DE2755775A1

DE2755775A1 - INK FOR A WRITING DEVICE

Info

Publication number: DE2755775A1
Application number: DE19772755775
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Chem Rosenstock; Gerhard Wagner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1977-12-14
Publication date: 1979-06-21
Also published as: FR2411871A1; JPS5483505A; NL7812130A; SE7812815L; AU4248678A; IT1101365B; IT7830576A0

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' Unser ZeichenSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 'Our mark

Berlin und München VPA 77 F 2 4 2 3 BRDBerlin and Munich VPA 77 F 2 4 2 3 BRD

Ink for a writing device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tinte für eine Schreibeinrichtung, insbesondere für Tintenschreibeinrichtungen, bei denen die Tinte aus einem vom Aufzeichnungsträger abgehobenen Schreibkopf durch Druck in Richtung auf den Aufzeichnungsträger abgegeben wird und bei denen in der Ausstoskammer Unterdruck entsteht.The invention relates to an ink for a writing device, in particular for ink writing devices in which the ink comes from a writing head lifted from the recording medium is released by pressure in the direction of the recording medium and in which negative pressure arises in the ejection chamber.

Es ist bekannt. Aufzeichnungsträger durch gesteuertes Aufspritzen von Tintenflüssigkeit - ohne daß der Aufzeichnungskopf den Aufzeichnungsträger berührt - mit Informationen zu beschreiben. Dazu wird die Tintenflüssigkeit unter Druck aus einer einzigen Düse oder einer Mehrzahl von Düsen tröpfchenförmig in Richtung auf den Aufzeichnungsträger ausgestoßen. Es ist bekannt, die Tintenflüssigkeit unter geringem oder hohem Druck dem Schreibkopf zuzuführen oder aber unter geringfügigem Unterdruck am Schreibkopf anzulegen. Durch elektrostatische Felder oder aber durch Raumveränderungen in der Tintenausstoßkammer des Schreibkopfes wird der Tintenausstoß aus dem Schreibkopf bewerkstelligt oder unterstützt.It is known. Recording media by controlled spraying of ink liquid - without the recording head touching the recording medium touched - to describe with information. To do this, the ink liquid is pressurized from a single nozzle or a plurality of nozzles in the form of droplets in the direction of ejected the recording medium. It is known the ink liquid to be fed to the write head under low or high pressure or under a slight negative pressure on the write head to put on. The Ink ejection from the write head accomplished or supported.

Eine Problemursache für die Anwendung derartiger Tintenstrahlschreibeinrichtungen ist die verwendete Tinte. Diese Tinte soll einerseits auf dem Aufzeichnungsträger einen möglichst kontrastreichen, unzerstörbaren Niederschlag bilden und andererseits die Düsen auch bei längeren Stillstandszeiten nicht verstopfen.A source of problems for the use of such ink jet writing devices is the ink used. On the one hand, this ink should be as high-contrast as possible on the recording medium, Form indestructible precipitate and, on the other hand, do not clog the nozzles even during longer downtimes.

Es sind eine Reihe von Tinten für die Flüssigkeitsaufzeichnung bekannt geworden, bei denen angestrebt wird, die Viskosität unterA number of liquid recording inks have become known in which it is desirable to reduce the viscosity below

