DE3729715A1

DE3729715A1 - Tintenstrahl-aufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3729715A1
Application number: DE19873729715
Authority: DE
Inventors: Akio Owatari
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1986-09-05
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1988-03-17
Also published as: US4849773A; US4973992A; JPS6366268A; JPH0751687B2; DE3729715C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung einer flüssigen Tinte als Aufzeichnungsmedium.

Bekannte Tintenstrahldrucker zeichnen durch Geräuscharmut, hohe Druckgeschwindigkeit, hohe Druckqualität und die Möglichkeit zum Farbdruck aus. Hierfür werden verschiedene Verfahren zum Tintentröpfchenausstoß angewandt, z. B. kontinuierliche Strahlbildung, Impulsstrahlbildung, thermische Strahlbildung und dgl. Jedoch werden gemäß dem Stand der Technik die Tintentröpfchen aus extrem feinen Düsenöffnungen mit einem Durchmesser von etwa 10 bis 100 µm ausgestoßen, so daß hohe Anforderungen an Sauberkeit und Stabilität der Tinten gestellt werden müssen, um eine stabile Passage durch die feinen Öffnungen und Tintenwege zu gewährleisten.

Daher werden derartige Tinten in möglichst staubfreien Räumen hergestellt oder durch Membranfilter mit einem Porendurchmesser von 1 µm oder weniger filtriert, Tintenspeicher, in denen die nach dem vorstehend erwähnten Verfahren hergestellten Tinten gelagert werden sollen, müssen peinlich sauber unter Verwendung von besonders reinem Wasser gereinigt werden, um ein Einschleppen von Staub zu verhindern.

Herkömmliche Tintenspeicher haben den Nachteil, daß ihre saubere Beschaffenheit nur anfänglich erhalten bleibt. Bleiben diese Tintenspeicher den unterschiedlichen Umweltbedingungen ausgesetzt, so kommt es zu Temperaur- und Alterungsveränderungen der Tinte. Dabei besteht die Gefahr, daß Additive des Materials, aus dem der Tintenspeicher besteht, in die Tinte eluiert werden und dabei chemische Reaktionen mit Tintenbestandteilen erfolgen. Dabei können sich unlösliche Substanzen bilden, die zu Verstopfungen von feinen Tintenwegen, Filtern, Düsen und dergl. des Tintenstrahldruckers führen, wodurch der Tintenfluß unterbrochen wird. Dies führt zu einer erheblichen Qualitätseinbuße des Druckvorgangs und fehlenden Druckpunkten.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen, die frei von den vorerwähnten Nachteilen ist. Bei der erfindungsgemäßen Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung soll ein die flüssige Tinte enthaltender Speicher vorgesehen sein, bei dem chemische Reaktionen mit der Tinte nicht nur im Anfangszustand ausgeschlossen sind, sondern auch nach Temperaturveränderungen oder nach Veränderungen der Tinte während der Lagerung nicht auftreten, so daß es nicht zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität und zur Bildung von unscharfen Druckerzeugnissen kommt.

Gegenstand der Erfindung ist eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der die Tinte in einem Tintenspeicher gelagert wird, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Natriumionenkonzentration in der Tinte 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent beträgt.

Vorzugsweise besteht das Material des Tintenspeichers aus einem Kunstharz und/oder einem synthetischen Kautschuk, die Fettsäuren und/oder Fettsäurederivat enthalten.

Der Gehalt an Fettsäuren und/oder Fettsäurederivaten am Material des Tintenspeichers beträgt vorzugsweise 10 bis 100 ppm.

Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 (a) zeigt ein Tintenzufuhrsystem eines Tintenstrahldruckers.

Fig. 1 (b) zeigt ein mit einem Filter versehenes Tintenzufuhrsystem eines Tintenstrahldruckers.

Fig. 2 zeigt ein Tintenzufuhrsystem, bei dem der Druckkopf und der Tintenspeicher in Integralbauweise ausgebildet sind.

Das Tintenzufuhrsystem von Fig. 1 (a) umfaßt einen Tinte 11 enthaltenden, austauschbaren Tintenspeicher 12 und eine Tintenzufuhrleitung 13, durch die die Tinte 11 dem Druckkopf 14 zugeführt wird. Geht der Tintenvorrat im Tintenspeicher 12 zu Ende, so wird letzterer gegen eine neuen gefüllten Tintenspeicher 12 ausgetauscht, um weiterhin die Zufuhr von Tinte 11 zum Druckkopf 14 zu gewährleisten.

