumindest 30 %, zumindest 35 % oder zumindest 40 % höher als einer der erhaltenen und in 12 eingetragenen optischen Dichtepunkte und/oder höher als ein Punkt auf der angepassten Kurve sein, dargestellt durch die Funktion: OD Grundlinie = 0,5321425673 + 1,87421537367 * H Film − 0,8410126431754 * ( H Film ) 2 + 0,1716685941273 * ( H Film ) 3 − 0,0128364454332 * ( H Film ) 4
    Figure DE202013012736U1_0028
    wobei:
    • ODGrundlinie die optische Dichte ist, die durch die angepasste Kurve bereitgestellt wird, und
    • HFilm die durchschnittliche Dicke oder durchschnittliche Höhe des Tintenfilms ist, der auf einem Drucksubstrat wie einem faserigen Drucksubstrat angeordnet ist.
  • Die beispielhaften Kurven, die über der angepassten Kurve in 12 angeordnet sind, sind optische Dichtekurven der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion, in welchen die optischen Dichte 7 % höher bzw. 15 % höher als ODGrundlinie ist.
  • In absoluten Zahlen kann die optische Dichte der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen (ODErfindung) zumindest 0,08, zumindest 0,10, zumindest 0,12, zumindest 0,15, zumindest 0,18, zumindest 0,20, zumindest 0,25, zumindest 0,30, zumindest 0,35 oder zumindest 0,40 höher sein als bei einem der optischen Dichtepunkte, die erhalten werden und in 12 eingetragen sind, und/oder höher als jeder Punkt auf der angepassten Kurve, die durch die oben bereitgestellte Funktion (ODGrundlinie) dargestellt ist. Zusätzlich kann, für eine Filmdicke von zumindest 1,5 Mikron, ODErfindung zumindest 0,45, zumindest 0,50, zumindest 0,55, zumindest 0,60, zumindest 0,70, zumindest 0,80, zumindest 0,90, zumindest 1,00, zumindest 1,10 oder zumindest 1,25 höher sein als jeder der optischen Dichtepunkte, die erhalten werden und in 12 eingetragen sind, und/oder höher als jeder Punkt auf der angepassten Kurve, die durch die oben bereitgestellte Funktion dargestellt ist.
  • 13 stellt die Messungen einer optischen Dichte von 12 bereit, eingetragen als eine Funktion von Pigmentgehalt oder berechneter durchschnittlicher Pigmentdicke (TPig). Die optischen Dichten (Y-Achse) von 13 sind mit jenen identisch, die in 12 dargestellt sind, aber die Variable der X-Achse ist Pigmentgehalt oder berechnete durchschnittliche Pigmentdicke, anstelle einer durchschnittlichen gemessenen oder berechneten Tintenfilmdicke. Somit, OD Grundlinie = 0,5321425673 + 7,49686149468 * T Pig − 3,3640505727016 * ( T Pig ) 2 + 0,6866743765092 * ( T Pig ) 3 − 0,0513457817328 * ( T Pig ) 4
    Figure DE202013012736U1_0029
  • Im Fall von schwarzen Pigmenten, wie schwarzen Pigmenten, die Kohlenschwarz enthalten oder im Wesentlichen daraus bestehen, kann die berechnete durchschnittliche Pigmentdicke annähernd gleich der Tintenfeststoffdicke, multipliziert mit der Gewichtsfraktion des Pigments innerhalb der Tintenfeststofffraktion sein (beispielsweise ist in der oben genannten Formulierung die Gewichtsfraktion des Pigments 0,25).
  • Die optische Dichte der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen kann zumindest 5 %, zumindest 7 %, zumindest 10 %, zumindest 12 %, zumindest 15 %, zumindest 18 %, zumindest 20 %, zumindest 22 %, zumindest 25 %, zumindest 28 %, zumindest 30 %, zumindest 35 % oder zumindest 40 % höher sein als jeder der optischen Dichtepunkte, die erhalten werden und in 13 eingetragen sind, und/oder höher als jeder Punkt auf der angepassten Kurve von ODGrundlinie als eine Funktion der berechneten durchschnittlichen Pigmentdicke.
  • In absoluten Werten kann die optische Dichte der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen (ODErfindung) zumindest 0,08, zumindest 0,10, zumindest 0,12, zumindest 0,15, zumindest 0,18, zumindest 0,20, zumindest 0,25, zumindest 0,30, zumindest 0,35 oder zumindest 0,40 höher sein als jeder der optischen Dichtepunkte , die erhalten werden und in 13 eingetragen sind, und/oder höher als jeder Punkt auf der angepassten Kurve, die durch die oben bereitgestellte Funk (ODGrundlinie) dargestellt ist. Zusätzlich kann für eine Filmdicke von zumindest 1,5 Mikron, ODErfindung zumindest 0,45, zumindest 0,50, zumindest 0,55, zumindest 0,60, zumindest 0,70, zumindest 0,80, zumindest 0,90, zumindest 1,00, zumindest 1,10 oder zumindest 1,25 höher sein als jeder der optischen Dichtepunkte, die erhalten werden und in 13 eingetragen sind, und/oder höher als jeder Punkt auf der angepassten Kurve von ODGrundlinie als eine Funktion der berechneten durchschnittlichen Pigmentdicke.
  • Farbraumvolumen
  • Der Farbraum einer bestimmten Drucktechnologie kann als die Gesamtsumme aller Farben definiert werden, die die Drucktechnologie wiedergeben kann. Während Farbräume auf verschiedene Weisen dargestellt werden können, wird ein vollständiger Farbraum im Allgemeinen in einem dreidimensionalen Farbraum dargestellt.
  • ICC- (International Color Consortium) Profile werden häufig von im Handel erhältlicher Software zur Auswertung des Farbraumvolumens verwendet.
  • ISO Standard 12647-2 (‚Amended Standard‘-Version), der hier zum Zweck der Bezugnahme für alle Zwecke zitiert wird, als wäre er zur Gänze hier angegeben, betrifft verschiedene Druckparameter für lithografische Offset-Prozesse, enthaltend CIELAB-Koordinaten, Glanz und ISO-Helligkeit für fünf typische Offset-Substrate.
  • ISO Amended Standard 12647-2 definiert CIELAB-Koordinaten von Farben für die Druckabfolge Schwarz-Cyan-Magenta-Gelb, für jedes der fünf typischen Offset-Substrate, und definiert, basierend darauf, für jedes dieser Substrate einen resultierenden Farbraum eines lithografischen Offset-Drucks.
  • In der Praxis können die Farbraumvolumenkapazitäten nach dem Stand der Technik höchstens etwa 400 Kilo(ΔE)3 für beschichtetes holzfreies Papier (z.B. Typ 1 und möglicherweise Typ 2 von ISO Amended Standard 12647-2) sein, das als Substrat im lithografischen Offset-Druck verwendet wird.
  • Die Farbraumvolumenkapazitäten nach dem Stand der Technik können etwas niedriger für Typ 3 Substrate (höchstens etwa 380 Kilo(ΔE)3) und für andere Arten von lithografischen Offset-Drucksubstraten sein, wie ungestrichene Papiere, z.B. verschiedene unbeschichtete Offset-Papiere, wie Typ 4 und Typ 5 von ISO Amended Standard 12647-2. Die Farbraumvolumenkapazitäten nach dem Stand der Technik können höchstens etwa 350 Kilo(ΔE)3 für solche unbeschichtete Offset-Papiere sein.
  • Es wird angenommen, dass die Druckbilddicke (Einzelpunkt oder Film), die mit diesen Farbraumvolumina verbunden ist, zumindest 0,9 - 1,1 Mikrometer ist.
  • Im starken Gegensatz dazu kann das Farbraumvolumen der Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung, wie zum Beispiel durch ICC-Profile bestimmt, die oben bereitgestellten Farbraumvolumina überschreiten oder deutlich überschreiten. Für jede besondere Art von Substrat kann das Farbraumvolumen der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen die entsprechende bestehende Farbraumvolumenkapazität um zumindest 7 %, zumindest 10 %, zumindest 12 %, zumindest 15 %, zumindest 18 %, zumindest 20 %, zumindest 25 %, zumindest 30 % oder zumindest 35 % überschreiten.
  • Das Farbraumvolumen der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen kann die bereitgestellten, jeweiligen, Farbraumvolumenkapazitäten um zumindest 25 Kilo(ΔE)3, zumindest 40 Kilo(ΔE)3, zumindest 60 Kilo(ΔE)3, zumindest 80 Kilo(ΔE)3, zumindest 100 Kilo(ΔE)3, zumindest 120 Kilo(ΔE)3, zumindest 140 Kilo(ΔE)3 oder zumindest 160 Kilo(ΔE)3 überschreiten.
  • In absoluten Werten kann das Farbraumvolumen der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen durch Farbraumvolumina von zumindest 425 Kilo(ΔE)3, zumindest 440 Kilo(ΔE)3, zumindest 460 Kilo(ΔE)3, zumindest 480 Kilo(ΔE)3 oder zumindest 500 Kilo(ΔE)3 gekennzeichnet sein. Für Typ 1 und Typ 2 Substrate und dergleichen können die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen ferner durch Farbraumvolumina von zumindest 520 Kilo(ΔE)3, zumindest 540 Kilo(ΔE)3, zumindest 560 Kilo(ΔE)3 oder zumindest 580 Kilo(ΔE)3 gekennzeichnet sein.
  • Ohne sich auf eine Theorie festlegen zu wollen, nehmen die Erfinder an, dass das verbesserte Farbraumvolumen wie auch die oben beschriebene verbesserte optische Dichte zumindest teilweise oder weitgehend der Laminierung des erfindungsgemäßen Tintenfilms auf eine obere Oberfläche des Drucksubstrats zugeschrieben werden können. Da die Form des Films weitgehend vor der Übertragung auf das Substrat bestimmt werden kann, kann der Film ganzheitlich vom ITM auf das Substrat übertragen werden. Diese ganzheitliche, kontinuierliche Einheit kann im Wesentlichen frei von Lösemittel sein, sodass es zu keinem Eindringen einer Art von Material vom Tuch in oder zwischen die Substratfasern kommt. Der ganzheitliche Film kann eine laminierte Schicht bilden, die vollständig über der oberen Oberfläche des faserigen Drucksubstrats angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen können die verschiedenen angegebenen Farbraumvolumina enthalten, nicht nur innerhalb des 0,9 - 1,1 Mikrometer Filmdickenbereichs, sondern überraschenderweise bei durchschnittlichen Filmdicken oder Höhen, die niedriger oder deutlich niedriger als der Bereich von 0,9 - 1,1 Mikrometer sind. Die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen können durch diese Farbraumvolumina für Tintenfilmdicken von kleiner als 0,8 µm, kleiner als 0,7 µm, kleiner als 0,65 µm, kleiner als 0,6 µm, kleiner als 0,55 µm, kleiner als 0,5 µm, kleiner als 0,45 µm oder kleiner als 0,4 µm charakterisiert sein.
