-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung richtet sich auf Tintenzusammensetzungen für die Verwendung
in Impuls- oder einen pulsierenden Tintenstrahl aufweisenden (DOD)-Tintenstrahldruckern,
und spezieller auf lösemittelhaltige
Pigment- und Farbstofftinten, die für Anwendungen hoher Auflösung und
Strichcode-Anwendungen mit geringer Spannbreite und für grafische
Druckanwendungen auf porösen
Substraten wie Kraftpapier oder Wellpappe und anderen porösen Materialien
wie Rollenoffset-Papier formuliert" wurden. Die Tinten dieser Erfindung
sind auch für
das Drucken auf nichtporösen
Substraten geeignet.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die
EP 0 984 047 A1 bezieht
sich auf eine hochauflösende
Pigmenttinte für
das Impuls-Tintenstrahldrucken, und besonders auf eine Zusammensetzung,
die für
die Verwendung in einem Tintenstrahldrucker geeignet ist, umfassend
10 bis 20 Gew.-% eines Glykolethers.
-
Das
Tintenstrahldrucken wird durch Auswerfen von Tintentröpfchen aus
einem Druckkopf auf ein Substrat durchgeführt. Die Tröpfchen werden durch Öffnungen
oder Düsen
im Druckkopf ausgestoßen
und werden auf das Substrat gelenkt, um darauf ein Bild zu bilden.
Im Gegensatz zu vielen anderen Typen des Druckens gibt es bei den
Tintenstrahl-Techniken keinen Kontakt zwischen dem Drucker und dem
Substrat.
-
Die
meisten der im Fachbereich bekannten Tintenstrahldrucker können entweder
als kontinuierliche, thermische oder Impuls-Geräte gekennzeichnet werden, und
zwar abhängig
vom Mechanismus, durch welchen die Tintentröpfchen auf das Substrat gelenkt
werden. In kontinuierlichen Tintenstrahlsystemen wird ein im Wesentlichen
ununter brochener Tintenstrahl aus einer Düse ausgestoßen und trennt sich in Tröpfchen auf. Die
Tröpfchen
tragen eine elektrische Ladung, so dass sie durch ein angelegtes
elektrisches Feld, welches gemäß dem jeweiligem
Bild, das aufgezeichnet werden soll, moduliert ist, abgelenkt werden
können.
Das elektrische Feld lenkt die Tröpfchen entweder in Richtung
des Substrates oder eines Tinten-Rückzirkulations-Reservoirs.
Die Tinten, die in Verbindung mit kontinuierlichen Tintenstrahlsystemen
angewand werden, umfassen typischerweise ein Farbmittel wie einen
Farbstoff oder ein Pigment, ein Elektrolyt, um die Tröpfchenablenkung zu
ermöglichen,
und ein flüssiges
Vehikel, um das Farbmittel und den Elektrolyten zu lösen oder
zu dispergieren. Während
das Vehikel in vielen Tinten des kontinuierlichen Typs Wasser beinhaltet,
offenbart das
U.S.-Patent Nr.
4 142 905 im Namen von Cooke, eine wasserfreie Tintenzusammensetzung,
die hauptsächlich
aus einem Glykol mit niederem Molekulargewicht, einem anorganischem
Salzelektrolyt, und einem Farbstoff, welcher in dem Glykol löslich ist,
besteht.
-
Bei
sogenannten „Impuls-„ oder „einen
pulsierenden Tintenstrahl aufweisenden" Tintenstrahldruckern wird die Bilderzeugung
durch Änderung
der Energetisierungsrate eines piezoelektrischen Transducers eher als
durch Modulieren eines angelegten elektrischen Feldes geregelt.
Die Tinte wird in dem/in der Druckkopf oder -düse gespeichert, bis sie nötig ist,
um ein Bild auf dem Substrat nach Bedarf zu bilden. Der Drucker
wird dann aktiviert, um Druck auf die Tinte anzuwenden und eine
definierte Anzahl von einzelnen Tintentröpfchen auf das Substrat auszuwerfen.
Die Tintentröpfchen
brauchen keine elektrische Ladung tragen. Demgemäß können Impuls-Tintenzusammensetzungen
frei von korrodierenden Substanzen wie Wasser und Elektrolyten sein,
welche kontinuierliche Tintenstrahltinten oft beinhalten.
-
Dahingegen
zeigen Impuls-Tintenstrahldrucker eine Reihe von Problemen, welche
in kontinuierlichen Tintenstrahlsystemen nicht angetroffen werden.
Zum Beispiel werden Impuls-Drucker, im Unterschied zu kontinuierlichen
Tintenstrahldruckern, typischerweise zwischen den Druckdurchläufen (oft „Inbetriebsetzung" genannt) in einem
Stand-by- oder in einem zeitweise ruhenden Modus gehalten. Folglich
wird das Stehen der Tinte zugelassen, oft bei erhöhten Temperaturen
(z. B. etwa 40 bis etwa 50°C),
was zu ihrer Verdampfung und Verfestigung in den Auswurföffnungen
des Druckkopfes führt.
Verdampfung hat typischerweise Veränderungen der Tinteneigenschaften
wie der Viskosität
zur Folge und resultiert in einer schlechten Druckqualität. Demgemäß wird oft
das Unterpulsieren verwendet, um die Probleme, die mit Tintenstrahldruckern
des Impuls-Typs assoziiert sind, wenn sie über eine Zeitspanne inaktiv
waren, zu verhindern oder zu überwinden.
Dementsprechend besteht ein Bedarf an Impulstyp-Tinten, die während der
Stillstandszeit des Druckers stabil bleiben und die ein Unterpulsieren
zur Überwindung
von Verdampfung oder Trocknungseffekten nicht benötigen.
-
Zahlreiche
Tintenzusammensetzungen für
Impuls-Tintenstrahldrucker sind im Fachbereich bekannt. Jedoch sind
viele dieser Tinten nicht für
Strichcode-Druckanwendungen auf porösen, nicht-porösen oder
faserigen Substraten geeignet. Wie es für die Fachleute ersichtlich
ist, wird eine Tinte, die auf ein Substrat wie Papier aufgebracht
wurde, das Bestreben haben zu migrieren oder an den Fasern des Papiers
entlangzulaufen, bis den Dochtwirkungskräfte durch die Tintenviskosität entgegengewirkt
wird. Das Maß,
von dem die Tinten-Dochtwirkungskräfte abhängen werden, ist sowohl seine
Viskosität
als auch die Porosität
des Substrates. Wenn stark poröse
Substrate wie Kraftpapier oder Wellpappe angewandt werden, tendieren
viele Tinten übermäßig zu verlaufen,
was zu verschwommenen, schlecht umrissenen Druckbildern führt. Ein
Ansatz zu klareren, gut umrissenen Druckbildern hat die Anwendung
einer schnell verdampfenden Tintenzusammensetzung involviert. Jedoch
führt die
schnelle Verdampfung der Impuls-Typ-Tinte oft zur Verstopfung der Auswurföffnungen
während
Stand-by-Perioden. Zudem sind solche schnell verdampfenden Zusammensetzungen
weniger erwünscht,
da sie gewöhnlich
flüchtige
organische Komponenten (VOC's)
enthalten, die für
die Umwelt und die menschliche Gesundheit schädlich sein können. Ein
anderer Ansatz zu klareren, besser umrissenen Druckbildern involvierte
die Verwendung von einem Pigment als ein Farbmittel, anstatt von
einem Farbstoff. Wenn Pigmente als das Farbmittel verwendet werden,
muss die angewandte Partikelgröße klein
genug sein, um eine verlässliche
Leistung in dem Druckkopf zu erreichen. Auf Wasser basierende Pigmentdispersionen sind
im Fachbereich bekannt, die dem Leistungsbedarf des Druckkopfes
gerecht werden, dennoch ist die Zuverlässigkeit dieser Dispersionen
in der vorliegenden Anmeldung unbekannt. Darüber hinaus beschränkt der gegenwärtige Stand
der Technik für
auf Wasser basierende Pigmentdispersionen die Antriebsfrequenz des Druckkopfs
auf zwischen 3 und 8 kHz, was zu einem langsameren Druckbetrieb
und – durchsatz
führt.