Wie in Fig. 1 (b) gezeigt, ist ein Filter 16 in der Tintenbahn vorgesehen, um den Zutritt von Fremdbestandteilen oder unlöslichen Bestandteilen, wie Staub, die eine Verstopfung der Düsenöffnung 15 am Druckkopf 14 verursachen könnten, zu verhindern. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Vorrichtung verbessert.

Beim in Fig. 2 gezeigten Tintenzufuhrsystem wird der Druckkopf 14 mit Tinte direkt aus dem einstückig angeformten Tintenspeicher 21 versorgt, wobei die Tintenzufuhrleitung 13 entfällt.

Die Bestandteile des Tintenzufuhrsystems einer Tintenstrahl- Aufzeichnungsvorrichtung müssen aufgrund der Tatsache daß sie in direkten Kontakt mit der Tinte kommen, gegenüber der Tinte beständig sein. Folgende Materialien erfüllen diese Bedingung: Kunstharze, wie Polyolefinharze, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Siliconharze, Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisate, ABS-Harze, Polyacetale, Nylon, ungesättigte Polyesterharze, PET- und Aramidharze; sowie synthetischer Kautschuk, z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR), Butadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Nitrilkautschuk, Butylkautschuk, EPDM, Urethankautschuk, Siliconkautschuk, Acrylkautschuk, Epichlorhydrinkautschuk und Fluorkautschuk.

Diese Kunstharze und synthetischen Kautschuksorten enthalten je nach Verwendungszweck geeignete Mengen an Additiven,wie Stabilisatoren, UV-Absorbern und Antioxidantien.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß bei Tintenspeichern, die aus derartigen Kunstharz- oder Synthesekautschukmaterialien bestehen, deren Additive in die Tinte eluiert werden und dort chemische Reaktionen mit Tintenbestandteilen unter Bildung von unlöslichen Substanzen hervorrufen. Wird beispielsweise die im Tintenspeicher 12 befindliche Tinte 11 über längere Zeit hinweg nicht benutzt oder bei erhöhten Raumtemperaturen belassen, so werden Fettsäuren oder Fettsäurederivate, die in den Kunstharz- oder Synthesekautschukmaterialien des Tintenspeichers 12 enthalten sind, in die Tinte 11 eluiert. Kehrt man wieder auf normale Raumtemperatur zurück, so werden diese Materilalien wieder ausgeschieden und führen zur Bildung von unlöslichen Bestandteilen. Sodann kommt es zu einer chemischen Reaktion mit Natriumionen unter Bildung von unlöslichen Natrium-Fettsäuresalzen. Hierdurch werden letztlich der Filter 16 und die Düsenöffnung 15 verstopft und der Tintenfluß unterbrochen.

Insbesondere wenn es sich bei den Kunstharz- oder Synthesekautschukadditiven um Stearinsäure, Stearinsäureamid oder Stearinsäuresalze handelt, werden faden- oder nadelförmige Natriumstearatkristalle gebildet. Aufgrund seiner Kristallform bewirkt Natriumstearat besonders leicht eine Verstopfung des Filters 15 und der feinen Tintenwege, so daß der Tintenfluß unterbrochen wird. Diese Erscheinung macht sich besonders dann bemerkbar, wenn ein Tintenspeicher mehr als 1 Tag bei erhöhten Temperaturen von 40°C oder darüber belassen wird. Der Grund hierfür kann darin zu suchen sein, daß Stearinsäure, Stearinsäureamid und Stearinsäuresalze bei erhöhten Temperaturen löslich sind und Polymermatrizes aus Fett und einem Synthesekautschuk eine molekulare Schwingung erleiden, so daß es zu einer stärkeren Elution der in der Matrix enthaltenen Stearinsäure und Stearinsäurederivate kommt. Bei einer Erhöhung des pH-Werts der Tinte macht sich diese Erscheinung noch deutlicher bemerkbar.

Die Menge an Fettsäuren und deren Derivaten, die in den Kunstharz oder Synthesekautschukmaterialien der Tintenspeicher enthalten sind, ist nach Art und Qualität dieser Materialien unterschiedlich. Insbesondere eignen sich Polyolefinharze, wie Polyäthylen und Polypropylen, als Materialien für Tintenspeicher, da sie chemisch widerstandsfähig sind, wenig kosten und leicht zu beutelähniichen Behältern verformt werden können. Die Fettsäuren und deren Derivate werden als Stabilisatoren bei der Polymerisation der Harze oder als Gleitmittel zur Verhinderung der Haftung an den Walzen, wenn die Materialien zu einer Folie verformt werden, zugesetzt.