  • Die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen können auch die verschiedenen angegebenen Farbraumvolumina bei durchschnittlichen Filmdicken erreichen, die höchstens 4 Mikrometer, höchstens 3,5 µm, höchstens 3 µm, höchstens 2,6 µm, höchstens 2,3 µm, höchstens 2 µm, höchstens 1,7 µm, höchstens 1,5 µm, höchstens 1,3 µm oder höchstens 1,2 µm sind.
  • Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen auch eine vollständige Abdeckung der Farbräume, die durch den obengenannten ISO Standard definiert sind, innerhalb der oben beschriebenen Filmdickenbereiche erreichen.
  • Ein neuer Standard in Entwicklung, ISO Standard 15339, ist in Tabelle 8 bereitgestellt. Tabelle 8
    Referenzdruckbedingung Name Typische Verwendung Volumen ISO 15339 dE(CIELAB)3
    1 Universal ColdsetNews Zeitungsdruck, kleiner Farbraum, Druck mit Coldset Offset, Flexodruck, Buchdruck usw. 100812,3 (23 % Pantone)
    2 Universal HeatsetNews Verbesserter Zeitungsdruck, moderater Farbraum, Druck mit Heatset oder einer ähnlichen Technologie 184483,3 (32 % Pantone)
    3 Universal PremUncoated Utility-Druck auf einem matten ungestrichenen Papier 176121,3 (31 % Pantone)
    4 Universal SuperCal Allgemeiner Druck auf super-kalandriertem Papier 262646,2 (39 % Pantone)
    5 Universal PubCoated Magazinveröffentlichung 345892,2 (47 % Pantone)
    6 Universal PremCoated Großer Farbraum, Druck mit Bogen-Offset, Tiefdruck 398593,1 (52 % Pantone)
    7 Universal Extra Large Digitaler Druck und möglicherweise andere Druckprozesse mit großem Farbraum 515753,2 (62 % Pantone)
  • Farbraumdrucke wurden mit Dimatix SAMBA Einfachdurchlauf-Tintenstrahldruckköpfen mit einer nominellen Auflösung von 1200 dpi und mit Bereitstellen eines durchschnittlichen Tropfenvolumens von 9 pL vorgenommen.
  • Tinte im Druckkopf wurde bei 22 °C gehalten, das Tuch wurde bei 70 °C gehalten. Eine manuelle Trocknung wurde bei etwa 450 °C bei einem Volumenfluss von 16CFM ausgeführt. Die Übertragungstemperatur war etwa 130 °C. Tintenformulierungen wurden im Wesentlichen wie oben in Bezug auf Beispiele 2, 5, 8 und 9 beschrieben zubereitet.
  • Für jeden Durchlauf wurden 170 Felder unterschiedlicher Farbkombinationen gedruckt und mit einem Spektrophotometer gemessen, um den Farbraum zu schaffen. Jede Farbtrennung wurde der Reihe nach auf ein erwärmtes Tuch gedruckt und manuell ungefähr 2 Sekunden getrocknet. Die Reihenfolge der Trennungen war Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz. Sobald alle Trennungen gedruckt waren, wurde das Bild durch Anwenden von Druck mit einem zylindrischen Gewicht auf das Papier übertragen.
  • Jede einzelne Farbtrennung hatte eine Dicke von bis zu 600, bis zu 650 oder bis zu 700 nm. Die Gesamtdicke war höchstens 2.000 nm und durchschnittlich etwa 1.700 nm, 1.800 nm oder 1.900 nm. In einigen Durchläufen hatte jede einzelne Farbtrennung eine Dicke von bis zu 450, bis zu 500 oder bis zu 550 nm und die entsprechende durchschnittliche Gesamtdicke war etwa 1.300 nm, 1.400 nm oder 1.500 nm.
  • Alle Vergleiche erfolgten mit normalisiertem Weiß, als ob auf denselben Medien gedruckt wurden wäre.
  • Die Software, die zum Erstellen eines Farbprofils aus den Drucken verwendet wurde, war i1Profiler, Version 1.4.2 (X-Rite® Inc., Grand Rapids, MI). Messungen erfolgten mit einem i1Pro2 Sektrophotometer (X-Rite® Inc.) und es wurden Standardtechniken (ähnlich jenen des i1Profiler) zum Eintragen der Kurven und zum Berechnen des Farbraumvolumens verwendet.
  • Abriebfestigkeit
  • Eine wichtige Eigenschaft gedruckter Tintenfilme ist Abriebfestigkeit. Abriebfestigkeit ist eine Eigenschaft gedruckter Tinte, die den Grad beschreibt, in dem das gedruckte Bild seine Oberfläche- und Strukturintegrität unter anhaltendem Reiben, Kratzen und Scheuern beibehalten kann. Während Versand und Handhabung kann die freiliegende Oberfläche gedruckter Tintenfilme beachtlich abgerieben werden, wodurch die Druckqualität beeinträchtigt wird. Folglich kann eine Reihe gedruckter Produkte (z.B. Magazine und Broschüren) Tintenfilmkonstruktionen mit erhöhter Abriebfestigkeit erfordern.
  • Abriebfestigkeit kann typischerweise unter Verwendung geeigneter Formulierungen erhöht werden, die Harze mit guten Abriebfestigkeitseigenschaften umfassen. Alternativ oder zusätzlich können spezielle Komponenten wie Wachse und/oder hart trocknende Öle in die Formulierung eingebracht werden.
  • Das Einbringen von Wachsen oder Ölen in die Tintenformulierung kann die gesamten Attribute der Tinte beeinträchtigen und kann auch zu anderen prozessbezogenen oder druckbezogenen Problemen führen. Somit kann ein Bereitstellen der erforderlichen Abriebfestigkeit nur mittels abriebbeständiger Harze zumindest in dieser Hinsicht vorteilhaft sein.
  • Die Erfinder haben entdeckt, dass in den Tintenformulierungen und in den Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung, verschiedene Harze mit relativ schlechten mechanischen oder „Bulk-“ Abriebfestigkeitseigenschaften in vorteilhafter Weise zum thermo-rheologischen Verhalten dieser Tintenformulierungen beitragen können, wobei zumindest eines von: der Entwicklung des Tintenfilms, der Übertragung vom Zwischenübertragungselement oder Tuch, und der Adhäsion an das Drucksubstrat deutlich verbessert werden kann. Die schlechten mechanischen Eigenschaften der Harze können einen geringen Härtewert enthalten.
  • Die Erfinder haben entdeckt, dass die Abriebfestigkeit von Druckbildern, die mit erfindungsgemäßen Tintenformulierungen gedruckt sind, die solche Harze enthalten, überraschend hoch in Bezug auf die „Bulk“-Abriebfestigkeitseigenschaften dieser Harze sind.
  • Die Abriebfestigkeit wurde gemessen, indem ein Abriebblock mehrere Male über die Oberseite jeder Probe geführt wurde und die optische Dichte der Proben im Vergleich zu Grundlinienwerten gemessen wurden, die für diese Proben vor dem Abriebtest erstellt wurden. Die Proben wurden in ein TMI (Testing Machines Incorporated) Tintenreibungstestgerät (Modell #10-18-01) eingebracht und ein Trockentintenreibungstest wurde mit einem 1,8 kg Testblock durchgeführt, auf dem ein Stück Condat Gloss® Papier (135 gsm) angeordnet war. Optische Dichten der Proben wurden vor dem Test und nach 100 Abriebzyklen gemessen. Diese Abriebfestigkeitsmessprozedur ist im TMI Instruction Manual empfohlen und beruht auf der ASTM-Prozedur D5264.
  • Beispielweise: das Polymer mit hohem Molekulargewicht in der Joncryl® 2178 filmbildenden Emulsion wurde auf Abriebfestigkeit getestet und es zeigte sich, dass es ausgezeichnete Abriebfestigkeitseigenschaften hatte. Eine Tintenformulierung, die Joncryl® 2178 enthielt, wurde zubereitet und auf Condat Gloss® Papier (135 gsm) mit einer 12 Mikrometer Beschichtungsrakel aufgetragen. Mit dieser Tintenformulierung entspricht eine 12 µm nasse Dicke ungefähr einem trockenen Film mit einer Filmdicke von 1,2 µm. Ein Abzug wurde auf Standardweise durchgeführt. Die trockene Tintenfilmprobe wurde dann auf Abriebfestigkeit getestet. Der Verlust an optischer Dichte betrug nur 18 % nach 100 Abriebzyklen, was als ausgezeichnetes Ergebnis für verschiedene Druckanwendungen angesehen wird.
  • Die Joncryl® 2178 filmbildende Emulsion wurde ferner auf thermo-rheologische Kompatibilität mit dem erfindungsgemäßen Prozess getestet und es zeigte sich, dass sie schlechte Übertragungseigenschaften hatte.
  • Ein zweites Harz mit geringerem Molekulargewicht (Neocryl® BT-26) wurde auf Abriebfestigkeit getestet und es zeigte sich, dass es relativ schlechte Abriebfestigkeitseigenschaften hatte. Wie beim ersten Harz wurde eine zweite Tintenformulierung, die das obengenannte Harz enthielt, zubereitet und auf Condat Gloss® Papier (135 gsm) mit der 12 µm Beschichtungsrakel aufgetragen. Der erhaltene trockene Film mit einer Filmdicke von etwa 1,2 µm wurde dem oben beschriebenen Abriebfestigkeitstest unterzogen. Der Verlust an optischer Dichte betrug 53 % nach 100 Abriebzyklen, nahezu das Dreifache des Verlusts bei Probe 1.
  • Die erfindungsgemäße Tintenformulierung wurde ferner auf thermo-rheologische Kompatibilität mit dem erfindungsgemäßen Prozess getestet und es zeigte sich, dass sie angemessene Übertragungseigenschaften hatte.
  • Die Erfinder testeten dann diese zweite Tintenformulierung, die das Harz mit relativ schlechten Abriebfestigkeitseigenschaften enthielt, in einem Drucksystem und Bearbeitungsverfahren der vorliegenden Erfindung. Erneut wurde Condat Gloss® Papier (135 gsm) als das Drucksubstrat verwendet. Einige der erzeugten Tintenfilmkonstruktionen wurden zur Bewertung verschiedener Druck- und Tintenfilmkonstruktionseigenschaften verwendet, enthaltend Abriebfestigkeit.
  • Das gedruckte Substrat, das mit der zweiten Tintenformulierung erhalten wurde, wurde einem Abriebfestigkeitstest unterzogen, der mit jenem identisch war, der für die Abzugsproben verwendet wurde. Überraschenderweise betrug der Verlust an optischer Dichte 16,6 %, was mit der Abriebfestigkeit der ersten, hoch abriebbeständigen, trockenen Tintenfilmprobe vergleichbar war und ein ausreichend gutes Ergebnis für eine Reihe von Druckanwendungen ist.
  • In einem anderen beispielhaften Abriebfestigkeitstest wurde eine Tintenformulierung gemäß der in Beispiel 8 bereitgestellten Zusammensetzung zubereitet. Die Tinte wurde auf Condat Gloss® Papier (135 gsm) mit der 12 µm Beschichtungsrakel aufgetragen. Dann wurde die Tinte mit Heißluft getrocknet und die Abriebfestigkeit wie oben beschrieben getestet. Der Verlust an optischer Dichte betrug 30 % nach 100 Abriebzyklen.