Außerdem
weisen auf Wasser-basierende, pigmentierte Tintensysteme zwei Hauptnachteile
auf. Erstens sind sie unzuverlässig,
da sie dazu neigen, sich während
der Lagerung und in Tintenreservoirs abzusetzen. Zweitens tendieren
auf Wasser basierende pigmentierte Tintensysteme dazu – besonders
wenn die Partikelgröße des Pigments
kleiner wird – mehr
Luft zu fangen, welche zu einem inkonsistenten Ausstoßen von
Tintentröpfchen führt.
-
In
bestimmten Anwendungen ist es notwendig, dass das Bild, welches
durch einen Tintenstrahldrucker erstellt wurde, eine relativ intensive
Schwellenwertfarbe aufweist. Zum Beispiel können viele optische Zeichen-Lesegeräte Bilder
nicht lesen, wenn sie nicht eine Minimalfarbintensität aufweisen.
Die Fachleute im Fachbereich werden verstehen, dass Strichcodebilder
typischerweise ein gutes Druck-Kontrast-Signal (PCS) (vorzugsweise
größer als
etwa 90%) aufweisen müssen,
um maschinell lesbar zu sein. Doch viele der bekannten Techniken
für die
Erhöhung
der Farbintensität
einer Tinte – wie
die Erhöhung
der Farbmittelkonzentrationbeeinflussen oft nachteilig wichtige
Tinteneigenschaften wie die Viskosität, die Oberflächenspannung
und die Stabilität.
-
Oft
enthalten auf Lösemittel-basierende
Tintenstrahltinten verschiedene Mengen an Weichmachern, um die Tinteneigenschaften
wie die Viskosität
und/oder die Oberflächenspannung
zu regulieren. Potentiell schädliche,
auf Phthalat basierende Weichmacher, weit verbreitet verwendet zum
Beispiel in Kunststoffprodukten und Kosmetika, wurden vor kurzem
einer Überprüfung unterzogen
als Toxine, denen Menschen zu einem höheren Grad ausgesetzt waren
als vorher angenommen. Zum Beispiel wurde Dibutylphthalat (DBP)
in großem
Umfang in Menschen nachgewiesen. Während die Effekte von DBP-Aussetzung
unbekannt sind, unterliegt die Verbindung seit kurzem Vorschriften
in Europa. Durch die Möglichkeit
von weiteren Restriktionen bei der Verwendung von DBP, gibt es einen
gegenwärtigen
Bedarf an Tinten, die kein DBP oder andere Phthalate enthalten,
jedoch die gewünschten
Charakteristika für
das Tintenausstoßen
aufweisen.
-
Die
hierin beschriebenen Tinten und Verfahren befassen sich mit dem
Bedarf an einer, auf Lösemittel basierenden
Tintenstrahltintenzusammensetzung vom Impulstyp, die in der Lage
ist, klare, gut umrissene, farbintensive Bilder selbst auf porösen und
nicht porösen
Substraten herzustellen. Weiter wird durch die vorliegende Erfindung
der Bedarf an Tinten angegangen, die stabil bleiben und resistent
gegenüber
dem Trocken während
Druckerstillstandzeiten sind. Noch weiter wird der Bedarf an ausstoßbaren Tinten,
die keine Phthalate enthalten, durch die vorliegende Erfindung behandelt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung sieht Dispersionstintenzusammensetzungen für die Verwendung
in Impuls-Tintenstrahldruckern vor, die (a) 10 bis 50 Gewichtsprozent
einer Pigmentdispersion, wobei die Pigmentdispersion 25 bis 45 Gewichtsprozent
eines Pigments; 15 bis 45 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergiermittels;
und 25 bis 45 Gewichtsprozent eines Dispersionsmediums umfasst,
wobei das Verhältnis
von Pigment zu polymerem Dispergiermittel 1:1 bis 1:0,7 ist; (b)
5 bis 8 Gewichtsprozent eines Diolethers; und (c) 30 bis 80 Gewichtsprozent
eines Weichmachers umfasst, wobei die Tintenzusammensetzung im Wesentlichen
frei von Wasser ist.
-
Weiter
sind durch die vorliegende Erfindung Dispersionstintenzusammensetzungen
für die
Verwendung in Impuls-Tintenstrahldruckern vorgesehen, die folgendes
umfassen: (a) 20 Gewichtsprozent einer Pigmentdispersion, wobei
die Pigmentdispersion 25 bis 45 Gewichtsprozent eines Pigments;
15 bis 45 Gewichtsprozent eines polymeren Dispergiermittels; und
25 bis 45 Gewichtsprozent eines Dispersionsmediums umfasst, wobei
das Verhältnis
von Pigment zu polymeren Dispergiermittel 1:1 bis 1:0,7 ist; (b)
7 bis 8 Gewichtsprozent an Diolether; und (c) 70 bis 75 Gewichtsprozent
an Weichmacher, wobei die Tintenzusammensetzung ist im Wesentlichen
frei von Wasser ist.
-
Eine
bevorzugte Tinte ist im Wesentlichen frei von Dibutylphthalat.
-
In
anderen Ausführungsformen
sieht die Erfindung Verfahren zum Aufzeichnen von Informationen
auf einem Substrat mit einem Impuls-Tintenstrahldrucker vor, umfassend:
(a) das Ausstoßen
von einem oder mehreren Tröpfchen
von irgendeiner der oben beschriebenen Tintenzusammensetzungen aus
einer Austrittsöffnung;
und (b) das Kontaktieren der Tröpfchen
mit einer Aufnahmeoberfläche
auf dem Sbstrat.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die 1A-1E sind
Diagramme eines Gerätes
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die ein Ausstoßsignal,
das an eine piezoelektrische Druckkopfkammer angelegt wurde, und
die Bewegung der Tinte innerhalb der Kammer als Antwort auf das
Signal, zeigen.