Als Stabilisatoren und Gleitmittel werden im allgemeinen Fettsäure und deren Derivate mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen verwendet. Hierbei handelt es sich insbesondere um Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure, Erucasäure, deren Ca-, Al-, Mg- und Zn-Salze, deren Amide und dgl. Insbesondere können die nach Polymerisation verschiedenartigen Polyäthylenfolien, wie solche aus linearem Polyäthylen niedriger Dichte (LLPDE), Polyäthylen mittlerer Dichte (MDPE) und Polyäthylen hoher Dichte (HDPE) verwendet werden. Die Mengen an Fettsäuren und deren Derivaten, die den einzelnen Polyäthylenprodukten zugesetzt werden, variieren. Ferner können als Materialien für Tintenspeicher Vinylchloridharze, Nylon, Polyacetale, Äthylen- Vinylacetat-Copolymerisate, ABS-Harze und fast sämtliche synthetische Kautschukarten, die Fettsäure und deren Derivate enthalten, verwendet werden.

Wie vorstehend bereits angedeutet, kommt es bei Tinten für Tintenstrahldrucker insbesondere darauf an, daß sie leicht handhabbar sind, keine Verstopfung von Düsenöffnungen durch Eintrocknen der Tinten verursachen und eine geringe Viskosität besitzen, so daß Tintentröpfchen aus einem Tintenkopf mit hoher Ansprechempfindlichkeit ausgestoßen werden können. Im allgemeinen werden für Tintenstrahldrucker Tinten auf Wasserbasis verwendet. Daher sind in den Tinten wasserlösliche Farbstoffkomponenten, wie Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe und basische Farbstoffe, sowie Netzmittel, die ein Austrocknen der Tinte beim Verdampfen des in der Tinte enthaltenen Wassers verhindern, enthalten. Insbesondere Direktfarbstoffe enthalten zur Erhöhung ihrer Wasserlöslichkeit große Anteile an Natriumsulfonatgrupen. Ferner sind in den Farbstoffen Natriumchlorid, das beim Aussalzverfahren verwendet wird, Natriumnitrit aufgrund der Diazotierungsverfahren, Natriumacetat, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid und Natriumsulfat enthalten, Demgemäß kommen die in der Tinte enthaltenen Natriumionen sowie die aus dem Material dieser Tintenspeicher aufgrund von Temperatureinwirkungen und anderen Einflüssen eluierten Fettsäuren und deren Derivate in Kontakt miteinander, so daß sich Natriumsalze der Fettsäuren bilden und den Tintenfluß hemmen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden folgende Tests durchgeführt.

Wäßrige Lösungen mit unterschiedlichen Konzentrationen an Natriumionen und mit einem Gehalt an 1 Prozent KOH (zur Beschleunigung der Elution) wurden in beutelähnliche Tintenspeicher aus Polyäthylenfolien niedriger Dichte (ein unter Polyolefinharzen bevorzugtes Material) gegossen. Die Beutel wurden verschlossen und 10 Tage bei 70°C und anschließend 5 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Die in den Lösungen enthaltenen Bestandteile wurden bestimmt. Die Dicke der Polyäthylenbeutel betrug 60 µm. NaCl-Lösungen mit einem Gehalt an 0,1, 0,15, 0,2, 0,25 und 0,3 Gewichtsprozent Natriumionen wurden verwendet und zur Entfernung von Luftblasen in Flüssigkeit in den Beuteln unter Wärmeeinwirkung verschlossen. In den Beuteln mit einem Gehalt an 0,25 und 0,3 Gewichtsprozent Natriumionen wurde die Bildung von fadenförmigen Kristallen beobachtet. Die Analyse unter Verwendung eines IR-Spektrophotometers und eines Röntgenstrahlen-Mikroanalysengeräts ergab, daß es sich bei den fadenförmigen Kristallen um Natriumstearat handelte. Es zeigte sich, daß Tintenspeicher aus Kunstharzen oder Synthesekautschuk mit einem Gehalt an Fettsäuren oder Derivaten davon nicht zur Bildung von den Tintenfluß hemmenden Natriumsalzen von Fettsäuren führten, wenn die Konzentration an Natriumionen in der Tinte 0,2 Gewichtsprozent oder weniger betrug.

War die Natriumionenkonzentration in der Tinte andererseits zu gering, so konnte es zu einer Assoziierung der Farbstoffe in der Lösung kommen. Tinten mit stark assoziierten Farbstoffen erwiesen sich bei kontinuierlichen Ausstoßvorgängen nicht als stabil. Der Grund hierfür ist unbekannt. Daher beträgt die geeignete Konzentration für die Natriumionen in der Tinte 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent.

