DE3539542C2

DE3539542C2 -

Info

Publication number: DE3539542C2
Application number: DE3539542A
Authority: DE
Inventors: Makoto Tokio/Tokyo Jp Shioya; Tsuyoshi Eida; Masatsune Yokohama Kanagawa Jp Kobayashi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-11-08
Filing date: 1985-11-07
Publication date: 1989-08-31
Also published as: DE3539542A1; GB8527498D0; SG86091G; GB2168070A; HK67691A; GB2168070B; US4732613A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer wäßrigen Tinten strahl-Aufzeichnungsflüssigkeit für Tintenstrahl-Aufzeichnungs systeme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie verwendet wird.

Als Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten für Tintenstrahl- Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs flüssigkeit aus Düsen oder Öffnungen eines Tintenstrahl-Auf zeichnungsgeräts thermische Energie verwendet wird, sind Lösun gen oder Dispersionen verschiedener wasserlöslicher Farbstoffe ode Pigmente in wäßrigen Lösungs- oder Dispersionsmitteln wie Wasser oder Mischungen von Wasser und einem wasserlöslichen or ganischen Lösungsmittel bekannt. (Ähnliche Aufzeichnungsflüssig keiten sind auch für die Aufzeichnung mit Füllfederhaltern. Ku gelschreibern und Filzstiften in Gebrauch.)

Durch das Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit oder Tinte aus den Düsen oder Öffnungen des Tintenstrahl-Auf zeichnungsgerätes wird ein aus Tröpfchen bestehender Tinten stahl gebildet, und zum Aufzeichnen eines Bildes auf einem Aufzeichnungsträger wie z. B. Papier werden alle Tröpfchen oder wird ein Teil davon auf den Aufzeichnungsträger auftreffen ge lassen.

Eine besonders wichtige Eigenschaft, die von Tintenstrahl-Auf zeichnungsflüssigkeiten für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie dient, verlangt wird, ist die Flüssigkeitsstabilität, d. h., die Eigenschaft, daß kein Niederschlag gebildet wird, der Düsen oder Öffnungen eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts ver stopfen kann. Dieses Erfordernis ist darin begründet, daß bei solchen Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen wegen der darin er folgenden Temperaturänderungen leicht eine Ablagerung von Fremd stoffen auf der Oberfläche von Heizköpfen verursacht wird. Be kannte Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten erfordern jedoch die Zugabe einiger Zusätze, um verschiedenen Forderungen an die Ausstoßeigenschaften, die Lagerbeständigkeit bei langzeitiger Lagerung, die Oberflächenspannung und die elektrischen Eigen schaften der Aufzeichnungsflüssigkeit und die Klarheit und op tische Dichte der aufgezeichneten Bilder zu genügen. Darüber hinaus sind in Farbstoffen, die in bekannten Tintenstrahl-Auf zeichnungsflüssigkeiten verwendet werden, verschiedene Verun reinigungen enthalten, was zu Mängeln wie der Verstopfung der Düsen oder Öffnungen von Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräten, der Bildung von Ablagerungen auf der Oberfläche der Heizköpfe und dem Auftreten von Niederschlägen während einer langzeitigen La gerung der Aufzeichnungsflüssigkeiten führt. Aus den vorstehend erwähnten Gründen haben Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme trotz vieler vorteilhafter Eigenschaften bisher noch keinen weitgehen den Gebrauch gefunden.

Aus der DE-OS 20 49 620 ist ein Verfahren zur Herstellung von stabilen, konzentrierten sauren Stammlösungen anionischer Farb stoffe bekannt, die in der Papier- und Textilindustrie, zum Färben kosmetischer Präparate und für Holzbeizen und Tinten ein gesetzt werden.

Aus der DE-OS 34 15 570 ist ein Farbstoffreinigungsystem mit ei ner Einrichtung zum Herstellen einer Farbstofflösung und einer Einrichtung zum Aufbereiten der Farbstofflösung mittels eines chromatographischen Verfahrens bekannt, bei dem der Gehalt an anorganischen Salzen in der Farbstofflösung auf höchstens 0,5 Masse% eingestellt werden soll. Es sei darauf hingewiesen, daß zwei- und höherwertige Metalle in Form von kolloidalen Oxiden und Hydroxiden nur schwierig durch bloße chromatographische Ver fahren entfernt werden können.

Aus der DE-OS 33 44 978 sind zum Färben von Papier oder als Fle xodruckfarben dienende flüssige Farbstoffsalze auf Basis sulfo gruppenhaltiger organischer Salze, die durch den Einbau bestimm ter Alkylammoniumkationen wasserlöslich gemacht werden können, bekannt. In einem Beispiel ist erwähnt, daß durch mehrmaliges Waschen mit Wasser der Sulfatgehalt von etwa 9% auf etwa 0,1% herabgesetzt werden kann.