-
Die 2 veranschaulicht
den Effekt eines Antioxidationsmittels auf die Tintenzusammensetzungen gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Die 3 stellt
eine Impuls-Tintenstrahldruckvorrichtung
dar, die durch ein Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung betrieben wird.
-
DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
Die
vorliegende Erfindung sieht verbesserte Dispersionstintenzusammensetzungen
für die
Anwendung mit einen pulsierenden Tintenstrahl aufweisenden oder
Impuls-Tintenstrahlsystemen vor. Die Erfindung sieht ferner Tintenstrahltintenzusammensetzungen
vor, die in der Lage sind, klaren, gut umrissenen alphanumerischen
Text und Strichcodes mit schmalen Strichweiten auf porösen und
nicht porösen
Substraten zu drucken. Während
der Beschreibung ist die Erfindung in Verbindung mit einer auf Lösemittel
basierenden Pigmentdispersion beschrieben, wobei das dispergierte
Pigment Kohleschwarz ist. Jedoch veranschaulichen das jeweilige
Pigment und seine assoziierte Farbe, die hierin beschrieben werden,
nur die vorliegende Erfindung und beabsichtigen nicht, Beschränkungen
darzustellen. Die Erfindung ist ebenso auf andere Pigmente anwendbar,
solange die Leistungscharakteristika, wie hierin beschrieben, nicht
nachteilig beeinflusst werden. Dementsprechend sollte die Erfindung
nicht auf das jeweilige beschriebene Pigment begrenzt sein, da die
Efindung die Anwendung anderer Pigmente in Erwägung zieht.
-
Die
Dispersionstintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung enthalten
eine Pigmentdispersion. Die Pigmentdispersion enthält mindestens
ein Pigment, ein polymeres Dispergiermittel, und ein Dispersionsmedium.
-
Gemäß einiger
Ausführungsformen
ist das Dispersionsmedium ein Ester, jedoch sind den Fachleuten im
Fachbereich andere Dispersionsmedien bekannt, wie zum Beispiel ein
Glykolalkylether, ein Diol oder ein Diolether auch geeignet sind.
-
Die
Pigmentdispersion kann in den Dispersionstintenzusammensetzungen
in einer Menge von 10 bis 50, 20 bis 50, 10 bis 30, 15 bis 25, oder
20 Gewichtsprozent vorhanden sein.
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das Pigment in der Pigmentdisperion zu 25 bis 45,
vorzugsweise 30 bis 40, stärker
bevorzugt 35 bis 40, am meisten bevorzugt 40 Gewichtsprozent vorhanden.
Gemäß einiger
Ausführungsformen
ist das Pigment Kohleschwarz. Das Pigment kann so bearbeitet werden,
dass es eine durchschnittliche Partikelgröße von 0,01 bis 5 Mikrometer
aufweist. In einigen Ausführungsformen
kann die Partikelgröße weniger
als 1 Mikrometer oder 0,6 oder weniger Mikrometer in der finalen
Tintenzusammensetzung betragen. Vorzugweise wird diese Größenbestimmung
durch Filtrieren der finalen Tintenstrahltintenzusammensetzung durch
einen Filter wie zum Beispiel einen POLYFLOW® 0,6
Mikrometerfilter (im Handel erhältlich
von Arbor Tech, Ann Arbor, MI) ausgeführt.
-
Die
Auswahl des Pigmentes und seine Konzentration basiert hauptsächlich auf
seiner Dispergierfähigkeit
in der Tintenzusammensetzung und seiner Farbintensität im Licht
bei der jeweiligen Anwendung. Das Pigment wird ausgesucht, um die
Tintenzusammensetzung sichtbar für
das menschliche Auge oder ein mechanisches Datenerfassungsgerät wie einen
Strichcodeabtaster oder andere Typen optischer Zeichen-Lesegeräte wie in
der „ American
National Standard Institutes Bar Code Print Quality Guideline" (ANS X3.182-1990)
spezifiziert. Solche optischen Lesegeräte arbeiten allgemein im Wellenlängenbereich
von etwa 400 bis etwa 980 Nanometern. Vorzugsweise weisen Bilder,
die durch die Tintenzusammensetzung hergestellt wurden, ein Druckkontrastsignal
von mehr als etwa 90 Prozent auf. Es ist anerkannt, dass das Druckkontrastsignal
durch Subtrahieren der Druckreflexion von der Papierreflexion und
Division des Ergebnisse durch die Reflexion des Papiers und Multiplizieren
mit 100 bestimmt wird. Ein bevorzugtes Pigment ist REGAL 660 Kohleschwarz
(im Handel erhältlich
von Cabot Corporation, Billerica, Mass.).
-
Das
Dispersionsmedium sieht ein im Wesentlichen nichtwässriges
Milieu vor, in welchem das Pigment dispergiert wird. Das Dispersionsmedium
ist in der Pigmentdispersion in einer Menge von 25 bis 45, vorzugsweise
30 bis 40, stärker
bevorzugt 30 bis 35 Gewichtsprozent vorhanden. Geeignte Dispersionsmedien
schließen
Glykolalkylether, Diole, Diolether und Ester ein. Gemäß einiger
Ausführungsformen
ist das Dispersionsmedium ein Ester. Geeigntete Ester können Formiate,
Acetate, Propionate, Butyrate, Oxalate, Adipate, Lactate oder Mischungen
davon einschließen.
Weitere geeignete Ester können
ein oder mehrere der vielen chemisch verschiedenen Ester oder Diester
mit niedrigem Molekulargewicht, wie zum Beispiel Diethyloxalat,
Dibutyloxalat, Dimethylmalonat, Diethylmalonat, Di- tert-butylmalonat,
Dimethylsuccinat, Diethylsuccinat, Diethyladipat, Dimethylsebacat,
Diethylazelat, Methylendiacetat, Ethylenglykoldiacetat, 2,2,4-Trimethyl-1,3-pentandioldiisobutyrat,
Triacetin, Dibutylsebacat oder Mischungen davon sein. Gemäß einiger
Ausführungsformen
ist der Ester Dibutylsebacat (n-Decansäure-di-n-butylester), wie zum
Beispiel, UNIFLEX DES (im Handel erhältlich von Union Camp Corporation,
Jacksonville, Florida).
-
Das
polymere Dispergiermittel ist in der Pigmentdispersion in einer
Menge von 15 bis 45 oder 20 bis 40 Gewichtsprozent vorhanden. Einige
geeignete polymere Dispergiermittel schließen Polyurethane, Polyacrylate
und polymere/Fettsäure-Kondensationspolymere
ein. Gemäß einiger
Ausführungsformen
ist das polymere Dispergiermittel ein Polymer-/Fettsäure-Kondensationspolymer.
Gemäß anderer
Ausführungsformen
ist das polymere Dispergiermittel ein Polyamin-/Fettsäure-Kondensationspolymer.