Somit wird erfindungsgemäß in Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtungen eine Tinte verwendet, die als Hauptbestandteile Wasser, wasserlösliche Farbstoffe und Netzmittel enthält und in der die Gesamtkonzentration an Natriumionen 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Tintenmenge, beträgt.

Um die Konzentration an Natriumionen zu verringern, wird Wasser von hohem Reinheitsgrad verwendet, das nach herkömmlichen Verfahren erhalten werden kann, beispielsweise durch Durchführung einer umgekehrten Osmose oder eines Ionenaustauschvorgangs bei Leitungswasser.

Im allgemeinen enthalten wasserlösliche Farbstoffe relativ große Anteile an Natriumionen. Wie bereits erwähnt, rühren diese Natriumionen vom Aussalzen der Farbstoffe mit Natriumchlorid, von der Verwendung von Natriumnitrit beim Diazotieren her, oder es handelt sich um Natriumacetat, Natriumcarbonat, Natriumhydroxid oder Natriumsulfat, die bei anderen Verfahren eingesetzt werden. In zahlreichen Fällen enthalten die wasserlöslichen Farbstoffe selbst Natriumsulfonatreste in den Molekülen, so daß ein Großteil aller zur Verfügung stehenden wasserlöslichen Farbstoffe 5 Prozent Natrium oder mehr enthält. Der Gehalt an Natriumionen läßt sich verringern, indem man bei der Herstellung der Farbstoffe andere Alkalimetallverbindungen, wie Kaliumchlorid und dergl., verwendet. Ferner läßt sich auch bei Verwendung von Natriumverbindungen der Gehalt an Natriumionen verringern, indem man die Farbstofflösung durch ein stark saures Kationenaustauscherharz in der H-Form, z. B. Amberlite 120 (Handelsbezeichnung der Orugano Kabushiki Kaisha), Dowex 50W (Handelsbezeichnung der Dow- Chemical) und dergl., filtriert.

Als wasserlösliche Farbstoffe können erfindungsgemäß Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe und basische Farbstoffe, die im Color Index aufgeführt sind, verwendet werden. Die gewünschte Natriumionenkonzentration kann unter Anwendung einer der vorgenannten Verfahrensmaßnahmen zur Verringerung der Menge der Natriumverbindung oder unter Anwendung eines Reinigungsverfahrens erreicht werden. Der Farbstoff dient als farbgebender Bestandteil in den Aufzeichnungstinten, der nach dem Drucken einen ausreichenden Kontrast auf dem bedruckten Material bietet. Bei zu hohen Farbstoffkonzentrationen in der Tinte kommt es leicht zu Verstopfungen der Düsen von Tintenstrahlköpfen aufgrund eines Austrocknens der Tinte. Eine optimale Farbstoffkonzentration beträgt 0,5 bis 10 Gewichtsprozent.

Netzmittel stellen wesentliche Bestandteile dar, um ein Austrocknen der Tinte in den Düsen eines Tintenstrahlkopfes zu verhindern. Wasserlösliche organische Lösungsmittel können zur Herstellung der erfindungsgemäßen Aufzeichnungstinten verwendet werden, insbesondere mehrwertige Alkohole, Ätherderivate und Esterderivate von mehrwertigen Alkoholen, wasserlösliche Amine und cyclische, stickstoffhaltige Verbindungen. Beispiele hierfür sind mehrwertige Alkohole, wie Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Propylenglykol, Polyäthylenglykol und Glycerin, Alkylätherderivate von mehrwertigen Alkoholen, wie Äthylenglykolmonomethyläther, Äthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonoäthyläther, Diäthylenglykolmonobutyläther, Diäthylenglykoldimethyläther, Diäthylenglykolmethyläthyläther, Triäthylenglykolmonomethyläther und dergl., Esterderivate von mehrwertigen Alkoholen, wie Äthylenglykolmonoäthylenätheracetat, Diäthylenglykolmonoäthylätheracetat, Glycerinmonoacetat, Glycerindiacetat und dergl., wasserlösliche Amine, wie (Mono-, Di- und Tri-)-äthanolamin, Polyoxyäthylenamin und dergl., sowie cyclische, stickstoffhaltige Verbindungen, wie N-Methyl-2-pyrrolidon.

In diesen wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln sind normalerweise keine Natriumionen vorhanden, so daß sie keiner speziellen Reinigung bedürfen. Sofern jedoch aufgrund des Herstellungsverfahrens doch Natriumverbindungen enthalten sind, ist eine Reinigung vorzunehmen. Je größer der Anteil an zugesetzten organischen Lösungsmitteln ist, desto besser kann die Austrocknung der Tinte verhindert werden. Wird durch den Zusatz des organischen Lösungsmittels ein Viskositätsanstieg der Tinte verursacht, so ist eine Zugabe von großen Mengen an diesem Lösungsmittel nicht erwünscht.