  • In einem anderen beispielhaften Abriebfestigkeitstest wurde die oben beschriebene Tintenformulierung zum Erzeugen eines trockenen Films mit Hilfe des erfindungsgemäßen Prozesses verwendet. Der trockene Film mit einer Dicke von etwa 1 Mikrometer wurde durch Auftragen der nassen Tinte (12 µm, wie oben) auf einem heißen (130 °C) [Silanol-terminiertes Polydimethyl-Siloxan] Silikontuch, Trocknen des Films und Übertragen des getrockneten Films auf Condat Gloss® Papier (135 gsm) erhalten. Der Verlust an optischer Dichte betrug 19 % nach 100 Abriebzyklen.
  • Haftversagen
  • Die Hafteigenschaften der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen (unter anderen, Beispiel 4) wurden ausgewertet und mit den Hafteigenschaften von Tintenpunkt- oder Tintenfilmkonstruktionen nach dem Stand der Technik verglichen. Verwendete Standardtestprozedur: quantitativer Tintenadhäsionstest FTM 21 von FINAT (Federation Internationale des Fabricants et Transformateurs d'Adhesifs et Thermocollants sur Papiers et Autres Supports), bereitgestellt unter.
  • FINAT FTM 21
  • Tintenadhäsion - Grundlage
  • Umfang Dieses Verfahren erlaubt eine rasche Bewertung des Grades an Adhäsion einer Drucktinte oder -farbe an einem Etikettenmaterial.
  • Definition Die Drucktinte oder -farbe wird auf das Substrat aufgetragen und auf der Druckpresse oder mit einem Standardverfahren, das für die Art von Tinte geeignet ist, gehärtet. Dann wird die Tintenadhäsion anhand der Menge an Tinte geschätzt, die entfernt werden kann, wenn ein Klebeband angebracht und abgezogen wird. Die Beständigkeit der Tinte gegenüber einer mechanischen Entfernung wird auch durch Kratzen der Tinte und durch Verformung unter Druck gemessen.
  • Testgerät Mittel zum Auftragen und Härten der Tinte. Klebeband mit hoher Abzugsadhäsion (‚aggressiv‘), zum Beispiel Tesa 7475 (auf Acrylbasis), Tesa 7476 (auf Kautschukbasis) oder 3M Scotch 810, FINAT-Walze zum Glätten des Bandes über dem Teststück. Metallspatel. Handschuhe.
  • Teststücke Falls die erforderliche Tinte nicht bereits als Teil des Druckprozesses auf das Substrat aufgebracht wurde, werden Proben zur Testung durch Auftragen der Tinte in einer gleichförmigen Dicke (zum Beispiel mit einer Meyer-Rakel für Tinten mit geringer Viskosität) und Härten der Beschichtung, wie vom Lieferanten empfohlen, hergestellt. A-4 Bögen sind eine üblich große Probe für diesen Test. Testbedingung 23 °C ± 2 °C und 50 % relative Feuchtigkeit (RH) ± 5 % RH. Falls praktisch, sollten die Teststücke zumindest vier Stunden vor dem Test konditioniert werden.
  • Bandtest Das Testmuster wird auf eine glatte, flache, harte Oberfläche gelegt und das Klebeband wird aufgebracht, wobei ein kleiner Teil des Bandes nicht am Teststück befestigt wird, wobei sichergestellt wird, dass keine Luftblasen unter dem Band eingeschlossen sind. Mit Hilfe der FINAT-Walze wird das Band nach unten gedrückt, indem die Walze zweimal in jeder Richtung über das Testmuster geführt wird und dann der nicht befestigte Teil des Bandes in einem Winkel von 180° zurückgefaltet wird. Innerhalb von 20 Minuten nach dem Aufwalzen des Bandes wird das Testmuster in einem Gestell montiert oder das Testmuster wird mit einer Hand fest gehalten, dann wird das freie Bandstück mit der anderen Hand zu sich gezogen: zunächst langsam bei konstanter Geschwindigkeit, dann sehr rasch und immer schneller. (Je höher die Geschwindigkeit, umso aggressiver der Test). FINAT Technical Handbook, 6. Auflage, 2001 53
  • Die Leistung des Testmusters wird durch einen Vergleich mit Kontrollproben, die zuvor gemessen wurden, oder durch Bezugnahme auf die folgenden Güten aufgezeichnet:
    • Güte 1 Keine Entfernung von Tinte
    • Güte 2 Leichte Entfernung von Tinte (< 10 %)
    • Güte 3 Mäßige Entfernung von Tinte (10 - 30 %)
    • Güte 4 Starke Entfernung von Tinte (30 - 60 %)
    • Güte 5 Annähernd vollständige Entfernung von Tinte (> 60 %)
  • Beispielhafte Ergebnisse sind in Tabelle 9 bereitgestellt.
  • Die direkten (Tropfen-bei-Bedarf) Tintenstrahltechnologien zeigten eine schlechte Tintenadhäsion an die verschiedenen Kunststoffsubstrate. Die Festtintentechnologie, für die ein Beispiel XEROX Phaser 8560 ist, und die Latexdrucktechnologie, für die ein Beispiel HP Designjet Z6200 ist, zeigten auch eine schlechte Tintenadhäsion an verschiedene Kunststoffsubstrate. Lithografischer Offset-Druck, Tiefdruck und einige LEP- und DEP-Technologien zeigten starke Hafteigenschaften an den getesteten Kunststoffsubstraten.
  • In Bezug auf verschiedene Kunststoffsubstrate, enthaltend Polypropylenbögen (z.B. biaxial orientiertes Polypropylen - - BOPP), Polyethylenbögen und Polyethylenterephthalatbögen, wiesen die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung starke Hafteigenschaften auf.
  • In einigen Ausführungsformen der Erfindung wiesen die Tintenpunkte-auf-Kunststoff-Tintenkonstruktionen ein Haftversagen von höchstens 10 % und noch typischer höchstens 5 % auf, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen wurden (FINAT FTM 21, grundlegender Tintenadhäsionstest). In den meisten Fällen waren die Tintenpunkte-auf-Kunststoff-Tintenkonstruktionen frei oder im Wesentlichen frei von einem Haftversagen, wenn sie diesem Bandtest unterzogen wurden. TABELLE 9
    Druck Art von Substrat MITTLERE GÜTE
    Technologie Vorrichtung kein Schnitt mit Schnitt
    Variable Sleeve Offset-Druck Polyethylen (Bahn) 1 1
    Tiefdruck Cellulose 1 1
    Flexodruck COMEXI Polyethylen 1,66 2
    Flexodruck PP 1 1
    LEP INDIGO Schrumpfhülsensubstrat 1 1
    Inkjet (Industrial) EFI Jetrion PP 1 1
    DEP (LEDbased) XEIKON PP 1 2
    Gravure Polyethylen 1 1
    LEP INDIGO WS 6600 Polyethylen 1 1,66
    Feste Tinte XEROX Phaser 8560 PP 5 5
    Feste Tinte XEROX Phaser 8560 Jolybar Synth. Paper 60 5 5
    Feste Tinte XEROX Phaser 8560 100 PP 90M 5 5
    Feste Tinte XEROX Phaser 8560 PPX LABEL 110M 5 5
    Latex HP Designjet Z6200 PP (HP Everyday Matte) 4,33 4,33
    Tintenstrahl Epson Stylus SX-125 PP 5 5
    Tintenstrahl Epson Stylus SX-125 PETF-dünn 5 5
    Tintenstrahl Epson Stylus SX-125 Polyethylen 5 5
    Tintenstrahl Epson Stylus SX-125 PETF-dick 5 5
    Tintenstrahl HP DeskJet 9803 PP 5 5
    Tintenstrahl HP DeskJet 9803 PETF-dünn 5 5
    Tintenstrahl HP DeskJet 9803 Polyethylen 5 5
    Tintenstrahl HP DeskJet 9803 PETF-dick 5 5
    Vorliegende Erfindung Landa Press PP (synthetisches Papier) 1 1
    Vorliegende Erfindung Landa Press PP 1 1
    Vorliegende Erfindung Landa Press PETF-dünn 1 1
    Vorliegende Erfindung Landa Press Polyethylen 1 1
    Vorliegende Erfindung Landa Press PETF-dick 1 1,33
  • Glasübergangstemperatur des Harzes
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der Auswahl von Harzen zur Verwendung in den Formulierungen, die die Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung unterstützen, die Erweichungstemperatur (oder Glasübergangstemperatur für zumindest teilweise amorphe Harze) ein nützlicher Indikator für die Eignung des Harzes sein kann. Im Speziellen können die Harze, die in den Tintenformulierungen verwendet (und in den Tintenfilme der vorliegenden Erfindung angeordnet) werden eine Tg unter 47 °C oder unter 45 °C und noch typischer unter 43 °C, unter 40 °C, unter 35 °C, unter 30 °C, unter 25 °C oder unter 20 °C aufweisen.
  • Allgemeiner, können die Tintenformulierungen, die auf dem ITM angeordnet sind, von einem Prozessstandpunkt, nachdem sie frei oder im Wesentlichen frei von Wasser, einem Co-Lösemittel oder einem anderen verdampfbaren Material, das unter Prozessbedingungen verdampft wurde, z.B. pH-Wert-Einstellungsmittel (die „Tintenfeststoffe“, einen „Tintenrückstand“ oder dergleichen erzeugen) und/oder deren Harze geworden sind, eine Tg unter 47 °C oder unter 45 °C, und noch typischer, unter 43 °C, unter 40 °C, unter 35 °C, unter 30 °C, unter 25 °C oder unter 20 °C aufweisen.
  • Thermo-rheologische Eigenschaften
  • Der erfindungsgemäße Prozess kann das Erwärmen des Tintenfilms oder Bilds während eines Transports auf der Oberfläche des Bildübertragungselements enthalten, um den wässrigen Träger aus dem Tintenbild zu verdampfen. Die Erwärmung kann auch die Verringerung der Tintenviskosität erleichtern, um die Übertragungsbedingungen vom ITM zum Substrat zu erleichtern. Das Tintenbild kann auf eine Temperatur erwärmt werden, bei der der Filmrückstand von organischem polymeren Harz und Farbstoff, das bzw. der nach der Verdampfung des wässrigen Trägers verbleibt, klebrig gemacht wird (z.B. durch Erweichen des Harzes).
  • Der Filmrückstand auf der Oberfläche des Bildübertragungselements kann trocken oder im Wesentlichen trocken sein. Der Film enthält das Harz und den Farbstoff aus der Tintenformulierung. Der Filmrückstand kann ferner kleine Mengen von einem oder mehreren Tensiden oder Dispergiermittel enthalten, die typischerweise bei dem pH-Wert der Tinte (d.h. vor dem Ausstoß) wasserlöslich sind. Der Filmrückstand kann ferner einen oder mehrere Weichmacher enthalten.