Ein geeignetes Polymer/Fettsäure-Kondensationspolymer
ist SOLSPERSE 13940 (im Handel erhältlich von Zeneca, Inc., Wilmington,
Delaware).
-
Das
polymere Dispergiermittel wird ausgewählt, um das Pigement effektiv
zu dispergieren. Das polymere Dispergiermittel bewirkt oft die Dispergierung
des Pigmentes durch Adsorption auf der Pigmentoberfläche, und
bietet genug sterische Hinderung, um das Pigment in Dispersion zu
halten. Das polymere Dispergiermittel kann auch mit dem Dispersionsmedium
mischbar sein. Demgemäß ist das
Verhältnis
des Pigmentes zum polymeren Dispergiermittel kritisch gegenüber der
Lagerungsstabilität
und der Druckkopfleistungen der Tintenzusammensetzungen. Deshalb,
gemäß einiger
Ausführungsformen,
wird die Pigmentdispersion hergestellt, wobei das Verhältnis von
Pigment zu polymerem Dispergiermittel 1:1 bis 1:0,68, 1:1 bis 0,7,
1:0,8 bis 1:0,7 oder 1:0,75 ist, basierend auf reinem Dispergiermittel,
das 40% aktiv ist.
-
Die
Dispersionstintenzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
umfassen weiterhin 5 bis 8 Gewichtsprozent an Diolether. Gemäß einiger
Ausführungsformen
macht der Diolether 7 bis 8 Gewichtsprozent der Tinte aus. Einige
Tinten gemäß der vorliegenden
Erfindung umfassen 7,5 Gewichtsprozent an Diolether. Der Diolether
kann in der Tintenzusammensetzung in einer Menge vorhanden sein,
die ausreicht, um Oberflächenspannung
auf der Tinte herzustellen, so dass sie für das Ausstoßen geeignet
ist. Zum Beispiel haben ausstoßbare
Tinten oft eine Oberflächenspannung
größer als
30 Dyn/cm, wie 32 bis 38, bei 25°C.
-
Auch
kann der Diolether in der Tinte in einer Menge vorhanden sein, die
ausreicht, um eine Tinte herzustellen, die während der Druckerstillstandszeit
(z. B. für
etwa 24 Stunden) stabil ist, sogar bei erhöhten Temperaturen wie etwa
30, etwa 40, etwa 50 oder etwa 60°C.
Stabile Tinten halten typischerweise dem Trocknen oder Verfestigen
auf irgendeinem Teil des Druckkopfes stand, einschließlich der
Stirnplatte. Auch setzen stabile Tinten typischerweise kein Unterpulsieren
für die
Instandhaltung oder die Inbetriebsetzung vorraus. Mengen an Diolether,
die geeignet sind, um diese Eigenschaften zu erreichen, können von
5 bis 8, oder von 7 bis 8 Gewichtsprozent reichen.
-
Jedweder
Diolether, der mit der Pigmentdispersion kompatibel ist, kann geeignet
sein. Gemäß einiger Ausführungsformen
kann der Diolether ein Molekulargewicht kleiner als 400, und für polymere
Diolether ein zahlenmittleres Molekulargewicht von weniger als 400
haben. Der Diolether kann auch eine Flüssigphase zwischen 20 und 70°C aufweisen,
da dies die Temperaturspanne ist, in welcher Tintenstrahldrucker
des Impuls-Typs am häufigsten
betrieben werden.
-
Der
Diolether kann eine oder mehrere der vielen chemisch verschiedenen,
im Fachbereich bekannten Diolether mit geringem Molekulargewicht,
wie zum Beispiel Ethylenglykolether, Propylenglykolether, Polyoxyethylenglykolether,
Polyoxypropylenglykolether oder Mischungen davon enthalten. Zum
Beispiel kann der Diolether Ethylenglykolmonomethylether, Ethyl
englykolmonoethylether, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonobutylether,
1-Butoxyethoxy-2-propanol,
Diethylenglykolmonoethylether, Ethyl englykolmonobutylether, Ethylenglykolmonohexylether,
Phenylglykolether, Butoxytriglykol, Methoxytriglykol, Ethoxytriglykol und ähnliches
einschließen,
einschließlich
Mischungen davon. In einigen Ausführungsformen schließt der Diolether
Polyoxyethylenglykole wie Ethoxytriglykol und Methoxytriglykol ein.
In weiteren Ausführungsformen schließen die
Tinten der vorliegenden Erfindung Propylenglykolphenylether (DOWANOL
PPh, W.H. Dow Center, Midland, Michigan) ein.
-
Die
Dispersionstintenzusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung
umfassen weiter 30 bis 80, 40 bis 80, 50 bis 80, 60 bis 80, oder
70 bis 80 Gewichtsprozent an Weichmacher. Gemäß einiger Ausführungsformen
umfassen die Tinten der vorliegenden Erfindung 70 bis 75 Gewichtsprozent
an Weichmacher. In anderen Ausführungsformen
macht der Weichmacher 72 Gewichtsprozent der Tinte aus. In weiteren
Ausführungsformen
umfassen die Tinten der vorliegenden Erfindung 20 bis 50, 30 bis
50, 25 bis 35, oder 30 Gewichtsprozent an Weichmacher.
-
Der
Weichmacher kann einen oder mehrere der vielen chemisch verschiedenen
Weichmacher, die im Fachbereich bekannt sind, enthalten. Einige
geeignete Weichmacher schließen
Phtalate, wie zum Beispiel Butylbenzylphthalat, Dioctylphthalat,
Diethylphthalat, Dibutylphthalat, Dimethylphthalat, Di-(2-ethylhexy)adipat, Diisobutylphthalat,
Diisobutyladipat, Dicyclohexylphthalat, Dimethylisophthalat, oder
Mischungen davon und ähnliches,
ein. Andere geeignete Weichmacher schließen Glyceroltribenzoat, Saccharosebenzoat,
Polypropylenglykoldibenzoat, Neopentylglykoldibenzoat, Dibutylsebacat
und Tri-nhexyltrimellitat (im Handel erhältlich als Morflex 560®)
ein.
-
Gemäß einiger
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die Tinte Weichmacher enthalten,
der Dibutylsebacat, Tri-n-hexyltrimellitat, oder eine Mischung davon
einschließt.
Dibutylsebacat kann als Weichmacher in Tinten in Mengen im Bereich
von zum Beispiel 40 bis 60, 45 bis 55, oder 50 Gewichtsprozent eingeschlossen
sein. Tri-n-hexyltrimellitat kann in Tinten als Weichmacher in Mengen
von zum Beispiel 15 bis 30, 20 bis 25, oder 22 Gewichtsprozent eingeschlossen
sein.
-
Gemäß weiterer
Ausführungsformen
sind die Tinten der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen frei von
Phtalaten, einschließlich
Dialkylphthalaten, wie zum Beispiel Dibutylphthalat.
-
Die
Dispersionstintenzusammensetzungen gemäß einiger Ausführungsformen
sind im Wesentlichen frei von Wasser.