Aus der DE-OS 33 22 502 sind flüssige, wäßrige Farbstoffzuberei tungen auf Basis der Lithiumsalze sulfogruppenhaltiger Tris- ode Tetrakisazoverbindungen bekannt, bei deren Herstellung die entsprechenden Natriumsalze vor der Umwandlung in die Li thiumsalze salzfrei (d. h., bis zur Verminderung der Leitfähig keit des Waschwassers auf weniger als 100 µS) gewaschen werden. Die bekannten Farbstofzubereitungen sollen zum Färben von Pa pier oder zur Herstellung von Schreibtinten geeignet sein.

Aus der DE-OS 29 30 491 ist ein Verfahren zur Herstellung fremd salzfreier Tinten aus technischen Farbstoffen bekannt, die mit organischen Aminen ausgefällt und filtriert werden, wobei der Niederschlag durch Destillation in Gegenwart schwerflüchtiger, wasserlöslicher Amine in eine gut wasserlösliche Form umgewan delt wird und die Farbstoffe dann mit Wasser ausgewaschen wer den.

Aus der DE-OS 29 36 241 ist eine wäßrige Tintenstrahl-Aufzeich nungsflüssigkeit bekannt, die einen wasserlöslichen Farbstoff und ein Feuchthaltemittel in Form des inneren Anhydrids einer Carbonsäure enthält. Es kann ein reiner Farbstoff verwendet wer den, der kein ionisierbares Salz enthält, jedoch werden zu kol loidalen Verbindungen, die sehr schwer zu entfernen sind und zu Verstopfungsproblemen führen, keine Angaben gemacht. Ferner sollen der Aufzeichnungsflüssigkeit zur Erzielung der gewünsch ten Leitfähigkeit 0,5% eines ionisierbaren Salzes wie z. B. Glaubersalz oder Natriumchlorid zugesetzt werden. Eine Verwen dung der bekannten Aufzeichnungsflüssigkeit für Tintenstrahl- Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs flüssigkeit thermische Energie verwendet wird, ist der DE-OS 29 36 241 nicht zu entnehmen.

Aus der DE-OS 31 06 208 ist eine wäßrige Tintenstrahl-Aufzeich nungsflüssigkeit bekannt, die einen wasserlöslichen sauren Farb stoff oder Direktfarbstoff und einen Polyalkohol enthält und be stimmte Werte der Viskosität, der Oberflächenspannung und des spezifischen Widerstandes hat. Die bekannte Aufzeichnungsflüs sigkeit ist in spezieller Weise zusammensetzt, um ein Verstop fen oder eine Korrosion der Ausstoßöffnung wegen vorhandener Metallionen zu verhindern sowie die Lagerfähigkeit der Aufzeich nungsflüssigkeit zu erhöhen. Es wird ausdrücklich darauf hinge wiesen, daß diese Metallionen (wobei u. a. Natrium-, Calcium-, Magnesium-, Eisen-, Kupfer- und Bleiionen erwähnt sind) zum Lös lichmachen des Farbstoffs benötigt werden. Gemäß Beispiel 1 der DE-OS 31 06 208 wird der Farbstoff mittels Dialyse in einer Fo lie aus regenerierter Cellulose entsalzt und die erhaltene Farb stofflösung dann filtriert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wäßrige Tinten strahl-Aufzeichnungsflüssigkeit bereitzustellen, die selbst bei einem hohen Farbstoffgehalt eine sehr gute Stabilität bei Ge brauch und langzeitiger Lagerung zeigt, so daß kein Verstopfen von Düsen oder Ausstoßöffnungen und keine Ablagerung von Fremd stoffen auf der Oberfläche der Heizköpfe von Tintenstrahl-Auf zeichnungsgeräten verursacht wird, und die deshalb für Tinten strahl-Aufzeichnungssysteme verwendet werden kann, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie verwendet wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß für Tintenstrahl-Auf zeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungs flüssigkeit thermische Energie verwendet wird, eine wäßrige Tin tenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird, die aus ei ner Lösung von 0,1 bis 20 Masse% eines wasserlöslichen Farbstof fes besteht, wobei der Gesamtgehalt an zwei- und höherwertigen Metallen aus der Gruppe Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen, Alu minium und Silicium auf 20 ppm oder weniger und der Gehalt an Magnesium auf 4 ppm oder weniger eingestellt ist.

Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit kann für die Aufzeich nung auf Aufzeichnungsträgern wie z. B. Papier oder Kunststoffolien verwendet werden.