  • Der Tintenrückstandsfilm kann klebrig gemacht werden, bevor er den Gegendruckzylinder erreicht. In diesem Fall kann der Film an der Pressstation durch seinen Kontakt mit dem Substrat und Einwirken der Umwelt abkühlen. Der bereits klebrige Tintenfilm kann sofort an dem Substrat haften, auf das er unter Druck gepresst wird, und das Kühlen des Films kann ausreichend sein, um eine Filmadhäsion auf die Bildübertragungsfläche auf den Punkt zu reduzieren, dass der Film gut von dem Bildübertragungselement abgezogen wird, ohne die Adhäsion an das Substrat zu beeinträchtigen.
  • Klebrigkeit kann als die Eigenschaft eines Materials definiert sein, die ihm ermöglicht, an eine Oberfläche bei unmittelbarem Kontakt unter leichtem Druck zu binden. Die Klebeleistung kann stark mit verschiedenen viskoelastischen Eigenschaften des Materials (polymeres Harz oder Tintenfeststoffe) zusammenhängen. Sowohl die viskosen als auch die elastischen Eigenschaften scheinen von Bedeutung zu sein: die viskosen Eigenschaften charakterisieren zumindest teilweise die Fähigkeit eines Materials, sich über eine Oberfläche auszubreiten und einen engen Kontakt herzustellen, während die elastischen Eigenschaften zumindest teilweise die Bindungsfestigkeit des Materials charakterisieren. Diese und andere thermo-rheologischen Eigenschaften sind raten- und temperaturabhängig.
  • Durch geeignete Auswahl der thermo-rheologischen Eigenschaften des Filmrückstands kann die Kühlwirkung die Kohäsion des Filmrückstands erhöhen, wobei seine Kohäsion seine Adhäsion an das Übertragungselement übersteigt, sodass der gesamte oder im Wesentlichen gesamte Filmrückstand vom Bildübertragungselement getrennt und als ein Film auf das Substrat gepresst wird. Auf diese Weise ist es möglich sicherzustellen, dass der Filmrückstand auf das Substrat ohne signifikante Änderung an der Fläche, die durch den Film bedeckt ist, oder an ihrer Dicke gepresst wird.
  • Es wurden Viskositätstemperaturdurchläufe - Rampe und Stufe - mit einem Thermo Scientific HAAKE RheoStress® 6000 Rheometer mit einem TM-PE-P Peltier Plattentemperaturmodul und einer P20 Ti L Messgeometrie (Spindel) durchgeführt.
  • Es wurden Proben von getrocknetem Tintenrückstand mit 1 mm Tiefe in einem 2 cm Durchmesser-Modul getestet. Die Proben wurden über Nacht in einem Ofen bei einer Betriebstemperatur von 100 °C getrocknet. Ein Volumen einer Probe (Pellet) wurde in das 2 cm Durchmesser-Modul eingebracht und durch sanftes Erwärmen erweicht. Das Probenvolumen wurde dann auf die gewünschte Größe durch Absenken der Spindel reduziert, um das Probenvolumen auf die gewünschte Tiefe von 1 mm zu reduzieren.
  • Im Temperaturrampenmodus wurde die Probentemperatur bei geringer Temperatur (typischerweise 25 °C bis 40 °C) stabilisieren gelassen, bevor sie auf eine hohe Temperatur (typischerweise 160 °C bis 190 °C) bei einer Rate von ungefähr 0,33 °C pro Sekunde erhöht wurde. Viskositätsmessungen wurden in Abständen von ungefähr 10 Sekunden vorgenommen. Die Probentemperatur wurde dann bei hoher Temperatur 120 Sekunden stabilisieren gelassen, bevor sie auf eine niedere Temperatur, bei einer Rate von ungefähr 0,33 °C pro Sekunde, gesenkt wurde. Erneut wurden Viskositätsmessungen in Intervallen von ungefähr 10 Sekunden vorgenommen. Es wurden Schwingungstemperaturdurchläufe bei Gamma 0,001 und einer Frequenz von 0,1 Hz durchgeführt.
  • In der Beschreibung und in den folgenden Ansprüchen werden die Werte für dynamische Viskosität quantitativ nur durch das zuvor beschriebene Temperaturerhöhungs- und -senkungsverfahren bestimmt.
  • 7 stellt abwärts verlaufende Temperaturdurchlaufkurven einer dynamischen Viskosität als eine Funktion von Temperatur für mehrere getrocknete Tintenformulierungen bereit, die für die Tintenfilmkonstruktion der vorliegenden Erfindung geeignet sind. Nach Erreichen einer maximalen Temperatur von ungefähr 160 °C und Warten über 120 Sekunden wurde die Temperatur wie beschrieben gesenkt.
  • Die niedrigste Viskositätskurve ist jene eines getrockneten Rückstands einer erfindungsgemäßen gelben Tintenformulierung, die etwa 2 % Pigmentfeststoffe enthielt und gemäß der zuvor beschriebenen Prozedur erzeugt wurde. Bei etwa 160 °C maß das Rheometer eine Viskosität von etwa 6.7•106 cP. Als die Temperatur gesenkt wurde, erhöhte sich die Viskosität beständig und monoton auf etwa 6•107 cP bei 95 °C und auf etwa 48•107 cP bei 58 °C.
  • Die mittlere Viskositätskurve ist jene eines getrockneten Rückstands einer erfindungsgemäßen Cyan-Tintenformulierung, die etwa 2 % Pigmentfeststoffe enthielt und gemäß der zuvor beschriebenen Prozedur erzeugt wurde. Bei etwa 157 °C maß das Rheometer eine Viskosität von etwa 86•106 cP. Als die Temperatur gesenkt wurde, erhöhte sich die Viskosität auf etwa 187•106 cP bei 94 °C und auf etwa 8•108 cP bei 57 °C. Die höchste Viskositätskurve ist jene eines getrockneten Rückstands einer erfindungsgemäßen schwarzen Tintenformulierung, die etwa 2 % Pigmentfeststoffe enthielt und gemäß der zuvor beschriebenen Prozedur erzeugt. Bei etwa 160 °C maß das Rheometer eine Viskosität von etwa 196•106 cP. Als die Temperatur gesenkt wurde, erhöhte sich die Viskosität beständig und monoton auf etwa 763•106 cP bei 95 °C und auf etwa 302•107 cP bei 59 °C.
  • 8 ist eine abwärts verlaufende Temperaturdurchlaufkurve einer dynamischen Viskosität als eine Funktion von Temperatur für mehrere getrocknete Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung gegenüber mehreren Tintenrückständen von Tintenformulierungen nach dem Stand der Technik. Die Viskositätskurven von Formulierungen nach dem Stand der Technik sind mit 1 bis 5 bezeichnet und durch gestrichelte Linien dargestellt; die Viskositätskurven der erfindungsgemäßen Formulierungen sind mit A bis E bezeichnet und durch Volllinien dargestellt. Die Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung enthalten die drei zuvor in Verbindung mit 7 beschriebenen (A = Schwarz; C= Cyan; und E = Gelb), und zwei Tintenformulierungen („B“; „D“). die etwa 2 %, auf das Gewicht bezogen, Feststoffe einer wässrigen Magenta-Pigmentzubereitung [Hostajet Magenta E5B-PT (Clariant)], gemeinsam mit etwa 6 % verschiedenen Styrol-Acryl-Emulsionen enthielten. Die Rückstände von Tinten nach dem Stand der Technik wurden aus verschiedenen im Handel erhältlichen Tintenstrahltinten unterschiedlicher Farben hergestellt.
  • Eine vergrößerte Ansicht der grafischen Darstellung von 8 für Viskositäten kleiner als 36•108 ist in 9 bereitgestellt. Nur die Viskositätskurven der erfindungsgemäßen Formulierungen A bis E und jene von Formulierung 5 nach dem Stand der Technik sind in 9 dargestellt.
  • Aus den grafischen Darstellungen und aus der Magnitude der Viskositäten ist offensichtlich, dass die getrockneten Tintenrückstände der verschiedenen Tintenformulierungen nach dem Stand der Technik kein oder im Wesentlichen kein Fließverhalten über dem gesamten gemessenen Bereich von Temperaturen bis zumindest 160 °C aufweisen. Die Spitzen, die bei extrem hohen Viskositäten in einigen grafischen Darstellungen der Formulierungen nach dem Stand der Technik beobachtet wurden, scheinen keine physikalische Bedeutung zu haben. Die geringste gemessene Viskosität für jeden der Filmrückstände nach dem Stand der Technik lag in einem Bereich von zumindest 135•107 cP bis zumindest 33•108 cP. Der niedrigste Wert innerhalb dieses Bereichs, 135•107 cP, ist deutlich über dem Sechsfachen des höchsten Viskositätswerts eines der Rückstände der erfindungsgemäßen Tintenformulierungen bei etwa 160 °C.
  • Darüber hinaus wiesen Proben 1 bis 5 nach dem Stand der Technik während der Absenkungsphase des Versuchs Viskositätswerte auf, die die Viskosität, gemessen bei etwa 160 °C überschritten und/oder erschienen ausreichend hoch, um einen Übertragung des Films auszuschließen. In der Praxis haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung erfolgreich alle fünf der erfindungsgemäßen Tintenfilme auf ein Drucksubstrat übertragen, aber es gelang nicht, einen der fünf Tintenfilme nach dem Stand der Technik auf ein Drucksubstrat zu übertragen, auch nicht nach einer Erwärmung über 160 °C.
  • Die Erfinder haben das Verhältnis einer „kalten“ dynamischen Viskosität, zumindest einer Temperatur in einem Bereich von 50 °C bis 85 °C, zur „heißen“ dynamischen Viskosität, zumindest einer Temperatur in einem Bereich von 125 °C bis 160 °C, berechnet. Die Erfinder nehmen an, dass dieses Verhältnis bei der Unterscheidung zwischen Tintenformulierungen, die die mehrfachen Anforderungen des erfindungsgemäßen Prozesses erfüllen, und Tintenformulierungen, die die mehrfachen Anforderungen der erfindungsgemäßen Prozesses nicht erfüllen, bedeutend sein können.
  • Analyse eines Tintenfilms auf gedruckten Substraten
  • Grundlegende Prozedur:
  • Drei Bögen von Condat Gloss® Papier (135 g/cm2, B2, 750x530 mm) wurden auf einer Digitalpresse gemäß der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051716 (Referenzzeichen des Vertreters, LIP 5/001 PCT) unter Verwendung von Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung (Magenta, Gelb, Cyan und Schwarz) gedruckt. Nach 1 Woche wurden die Bögen in 3x3 cm Stücke geschnitten und in 300 Gramm einer Lösung eingebracht, die 1 % 2-Amino-2-methyl-1-propanol, aufgelöst in Wasser enthielt, imstande, Tintenbilder, die mit verschiedenen wasserlöslichen Tinten gedruckt waren, ausreichend aufzulösen. In dieser Entfärbungsprozedur wurde die Lösung 10 Minuten bei Raumtemperatur (z.B. circa 23 °C) gerührt, wonach das Gemisch durch ein 10 Mikron Filter gefiltert wurde. Das Filtrat, das vorwiegend die aufgelöste Tinte und die Pigmentpartikel enthielt, wurde mit einem Rotationsverdampfer verdampft. Der Filtratrückstand wurde dann in 5 Gramm Dimethylsulfoxid (DMSO) aufgelöst und in einem Ofen bei 110 °C 12 Stunden getrocknet, um den „wiedergewonnenen Rückstand“ zu erhalten.