Re 1 Ram / 14.12.1977Re 1 Ram / December 14, 1977

909825/015 0909825/015 0

ORIGINAL IN€PECTEDORIGINAL IN € PECTED

10 cP oder sogar unter 5 cP bei einer Oberflächenspannung von 40 bis 50 dyn pro Zentimeter zu erzielen. Insbesondere der Bemessung der Viskosität der Tintenflüssigkeit auf einen niedrigen Wert, zumindest unter 10 cP wurde bei der Erstellung derartiger Tinten eine hohe Bedeutung zugemessen. Darüber hinaus wurden auch Maßnahmen bekannt, die z.B. darauf hinauslaufen, glatte Oberflächen beschreiben zu können, und zwar dadurch, daß die Oberfläche durch einen agressiven Tintenbestandteil angelöst wird.10 cP or even below 5 cP with a surface tension of 40 to 50 dynes per centimeter. In particular the dimensioning the viscosity of the ink liquid to a low value, at least below 10 cP was when creating such Great importance is attached to inks. In addition, measures have also become known which, for example, result in smooth surfaces to be able to describe, in that the surface through an aggressive ink component is dissolved.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tinte bereitzustellen, welche zur Aufzeichnung von Informationen auf normalem Schreibpapier geeignet ist. Insbesondere soll diese Tinte dafür geeignet sein, in Schreibeinrichtungen Anwendung zu finden, bei denen der Tintenausstoß in Richtung auf einen Aufzeichnungsträger durch Veränderung des Volumens in der Tintenkammer des Schreibkopfes erfolgt. Um keinen Anfall von Verlusttinte zu haben, werden dabei bevorzugter Weise die Tröpfchen individuell ausgestoßen, d.h. es wird kein anhaltender Tröpfchenstrahl erzeugt, der während der Schreibpausen abgeleitet wird, sondern der tropfchenförmige Tintenstrahl wird nur solange erzeugt, wie eine tatsächliche Aufzeichnung erfolgen soll. Da beim Ausstoßen der einzelnen Tröpfchen die Tintenflüssigkeit in Schwingungen gerät, ist es zur Erzielung eines sauberen Schriftbildes erforderlich darauf zu achten, daß beim Ausstoß jedes einzelnen Tintentröpfchens das Tintengemisch sich im gleichen Ausgangszustand befindet. Da beim individuellen Tröpfchenausstoß der Zeitpunkt des jeweiligen Ausstoßes unbestimmt ist, ist es anzustreben, daß sich die Tintenflüssigkeit zu diesem Zeitpunkt in einem möglichst beruhigten Zustand in der Ausstoßkammer des Schreibkopfes befindet.The object of the present invention is to provide an ink, which is suitable for recording information on normal writing paper. In particular, this ink is intended for this be suitable for use in writing devices in which the ink is ejected in the direction of a recording medium takes place by changing the volume in the ink chamber of the writing head. In order not to have a bout of wasted ink The droplets are preferably ejected individually, i.e. no sustained jet of droplets is generated which during the writing pauses is derived, but the droplet-shaped Ink jet is only generated for as long as an actual recording is to take place. As when ejecting the individual droplets If the ink starts to vibrate, it is necessary to ensure that the typeface is clean, that when each individual ink droplet is ejected, the ink mixture is in the same initial state. Since the individual Droplet ejection the time of the respective ejection is indefinite, it is desirable that the ink liquid is at this point in a calm state as possible in the ejection chamber of the write head.

Auf diesen Überlegungen baut die Erfindung auf. Danach ist eine Tinte bereitzustellen, welche auch bei unterschiedlichen normalen Umwelteinflüssen ein Dämpfungsverhalten aufweist, das einen individuellen Tröpfchenausstoß mit hoher erzielbarer Folgefrequenz zuläßt. Eine hohe Folgefrequenz begründet eine hohe Schreibgeschwindigkeit mit entsprechender Auflösung der einzelnen aufzuzeichnenden Schriftzeichen.The invention is based on these considerations. After that, an ink is to be provided which is also used for different normal Environmental influences has a damping behavior that has an individual Droplet ejection with a high repetition rate that can be achieved allows. A high repetition frequency establishes a high writing speed with a corresponding resolution of the individual items to be recorded Characters.

Eine Tinte, die diesen Anforderungen gerecht wird ist erfindungs-An ink that meets these requirements is inventive

909825/0150909825/0150

275B775 - f- γ 275B775 - f- γ 77 P 2 4 2 3 BRD77 P 2 4 2 3 FRG

gemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Tintenflüssigkeit eine Viskosität zwischen 15 cP und 100 cP hat.according to characterized in that the ink liquid has a viscosity has between 15 cP and 100 cP.

Bevorzugter Weise hat die Tintenflüssigkeit eine Viskosität von ca. 20 cP.Preferably the ink liquid has a viscosity of approx. 20 cP.