Die Erfinder haben bei Vergleichsversuchen festgestellt, daß bei der Entsalzung der aus der DE-OS 31 06 208 bekannten Auf zeichnungsflüssigkeit mittels Dialyse die zwei- oder höherwer tigen Metalle mit einem Gesamtgehalt von etwa 30% oder darüber zurückbleiben, während mehr als 4% Magnesium verbleiben. Die ses Ergebnis ist darauf zurückzuführen, daß mittels Dialyse nur ionisierte Metalle entfernt werden können, während Metalle wie Eisen oder Silicium, die sich im kolloidalen Zustand befinden, nicht entfernt werden.

Die Erfinder haben festgestellt, daß die vorstehend erwähnten Mängel bekannter wäßriger Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkei ten hauptsächlich durch verschiedene Verunreinigungen (organi sche und anorganische Verbindungen, beispielsweise oberflächen aktive Substanzen und Egalisiermittel) verursacht werden, die in den handelsüblichen Farbstoffen, die in Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten verwendet werden, enthalten sind. Ferner wurde gefunden, daß meistens Ionen oder Verbindungen von zwei- und höherwertigen Metallen, besonders von Magnesium, die in den vorstehend erwähnten Verunreinigungen von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten sind, für das Verstopfen von Düsen und Öff nungen, für die Bildung von Niederschlägen während der Lagerung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten und insbesondere für die Ablagerung von Fremdstoffen auf Heizköpfen in Tintenstrahl-Aufzeich nungssystemen, bei denen zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten thermische Energie verwendet wird, verantwortlich sind.

Die Erfindung wird nachstehend näher beschrieben.

Die Grundbestandteile, aus denen die erfindungs gemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten zusammengesetzt ist, sind bekannt. Einer dieser Bestandteile ist ein wasserlöslicher Farbstoff, wofür Direktfarbstoffe, saure Farbstoffe, basische Farbstoffe und Reaktivfarbstoffe typische Bei spiele sind. Besonders geeignete Farbstoffe als Bestand teile der erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten, die be friedigende Leuchtkraft, Wasserlöslichkeit, Stabilität, Lichtechtheit und andere erforderliche Eigenschaften aufweisen, sind zum Beispiel:
C. I. Direct Black 17, 19, 32, 51, 71, 108 und 146; C. I. Direct Blue, 6, 22, 25, 71, 86, 90, 106 und 199; C. I. Direct Red 1, 4, 17, 28 und 83; C. I. Direct Yellow 12, 24, 26 und 98; C. I. Direct Orange 34, 39, 44, 46 und 60; C. I. Direct Violet 47 und 48; C. I. Direct Brown 109; C. I. Direct Green 59; C. I. Acid Black 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112 und 118; C. I. Acid Blue 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229 und 234; C. I. Acid Red 1, 6, 32, 35, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 317 und 315; C. I. Acid Yellow 11, 17, 23, 25, 29, 42, 61 und 71; C. I. Acid Orange 7 und 19; C. I. Acid Violet 49; C. I. Basic Black 2; C. I. Basic Blue 1, 3, 5, 7, 9, 24, 25, 26, 28 und 29; C. I. Basic Red 1, 2, 9, 12, 13, 14 und 37; C. I. Basic Violet 7, 14 und 27 und C. I. Food Black 2.

Solche wasserlöslichen Farbstoffe werden in bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten allgemein mit einem Gehalt von ungefähr 0,1 bis 20 Masse% verwendet. Gemäß der Erfindung können diese Farbstoffe nicht nur in dem vorstehenden Gehaltsbereich, sondern auch mit höherem Gehalt verwendet werden. Die erfindungs gemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit ist sogar mit solch einem hohen Farbstoffgehalt den bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten hinsichtlich der Flüssig keitsstabilität überlegen und bildet keinen Niederschlag.

Das wäßrige Lösungsmittel, das in der erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit enthalten ist, ist Wasser oder vorzugsweise eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. Wünschenswerterweise ist das hier bei verwendete Wasser kein gewöhnliches Wasser, das ver schiedene Ionen enthält, sondern entsalztes Wasser, d. h., destilliertes Wasser und/oder durch Ionenaustausch entionisiertes Wasser. Geeignete wasserlösliche organische Lösungsmittel zur Verwen dung in Mischung mit Wasser sind: Alkylalkohole mit 1 bis 4 C-Atomen, z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, Isopropanol, n-Butanol, sekundäres Butanol, tertiäres Butanol und Isobutanol; Amide, z. B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole, z. B. Aceton und Diacetonalkohol; Ether, z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylengly kole, z. B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole, die 2 bis 6 C-Atome in der Alkylen gruppe haben, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylen glykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; Glycerin; niedere Al kylether von Polyalkoholen, z. B. Ethylenglykolmethyl (oder -ethyl-)ether, Diethylenglykolmethyl-(oder -ethyl-) ether und Triethylenglykolmonomethyl-(oder -monoethyl-) ether; N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazoli dinon. von diesen verschiedenen Alkoholen werden Polyalko hole wie Diethylenglykol, die die Wirkung haben, das Austrocknen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten zu verlangsamen, und niedere Alkylether von Polyalkoholen wie Triethylenglykolmonomethyl-(oder -monoethyl-)ether bevorzugt.