  • Das thermo-rheologische Verhalten des wiedergewonnenen Rückstands, der aus dem Entfärbungsprozess erhalten wurde, wurde durch Viskositätsmessungen in einem Temperaturerhöhungs- und -senkungsdurchgang (wie oben beschrieben) charakterisiert. Die erhaltenen Ergebnisse sind in 10 dargestellt.
  • Aus 10 scheint es offenkundig zu sein, dass das thermo-rheologische Verhalten der Tintenfeststoffe, die aus den gedruckten Bildern extrahiert wurden, ähnlich dem thermo-rheologischen Verhalten ist, das für die getrockneten Tintenrückstände charakteristisch ist, die durch direktes Trocknen von Tintenformulierungen der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden. Es scheint ferner offenkundig zu sein, dass sich das thermo-rheologische Verhalten des wiedergewonnenen Rückstand deutlich von dem thermo-rheologischen Verhalten der getrockneten Rückstände verschiedener Tintenstrahlformulierungen auf Wasserbasis unterscheidet, wie Proben 1 bis 5 (wie in 8 dargestellt).
  • In einem anderen Test wurde HP schwarze Tintenstrahltinte (wie zur Verwendung in HP DeskJet 9803 geliefert) aus der Patrone zur Bildung eines Rückstands getrocknet. Der Rückstand wurde in 5 Gramm Dimethylsulfoxid (DMSO) aufgelöst und wurde dann in einem Ofen bei 110 °C 12 Stunden getrocknet. 100 mg der trockenen Probe wurden in 0,5 ml destilliertem Wasser (oder einem geeigneten Lösemittel wie DMSO) aufgelöst/dispergiert. Nach einem Rühren wurde das flüssige Material in eine Silikonkautschukform eingebracht. Anschließend wurde die Form für 10 Minuten auf eine Platte (erwärmt auf 250 °C) gestellt. Das erhaltene trockene Tablett wurde auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und dann einer dynamischen Viskositätsmessung bei hoher Temperatur (∼190 °C) unterzogen. Die Viskosität, in cP ist in 11 dargestellt.
  • Die identische schwarze Tintenstrahltinte wurde auch auf mehrere Bögen Condat Gloss® Papier unter Verwendung des obengenannten HP-Tintenstrahldruckers gedruckt. Nach 1 Woche wurden die Bögen in kleine Stücke geschnitten und in eine 1 % Lösung aus 2-Amino-2-methyl-1-propanol in destilliertem Wasser, im Wesentlichen wie oben beschrieben, eingebracht. Der Kolben wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, wonach das Gemisch durch ein 10 Mikron Filter gefiltert wurde. Das Filtrate wurde unter Verwendung eines Rotationsverdampfers getrocknet. Der Rückstand wurde in 5 Gramm Dimethylsulfoxid (DMSO) aufgelöst und wurde dann in einem Ofen bei 110 °C 12 Stunden getrocknet. 100 mg der trockenen Probe wurden in 0,5 ml of destilliertem Wasser (oder einem geeigneten Lösemittel wie DMSO) aufgelöst. Nach einem Rühren wurde das flüssige Material in die Silikonkautschukform eingebracht. Anschließend wurde die Form für 10 Minuten auf eine Platte (erwärmt auf 250 °C) gestellt. Das trockene Tablett, das aus einer Entfernung der HP-Tintenstrahl-gedruckten Proben erhalten wurde, wurde auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und dann einer dynamischen Viskositätsmessung bei hoher Temperatur (∼190 °C) unterzogen. Die Viskosität, in cP ist in 11 dargestellt.
  • Der Tintenstrahltintenrückstand, der durch Entfärben der HP-Proben erhalten wurde, wies eine dynamische Viskosität auf, die ähnlich der dynamischen Viskosität war, die der getrocknete Rückstand der identischen HP-Tintenstrahltinte aufwies.
  • Ein ähnlicher Test wurde für eine schwarze Tintenformulierung der vorliegenden Erfindung durchgeführt. Dynamische Viskositätsmessungen wurden bei hoher Temperatur (∼190 °C) sowohl für den getrockneten Tintenrückstand als auch den Tintenrückstand, der gemäß der oben beschriebenen Prozedur wiedergewonnen wurde, vorgenommen. Die Viskosität jeder Probe, in cP, ist in 11 dargestellt.
  • Erneut wies der wiedergewonnene Tintenstrahltintenrückstand, der durch Entfärben der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen erhalten wurde, eine dynamische Viskosität auf, die ähnlich der dynamischen Viskosität war, die der getrocknete Rückstand der identischen erfindungsgemäßen Tintenstrahltinte aufwies.
  • In einer höher entwickelten Prozedur wurden 3 Bögen Condat Papier (135 g/cm2, B2, 750x530 mm) auf einem Drucksystem wie in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung der Antragstellerin, Nr. PCT/IB2013/051716, beschrieben, unter Verwendung von Tinten wie hier beschrieben und im Detail in der gleichzeitig anhängigen PCT-Anmeldung Nr. PCT/IB2013/051755 (Referenz des Vertreters, LIP 11/001 PCT) angegeben, unter Verwendung von Landa-Tinten gedruckt und der folgenden Prozedur unterzogen: nach 1 Woche, werden die Bögen in 3x3 cm Stücke geschnitten und in 300 Gramm einer Lösung eingebracht, die 1 % 2-Amino-2-methyl-1-propanol, aufgelöst in Wasser enthält, die imstande ist, Tintenbilder ausreichend aufzulösen, die unter Verwendung verschiedener wasserlöslicher Tinten gedruckt wurden. Falls die Lösung jedoch farblos bleibt, wird das Wasser abgetrennt und ein identisches Gewicht eines weniger polaren Lösemittels, Ethanol, wird eingebracht. Erneut, falls die Lösung farblos bleibt, wird das Lösemittel abgetrennt und ein identisches Gewicht eines weniger polaren Lösemittels, Methylethylketon, eingebracht. Die Prozedur wird mit erfolgreich weniger polaren Lösemitteln: Ethylacetat, Toluol und Isopar™ (synthetisches Gemisch aus Isoparaffinen) fortgesetzt. Nach 5 Stunden Rühren bei Raumtemperatur mit dem geeignetsten Lösemittel wird das Gemisch durch ein 5 Mikrometer Filter gefiltert. Das Filtrat oder die Filtrate, die die aufgelöste Tinte enthalten, werden unter Verwendung eines Rotationsverdampfers getrocknet. Die Rückstände werden in 5 Gramm DMSO (oder einem der oben angeführten Lösemittel) aufgelöst und in einem Ofen bei 110 °C 12 Stunden getrocknet, um den „wiedergewonnenen Rückstand“ zu erhalten. Das thermo-rheologische Verhalten des wiedergewonnenen Rückstands wird charakterisiert und mit einer getrockneten Probe der Originaltinte, falls verfügbar, verglichen.
  • Die Erfinder schreiben die verbesserten thermo-rheologischen Ergebnisse dieser Prozedur (d.h. deutlich näher den Ergebnissen, die durch direktes Trocken von Tintenstrahltinte erhalten wurden) der erhöhten Auflösung der gedruckten Tinte aufgrund sowohl der erhöhten Verweilzeit als auch der Verwendung von zusätzlichen Lösemitteln zu. Somit kann diese höher entwickelte Prozedur vorteilhaft zum Bestimmen der thermo-rheologischen Eigenschaften der getrockneten Tinte aus einem Tintenrückstand verwendet werden, der aus gedrucktem Material wie Magazinen und Broschüren wiedergewonnen wird.
  • Die absoluten dynamischen Viskositätswerte der Tintenstrahltintenrückstände nach dem Stand der Technik übersteigen die dynamischen Viskositätswerte der erfindungsgemäßen Tintenstrahltintenrückstände um einen Faktor von mehr als 30 - 40.
  • Es ist offenkundig, dass die absoluten dynamischen Viskositätswerte der Tintenstrahltintenrückstände nach dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung im Wesentlichen durch Messen der absoluten dynamischen Viskositätswerte der entsprechenden Tintenstrahltintenrückstände wiedergegeben werden können, die aus gedruckten Bildern wiedergewonnen werden. Es ist ferner offenkundig, dass dieses Verfahren zum Charakterisieren eines Tintenstrahltintenrückstands durch Rekonstituieren der Tinte aus gedruckten Substraten verwendet werden kann.
  • Ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet wird sofort erkennen, dass andere, möglicherweise bessere Prozeduren zum Entfärben eines gedruckten Substrats und Erzeugen des wiedergewonnenen Tintenrückstand für rheologische, thermo-rheologische und/oder chemische Analyse verwendet werden können.
  • Tintenformulierungen und Tintenfilmzusammensetzungen
  • Unter anderen, sind die vorliegenden Tintenstrahltinten wässrige Tinten, da sie Wasser, üblicherweise zumindest 30 Gew.-% und noch allgemeiner etwa 50 Gew.-% oder mehr; optional ein oder mehrere wassermischbare Co-Lösemittel; zumindest einen Farbstoff, der im Wasser und optionalen Co-Lösemittel dispergiert oder zumindest teilweise aufgelöst ist; und ein organisches polymeres Harzbindemittel, im Wasser und optionalen Co-Lösemittel dispergiert oder zumindest teilweise aufgelöst ist, enthalten.
  • Es ist klar, dass Polymere auf Acrylbasis bei alkalischem pH-Wert negativ geladen sein können. Folglich hat in einigen Ausführungsformen das Harzbindemittel eine negative Ladung bei pH-Wert 8 oder höher; in einigen Ausführungsformen hat das Harzbindemittel eine negative Ladung bei pH-Wert 9 oder höher. Darüber hinaus kann die Löslichkeit oder die Dispergierbarkeit des Harzbindemittels in Wasser durch den pH-Wert beeinträchtigt sein. Daher enthält die Formulierung in einigen Ausführungsformen eine pH-Erhöhungsverbindung, für die nicht einschränkende Beispiele Diethylamin, Monoethanolamin und 2-Amino-2-methylpropanol enthalten. Solche Verbindungen, wenn die in der Tinte enthalten sind, sind im Allgemeinen in geringen Mengen enthalten, z.B. etwa 1 Gew.-% der Formulierung und üblicherweise nicht mehr als 2 Gew.-% der Formulierung.
  • Es ist auch klar, dass Polymere auf Acrylbasis mit freien Carbonsäuregruppen im Sinne ihrer Ladungsdichte oder gleichermaßen der Säurezahl, d.h., der Anzahl Milligramm KOH, die zum Neutralisieren eines Gramms trockenen Polymers erforderlich sind, charakterisiert werden können. Daher hat in einigen Ausführungsformen das Polymer auf Acrylbasis eine Säurezahl im Bereich von 70 - 144.