Im Gegensatz zu den bekannten Tinten, bei denen jeweils eine Viskosität von zumindest unter 10 cP angestrebt ist, weist die erfindungsgemäß zu verwendende Tinte eine Viskosität zwischen 15 cP und 100 cP, bevorzugter Weise eine Viskosität von ca. 20 cP auf. Dadurch wird das Verhalten der Tinte während des Schreibbetriebes in Schreibköpfen, welche den Tintenausstoß durch Kontraktion des Tintenkammervolumens im Schreibkopf bewerkstelligen, insoweit günstig beeinflußt, daß die Tintenflüssigkeit nach jedem einzelnen Ausstoß eines Tintentröpfchens durch entsprechende Dämpfung in sich schnell zur Ruhe kommt. Die erzielbare Folgefrequenz der einzelnen individuell auszustoßenden Tröpfchen der Tinte kann damit sehr hoch gewählt werden. Tinte mit der erfindungsgemäß charakterisierten Viskositäten sind aber auch geeignet, aus den funktionsgemäß dünnen Düsen des Schreibkopfes ausgestoßen zu werden,In contrast to the known inks, each of which has a viscosity of at least less than 10 cP is desired, the ink to be used according to the invention has a viscosity between 15 cP and 100 cP, preferably a viscosity of about 20 cP. This changes the behavior of the ink during writing in writing heads, which accomplish the ejection of ink by contraction of the ink chamber volume in the writing head, insofar favorably affects that the ink liquid after each Ejection of an ink droplet comes to rest quickly through appropriate damping. The achievable repetition frequency of the individual droplets of the ink to be ejected individually can thus be selected to be very high. Ink with the invention characterized viscosities are also suitable to be ejected from the functionally thin nozzles of the writing head,

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weisen die einzelnen Komponenten des Lösungsgemisches jeweils Viskositäten mit nahe der Viskosität des Lösungsmittelgemisches liegenden Werten auf. Damit wird sichergestellt, daß durch Veränderung der einzelnen Komponenten, beispielsweise durch Verdunstung oder durch Temperaturschwankungen oder ähnliche Einflüsse, der angestrebte Viskositätswert nicht wesentlich verändert wird. According to a development of the invention, the individual components of the solution mixture in each case have viscosities with values close to the viscosity of the solvent mixture. In order to it is ensured that by changing the individual components, for example, through evaporation or through temperature fluctuations or similar influences, the desired viscosity value is not significantly changed.

Im Prinzip ist es möglich, zur Erreichung der erfindungsgemäß angestrebten Eigenschaften, beispielsweise ein Gemisch aus Wasser und Diäthylenglykol zu verwenden. Wasser hat insbesondere zur Lösung von Farbstoffsäuren in Verbindung mit einem die Säure zumindest komplexierenden alkalisch wirkenden Lösungsvermittler die vorteilhafte Eigenschaft eines großen Dipolmomentes. Diäthylenglykol hat ein günstiges hygroskopisches Verhalten und setzt den Gefrierpunkt des Gemisches nach unten.In principle it is possible to achieve the properties aimed for according to the invention, for example a mixture of water and diethylene glycol to use. In particular, water has at least one acid for dissolving dye acids in connection with one complexing alkaline solubilizers have the advantageous property of a large dipole moment. Diethylene glycol has a favorable hygroscopic behavior and lowers the freezing point of the mixture.

COPYCOPY

909825/0150909825/0150

275S775 - /. ζ 275S775 - /. ζ 77 P 2^23 BRD77 P 2 ^ 23 FRG

Dimethylsulfoxyd hat ähnlich wie Wasser ein hohes Dipolmoment und ist damit ein gutes Lösungsmittel. Außerdem ist es hygroskopisch, hat eine niedrige Verdunstungsrate und dringt besonders schnell in Papier ein. Auch bezüglich der Viskosität entspricht Dimethylsulfoxyd etwa Wasser und ist ebenso wie Wasser mit Diäthylenglykol beliebig mischbar.Dimethyl sulfoxide, like water, has a high dipole moment making it a good solvent. It is also hygroscopic, has a low evaporation rate and is particularly penetrating quickly in paper. In terms of viscosity, too, dimethyl sulfoxide is roughly equivalent to water and, like water, contains diethylene glycol mixable as required.

Ein Lösungsgemisch aus Diäthylenglykol und Dimethylsulfoxyd ist bei -20° C noch so flüssig, daß ein Schreibbetrieb möglich ist.A mixed solution of diethylene glycol and dimethyl sulfoxide is still so liquid at -20 ° C that writing is possible.

Selbst bei Temperaturen von -70° C ist das Gemisch noch nicht gefroren, sondern noch zähflüssig, so daß zwar kein Schreibbetrieb mehr möglich ist, eine Zerstörung des Schreibkopfes aber nicht zu befürchten ist. Die beiden Komponenten der Tintenflüssigkeit haben innerhalb der an sich sehr breiten Viskositätenskala mit der Viskosität von 2 cP für Dimethylsulfoxyd und mit der Viskosität von 38 cP für Diäthylenglykol nahe beieinanderliegende Werte. Außerdem hat das Gemisch eine günstige Verdunstungszahl und ist darüber hinaus hygroskopisch, so daß Verdunstungsverluste wieder kompensiert werden.Even at temperatures of -70 ° C, the mixture is not frozen, but rather viscous, so that no writing operation is possible more is possible, but destruction of the print head is not to be feared. The two components of the ink fluid have within the very broad viscosity scale with the viscosity of 2 cP for dimethyl sulfoxide and with the viscosity of 38 cP for diethylene glycol are close together. In addition, the mixture has a favorable evaporation rate and is moreover hygroscopic, so that evaporation losses are compensated for again.