Im allgemeinen wird durch die Viskosität der Tinte der Ausstoßzyklus von Tintentröpfchen stark beeinflußt. Wird die Viskosität der Tinte zu hoch, so kann der Ausstoßzyklus der Tintentröpfchen nicht in einwandfreier Weise erfolgen, so daß sich ein instabiler Tintenausstoß ergibt. Daher ist eine Viskosität der Tinte von 50 mPa · s oder weniger erwünscht. Ein Zusatz von 5 bis 80 Gewichtsteilen an wasserlöslichen organischen Lösungsmittel kann erfolgen.

Der pH-Wert der Tinte wird zur Beschleunigung der Osmose im Aufzeichnungspapier auf 12 bis 14 eingestellt; vgl. JP-OS 57 862/81. Zu diesem Zweck wird zur Erhöhung des pH-Werts ein Alkalimetallhydroxid verwendet. Erfindungsgemäß eignet sich hierfür Lithiumhydroxid und Kaliumhydroxid, während Natriumhydroxid nicht verwendet werden kann.

Ferner können auch andere Additive, wie Antiseptika, Antipilzmittel, chelatbildende Mittel, Mittel zur Einstellung des pH-Werts und dergl. je nach Bedarf zugesetzt werden. Bei vielen dieser Additive handelt es sich um Natriumverbindungen, so daß ihre Zugabe nur in geringen Mengen erfolgen kann.

Wie bereits erwähnt, wurde erfindungsgemäß festgestellt, daß eine erhebliche Einschränkung der Umsetzung von Fettsäuren und Fettsäurederivaten mit Natriumionen in der Tinte und somit der Bildung von unlöslichen Substanzen erzielt werden kann, indem man den Gehalt an Fettsäuren und deren Derivaten in den Kunstharz- und Synthesekautschukmaterialien, die die Tintenspeicher bilden, herabsetzt. In diesem Fall ist auch die Verwendung von Tinten mit einem Gehalt an Natriumionen von 0,2 Gewichtsprozent und mehr möglich.

Zur Bestätigung dieses Befunds wurde folgender Versuch durchgeführt:

Jeweils 100 ml wäßrige NaCl-Lösung mit einer Natriumkonzentration von 0,5 Gewichtsprozent in einer 1gewichtsprozentigen KOH-Lösung wurden in Beutel aus Polyäthylen mit einem Gehalt an 5, 10, 50, 100 bzw. 200 ppm Calciumstearat gegossen. Sodann wurden die Beutel unter Flüssigkeit durch Wärmewirkung versiegelt und 3 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Anschließend wurden die Lösungen im Beutel durch ein Metallfilter mit einer Porengröße von 10 µm filtriert. Es ergab sich, daß nur in den die NaCl- Lösung enthaltenden Beuteln mit einem Gehalt an 200 ppm Calciumstearat unlösliche Substanzen gebildet wurden. Bei dem Beutel mit einem Gehalt an 5 ppm Calciumstearat entwich die Lösung an der Versiegelungsstelle. Somit wurde bestätigt, daß eine Bildung von unlöslichen Substanzen auch bei einer Natriumionenkonzentration von 0,2 Gewichtsprozent und mehr verhindert werden konnte, wenn die Calciumstearatkonzentration im Polyäthylenbeutel 10 bis 100 ppm betrug. In diesen Fällen war die Festigkeit der Siegelung für die Praxis ausreichend.

Es ergab sich somit, daß trotz des gegebenen Einflusses der Tintenzusammensetzung und der Natriumionenkonzentration in einem Tintenspeicher auf die Bildung von unlöslichen Substanzen der Tintenfluß durch das Tintenzufuhrsystem einer Tintenstrahl- Aufzeichnungsvorrichtung nicht behindert wurde, wenn die Gesamtmenge an Fettsäuren oder Fettsäurederivaten, wie Calciumstearat, die in den den Tintenspeicher bildenden Kunstharz- oder Synthesekautschukmaterialien enthalten sind, 10 bis 100 ppm beträgt.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