Der Gehalt an wasserlöslichem organischem Lösungsmittel in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit liegt in einem Bereich von allgemein 0 bis 95, vorzugsweise 10 bis 80, insbesondere 20 bis 50 Masse%, bezogen auf die Gesamtmasse der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit.

Der Wassergehalt der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird in einem weiten Bereich gewählt, abhängig, von der Art und Zusammensetzung des wäßrigen Lösungsmittels und den gewünschten Eigenschaften der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, aber er beträgt allgemein 10 bis 100, vorzugsweise 10 bis 70, insbesondere 20 bis 70 Masse%, bezogen auf die Gesamtmasse der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit.

Farbstoffe, die in bekannten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten verwendet werden, wurden ursprünglich zum Zweck der Faserfärbung hergestellt und enthalten Zusätze, z. B. oberflä chenaktive Mittel und Egalisiermittel und ferner verschie denartige Verunreinigungen wie Natriumchlorid, Natrium sulfat und Salze von Erdalkalimetallen, und es ist be kannt, daß solche Verunreinigungen verschiedene Schwierig keiten bei Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren verursachen. Es wurden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus hoch gereinigten Farbstoffen herge stellt, in dem man die Verunreinigungen entfernte. Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten waren, obwohl bei ihnen die vor stehenden Schwierigkeiten bedeutend herabgesetzt waren, nicht befriedigend genug bezüglich der Verhinderung der Ablagerung von Fremdstoffen auf den Heizköpfen in Tintenstrahl-Auf zeichnungssystemen besonders in denen, bei denen thermische Energie zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird. Ferner wurde gefunden, daß han delsübliche Farbstoffe beträchtliche Mengen (einige 10 bis 100 ppm) an zwei- und höherwertigen Metallen (z. B. von Calcium, Magnesium, Mangan, Eisen, Aluminium und Silicium) in Form ihrer Ionen oder ihrer Verbindungen (z. B. kol loidalen Oxiden und Hydroxiden enthalten und daß diese Metalle, besonders Magnesium, die Hauptursache für die Bildung von Ablagerungen auf der Oberfläche der Heizköpfe sind und sehr stark die Bildung von Fremdstoffen bewirken.

Der Gesamtgehalt der vorstehenden Metalle in der erfindungsgemäß verwendeten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit kann durch das folgende Verfahren eingestellt werden:

Zuerst wird ein Farbstoff aus seiner wäßrigen Lösung, in der er mit einem gewünschten Gehalt enthalten ist, ausgefällt, indem man Natriumsulfat hinzugibt. Der Niederschlag wird filtriert, mit einer gesättigten wäßrigen Natriumsulfatlösung gewa schen und getrocknet. Eine vorgeschriebene Menge des ge trockneten Farbstoffestkörpers wird in einem wasserlösli chen organischen Lösungsmittel gelöst, und die Lösung wird filtriert. Es kann hierfür irgendein wasserlösliches orga nisches Lösungsmittel verwendet werden, solange es ein schlechtes Lösungsmittel für Natriumsulfat und ein gutes für den Farbstoff ist. Ein optimales Lösungsmittel kann man abhängig von der Struktur des Farbstoffes frei wählen. Gewöhnlich sind Alkohole, Glykole und Glykolether, wie vorstehend erwähnt, günstig. Das erhaltene Filtrat kann nach ein- bis dreitägigem Stehen wieder filtriert werden.

Danach wird das Filtrat, nach Zugabe einer vorgeschriebe nen Menge Wasser, gerührt und dann durch eine Schicht eines Kationenaustauschharzes hindurchgehen gelassen. Nötigenfalls wird in den Effluenten ein Zusatz unter Rühren eingemischt, um eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen. Die Gehalte an zwei- und höherwertigen Metallen in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit werden durch Atomabsorptionsspektroskopie oder durch Induktionsplasma emissionsspektralanalyse bestimmt, um sicherzustellen, daß die Gesamtgehalte nicht mehr als 20 ppm betragen, und um die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit der Verwendung zuzuführen.