-
Es
ist erstrebenswert, dass die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden
Erfindung weiter 0,01 bis 5,0, vorzugsweise zwischen 0,01 und 2,0,
stärker
bevorzugt weniger als 1,0 Gewichtsprozent eines Antioxidationsmittels
umfassen. Vorzugsweise macht das Antioxidationsmittel 0,2 oder 0,5
Gewichtsprozent der Dispersionstintenzusammensetzung aus. Das Antioxidationsmittel
wird nach seiner Fähigkeit,
die Dynamik der Durchlaufleistung in dem Druckkopf durch das Reduzieren
der Kavitation zu verbessern, ausgewählt. Kavitation ist die Bildung
von Gasblasen in einer Flüssigkeit
und wird durch die Anwesenheit von gelöstem Gas in der Flüssigkeit
verursacht. Typischerweise werden die Effekte der Kavitation oft
verschlimmert, wenn das jeweilige Ausstoßfluid, wie durch die vorliegende
Erfindung beschrieben, Partikel einschließt (d. h. das Pigment). Typischerweise
erzeugen die Partikel Blasenbildungsstellen für das Blasenwachstum.
-
Im
Innern eines Druckkopf-Gerätes
vom Impuls-Typ ist eine piezoelektrische Vorrichtung, angebracht an
eine Wand von einer Flüssigkammer,
die sich ausdehnt und zusammenzieht, wodurch ein oszilierendes Druckfeld
innerhalb der Kammer verursacht wird. Jetzt auf die 1A-1E Bezug
nehmend, können
ein oder mehrere Tintentröpfchen 14c aus
den Düsen 12 ausgestoßen werden,
in Richtung eines Substrates, durch selektives Energetisieren und
Entenergetisieren piezoelektrischer Transducer 13. In bevorzugten
Ausführungsformen
ist jeder Transducer 13 an eine Membran, Abdichtung oder
einem anderen flexiblen Element 15a angebracht, und zwar
in physikalischem Kontakt mit einem Tintenvolumen 14a,
welches in Kammer 15 enthalten ist. Es ist allerdings möglich, dass
der Transducer die Kammerwand sein kann. Die Transducer werden durch
den Einsatz von Reglersignalen energetisiert und entenergetisiert.
Obwohl die Reglersignalwellenform aus einer Vielzahl an bekannten
Tintentröpfchenausstoßsignalen
gewählt
werden kann, ist das Ausstoßreglersignal
zur Kürze
und Einfachheit des Verständnisses
in 1A in der Form einer Rechteckwelle aufgeführt.
-
Die
Blasenbildung und die Wahrscheinlickeit ihres Anfangswachstums und
anschließender
Schrumpfung in dem oszillierendem Druckfeld reduziert die Ausstoßleistung
des Druckkopfes signifikant. Die 2 veranschaulicht
den Effekt des Antioxidationsmittels in der Dispersionstinte. Das
Antioxidationsmittel, das in der Tintenzusammensetzung vorhanden
ist, verringert den gelösten
Sauerstoff in der Tinte, wodurch es seine Leistungsfähigkeit
signifikant verbessert.
-
Vorzugsweise
kann das Antioxidationsmittel ein oder mehrere der vielen chemisch
verschiedenen, bekannten Antioxidationsmittel wie Naphtole, substituierte
Phenole, Oxime, und aromatische Amine enthalten. Geeignete Antioxidationsmittel
schließen,
zum Beispiel, Eugenol, Hydroxychinon, Pyrocatechol, Guajacol (Methylkatechol),
butyliertes Hydroxytoluol, butyliertes Hydroxyanisol, Methylethylketoxim,
Butylaldoxim, und Cyclohexanonoxim ein. Gemäß einiger Ausführungsformen
ist das Antioxidationsmittel Hydrochinon.
-
Es
ist ersichtlich, dass ein Antioxidationsmittel, wie oben beschrieben,
zu anderen Fluiden zugegeben werden kann, die in einer Impuls-Tintenstrahl-Vorrichtung
vom Piezo-Typ verwendet und ausgestoßen werden können, um
effektiv die Kavitation in dem Druckkopf zu reduzieren und die Druckkopf-Ausstoßleistung
zu verbessern. Beispielhafte Fluide schlies-sen Polymerlösungen (sowohl
wasserhaltige als auch wasserfreie), Adhesive, und jegliche Art
von Beschichtung ein.
-
Eine
beispielhafte Dispersionstintenzusammensetzung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend bereitgestellt.
| Komponente | Menge
(Gew. %) |
| Pigmentdispersion | 20 |
| Polypropylenglykolphenylether | 7,5 |
| (Diolether) | |
| Dibutylsebacat
(Weichmacher) | 50 |
| Morflex
560 (Tri-n-hexyltrimellitat) | 22 |
| (Weichmacher) | |
| Antioxidationsmittel
(wahlweise) | 0,5 |
-
Gemäß der oben
genannten Beispielformulierung umfasst die Pigmentdipersionskomponente
40 Gewichtsprozent Pigment, 30 Gewichtsprozent Dispersionsmedium,
und 30 Gewichtsprozent polymeres Dispergiermittel. Diese beispielhafte
Dispersionstintenzusammensetzung ist auch im Wesentlichen frei von
Phtalaten, einschließlich
Dialkylphtalaten wie Dibutylphthalat. Die oben genannte Tinte ist
auch representativ für
eine Impuls-Typ-Tinte, die stabil ist, sogar bei erhöhten Temperaturen,
während
Druckerstillstandszeiten, die wenig oder kein Trocknen auf der Stirnplatte
des Druckkopfes nach 24 Stunden zeigt. Unterpulsieren wird nicht
benötigt,
um die Ausstoßfähigkeit
der Tinte zu verbessern oder aufrechtzuerhalten.
-
Bevorzugte
schnell trocknende Tintenstrahltintenzusammensetzungen und -vorrichtungen
sind in der U.S.-Patentanmeldung
Nr. 09/328 653, angemeldet am 9. Juni 1999, offenbart.
-
Geeignete
schnell-trocknende Tintenzusammensetzungen umfassen ein Lösemittel
oder eine Lösemittelkombination
zu 20 bis 95 Gew.-%., ein polymeres Harzsystem zu 1 bis 20 Gew.-%
und ein Farbmittel zu 1 bis 20 Gew.-%.
-
Die
bevorzugten schnell trocknenden Tintenzusammensetzungen umfassen
niedrigsiedende Lösemittel.
Im Allgemeinen haben die ausgewählten
Lösemittel
einen Siedepunkt unter 150°C.
Bevorzugte niedrigsiedende Lösemittel
schließen
Glykolalkylether ein, die 3 bis 20 Kohlenstoffatome aufweisen, stärker bevorzugt 3-7
Kohlenstoffatome und am meisten bevorzugt 4 Kohlenstoffatome, ein
Ketonalkohol, wie zum Beispiel Diacetonalkohol, 1,4-Butandiol, denaturiertes
Ethanol, Benzylalkohol und Alkyllactate. Glycolalkylether werden besonders
bevorzugt. Der bevorzugte Glykolalkylether ist Propylenglykolmethylether.