  • Der Tintenfilm der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion enthält zumindest einen Farbstoff. Die Konzentration des zumindest einen Farbstoffs innerhalb des Tintenfilms kann zumindest 2 %, zumindest 3 %, zumindest 4 %, zumindest 6 %, zumindest 8 %, zumindest 10 %, zumindest 15 %, zumindest 20 % oder zumindest 22 %, auf das Gewicht bezogen, der vollständigen Tintenformulierung sein. Typischerweise ist die Konzentration des zumindest einen Farbstoffs innerhalb des Tintenfilms höchstens 40 %, höchstens 35 %, höchstens 30 % oder höchstens 25 %.
  • Noch typischer kann der Tintenfilm 2 - 30 %, 3 - 25 % oder 4 - 25 % des zumindest einen Farbstoffs enthalten.
  • Der Farbstoff kann ein Pigment oder eine Farbe sein. Die Partikelgröße der Pigmente kann von der Art von Pigment und von den Größenreduktionsverfahren abhängen, die in der Herstellung der Pigmente verwendet werden. Im Allgemeinen kann d50 der Pigmentpartikel in einem Bereich von 10 nm bis 300 nm sein. Pigmente verschiedener Partikelgrößen, die verwendet werden, um verschiedene Farben zu verleihen, können für denselben Druck verwendet werden.
  • Der Tintenfilm enthält zumindest ein Harz oder Harzbindemittel, typischerweise ein organisches polymeres Harz. Die Konzentration des zumindest einen Harzes innerhalb des Tintenfilms kann zumindest 10 %, zumindest 15 %, zumindest 20 %, zumindest 25 %, zumindest 35 %, zumindest 40 %, zumindest 50 %, zumindest 60 %, zumindest 70 % oder zumindest 80 %, auf das Gewicht bezogen, sein.
  • Die Gesamtkonzentration des Farbstoffs und des Harzes innerhalb des Tintenfilms kann zumindest 10 %, zumindest 15 %, zumindest 20 %, zumindest 30 % oder zumindest 40 %, auf das Gewicht bezogen, sein. Noch typischer jedoch kann die Gesamtkonzentration des Farbstoffs und des Harzes innerhalb des Tintenfilms zumindest 50 %, zumindest 60 %, zumindest 70 %, zumindest 80 % oder zumindest 85 % sein. In vielen Fällen kann die Gesamtkonzentration des Farbstoffs und des Harzes innerhalb des Tintenfilms zumindest 90 %, zumindest 95 % oder zumindest 97 % des Tintenfilmgewichts sein.
  • Innerhalb des Tintenfilms kann das Gewichtsverhältnis des Harzes zum Farbstoff zumindest 1:1, zumindest 2:1, zumindest 2,5:1, zumindest 3:1, zumindest 4:1, zumindest 5:1 oder zumindest 7:1 sein.
  • Das Gewichtsverhältnis des Harzes zum Farbstoff innerhalb der Tintenfilmkonstruktionen der Erfindung kann höchstens 15:1, höchstens 12:1 oder höchstens 10:1 sein. In einigen Anwendungen, insbesondere, wenn es erwünscht ist, einen ultradünnen Tintenfilm auf das Drucksubstrat zu laminieren, kann das Gewichtsverhältnis des Harzes zum Farbstoff höchstens 7:1, höchstens 5:1, höchstens 3:1, höchstens 2,5:1, höchstens 2:1, höchstens 1,7:1, höchstens 1,5:1 höchstens 1,2:1, höchstens 1:1, höchstens 0,75:1 oder höchstens 0,5:1 sein.
  • Spezielle Harze, die zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Tintenformulierung, dem System und Prozess der vorliegenden Erfindung geeignet sind, enthalten wasserlösliche Acryl-Styrol-Copolymere innerhalb eines bestimmten Bereichs von Molekulargewichten und einer niederen Glasübergangstemperatur (Tg). Kommerzielle Beispiele solcher Copolymere können Joncryl® HPD 296, Joncryl® 142E, Joncryl® 637, Joncryl® 638, und Joncryl® 8004; Neocryl® BT-100, Neocryl® BT-26, Neocryl® BT-9 und Neocryl® BT-102 enthalten.
  • Nominell kann die Harzlösung oder -dispersion eine Acryl-Styrol-Copolymer- (oder Co(ethylacrylatmetacrylsäure) - Lösung oder -Dispersion sein oder diese enthalten. Das Acryl-Styrol-Copolymer aus der Tintenformulierung bleibt letztendlich in dem Tintenfilm, der am Drucksubstrat haftet.
  • Das durchschnittliche Molekulargewicht des Acryl-Styrol-Copolymers (oder der Co(ethylacrylatmetacrylsäure) kann kleiner als 100.000, kleiner als 80.000, kleiner als 70.000, kleiner als 60.000, kleiner als 40.000 oder kleiner als 20.000 g/Mol sein.
  • Das durchschnittliche Molekulargewicht des Acryl-Styrol-Copolymers kann zumindest 10.000, zumindest 12.000, zumindest 13.000 oder zumindest 14.000, und in einigen Fällen, zumindest 16.000 oder zumindest 18.000 g/Mol sein.
  • In einer Ausführungsform ist der Tintenfilm in den Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung frei von oder im Wesentlichen frei von Wachs. Typischerweise enthält der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung weniger als 30 % Wachs, weniger als 20 % Wachs, weniger als 15 % Wachs, weniger als 10 % Wachs, weniger als 7 % Wachs, weniger als 5 % Wachs, weniger als 3 % Wachs, weniger als 2 % Wachs oder weniger als 1 % Wachs.
  • In einer Ausführungsform ist der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung frei von oder im Wesentlichen frei von Ölen wie Mineralölen und pflanzlichen Ölen (z.B. Leinöl und Sojabohnenöl) oder verschiedenen Ölen, die in Offset-Tintenformulierungen verwendet werden. Typischerweise enthält der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung höchstens 20 %, höchstens 12 %, höchstens 8 %, höchstens 5 %, höchstens 3 %, höchstens 1 %, höchstens 0,5 % oder höchstens 0,1 %, auf das Gewicht bezogen, eines oder mehrere Öle, vernetzter Fettsäuren oder Fettsäurenderivate, die bei Lufttrocknung erzeugt werden.
  • In einer Ausführungsform ist der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung frei oder im Wesentlichen frei von einem oder mehreren Salzen, enthaltend Salze, die zum Koagulieren oder Ausfällen von Tinte auf einem Übertragungselement oder auf einem Substrat verwendet werden (z.B. Kalziumchlorid). Typischerweise enthält der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung enthält höchstens 8 %, höchstens 5 %, höchstens 4 %, höchstens 3 %, höchstens 1 %, höchstens 0,5 %, höchstens 0,3 % oder höchstens 0,1 % eines oder mehrerer Salze.
  • In einer Ausführungsform ist der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung frei oder im Wesentlichen frei von einem oder mehreren Photoinitiatoren. Typischerweise enthält der Tintenfilm gemäß der vorliegenden Erfindung höchstens 2 %, höchstens 1 %, höchstens 0,5 %, höchstens 0,3 %, höchstens 0,2 % oder höchstens 0,1 % eines oder mehrerer Photoinitiatoren.
  • In einer Ausführungsform ist das Drucksubstrat der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion frei oder im Wesentlichen frei von einem oder mehreren löslichen Salzen, enthaltend Salze, die zum Koagulieren oder Ausfällen von Tinte oder Komponenten davon auf dem Substrat verwendet werden oder geeignet sind (z.B. Kalziumchlorid). In einer Ausführungsform enthält das Drucksubstrat der erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktion pro 1 m2 Papier, höchstens 100 mg lösliche Salze, höchstens 50 mg lösliche Salze oder höchstens 30 mg lösliche Salze, und noch typischer höchstens 20 mg lösliche Salze, höchstens 10 mg lösliche Salze, höchstens 5 mg lösliche Salze oder höchstens 2 mg lösliche Salze.
  • In einer Ausführungsform enthält der Tintenfilm in den Tintenfilmkonstruktionen gemäß der vorliegenden Erfindung höchstens 5 %, höchstens 3 %, höchstens 2 %, höchstens 1 % oder höchstens 0,5 %, auf das Gewicht bezogen, anorganische Füllpartikel wie Siliziumdioxid.
  • In einer Ausführungsform können die getrockneten Harze, die im Tintenfilm der Erfindung vorhanden sind, eine Löslichkeit von zumindest 3 %, zumindest 5 % oder zumindest 10 % in Wasser, bei zumindest einer bestimmten Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs von 20 °C bis 60 °C, bei einem pH-Wert in einem Bereich von 8 bis 10 oder in einem Bereich von 8 bis 11 aufweisen.
  • In einer Ausführungsform kann der wiedergewonnene Tintenfilm der Erfindung eine Löslichkeit von zumindest 3 %, zumindest 5 % oder zumindest 10 % in Wasser, bei zumindest einer bestimmten Temperatur innerhalb eines Temperaturbereichs von 20 °C bis 60 °C, bei einem pH-Wert in einem Bereich von 8 bis 10 oder in einem Bereich von 8 bis 11 aufweisen.
  • Wasserfestigkeit von Druckbildern
  • ASTM Standard F2292 - 03 (2008), „Standard Practice for Determining the Waterfastness of Images Produced by Ink Jet Printers Utilizing Four Different Test Methods-Drip, Spray, Submersion and Rub“, kann zum Bewerten der Wasserfestigkeit von Tintenpunkten und -filmen verwendet werden, die auf verschiedene Substrate gedruckt wurden. Die Erfinder verwendeten drei dieser Testverfahren: Tropfen, Sprühen und Eintauchen zur Auswertung der Wasserfestigkeit.
  • In allen drei Tests wiesen die erfindungsgemäßen Tintenfilmkonstruktionen eine vollständige Wasserfestigkeit auf; es wurde kein Ausbluten, Verschmieren oder Übertragen von Tinte beobachtet.
  • Identifizierung von Konditionierer auf Stickstoffbasis in einem gedruckten Bild auf einem Substrat
  • Wenn vor dem Druck die Außenfläche des ITM mit einem chemischen Mittel vorbehandelt oder konditioniert wird, das ein Konditionierungsmittel auf Stickstoffbasis, wie ein Polyethylenimin (PEI), ist oder zumindest eines enthält, kann eine Übertragung des gedruckten Bildes auf ein Substrat typischerweise dazu führen, dass zumindest etwas von dem Konditionierungsmittel auf Stickstoffbasis ebenso übertragen wird. Dieses Konditionierungsmittel kann mit Röntgen-Photoelektronenspektroskopie (XPS) oder durch ein anderes Mittel nachgewiesen werden, das Durchschnittsfachleuten auf dem Gebiet einer Polymeranalyse oder chemischen Analyse von Polymeren oder organischen stickstoffhaltigen Spezies gut bekannt ist.