Der Magnesiumgehalt kann wie folgt eingestellt werden:

Zuerst wird ein Farbstoff aus seiner wäßrigen Lösung, in der er mit einem gewünschten Gehalt enthalten ist, ausgefällt, indem man Natriumsulfat hinzugibt. Dann wird der Niederschlag fil triert, mit einer gesättigten wäßrigen Natriumsulfatlösung gewaschen und getrocknet. Eine vorgeschriebene Menge des getrockneten Farbstoffs wird in einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel gelöst, und die Lösung wird fil triert: Auch in diesem Fall kann irgendein wasserlösliches organisches Lösungsmittel verwendet werden, solange es ein schlechtes Lösungsmittel für Natriumsulfat und ein gutes Lösungsmittel für den Farbstoff ist. Ein optimales Lösungsmittel kann abhängig von der Struktur des Farbstof fes frei gewählt werden. Gewöhnlich sind Alkohole, Glykole und Glykolether, wie vorstehend erwähnt, günstig.

Danach wird das so erhaltene Filtrat, vereinigt mit einer vorgeschriebenen Menge Wasser, verrührt und dann durch eine Schicht eines Kationenausstauschharzes hindurchgehen gelassen. Der Effluent wird nach genauer pH-Einstellung 7 bis 10 Tage stehengelassen und filtriert. Dann wird dem Filtrat nötigenfalls ein Zusatz unter Rühren zugesetzt, um eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird dem Gebrauch zuge führt, nachdem durch Atomabsorptionsspektroskopie oder durch die Induktionsplasmaemissionsspektralanalyse festge stellt worden ist, daß der Magnesiumgehalt darin nicht mehr als 4 ppm beträgt.

In dem vorstehend beschriebenen Behandlungsverfahren, wird durch die erste Aussalzungsbehandlung hauptsächlich beabsichtigt, das Natriumchlorid, das eine typische Ver unreinigung ist, die in großen Mengen in handelsüblichen Farbstoffen enthalten ist, zu entfernen. Durch die zweite Behandlung mit einem wasserlöslichen organischen Lösungs mittel ist beabsichtigt, hauptsächlich das Natriumsulfat zu entfernen, das sowohl ursprünglich in dem Farbstoff als Verunreinigung enthalten ist, als auch in großen Mengen der vorhergehenden Aussalzungsbehandlung zugegeben wurde. Durch das lange Stehen des Filtrats nach der Filtration des in dem organischen Lösungsmittel gelösten Farbstoffs und das lange Stehen der mit einem Kationenaustauscherharz im Falle der Einstellung des Magnesiumgehalts behandelten Flüssig keit, jeweils gefolgt von Filtration ist beabsichtigt, hauptsächlich die kolloidalen Stoffe, die zwei- und höher wertige Metalle enthalten, zu entfernen bzw. kolloidales Magnesium zu entfernen; und durch die Behandlung mit einem Kationenaustauschharz ist beabsichtigt, zwei- und höher wertige Metallionen, besonders Magnesiumionen, zu entfer nen.

Die Verfahren zur Einstellung des Gehalts an zwei- und höherwertigen Metallen und des Gehaltes an Magnesium in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit sind nicht auf die vorstehend beschriebenen be schränkt, und es kann irgendein anderes Verfahren angewendet werden, das es erlaubt, die Ionen oder kolloidale Verbin dungen der zwei- und höherwertigen Metalle, besonders Ionen oder kolloidale Verbindungen von Magnesium, zu ent fernen. Solch andere Verfahren können zum Beispiel Belüf tung, Sedimentation unter Verwendung eines Flockungsmit tels, Fitration, Entkalkung und Elektrolyse sein.

Neben den Verunreinigungen, die in den Farbstoffen enthal ten sind, werden diejenigen, die im Wasser enthalten sind, als Quellen der Verunreinigung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten mit Ionen oder Verbindungen von zwei- und höherwertigen Metallen, beson ders Ionen oder Verbindungen von Magnesium, angesehen. Diese Verunreinigungen können unter Verwendung von destillier tem Wasser, entsalztem Wasser oder von beidem vermieden werden. Die größte Quelle der Verschmutzung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten mit zwei- und höherwertigen Metallen, besonders Magnesium, sind Verunreinigungen, die in den zu verwendenden Farb stoffen enthalten sind. Besonders, wenn die verwendeten Farbstoffe ungereinigte handelsübliche Produkte sind, sind oft bemerkenswert große Mengen solcher Metalle in den Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten. Zum Beispiel zeigt die Analyse Gehalte in Höhe von mehreren 1000 ppm dieser Verunreinigungen in bestimmten Farbstoffpulvern.

Während sich die vorstehende Beschreibung hauptsächlich mit der Beseitigung von zwei- und höherwertigen Metallen, besonders Magnesium, die in Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten enthalten sind, befaßt, ist es in der Praxis wünschenswert, sie gleichzeitig mit verschiedenen anderen anorganischen Salzen wie Natrium chlorid und Natriumsulfat zu entfernen.