C. I. Direct Black 3810 Gewichtsprozent ultrareines Wasser90 Gewichtsprozent

100 g der vorstehenden Lösung wurden durch eine Ionenaustauschsäule, die mit dem stark sauren Kationenaustauscherharz Amberlite 120B (H-Form) gepackt war, gegeben, um Natriumionen zu entfernen. Man erhielt eine gereinigte wäßrige Lösung mit einem Gehalt an 10 Gewichtsprozent C. I. Direct Black 38. Dabei waren die Na-Ionen gegen H-Ionen ausgetauscht. Der pH-Wert der Lösung war so nieder, daß er mit einer KOH-Lösung auf den Wert 10 eingestellt wurde. Anschließend wurde die nachstehend angegebene Tinte unter Verwendung dieser Lösung hergestellt. Durch Ionenchromatographie wurde festgestellt, daß in der Lösung 0,1 Gewichtsprozent Natrium, 0,4 Gewichtsprozent Kalium und 0,5 Gewichtsprozent Chlor enthalten waren.

Gereinigte wäßrige Lösung mit einem Gehalt an
10 Gewichtsprozent C. I. Direct Black 3812 Gewichtsteile Glycerin20 Gewichtsteile sehr reines Wasser68 Gewichtsteile

Die wäßrige Lösung wurde durch ein Milipore-Membranfilter filtriert und anschließend unter vermindertem Druck entlüftet. 150 g dieser Lösung wurden in einen Tintenbeutel aus Polyäthylenfolie gegossen. Der Beutel wurde unter Flüssigkeit durch Wärmeeinwirkung versiegelt. Man ließ den erhaltenen Tintenspeicher 120 Stunden bei 70°C und weitere 3 Tage bei Raumtemperatur stehen. Anschließend wurde er im Tintenstrahldrucker IP-130K der Fa. Seiko Epson Kabushiki Kaisha verwendet. Nach Verbrauch von 10 Packungen des Tintenspeichers wurde das eine Porengröße von 30 µm aufweisende Nylonfilter im Tintenweg untersucht. Es konnten keine Verstopfungen im Filter festgestellt werden.

Vergleichsbeispiel 1

Die in Beispiel 1 beschriebene 10prozentige Farbstofflösung wurde nicht über eine Ionenaustauschersäule gegeben, jedoch mit der gleichen Menge an KOH-Lösung wie in Beispiel 1 versetzt. Eine Tinte der in Beipsiel 1 angegebenen Zusammensetzung wurde unter Verwendung dieser Lösung hergestellt. Bei der Ionenchromatographie ergab sich ein Gehalt an Natrium von 0,5 Gewichtsprozent, an Kalium von 0,4 Gewichtsprozent und an Chlor von 0,5 Gewichtsprozent.

Anschließend wurde gemäß Beispiel 1 ein Tintenspeicher hergestellt, der Lagerungsbehandlung unterworfen und zum Drucken verwendet. Bei Einsatz der dritten Packung ergab sich eine Beeinträchtigung der Druckqualität. Fast der gesamte Filter in der Tintenbahn war verstopft. Durch IR-Spektrometrie und Elektronenmikrographie wurde festgestellt, daß der Filter mit Natriumstearatkristallen verstopft war. Aufgrund dieser Verstopfung wurde der Tintenfluß gehemmt, so daß keine ausreichende Tintenzufuhr zum Aufzeichnungskopf erfolgte, was die Beeinträchtigung der Druckqualität hervorrief.

Beispiel 2

C. I. Direct Black 154 wurde einerseits nach einem Verfahren unter Anwendung einer Kupplung mit Natriumnitrit und andererseits nach einem Verfahren, bei dem keine Natriumverbindung eingesetzt wurde, synthetisiert. Anschließend wurde der Farbstoff mit Salzsäure ausgefällt und in KOH-Lösung gelöst. Unter Verwendung einer 10prozentigen wäßrigen Lösung dieses Farbstoffs wurde die Tinte der nachstehend angegebenen Zusammensetzung hergestellt. Durch Ionenchromatographie wurde ein Gehalt an Natrium von 0,03 Gewichtsprozent, an Kalium von 0,6 Gewichtsprozent und an Chlor von 0,3 Gewichtsprozent festgestellt.

10gewichtsprozentige wäßrige Lösung von C. I. Direkt Black 15415 Gewichtsteile Polyäthylenglykol 30030 Gewichtsteile sehr reines Wasser55 Gewichtsteile

Bei Durchführung des Druckversuchs gemäß Beispiel 1 ergab sich keine Verstopfung des Filters im Tintenzufuhrweg. Die Druckqualität war ausgezeichnet.