  • In einer beispielhaften Demonstration wurden zwei gedruckte Papiersubstraten unter im Wesentlichen identischen Bedingungen hergestellt (enthaltend: Tintenstrahlen von wässriger Tintenstrahltinte mit Nanopigmentpartikeln auf ein Übertragungselement; Trocknen der Tinte auf dem Übertragungselement; und Übertragen des erzeugten Tintenfilms auf das bestimmte Substrat), mit der Ausnahme, dass das erste Substrat ohne Vorkonditionieren des Übertragungselements gedruckt wurde, während für das zweite Substrat das ITM mit einem Polyethylenimin konditioniert wurde. Eine XPS-Analyse der gedruckten Bilder wurde mit einer VG Scientific Sigma Probe und monochromatischen Al Kα Röntgenstrahlen bei 1486,6eV mit einer Strahlgröße von 400 µm durchgeführt. Übersichtsspektren wurden mit einer Passenergie von 150eV aufgezeichnet. Zur chemischen Zustandsidentifizierung von Stickstoff wurden Hochenergieauflösungsmessungen von N1s mit einer Passenergie von 50eV durchgeführt. Die Bindungsenergien auf Kernebene der verschiedenen Spitzen wurden durch Einstellen der Bindungsenergie für die C1s bei 285, 0eV normalisiert. Eine Dekonvolution der beobachteten Spitzen zeigte, dass die PEI vorbehandelte Probe eine einzigartige Spitze bei etwa 402 eV enthielt, die einer C-NH2 +-C Gruppe entspricht. Somit ist in einigen Ausführungsformen der Erfindung ein gedrucktes Tintenbild mit einer XPS-Spitze bei 402,0 ± 0,4 eV, 402,0 ± 0,3 eV oder 402,0 ± 0,2 eV bereitgestellt.
  • Die Erfinder haben festgestellt, dass bei der oberen oder oberseitigen Oberfläche des Films, distal zur oberen Oberfläche des Substrats, die Oberflächenkonzentration von Stickstoff die Konzentration von Stickstoff innerhalb der Masse des Films deutlich übersteigen kann. Die Konzentration von Stickstoff innerhalb der Masse des Films kann bei einer Tiefe von zumindest 30 Nanometer, zumindest 50 Nanometer, zumindest 100 Nanometer, zumindest 200 Nanometer oder zumindest 300 Nanometer unter der oberen Filmfläche gemessen werden.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Verhältnis der Oberflächenstickstoffkonzentration zu einer Stickstoffkonzentration innerhalb der Masse des Films zumindest 1,1:1, zumindest 1,2:1, zumindest 1,3:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1, zumindest 2:1, zumindest 3:1 oder zumindest 5:1.
  • In einigen Ausführungsformen ist das Verhältnis von Stickstoff zu Kohlenstoff (N/C) an der oberen Filmfläche zu einem Verhältnis von Stickstoff zu Kohlenstoff (N/C) innerhalb der Masse des Films zumindest 1,1:1, zumindest 1,2:1, zumindest 1,3:1, zumindest 1,5:1, zumindest 1,75:1 oder zumindest 2:1.
  • In einigen Ausführungsformen übersteigt die Konzentration einer sekundären Amingruppe an der oberen Filmfläche eine Konzentration einer sekundären Amingruppe innerhalb der Masse des Films.
  • In einigen Ausführungsformen übersteigt die Konzentration einer tertiären Amingruppe an der oberen Filmfläche eine Konzentration einer tertiären Amingruppe innerhalb der Masse des Films.
  • In einigen Ausführungsformen übersteigt die Konzentration sekundärer und tertiärer Amingruppen an der oberen Filmfläche Konzentration sekundärer und tertiärer Amingruppen innerhalb der Masse des Films.
  • In einigen Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche zumindest ein PEI.
  • In einigen Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche zumindest ein Polyquaternium-kationisches Guar, wie ein Guar-Hydroxypropyltrimoniumchlorid und ein Hydroxypropyl-Guar-Hydroxypropyltrimoniumchlorid.
  • In einigen Ausführungsformen enthält die obere Filmfläche ein Polymer mit quaternären Amingruppen, wie ein HCl-Salz verschiedener primärer Amine.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „Farbstoff“ auf eine Substanz, die als ein Farbstoff in der Drucktechnik angesehen wird oder anzusehen wäre.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „Pigment“ auf einen fein verteilten festen Farbstoff mit einer durchschnittlichen Partikelgröße (D50) von höchstens 300 nm. Typischerweise ist die durchschnittliche Partikelgröße in einem Bereich von 10 nm bis 300 nm. Das Pigment kann eine organische und/oder anorganische Zusammensetzung haben. Typischerweise sind Pigmente im Vehikel oder Medium, in das sie eingearbeitet sind, unlöslich und im Wesentlichen durch dieses physikalisch und chemische unbeeinträchtigt. Pigmente können gefärbt, fluoreszierend, metallisch, magnetisch, transparent oder opak sein.
  • Pigmente können ihr Aussehen durch selektive Absorption, Interferenz und/oder Lichtstreuung ändern. Sie werden üblicherweise durch Dispersion in eine Reihe von Systemen eingearbeitet und können ihre Kristall- oder Teilcheneigenschaft während des gesamten Pigmentierungsprozesses beibehalten.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „Farbe“ zumindest auf eine färbige Substanz, die löslich ist oder während des Auftragungsprozesses in Lösung geht und durch selektive Lichtabsorption Farbe verleiht.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht sich der Begriff „durchschnittliche Partikelgröße“ oder „d50“, unter Bezugnahme auf die Partikelgröße von Pigmenten auf eine durchschnittliche Partikelgröße, auf das Volumen bezogen, wie durch ein Laserbeugungs-Partikelgrößenanalysegerät (z.B. Mastersizer™ 2000 von Malvern Instruments, England) mittels Standardpraxis bestimmt.
  • In Bezug auf faserige Drucksubstrate werden Fachleute im Bereich des Drucks erkennen, dass gestrichene Papiere, die für einen Druck verwendet werden, im Allgemeinen funktionell und/oder chemisch in zwei Gruppen klassifiziert werden können, gestrichene Papiere, die zur Verwendung mit Nicht-Tintenstrahldruckverfahren (z.B. Offset-Druck) bestimmt sind, und gestrichene Papiere, die im Speziellen zur Verwendung mit Tintenstrahldruckverfahren bestimmt sind, die wässrige Tinten verwenden. Wie in der Technik bekannt ist, verwendet die erstgenannte Art von gestrichenen Papieren Mineralfüllstoffe, nicht nur zum Ersetzen einiger der Papierfasern zur Verringern von Kosten, sondern um dem Papier spezielle Eigenschaften zu verleihen, wie verbesserte Druckbarkeit, Helligkeit, Opazität und Glätte. In der Papierbeschichtung werden Mineralien als weiße Pigmente verwendet, um die Faser zu verbergen, wodurch Helligkeit, Weiße, Opazität und Glätte verbessert werden. Mineralien, die allgemein zu diesem Zweck verwendet werden, sind Kaolin, kalziniertes Kaolin, gemahlenes Kalziumkarbonat, präzipitiertes Kalziumkarbonat, Talk, Gips, Aluminiumoxid, weißer Satin, Blanc fixe, Zinksulfid, Zinkoxid und Kunststoffpigment (Polystyrol).
  • Gestrichene Papiere, die zur Verwendung in Nicht-Tintenstrahldruckverfahren bestimmt sind, waren bisher zur Verwendung mit wässrigen Tintenstrahltinten ungeeignet oder erzeugen Druckpunkte oder -flecken, die sich offenkundig von den gedruckten Tintenfilmkonstruktionen der vorliegenden Erfindung unterschieden.
  • Im Gegensatz dazu können spezialgestrichene Papiere, die zur Verwendung mit Tintenstrahltinten bestimmt sind, die in einigen Fällen eine Schicht aus Füllstoffpigment haben können, wie bei andren Arten von gestrichenen Papieren, auch eine Schicht aus hochporösem Mineral, üblicherweise Siliziumdioxid, in Kombination mit einem wasserlöslichen Polymer wie Polyvinylalkohol (PVA) oder Polyvinylpyrrolidon (PVP) enthalten, das als ein Bindemitteldient, auf dem die Tinte gedruckt wird, Solche beschichteten Tintenstrahlpapiere sind zur raschen Entfernung des Wassers aus der gedruckten Tinte bestimmt, was den Druck von Tintentröpfchen mit guter Gleichförmigkeit und Kantenrauheit erleichtert. Die vorliegende Erfindung umfasst Tintentröpfchen, die auf unbeschichtetem Papier wie auch auf gestrichenen Papier, das nicht zur Tintenstrahlverwendung bestimmt ist, gedruckt sind, aber einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht dazu bestimmt, Tintentröpfchen zu umfassen, die auf spezialbeschichtetem Tintenstrahlpapier gedruckt sind.
  • Daher ist in einigen Ausführungsformen das Substrat ein ungestrichenes Papier. In anderen Ausführungsformen ist das Substrat ein gestrichenes Papier, das kein wasserlösliches Polymerbindemittel in einer Schicht enthält, auf der die Tinte gedruckt ist.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, soll der Begriff „massebeschichtetes faseriges Drucksubstrat“ spezial- und hochwertig gestrichenes Papiere ausschließen, enthaltend fotografisches Papier und beschichtete Tintenstrahlpapiere.
  • In einer typischen Papierbeschichtung eines massebeschichteten faserigen Drucksubstrats kann die Beschichtungsformulierung durch Dispergieren von Pigmenten wie Kaolinton und Kalziumkarbonate in Wasser, dann Hinzufügen eines Bindemittels, wie Polystyrol-Butadien-Copolymer und/oder einer wässrigen Lösung gekochter Stärke hergestellt werden. Anderen Inhaltsstoffe einer Papierbeschichtung, wie Rheologiemodifizierungsmittel, Biozide, Schmiermittel, Antischaumbildungsverbindungen, Vernetzer und Zusätze zur Einstellung des pH-Werts, können auch in kleinen Mengen in der Beschichtung vorhanden sein.