Neben den vorstehend beschriebenen Grundbestandeilen kann die erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nötigenfalls verschiedene bekannte Zusätze wie ein Dispergiermittel, eine kationi sche, anionische oder nichtionische oberflächenaktive Substanz einen Viskositätsmodifizierer (z. B. Polyvinylalko hol, eine Celluloseverbindung oder einige andere wasserlösliche Harze), Oberflächenspannungsmodifizierer (z. B. Diethanol amin oder Triethanolamin), pH-Modifizierungsmittel (z. B. eine Pufferlösung) und ein Schimmelverhütungsmittel, enthalten.

Thermische Eigenschaf ten der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten (z. B. spezifische Wärme, Wärmeausdehnungs koeffizient und Wärmeleitfähigkeit) werden je nach Fall konditio niert.

Die erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, hergestellt wie vorstehend be schrieben, ist hinsichtlich der Aufzeichnungseigenschaften herausragend und ausgewogen. Zu diesen gehören: Signalsansprache, Stabilität der Tröpfchenbildung, Ausstoßstabilität, Verarbeitbarkeit bei dauernder Aufzeichnung während vieler Stunden und Ausstoßstabilität nach einer langen Unterbrechung), Lagerungsbeständigkeit, Fixierung auf Aufzeichnungsträgern, und Licht- und Witterungsbeständigkeit der resultierenden auf gezeichneten Bilder.

Die in der vorstehend beschriebenen Weise hergestellte wäßrige Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wird erfin dungsgemäß für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme verwendet, bei denen thermishe Energie zum Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird und worin die Bildung von Abla gerungen aus Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten höchst unerwünscht ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert. In diesen Beispielen sind Anteile und Prozente jeweils auf die Masse bezogen.

Beispiel 1a (Herstellung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit)

Natriumsulfat wurde einer gesättigten wäßrigen Lösung eines handelsüblichen Farbstoffs (C. I. Direct Yellow 50) unter Rühren zugesetzt, um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde filtriert, mit einer gesättigten Lösung von Natrium sulfat in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Dieser getrocknete Feststoff wurde in solch einer vorgeschriebe nen Menge ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in der herzustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% beträgt, und wurde in einer Mischung aus Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese wäßrige Lösung wurde unter Druck durch ein PTFE-Filter mit einem durchschnittlichen Po rendurchmesser von 1 µm filtriert. Das Filtrat wurde in einen Kunststoffbehälter eingewogen, in einem kalten, dunklen Raum 3 Tage lang stehen gelassen, und wieder durch ein PTFE-Filter filtriert (durchschnittlicher Porendurchmes ser 1 µm).

Dann wurden 60 Teile Wasser zu 40 Teilen des Filtrats unter Rühren hinzugegeben, wobei die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit entstand. Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde durch eine Schicht eines Kationenaustauschhar zes vom Acrylsäuretyp mit Carboxylgruppen als Ionenaustauschgruppen hindurchgehen gelassen. Der Effluent wurde mit einer wäßrigen 0,1 n Natronlauge auf pH 9,8 eingestellt und auf den Gesamtge halt an zwei- und höherwertigen Metallen durch Induktions plasmaemissionsspektralanalyse geprüft. Der gefundene Gehalt war 20 ppm. Die Prüfung der folgenden Eigenschaften T 1 bis T 5 der so erhaltenen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit erfolgte unter Verwen dung eines Aufzeichnungsgerätes mit Tröpfchenanforderung (für T 2 bis T 5), das mit Mehrfachköpfen ausgestattet war (Durchmesser der Austrittsdüsen 35 µm, Widerstand des wärmeerzeugenden Widerstands 150 Ω, Betriebsspannung 30 V, Frequenz 2 kHz), das die Aufzeichnung mit Tintentröpf chen durchführte, die unter Einwirkung von thermischer Ener gie auf die darin eingefüllten Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ausgetrieben wurden. Die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde in allen Eigenschaften T 1 bis T 5 für gut befunden.

T 1: Langzeitstabilität: Proben der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurden in Kunststoffbeutel eingeschlossen und 6 Monate lang bei Temperaturen von -30°C oder 60°C gelagert. In beiden Fällen wurden weder unlösliche Teile noch Änderungen in physikalischen Eigen schaften, einschließlich der Farbe, beobachtet.
T 2: Ausstoßstabilität: Das Ausstoßen wurde 24 h lang kontinuierlich in Atmosphären von Raumtemperatur, von 5°C oder von 40°C betrieben. Unter allen Bedingungen konnte eine Aufzeichnung von hoher Qualität während des Arbeitsganges stetig fortgesetzt werden.
T 3: Ansprechen des Tröpfchenausstoßes. Das Ausstoßen wurde in Zeitabständen von 2 s, auch nach zweimonatigem Stehenlassen einer Probe der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, durchgeführt. In beiden Fäl len wurden keine der Öffnungen verstopft, und die Bilder wurden gleichmäßig und stetig aufgezeichnet.
T 4 Qualität der aufgezeichneten Bilder: Bilder, die auf Aufzeichnungsträgern in Form von zwei Papierarten hoher Qualität, einem Papier mittlerer Qualität und einem unbeschichteten Papier (Filterpapier) aufgezeichnet wurden, waren von hoher optischer Dichte und Klarheit, und die prozentuale Abnahme der optischen Dichte betrug bis zu 1% nach 6-monatiger Bestrahlung mit Raum licht.
T 5: Fixierbarkeit auf verschiedenen Aufzeichnungsträgern: Es wurde ein Bild auf jedes der Aufzeichnungsträger, die bei T 4 erwähnt wurden, aufgezeichnet und 15 s später mit einem Finger verwischt, und die Abweichung und das Verwischen des Bildes wurde überprüft. Auf jedem der Aufzeichnungsträger wurde weder Abweichung noch Verwischen beobachtet. Somit zeigt die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit überlegene Fixierbar keit.