Die Tintenzusammensetzungen gemäß dieser
Erfindung können
beliebige der oben genannten Lösemittel
oder Mischungen davon umfassen. Vorzugsweise werden solche Lösemittel
oder Lösemittelkombinationen
in der Tintenstrahltintenzusammensetzung zu 20 bis 95 Gew.-%, stärker bevorzugt
zu 50 bis 90 Gew.-% und am meisten bevorzugt zu 70 bis 88 Gew.-%
vorhanden sein.
-
Die
bevorzugten schnell trocknenden Tintenzusammensetzungen umfassen
weiterhin 1 bis 20% eines polymeren Harzes. Bevorzugte polymere
Harze schließen
Polyesterharze, Polyamide, Polyvinylbuterolharze wie zum Beispiel
MOWIFOL B3020H (im Handel erhältlich
von Hoechst, Großbritannien),
Phenolharze, wie zum Beispiel ALNOVOL PN 320 (im Handel erhältlich von
Hoechst, United Kingdom) und Acrylharze wie Styrolacrylharz ein.
Das polymere Harzsystem der Tintenzusammensetzungen gemäß dieser
Erfindung kann irgendeines der oben genannten polymeren Harze oder
Mischungen davon umfassen. Vorzugsweise umfasst die Tintenzusammensetzung
1 bis 20 Gew.-% eines alkohollöslichen
Polyester-basierenden Harzes und 1 bis 10 Gew.-% eines Styrolacrylpolymerharzes.
Stärker
bevorzugt 5 bis 15% des alkohol-löslichen Polyesterbasierenden
Harzes und 3 bis 6 Gew.-% des Styrolacrylpolymerharzes und am meisten
bevorzugt 9 Gew.-% des alkohol-löslichen
Polyester-basierenden Harzes und 4,5 Gew.-% des Styrolacrylpolymerharzes.
Ein bevorzugter in Alkohol löslicher
Polyester ist Prince 5180, hergestellt von Lawter International,
Northbrook, III. Ein bevorzugtes Styrolacrylpolymer ist Joncryl
678, erhältlich
von S.C. Johnson & Son,
Inc.
-
Bevorzugte
schnell-trocknende Impuls-Tintenzusammensetzungen
umfassen auch ein Farbmittel. Die Wahl des Farbmittels und seine
Konzentration hängt
hauptsächlich
von der Löslichkeit
des Farbmittels und seiner Farbintensität für eine bestimmte Anwendung
ab. Vorzugsweise wird das Farbmittel ausgewählt, um die Tintenzusammensetzung
für das
menschliche Auge oder einige mechanische Datenerfassungsgeräte sichtbar zu
machen, so wie Strichcode-Abtaster oder andere Typen optischer Lesegeräte. Ein
bevorzugtes Farbmittel umfasst einen Farbstoff wie Orasol Black
RLI, welcher von Ciba-Geigy Co. von Ardsley, N.Y. erhältlich ist.
Vorzugsweise umfasst das Farbmittel 1 bis 20 Gew.-% der Tintenzusammensetzung.
-
Die
schnell trocknenden Tintenstrahltintenzusammensetzungen für die Verwendung
in der vorliegenden Erfindung wurden formuliert, um typischerweise
in 3 bis 35 Sekunden einzutrocknen, wenn sie verwendet werden, um
150 Punkte pro Zoll (DPI) – Text
zu drucken, und in 5 bis 100 Sekunden 150 DPI Blockzeichen zu drucken.
Alle Drucktests wurden mit einem Microcoder 32/16 – Druckkopf
(im Handel erhältlich
von Trident International, Inc., Brookfield CT) hergestellt. Als
eine Grundlinie wurden die Trocknungszeiten auf einem Glassubstrat
bei Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchte ohne äußerlich
angewandten Heizkörper
gemessen. Das Messen der Trocknungszeiten ist typischerweise eine
unpräzise
Methode. Auf das Nachfolgende Bezug nehmend, wurden die Trocknungszeiten
durch das Messen der Zeit, die erforderlich ist, um kein sichtbares Verschmieren
der gedruckten Zeichen oder Blöcke
wahrzunehmen, wenn sie mit einem Substrat wie, zum Beispiel Papier
oder einem Baumwolltupfer abgerieben wurden, erhalten. Für die Fachleute
ist ersichtlich, dass die Trocknungszeiten der schnell trocknenden
Impuls-Tintenstrahltintenzusammensetzungen
der vorliegenden Erfindung variieren werden, basierend auf der Zusammensetzung
des Lösemittels
oder der Lösemittel,
die ausgewählt
wurden, und den bestimmten Mengen jeden Lösemittels.
-
Zum
Beispiel wurde eine bevorzugte schnell trocknende Tintenstrahltintenzusammensetzung,
die die gewünschten schnell
trocknenden Eigenschaften zeigt, folgendermaßen hergestellt:
| Propylenglykolmethylether
(Lösemittel) | 44,0% |
| Diacetonalkohol
(Lösemittel) | 40,6% |
| Prince
5180 (Harz) | 6,3% |
| Joncryl
678 (Harz) | 1,7% |
| Orasol
Black RLI (Farbstoff) | 7,4% |
-
Diese
Formulierung weist typischerweise eine Trocknungszeit auf einem
Glasssubstrat bei Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit
von etwa 50 Sekunden für
150-DPI-Blockzeichen und etwa 19 Sekunden für 150-DPI-Text bei Umgebungstemperatur
auf.
-
Diese
Tintenstrahltintenformulierung wird beim Drucken eines 150-DPI-Textes
auf einem Polyethylensubstrat hoher Dichte, in 7 bis 9 Sekunden
bei Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit, trocknen. Auf
matt-beschichtetem, nicht glänzendem
Papierstoff wird die Tintenstrahltintenformulierung in 3 bis 4 Sekunden
bei Umgebungstemperatur beim Drucken eines 150-DPI-Textes trocknen.
-
Im
Vergleich wurde eine stärker
bevorzugte schnell trocknende Tintenstrahltintenzusammensetzung, die
die gewünschten
schnell trocknenden Eigenschaften zeigt, folgendermaßen hergestellt:
| Propylenglykolmethylether
(Lösemittel) | 22,5% |
| Denaturiertes
Ethanol (Lösemittel) | 55,0% |
| Benzylalkohol
(Lösemittel) | 5,0% |
| Prince
5180 (Harz) | 9,0% |
| Joncryl
678 (Harz) | 4,5% |
| Orasol
Black RLI (Farbstoff) | 5,0% |
-
Diese
Formulierung weist typischerweise eine Trocknungszeit auf einem
Glasssubstrat von etwa 6 Sekunden für 150 DPI-Blockzeichen und
etwa 3 Sekunden für
150 DPI-Text bei Umgebungstemperatur auf. Diese Tintenstrahltintenformulierung
wird beim Drucken eines 150 DPI-Textes auf einem Polyethylensubstrat
hoher Dichte in etwa 4 Sekunden bei Umgebungstemperatur und relativer
Luftfeuchtigkeit trocknen. Auf mattbeschichtetem, nicht glänzendem
Papierstoff wird die Tintenstrahltintenformulierung in etwa 2 Sekunden
bei Umgebungstemperatur beim Drucken eines 150-DPI-Textes trocknen.