Weiterhin wirken sich die Lösungsmittel Dimethylsulfoxyd und Diäthylenglykol insoweit günstig für den bevorzugten Anwendungszweck für die erfindungsgemäße Tinte aus, daß sie eine geringe Löslichkeit für Gase, insbesondere für Luft und einen sehr niedrigen Dampfdruck haben. Eine für den Betrieb schädliche Gasbildung, insbesondere durch Kavitation bei der sich erweiternden Volumenbildung innerhalb des Schreibkopfes ist damit verhindert.Furthermore, the solvents dimethyl sulfoxide and diethylene glycol have a beneficial effect for the preferred application for the ink according to the invention in that they have a slight effect Have solubility for gases, especially air, and have a very low vapor pressure. Gas formation that is harmful to operation, In particular, cavitation in the widening volume formation within the writing head is thus prevented.

Als alkalisch wirkender LösungsVermittler wird bevorzugter Weise Soda angewandt. Nach einer anderen bevorzugten Form wird als alkalisch wirkender Lösungsvermittler Triäthanolamin verwendet. Dadurch ist die Farbstoffkonzentration im Lösungsmittel in vorteilhafter Weise dosierbar.A preferred alkaline solubilizer is Soda applied. According to another preferred form, triethanolamine is used as an alkaline solubilizer. As a result, the dye concentration in the solvent can be metered in an advantageous manner.

Beispielsweise beinhaltet eine Tinte mit den erfindungsgemäßen Merkmalen bei Verwendung von Soda als Lösungsvermittler für 2,7 bis 2,9 Gewichtsprozente Farbkomponenten im Lösungsgemisch, das zuFor example, includes an ink with the features of the invention when using soda as a solubilizer for 2.7 to 2.9 percent by weight of color components in the mixed solution, the

909825/015Ώ COPY909825 / 015Ώ COPY

ca. 2/3 der Masse aus Diäthylenglykol und zu ca. 1/3 der Masse aus Dimethylsulfoxyd besteht.approx. 2/3 of the mass of diethylene glycol and approx. 1/3 of the mass Dimethyl sulfoxide consists.

100 g Farbstoffsäure ist in einem Liter Tintenflüssigkeit beispielsweise auflösbar bei einem Volumenanteil von Triäthanolamin als Löaungsvermittler und einem Lösungsgemisch aus 3 Volumenteilen Diäthylenglykol und von fünf Volumenteilen Dimethylfulfoxyd.For example, 100 g of dye acid is in one liter of ink liquid dissolvable with a volume fraction of triethanolamine as a solubilizer and a mixed solution of 3 parts by volume of diethylene glycol and five parts by volume of dimethylfulfoxide.

7 Patentansprüche
107 claims
10

909825/0150909825/0150

Claims

"> '" 77 P 242 3 FRG patent claims 275S775

1. Ink for a writing device, in particular for ink writing devices, in which the ink from a recording head lifted off the recording medium under pressure in the direction of the recording medium is discharged and those in the discharge chamber Negative pressure is created, characterized in that the ink liquid has a viscosity between Has 15 cP and 100 cP.

2. Ink according to claim 1, characterized in that the viscosity the ink liquid is approx. 20 cP.

3. Ink according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the individual components of the solvent each have viscosities close to the viscosity of the mixed solution Has values.

4. Ink according to one of claims 1 to 3, characterized in that that one dye acid and one the acid at least complex render, alkaline solubilizer in a solvent with a large dipole moment and with an evaporation compensating hygroscopic behavior is solved.

5. Ink according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the solvent is a mixture of diethylene glycol and dimethyl sulfoxide is.

6. Ink according to one of claims 1 to 5, characterized in that that soda is used as an alkaline solubilizer.

7. Ink according to one of claims 1 to 5, characterized in that that triethanolamine is used as an alkaline solubilizer.

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

909825/0150909825/0150