Beispiele 2a bis 5a

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1a wurden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus nachstehend in Tabelle 1a gezeigten handelsüblichen Farbstoffen hergestellt und auf die Eigenschaften T 1 bis T 5 geprüft. Alle Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ergaben überlegene Ergeb nisse, ähnlich wie in Beispiel 1a.

Beispiel 6a

Es wurden Kopien einer Farbfotografie unter Verwendung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten der Beispiele 2a, 3a, 4a und 5a entsprechend als gelbe, magentafarbene, cyanfarbene und schwarze Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten, und mit Hilfe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes, das in den Beispielen 2a bis 5a verwendet wurde, geprüft. Das erhaltene Bild war in jeder Farbe lichtstark und gut in der Farbwiedergabe.

Vergleichsbeispiel A

Natriumsulfat wurde unter Rühren zu einer gesättigten wäßrigen Lösung desselben Farbstoffes (C. I. Direct Yellow 50), wie in Beispiel 1a verwendet, hinzugegeben, um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde fil triert, mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrocknete Feststoff wurde in solch vorgeschriebener Menge ausgewo gen, daß der Farbstoffgehalt in der herzustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und wurde in einer Mischung von Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese Lösung wurde unter Druck durch ein PTFE-Filter (durchschnittlicher Porendurchmesser 1 µm) filtriert. Danach wurden 60% Wasser zu 40% des Filtrats zur Herstellung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit zugegeben.

Der Gehalt an zwei- und höherwertigen Metallen in dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit betrug 30 ppm, wie durch Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wurde. Die Eigenschaften T 1 bis T 5 dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1a untersucht. Bei T 1 traten unlösliche Teile in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach deren einmonatiger Lagerung auf. Bei T 2 hörte der Ausstoß der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit häufig auf, weshalb eine Änderung (Steigerung) der Betriebsspannung erforderlich war. Bei mikroskopischer Betrachtung der Oberfläche eines Heiz kopfes sah man eine braune Ablagerung, die darauf haftete. Bei T 3 verursachte die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach einmonatigem Stehenlas sen Düsenverstopfung, und es wurde gefunden, daß das Aus stoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit instabil war.

Ferner wurden aus dem vorstehenden ursprünglichen Farb stoff zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten unter Befolgung der Behandlungsverfahren von Beispiel 1a hergestellt, außer daß die Behandlung des Stehenlassens bei einer der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten und die Kationenaus tauschbehandlung bei der anderen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit ausgelassen wurde. Der Gesamtgehalt an zwei- und höherwertigen Metallen wurde zu 23 ppm in der ersteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit und zu 25 ppm in der letzteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit gefunden. Ergebnisse der gleichen T 1- bis T 5-Tests zeigten, daß diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten in diesen Betriebs eigenschaften der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit des Beispiels 1a unterlegen waren, d. h. der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit, die ohne Auslassen eines der Behandlungs schritte des Beispiels 1a hergestellt wurde.

Beispiel 1b (Herstellung der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit)

Natriumsulfat wurde zu einer gesättigten wäßrigen Lösung eines handelsüblichen Farbstoffs (Direct Yellow 50) unter Rühren zugegeben, um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde filtriert mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat, in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrockne te Farbstoff wurde in einer solchen vorgeschriebenen Menge ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in der herzustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und in einer Mischung von Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese wäßrige Lösung wurde unter Druck durch ein PTFE-Filter (durchschnittlicher Porendurchmesser 1 µm) filtriert, und 60 Teile Wasser wurden zu 40 Teilen des Filtrats unter Rühren zugegeben, um die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit zu ergeben. Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde durch eine Schicht des in Beispiel 1a verwendeten Kationenaustauschharzes geleitet. Der Effluent wurde mit wäßriger 0,1 n Natronlauge auf pH 9,8 eingestellt, 10 Tage lang in einem Kunststoffbehäl ter stehengelassen und wieder unter Druck durch ein PTFE-Filter (durchschnittlicher Porendurchmesser 1 µm) fil triert. So wurde eine erfindungsgemäß verwendete Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit hergestellt. Der Magnesiumgehalt in dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit betrug 3,8 ppm, wie durch Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wurde.