-
Noch
eine am meisten bevorzugte schnell trocknende Tintenstrahltintenzusammensetzung,
die die gewünschten
schnell trocknenden Eigenschaften zeigt, wurde folgendermaßen hergestellt:
| Propylenglykolmethylether
(Lösemittel) | 80,0% |
| Diacetonalkohol
(Lösemittel) | 5,0% |
| Prince
5180 (Harz) | 6,3% |
| Joncryl
678 (Harz) | 1,7% |
| Orasol
Black RLI (Farbstoff) | 7,4% |
-
Diese
Formulierung weist typischerweise eine Trocknungszeit auf einem
Glasssubstrat bei Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit
von etwa 20 Sekunden für
150 DPI-Blockzeichen und etwa 8,0 Sekunden für 150 DPI-Text bei Umgebungstemperatur
und relativer Luftfeuchtigkeit auf.
-
In
einer Ausführungsform
kann Wasser zu der schnell trocknenden Tintenstrahltintenzusammensetzung
als ein Additiv zugegeben werden, um die Trocknungszeit einer Tintenformulierung
zu regulieren, d.h. ein Herabsetzen der Trocknungsgeschwindigkeit,
wo besonders schnell trocknende Lösemittel verwendet werden,
wie zum Beispiel denaturiertes Ethanol. Wasser kann zu 1 bis 40
Gew.-% vorhanden sein. Die bestimmte Menge an verwendetem Wasser
wird von der Flüchtigkeit
der verwendeten Lösemittel
abhängen.
Die folgenden schnell trocknenden Tintenstrahltintenformulierungen
veranschaulichen eine weitere bevorzugte schnell trocknende Tintenzusammensetzung,
wobei Wasser zugegeben wurde, um eine Trocknungszeit zu regulieren, die
andernfalls zu schnell wäre,
um die Regulierung der Druckqualität zu ermöglichen:
| denaturiertes
Ethanol (Lösemittel) | 67,0% |
| destilliertes
Wasser (Additiv) | 10,0% |
| 1,4-Butandiol
(Lösemittel) | 3,0% |
| Mowifol B3020H
(Harz) | 1,0% |
| Alnovol PN
320 (Harz) | 14,0% |
| Valifast 3806
(Farbstoff) | 5,0% |
-
Diese
Formulierung weist typischerweise eine Trocknungszeit auf einem
Glasssubstrat bei Umgebungstemperatur und relativer Luftfeuchtigkeit
von etwa 6,0 Sekunden für
150-DPI-Blockzeichen und etwa 3,0 Sekunden für 150-DPI-Text bei Umgebungstemperatur
auf.
-
Im
Vergleich würde
diese Formulierung, ohne das zugesetzte Wasser nahezu augenblicklich
trocknen und die Druckqualität
wäre schwer
aufrechtzuerhalten.
-
Für einen
Fachmann wird ersichtlich sein, dass die schnell trocknenden Impuls-Tintenstrahltintenformulierungen
nicht nur leicht eine Viskositätsgrenze
an den Austrittsöffnungen
der Düsen
bilden, sondern auch den Bedarf an äußeren Heizgeräten eliminieren,
wie zum Beispiel Mikrowellenheizgeräte, Zwangsheißlufterhitzer
bzw. Fremdlufterhitzer, Konvektionsheizgeräte und dergleichen, die typischerweise
angewand werden, um die Geschwindigkeit, mit der die Tinte auf dem
Substrat trocknet, zu erhöhen.
-
Ein
bevorzugtes Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung ist in der
3 dargestellt, wobei ein oder
mehrere Tröpfchen
(
12) der Tintenzusammensetzung aus Austrittsöffnungen
ausgestoßen
werden (
14) durch selektives Energetisieren und Entenergetisieren
piezoelektrischer Transducer (nicht dargestellt) in einem Druckkopf
(
10). Der Betrieb der Transducer und infolgedessen das
Ausstoßen
des Tröpfchens
wird durch Prozessiereinrichtungen (
16) wie einem Computer reguliert.
Solch ein Verfahren und System werden in dem
U.S.-Patent Nr. 4 646 106 offenbart.
-
Nach
dem Ausstoßen
aus dem Druckkopf (
10) wird das Tröpfchen (
12) auf eine
Aufnahmeoberfläche (
21)
auf dem Substrat (
20) gelenkt, um ein Druckbild zu bilden.
Das Druckbild sollte klar und gut umrissen sein, sogar auf porösen Substraten
wie Kraftpapier und Wellpappe. Es ist ersichtlich, dass die Randschärfe eines gedruckten
Buchstabens oder Zeichens, der/das hergestellt wird mit einem Tintenstrahldrucker,
mit der Fähigkeit
des Druckers in Beziehung gesetzt wird, kreisförmige Punkte von perfekter
oder beinahe perfekter Rundheit zu bilden. Es wird bevorzugt, dass
die Druckbilder, die gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgezeichnet werden, eine Rundheit größer als 0,7 aufweisen und,
dass die Rundheit wie in dem
U.S.-Patent
Nr. 4 361 843 im Namen von Cooke, et al. dargestellt, bestimmt
wird.
-
Zahlreiche
Drucksubstrate wie Papiere, Gläser,
Metalle und Kunststoffe sind im Fachbereich dafür bekannt, Aufnahmeoberflächen zu
umfassen, mit denen Tintentröpfchen
in Kontakt kommen können.
Es ist ersichtlich, dass die Substrate bezüglich der physikochemischen
Eigenschaften wie der Glätte,
Porösität und Oberflächenbehandlung
sehr variieren können,
und dass diese physikochemischen Eigenschaften das Druckverfahren
und die Wahl einer Tintenzusammensetzung sehr beeinflussen werden.
Die Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung bilden klare,
gut umrissene Strichcodebilder auf Kraftpapier, Wellpappe und anderen
relativ porösen
Substraten, die eine Glätte
von 300 bis 450 Sheffield-Einheiten,
vorzugsweise zwischen 345 und 400 Sheffield-Einheiten aufweisen. Im Vergleich bilden
viele der Farbstoff-basierenden Tintenzusammensetzungen des Stands
der Technik schlecht umrissene Strichcodebilder auf denselben porösen Substraten.