  • Beispiele für Pigmente, die in Beschichtungsformulierungen verwendet werden können, sind Kaolin, Kalziumkarbonat (Kreide), Porzellanerde, amorphes Siliziumdioxid, Silicate, Bariumsulfat, weißer Satin, Aluminiumtrihydrat, Talk, Titandioxid und Gemische davon. Beispiele für Bindemittel sind Stärke, Kasein, Sojaprotein, Polyvinylacetat, Styrolbutadienlatex, Acrylatlatex, Vinylacryllatex und Gemische davon. Andere Inhaltsstoffe, die in der Papierbeschichtung vorhanden sein können, sind zum Beispiel Dispergiermittel, wie Polyacrylate, Schmiermittel, wie Stearinsäuresalze, Konservierungsmittel, Antischaumbildungsmittel, die entweder auf Ölbasis sein können, wie dispergiertes Siliziumdioxid in Kohlenwasserstofföl, oder auf Wasserbasis, wie Hexalenglycol, pH-Wert-Einstellungsmittel, wie Natriumhydroxid, Rheologiemodifizierungsmittel wie Natriumalginate, Carboxymethylcellulose, Stärke, Protein, Hydroxyethylcellulose hoher Viskosität und alkalilösliches Latizes.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, soll sich der Begriff „faseriges Drucksubstrat“ der vorliegenden Erfindung im Speziellen enthalten:
    • • Zeitungsdruckpapiere, enthaltend Standardzeitungsdruck, Telefonverzeichnispapier, maschinenveredeltes Papier und superkalandriertes Papier;
    • • Beschichtet mechanische Papiere, enthaltend leichtgewichtiges gestrichenes Papier, mittelgewichtiges gestrichenes Papier, hochgewichtiges gestrichenes Papier, maschinenveredelte gestrichene Papiere, filmbeschichteten Offset;
    • • Holzfreie ungestrichene Papiere, enthaltend Offset-Papiere, leichtgewichtige Papiere;
    • • Holzfreie gestrichene Papiere, enthaltend standardgestrichene feine Papiere, Papiere mit geringem Beschichtungsgewicht, Kunstpapiere;
    • • Feine Spezialpapiere, enthaltend Kopierpapiere, Digitaldruckpapiere, Endlospapierware;
    • • Pappen und Kartone; und
    • • Verpackungskartone.
  • Wie hier, in dieser Beschreibung und im folgenden Anspruchsabschnitt verwendet, bezieht soll der Begriff „faseriges Drucksubstrat“ der vorliegenden Erfindung im Speziellen alle fünf Arten von faserigen Offset-Substraten enthalten, die in ISO 12647-2 beschrieben sind.
  • Das Patent oder die Anmeldungsdatei enthält zumindest eine Zeichnung, die in Farbe ausgeführt ist. Kopien dieses Patent oder der Patentanmeldungsveröffentlichung mit farbiger Zeichnung (farbigen Zeichnungen) werden vom Amt auf Anfrage und bei Bezahlung der fälligen Gebühr bereitgestellt.
  • Es ist klar, dass gewisse Merkmalen der Erfindung, die der Deutlichkeit wegen im Zusammenhang mit separaten Ausführungsformen beschrieben sind, auch in Kombination in einer einzigen Ausführungsform bereitgestellt sein können. Im Gegensatz dazu können verschiedene Merkmalen der Erfindung, die der Kürze wegen im Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform beschrieben sind, auch separat oder in jeder geeigneten Teilkombination bereitgestellt sein.
  • Obwohl die Erfindung in Verbindung mit ihren speziellen Ausführungsformen beschrieben wurde, ist klar, dass viele Alternativen, Modifizierungen und Variationen für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind. Daher ist beabsichtigt, dass alle solche Alternativen, Modifizierungen und Variationen in das Wesen und den breiten Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen. Alle Veröffentlichungen, Patent und Patentanmeldung, die in dieser Beschreibung erwähnt sind, einschließlich der Anhänge, werden hiermit in ihrer Gesamtheit zum Zwecke der Bezugnahme in der Beschreibung in demselben Ausmaß zitiert, als wäre jede einzelne Veröffentlichung, jedes Patent oder jede Patentanmeldung im Speziellen und einzeln hierin zum Zwecke der Bezugnahme zitiert. Zusätzlich soll ein Zitat oder eine Angabe einer Referenz in dieser Anmeldung nicht als Zugeständnis ausgelegt werden, dass eine solche Referenz als Stand der Technik für die vorliegende Erfindung verfügbar ist.

Claims (21)

  1. BEANSPRUCHT WIRD:
  2. Tintenfilmkonstruktion, umfassend: (a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und (b) einen Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer aufweist; wobei jeder Tintenpunkt der Tintenpunkte eine im Allgemeinen konvexe Form hat, in der eine Abweichung von einer Konvexität, (DCPunkt), definiert ist durch: DC P u n k t = 1 − AA / C S A ,
    Figure DE202013012736U1_0030
     wobei AA eine berechnete projizierte Fläche des Punkts ist, wobei die Fläche im Allgemeinen parallel zum ersten Drucksubstrat angeordnet ist; und wobei CSA ein Oberflächenbereich einer konvexen Form ist, die eine Kontur der projizierten Fläche minimal begrenzt; wobei eine mittlere Abweichung von einer Konvexität (DCPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,05 ist.
  3. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 1, wobei die mittlere Abweichung höchstens 0,04, höchstens 0,03, höchstens 0,025, höchstens 0,022, höchstens 0,02, höchstens 0,018, höchstens 0,017, höchstens 0,016, höchstens 0,015 oder höchstens 0,014 ist.
  4. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die quadratische geometrische Projektion eine Seitenlänge in einem Bereich von 0,5 mm bis 15 mm aufweist.
  5. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei die quadratische geometrische Projektion eine Seitenlänge von etwa 10 mm, 5 mm, 2 mm, 1 mm, 0,8 mm oder 0,6 mm aufweist.
  6. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Durchmesser zumindest 7, zumindest 10, zumindest 12, zumindest 15, zumindest 18 oder zumindest 20 Mikrometer ist.
  7. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das erste Drucksubstrat eines ist von: einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat oder einem Kunststoffdrucksubstrat.
  8. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 6, wobei die Tintenpunkte auf dem Kunststoffdrucksubstrat ein Haftversagen von höchstens 10 % oder höchstens 5 % aufweisen, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  9. Tintenfilmkonstruktion nach Ansprüchen 1 bis 7, wobei die Tintenpunkte im Wesentlichen frei von Haftversagen sind, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  10. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 20, zumindest 50 oder zumindest 200 der einzelnen Tintenpunkte hat.
  11. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei DCPunkt mittel zumindest 0,0005, zumindest 0,001, zumindest 0,0015, zumindest 0,002, zumindest 0,0025, zumindest 0,003, zumindest 0,004, zumindest 0,005, zumindest 0,006, zumindest 0,008, zumindest 0,010, zumindest 0,012 oder zumindest 0,013 ist.
  12. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die durchschnittliche Dicke ist: (a) in einem Bereich von 100 - 1.200 nm, 200 - 1.200 nm, 200 - 1.000 nm, 100 - 800 nm, 100 - 600 nm, 100 - 500 nm, 100 - 450 nm, 100 - 400 nm, 100 - 350 nm, 100 - 300 nm, 200 - 450 nm, 200 - 400 nm oder 200 - 350 nm; (b) höchstens 1.800 nm, höchstens 1.500 nm, höchstens 1.200 nm, höchstens 1.000 nm, höchstens 800 nm, höchstens 500 nm, höchstens 450 nm oder höchstens 400 nm; oder (c) zumindest 100 nm, zumindest 150 nm, zumindest 200 nm, zumindest 250 nm, zumindest 300 nm oder zumindest 350 nm.
  13. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei jeder der Tintenpunkte durch ein dimensionsloses Aspektverhältnis (Raspekt) charakterisiert ist, definiert durch: R A s p e k t = D P u n k t / H P u n k t
    Figure DE202013012736U1_0031
     wobei DPunkt der Durchmesser ist; und HPunkt die durchschnittliche Dicke ist; wobei das Aspektverhältnis zumindest 50 ist.
  14. Tintenfilmkonstruktion, umfassend: (a) ein erstes Drucksubstrat, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem unbeschichteten faserigen Drucksubstrat, einem massebeschichteten faserigen Drucksubstrat und einem Kunststoffdrucksubstrat; und (b) einen Tintenpunktsatz, der in einer quadratischen geometrischen Projektion enthalten ist, die auf das erste Drucksubstrat projiziert ist, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 10 einzelne Tintenpunkte enthält, die fest an einer Oberfläche des ersten Drucksubstrats haften, wobei alle Tintenpunkte innerhalb der quadratischen geometrischen Projektion als einzelne Elemente des Satzes gezählt werden, wobei jeder der Tintenpunkte zumindest einen Farbstoff enthält, der in einem organischen polymeren Harz dispergiert ist, wobei jeder der Punkte eine durchschnittliche Dicke kleiner als 2.000 nm und einen Durchmesser von 5 bis 300 Mikrometer hat; wobei jeder Tintenpunkt der Tintenpunkte eine Abweichung von einer glatten kreisförmigen Form, (DRPunkt), hat, dargestellt durch: D R P u n k t = [ P 2 / ( 4 π · A ) ] − 1 ,
    Figure DE202013012736U1_0032
     wobei P ein gemessener oder berechneter Umkreis des Tintenpunkts ist; wobei A eine maximale gemessene oder berechnete Fläche ist, die vom Umkreis umschlossen ist; wobei eine mittlere Abweichung (DRPunkt mittel) des Tintenpunktsatzes höchstens 0,60 ist.
  15. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 13, wobei die mittlere Abweichung (DRPunkt mittel) höchstens 0,55, höchstens 0,50, höchstens 0,45, höchstens 0,40, höchstens 0,35 oder höchstens 0,30 ist.
  16. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Tintenpunkte auf dem Kunststoffdrucksubstrat ein Haftversagen von höchstens 10% oder höchstens 5 % aufweisen, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  17. Tintenfilmkonstruktion nach Anspruch 13 oder Anspruch 14, wobei die Tintenpunkte im Wesentlichen frei von Haftversagen sind, wenn sie einem Standardbandtest unterzogen werden.
  18. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei der Tintenpunktsatz zumindest 20, zumindest 50 oder zumindest 200 der einzelnen Tintenpunkte aufweist.
  19. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die mittlere Abweichung (DRPunkt mittel) zumindest 0,02, zumindest 0,04, zumindest 0,06 oder zumindest 0,08 ist.
  20. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei jeder der Tintenpunkte durch ein dimensionsloses Aspektverhältnis (Raspekt) charakterisiert ist, definiert durch: R A s p e k t = D P u n k t / H P u n k t
    Figure DE202013012736U1_0033
     wobei DPunkt der Durchmesser ist; und HPunkt die durchschnittliche Dicke ist; wobei das Aspektverhältnis zumindest 50 ist.
  21. Tintenfilmkonstruktion nach einem der Ansprüche 1 bis 19, erhalten durch ein Drucksystem, umfassend: (a) eine Bildformungsstation, an der Tröpfchen einer Tintenformulierung auf Wasserbasis auf einer Silikontrennschicht eines Zwischenübertragungselements mit ausreicher Kraft angeordnet sind, sodass sich jedes Tröpfchen beim Aufprall auf das Zwischenübertragungselement ausbreitet, um eine abgeflachtes flüssiges Tintentröpfchen zu bilden; (b) eine Tintentrocknungsstation, an der die abgeflachten Tintentröpfchen, während sie durch das Zwischenübertragungselement transportiert werden, durch Verdampfen des wässrigen Trägers aus dem Tintenfilm getrocknet werden, um einen Filmrückstand aus Harz und Färbemittel zu hinterlassen; und (c) eine Pressstation, an der der Filmrückstand vom Zwischenübertragungselement auf ein Substrat übertragen wird.
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