Diese Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurde in der gleichen Weise auf die Eigen schaften T 1 bis T 5 geprüft, wie in Beispiel 1a, was ähn lich gute Ergebnisse ergab. In den Tests auf T 4 und T 5 wurde die Aufzeichnung auf die gleichen Aufzeichnungsträger, wie in Beispiel 1a verwendet, durchgeführt.

Beispiele 2b bis 5b

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1b, wurden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus handelsüblichen Farbstoffen, die nachstehend in Tabel le 1b gezeigt sind hergestellt und auf die Eigen schaften T 1 bis T 5 geprüft. Alle Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten ergaben überlegene Ergebnisse, ähnlich Beispiel 1b.

Beispiel 6b

Es wurden Kopien einer Farbfotografie hergestellt, unter Verwendung von Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten aus den Beispielen 2b, 3b, 4b und 5b als gelbe, magentafarbene, cyanfarbene bzw. schwarze Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten und mit Hilfe des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes, das in den Beispielen 2b bis 5b verwendet wurde. Das erhaltene Bild war lichtstark in jeder Farbe und gut in der Farbwiedergabe.

Vergleichsbeispiel B

Es wurde Natriumsulfat unter Rühren zu einer gesättigten wäßrigen Lösung des gleichen Farbstoffes (Direct Yellow 50), wie in Beispiel 1b verwendet, zugegeben, um den Farbstoff auszufällen. Dieser Niederschlag wurde fil triert, mit einer gesättigten Lösung von Natriumsulfat in reinem Wasser gewaschen und getrocknet. Der getrocknete Feststoff wurde in solch einer vorgeschriebenen Menge ausgewogen, daß der Farbstoffgehalt in der her zustellenden Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit 3% betrug, und in einer Mischung aus Ethylenglykol und N-Methyl-2-pyrrolidon (3 : 1) gelöst. Diese Lösung wurde unter Druck durch ein PTFE-Filter (mittlerer Porendurchmesser 1 µm) filtriert. Danach wurden 60% Wasser zu 40% des Filtrats zugegeben, um die Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit herzustellen.

Der Magnesiumgehalt in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit war 6,1 ppm, wie durch Atomabsorptionsspektroskopie gemessen wurde. Die Eigen schaften T 1 bis T 5 dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1b untersucht. Bei T 1 traten unlös liche Teile in der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit nach deren einmonatiger Lagerung auf. Bei T 2 hörte das Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit häufig auf, was eine Änderung (Steigerung) der Betriebsspannung erforder te. Bei mikroskopischer Beobachtung der Oberfläche eines Heizkopfes sah man eine braune Ablagerung, die darauf haftete. Bei T 3 verursachte einmonatiges Stehenlassen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit Düsenverstopfung, und es wurde gefunden, daß das Ausstoßen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit instabil war.

Ferner wurden aus dem vorstehenden ursprünglichen Farb stoff zwei Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeiten hergestellt, indem man bloß die Katio nenaustauschbehandlung bzw. elektrostatische Behandlung der vorstehenden Behandlung hinzufügte. Der Magnesiumge hatl wurde zu 4,8 ppm in der ersteeren und zu 5,1 ppm in der letzteren Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit gefunden. Ergebnisse der gleichen Tests auf T 1 bis T 5 zeigten, daß die Betriebseigenschaften dieser Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit für den praktischen Gebrauch unge nügend waren, obwohl gefunden wurde, daß sie in gewissem Maße verbessert wurden, wenn sie mit denen der Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssigkeit verglichen wurden, die keiner der vorstehenden Zusatzbe handlungen ausgesetzt wurde.

Tabelle 1a

Tabelle 1b

Claims

1. Verwendung einer wäßrigen Tintenstrahl-Aufzeichnungsflüssig keit, bestehend aus einer Lösung von 0,1 bis 20 Masse% eines wasserlöslichen Farbstoffs, wobei der Gesamtgehalt an zwei- und höherwertigen Metallen aus der Gruppe Calcium, Magnesium, Man gan, Eisen, Aluminium und Silicium auf 20 ppm oder weniger und der Gehalt an Magnesium auf 4 ppm oder weniger eingestellt ist, für Tintenstrahl-Aufzeichnungssysteme, bei denen zum Ausstoßen der Aufzeichnungsflüssigkeit thermische Energie verwendet wird.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen orga nischen Lösungsmittel enthält.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß das Wasser destilliertes Wasser und/oder durch Ionen austausch entionisiertes Wasser ist.