Beispiel 3

Die Farbstoffe der Beispiele 3-1 bis 3-8, in denen der Natriumgehalt durch die in den Beispielen 1 und 2 beschriebene Behandlung verringert worden war, wurden zur Herstellung der Tinten der Beispiele 3-1 bis 3-8 verwendet. In den Vergleichsbeispielen wurden handelsübliche Farbstoffe zur Herstellung der unter 3-10 bis 3-13 angegebenen Tinten verwendet. Der Gehalt an Natrium, Kalium und Chlor wurde durch Ionenchromatographie ermittelt.

Die Ergebnisse der gemäß Beispiel 1 durchgeführten Bewertung finden sich in Tabelle I.

Tabelle I

Wie aus Tabelle I hervorgeht, kam es zu keiner Verstopfung im Filter, wenn die Natriumionenkonzentration in der Tinte 0,2 Prozent oder weniger betrug. Die Verstopfung des Filters wurde durch die Konzentration an Kaliumionen oder Chloridionen kaum beeinflußt.

Beispiel 4

Es wurde der gleiche Test wie in Beispiel 1 durchgeführt, wobei aber die in Tabelle II aufgeführten Materialien für die Tintenbeutel verwendet wurden. Es wurden die Tinten von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 verwendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengestellt.

Tabelle II

Bei Verwendung einer Tinte mit einer Natriumionenkonzentration von 0,2 Gewichtsprozent und weniger kam es mit keinem der Beutel zu einer Verstopfung des Filters. Wurde jedoch eine Tinte mit einer Natriumionenkonzentration von 0,5 Gewichtsprozent verwendet, so kam es mit sämtlichen Beuteln zu einer Verstopfung des Filters.

Beispiel 5

Die Tinten der Beispiele 3-1 bis 3-8 und der Vergleichsbeispiele 3-10 bis 3-13 wurden in die Tintenspeicher der Beispiele 5-1 bis 5-8 bzw. der Vergleichsbeispiele 5-10 bis 5-13 gegossen. Die Behälter wurden verschlossen, 10 Tage bei einer Temperatur von 70°C und anschließend 3 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Anschließend wurden die Tintenbeutel in Tintenstrahldrucker vom Typ IP-130K der Fa. Seiko Epson Kabushiki Kaisha gefüllt. Mit den einzelnen Tintenspeichern wurden Druckvorgänge unter Verbrauch der gesamten Tinte (150 ml) durchgeführt. Die Ergebnisse einer Überprüfung des Filterzustands sind in Tabelle IV aufgeführt. Es handelt sich um Nylonfilter mit einer Porengröße von 30 µm und einer Filterfläche von 3 cm².

Tabelle III

Tabelle IV

In den Tintenspeichern 5-1 bis 5-8 kam es zu keiner Verstopfung des Filters. Selbst bei geringfügiger Elution von Behälterbestandteilen aus dem Speicher und bei Abscheidung von Bestandteilen aus der Tinte passierten sämtliche Bestandteile den Filter, so daß in der Praxis keine Schwierigkeiten auftraten. Andererseits kam es bei Verwendung der Tintenbeutel 5-10 bis 5-13 zu einer Verstopfung des Filters durch Ablagerung von schichtartigen Substanzen, die aus einer Aggregation von Fasern bestanden. Bei den Tintenspeichern 5-10, 5-12 und 5-13 war die Druckqualität beeinträchtigt. Bei kontinuierlichem Einsatz des Tintenspeichers 5-11 ist eine Verstopfung des Filters und eine Beeinträchtigung der Druckqualität zu erwarten.

Beispiel 6

200 ml Tinte der nachstehend angegebenen Zusammensetzung wurde in einen Polyäthylenbeutel mit einem Gehalt an 50 ppm an Stabilisator und Gleitmittel gegossen, wobei es sich bei beiden Additiven um Fettsäureprodukten handelte. Anschließend wurde der Beutel zur Entfernung von Luftblasen unter Flüssigkeit durch Wärmeeinwirkung versiegelt. Der Tintenspeicher wurde 10 Tage bei 70°C und anschließend 3 Tage bei Raumtemperatur stehengelassen. Sodann wurde der Beutel in den Tintenstrahldrucker IP-130K der Seiko Epson Kabushiki Kaisha gefüllt. Bei Durchführung des Druckvorgangs kam es zu keiner Unterbrechung des Tintenflusses. Ein im Tintenweg des Druckers befindlicher Nylonfilter mit einer Porengröße von 30 µm wurde nach einem Verbrauch von 200 ml Tinte untersucht. Es ergab sich keine Verstopfung des Filters.