-
Es
wird bevorzugt, dass die Verfahren der vorliegenden Erfindung bei
Temperaturen zwischen 20 und 70°C,
30 und 60°C
oder zwischen 40 bis 55°C
ausgeführt
werden. Bei diesen Temperaturen können geeignete Anwendungsviskositäten der
Tintenzusammensetzungen erhalten werden. Es wird bevorzugt, dass
die Tinten eine Viskosität
zwischen 10 und 15 cps bei Betriebstemperatur des Impulsdruckkopfes
aufweisen. Die Betriebstemperaturen können zum Beispiel 30, 40, 50,
55 oder 60°C
sein.
-
Es
wird auch bevorzugt, dass die Tintenzusammensetzung eine Oberflächenspannung
aufweist, die größer als
30 Dyn/cm bei 25°C
ist. Gemäß einiger
Ausführungsformen
weisen die Tinten eine Oberflächenspannung
von 30 bis 38 oder 32 bis 38 Dyn/cm bei 25°C auf.
-
Wie
in der 2 gezeigt, weist das Substrat (20) vorzugsweise
eine Bewegungskomponente auf, die transvers zum Tröpfchenweg
(12) ist. Solch eine relative Bewegung kann durch Bewegung
des Substrates (20) über
einen stationären
Druckkopf (10), wie in der 2 gezeigt,
oder durch Bewegung des Druckkopfes über ein stationäres Substrat
hergestellt werden. Die Exaktheit und/oder Klarheit der aufgezeichneten
Information kann wahlweise durch das Ablesen der Information mit
einem mechanischen Datenerfassungsgerät (30) bestimmt werden,
das dem Druckkopf vorgelagert positioniert ist (10).
-
Zusätzliche
Ziele, Vorteile und neue Merkmale dieser Erfindung werden dem Fachmann
ersichtlich werden, nach Prüfung
der nachfolgenden Beispiele dafür,
welche nicht beabsichtigen beschränkend zu sein, wobei Anteile
und Prozente, wenn nicht anders angezeigt, als Gewicht angegeben
sind.
-
BEISPIELE
-
Beispiel
1: Eine Pigmentdispersionstinte wurde durch Mischen von 400 Gramm
von REGAL 660 Kohleschwarz-Pigment
(Cabot Corporation, Billerica, Mass.) zusammen mit etwa 350 Gramm
von UNIFLEX DBS-Dibutylsebacat (Union Camp Corporation, Jacksonville,
Florida) und etwa 250 Gramm von 40 – 45 Prozent aktivem polymeren
SOLSPERSE 13940-Dispergiermittel (Zenica Colors, Inc., Wilmington
Delaware) hergestellt. Das Verhältnis
von Pigment zu polymeren Dispergiermittel betrug 1:0,62. Die Mischung
wurde für
etwa 2 Stunden vorgemischt, um die ordentliche Benetzung des Pigments
zu gewährleisten.
Als nächstes
wurde die Dispersion in eine Medienmühle, bestehend aus etwa 0,8
bis etwa 1,0 Millimeter großen
Zirkonium-Siliciumdioxid-Kügelchen
gefüllt.
Die Dispersion wurde dann bei hohen Geschwindigkeiten in der Medienmühle für etwa 5
Stunden gemischt, um das Vermahlen des Kohleschwarzpigmentes zu
erreichen. Die Dispersion wurde dann durch einen groben Filter filtriert,
um die Medien für
eine weitere Verwendung zu entfernen. Die Pigmentdispersion von
diesem Beispiel war instabil, da festes Pigment sich nach etwa einer
Stunde.
-
Beispiel
2: Eine Pigmentdispersionstinte wurde durch Mischen von 400 Gramm
von REGAL 660 Kohleschwarz-Pigment
(Cabot Corporation, Billerica, Mass.) zusammen mit etwa 300 Gramm
von UNIFLEX DBS-Dibutylsebacat (Union Camp Corporation, Jacksonville,
Florida) und etwa 300 Gramm von 40-45 Prozent aktivem polymeren
SOLSPERSE 13940-Dispergiermittel (Zenica Colors, Inc., Wilmington
Delaware) hergestellt. Das Verhältnis
von Pigment zu polymerem Dispergiermittel betrug 1:0,75. Die Mischung
wurde etwa 2 Stunden lang vorgemischt, um eine ordentliche Benetzung
des Pigments zu gewährleisten.
Als nächstes
wurde die Dispersion in eine Medienmmühle bestehend aus etwa 0,8
bis etwa 1,0 Millimeter großen
Zirkonium-Siliciumdioxid-Kügelchen
gefüllt.
Diese Dispersion wurde dann bei hoher Geschwindigkeiten in der Medienmühle etwa
5 Stunden lang gemischt, um das Vermahlen des Kohleschwarzpigmentes
zu erreichen. Die Dispersion wurde dann durch einen groben Filter
filtriert, um die Medien für
eine weitere Verwendung zu entfernen. Die Pigmentdispersion von
diesem Beispiel war sehr stabil, wies keine Gelierung oder Trennung
der Festkörper auf
unbestimmte Zeit auf.
-
Als
nächstes
wurden etwa 400 Gramm der oben genannten Dispersion unter Agitation
mit etwa 600 Gramm von UNIFLEX DBS-Dibutylsebacat (Union Camp Corporation,
Jacksonville, Florida) verdünnt.
Die resultierende Tintenzusammensetzung wurde etwa 2 Stunden lang
bei Raumtemperatur gemischt. Die Tintenzusammensetzung wurde dann
zuerst durch einen 1,0 Mikrometer Glass-Tech II-Filter filtriert,
gefolgt von einer Filtration durch einen 0,6 Mikrometer PolyFlow-Filter.
Die Tintenstrahltintenzusammensetzung von diesem Beispiel zeigte
gute Druckqualitäten,
jedoch wurden Kompatibilitätsprobleme
mit den Komponenten des Druckkopfes festgestellt. Die resultierenden
Viskositäten
waren etwa 30 cps bei etwa 25°C
und etwa 8,5 cps bei etwa 60°C.
Die Oberflächenspannung
lag bei etwa 30 Dyn/cm bei 25°C.
-
Beispiel
3: Eine Pigmentdispersionstinte wurde durch Mischen von 50 Gew.-%
Dibutylsebacat und 22 Gew.-% Morflex 560 (Tri-n-hexyltrimellitat)
bei 40°C
für ½ Stunde
unter kontinuierlichem Rühren
hergestellt. Hydrochinon (0,5 Gew.-%) wurde dem Lösemittelgemisch
unter Rühren
bei 40°C
hinzugesetzt. Nach dem Rühren
für eine
weitere ½ Stunde
wurde 7,5 Gew.-% von PPH (Propylenglykolphenylether) der Mischung
unter Rühren
bei 40°C
hinzugesetzt. Dann wurde 20 Gew.-% der Pigmentdispersion unter ständigem Rühren bei 40°C hinzugesetzt.
Die Tinte wurde dann weitere zwei Stunden gemischt und dann auf
Raumtemperatur abgekühlt.
Die abgekühlte
Tinte wurde dann unter Verwendung von 1,0 und 0,25 Mikrometer Nominal-Filtern
und einem 0,6-Mikrometer-Absolut-Abschluß-Filter
gefiltert.