Zusammensetzung der Tinte:

C. I. Direct Black 154 3 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol 40020 Gewichtsprozent Diäthylenglykol10 Gewichtsprozent sehr reines Wasser67 Gewichtsprozent

Vergleichsbeispiel

Die in Beispiel 6 angegebene Tinte wurde in einen Polyäthylenbeutel mit einem Gehalt an 500 ppm Stabilisator und Gleitmittel gegeben, wobei es sich bei beiden Additiven um Fettsäureprodukte handelte. Nach Durchführung des Tests von Beispiel 6 ergab sich eine Verstopfung des im Tintenweg des Druckers befindlichen Nylonfilters mit einer Porengröße von 30 µm durch Ablagerung von schichtartigen Substanzen. Es kam zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität, bevor 200 ml m³ Tinte verbraucht waren. Bei der Analyse ergab sich, daß es sich bei den schichtartigen Bestandteilen um ein Gemisch aus Erucasäureamid und Ölsäureamid handelte, die aus dem Gleitmittel abgeschieden worden waren.

Beispiel 7

200 ml der nachstehend angegebenen Tinte wurden in einen Polyäthylenbeutel mit einem Gehalt an 100 ppm Stabilisator und Gleitmittel gegeben, wobei es sich bei beiden Additiven um Fettsäureprodukte handelte. Nach Durchführung des Tests von Beispiel 6 ergab sich, daß der Filter nach einem Verbrauch von 200 ml Tinte nicht verstopft war.

Zusammensetzung der Tinte:

C. I. Direct Black 154 2 Gewichtsprozent Glycerin20 Gewichtsprozent Triäthylenglykol 5 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid 1 Gewichtsprozent sehr reines Wasser72 Gewichtsprozent

Vergleichsbeispiel 7

200 ml der Tinte von Beispiel 7 wurden in einen Polyäthylenbeutel mit einem Gehalt an 200 ppm Stabilisator und Gleitmittel gegeben, wobei es sich bei beiden Additiven um Fettsäureprodukte handelte. Nach Durchführung des Tests von Beispiel 7 ergab sich auf dem im TintenWeg des Druckers befindlichen Nylonfilter mit einer Porengröße von 30 µm eine Verstopfung mit schichtartigen Bestandteilen. Es kam zu einer Beeinträchtigung der Druckqualität vor einem Verbrauch von 200 ml Tinte. Bei der Analyse ergab sich, daß die schichtartigen Bestandteile aus Natriumstearat bestanden. Es wird angenommen, daß diese Bestandteile aus dem im Polyäthylen enthaltenen Stabilisator in die Tinte eluiert wurden und mit den Natriumionen im Farbstoff, nämlich C. I. Direct Black 154, reagierten.

Wenn man einen Tintenbehälter mit einer Tintenzusammensetzung mit einer Natriumionenkonzentration zwischen 0,001 und 0,2 Gewichtsprozent längere Zeit auf höherer Temperatur hält, reagieren Fettsäure oder Fettsäurederivate, die aus dem Material des Tintenbehälters in die Tinte eluiert sind, nicht mit den Natriumionen der Tinte, so daß keine unlösbaren Substanzen gebildet werden. Wenn ein Tintenbehälter, dessen Material 10 bis 100 ppm Fettsäure oder Fettsäurederivate enthält, längere Zeit auf höherer Temperatur gehalten wird, eluieren die Fettsäure oder Fettsäurederivate nicht in die Tinte, so daß es nicht zu Ausscheidungen kommt. Als Folge davon ergibt sich ein stabiler Tintenfluß in dem Tintenspeisesystem eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, und es tritt weder eine Verschlechterung der Druckqualität noch ein Fehlen von Druckpunkten auf. Die Zuverlässigkeit des Tintenstrahlaufzeichungsgeräts wird dadurch deutlich besser.

Claims

1. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der die Tinte in einem Tintenspeicher enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Natriumionenkonzentration in der Tinte 0,001 bis 0,2 Gewichtsprozent beträgt.

2. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenspeicher aus einem Kunstharz und/oder einem synthetischen Kautschuk besteht, die Fettsäuren und/oder Fettsäurederivate enthalten.

3. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tinte Kaliumhydroxid enthält.

4. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung, bei der die Tinte in einem Tintenspeicher enthalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Tintenspeicher aus Materialien mit einem Gehalt an Fettsäure und/oder Fettsäurederivaten in einer Gesamtmenge von 10 bis 100 ppm hergestellt ist.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäuren aus der Gruppe Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure und Erucasäure ausgewählt sind.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fettsäurederivate aus der Gruppe der Ca-, Al-, Mg- und Zn-Salze von Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure und Erucasäure sowie Stearinsäureamid, Behensäureamid, Ölsäureamid und Erucasäureamid ausgewählt sind.