DE69016278T2

DE69016278T2 - Zusammensetzungen für thermischen Tintenstrahldruck.

Info

Publication number: DE69016278T2
Application number: DE69016278T
Authority: DE
Inventors: William M Schwarz
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1989-06-22
Filing date: 1990-06-19
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2010-06-20
Also published as: EP0404494A1; EP0404494B1; DE69016278D1; US5019166A; JP2607303B2; JPH0337275A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Tintenstrahlzusammensetzungen und Tintenstrahldruckverfahren. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Tintenzusammensetzungen, die zur Verwendung bei thermischen Tintenstrahldruckverfahren geeignet sind.
Es gibt im allgemeinen zwei Typen von Tintenstrahldrucksystemen: Systeme mit zusammenhängendem Tintenstrom und Systeme mit befehlsgesteuerten Tintentropfen. Bei Tintenstrahlsystemen mit zusammenhängendem Tintenstrom wird die Tinte in einem zusammenhängenden Strom unter Druck durch mindestens eine Öffnung oder Düse abgegeben. Der Strom wird gestört, wodurch er in Tröpfchen in einer festgelegten Entfernung von der Öffnung aufbricht. Bei diesem Aufbrechpunkt werden die Tröpfchen gemäß digitalen Datensignalen geladen und durch ein elektrostatisches Feld geführt, welches die Bahn jedes Tröpfchens einstellt, um es in Rinnen zur Rezirkulierung oder zu einem besonderen Ort auf einem Aufzeichnungsmedium zu lenken. Bei Systemen mit befehlsgesteuerten Tintentropfen wird ein Tropfen direkt auf eine Stelle auf einem Aufzeichnungsmedium in Übereinstimmung mit digitalen Datensignalen aus einer Öffnung ausgestoßen. Ein Tröpfchen bildet sich nicht oder wird nicht ausgestoßen, es sei denn, es käme auf das Aufzeichnungsmedium.
Da Systeme mit befehlsgesteuerten Tintentropfen weder eine Tintenrückgewinnung, noch eine Tintenladung oder -ablenkung benötigen, sind sie viel einfacher als die Systeme mit zusammenhängendem Tintenstrom. Es gibt zwei Arten von Tintenstrahlsystemen mit befehlsgesteuerten Tintentropfen. Ein Typ des Systems mit befehlsgesteuerten Tintentropfen hat als Hauptbestandteile einen mit Tinte gefüllten Kanal oder Durchlaß mit einer Düse an einem Ende und einem piezoelektrischen Wandler in der Nähe des anderen Endes, um Druckimpulse zu erzeugen. Die relativ große Größe des Wandlers verhindert eine enge Beabstandung der Düsen und die physikalischen Begrenzungen des Wandlers führen zu einer niedrigen Tintentropfengeschwindigkeit. Eine niedrige Tropfengeschwindigkeit verringert ernsthaft die Toleranzen für die Tropfengeschwindigkeitsvariierung und -richtung, und hat so eine Auswirkung auf die Fähigkeit des Systems, Hochqualitätskopien zu erzeugen. Systeme mit befehlsgesteuerten Tintentropfen, die piezoelektrische Einrichtungen zum Ausstoßen der Tröpfchen verwenden, haben auch den Nachteil einer niedrigen Druckgeschwindigkeit. Der zweite Typ des Systems mit befehlsgesteuerten Tintentropfen ist als thermischer Tintenstrahl oder Bubblejet bekannt und erzeugt Hochgeschwindigkeitströpfchen und gestattet eine sehr enge Beabstandung der Düsen. Die Hauptbestandteile dieses Typs des Systems mit befehlsgesteuerten Tintentropfen sind ein mit Tinte gefüllter Kanal mit einer Düse an einem Ende und einem wärmeerzeugenden Widerstand in der Nähe der Düse. Drucksignale, die die digitalen Informationen darstellen, erzeugen einen elektrischen Stromimpuls in einer Widerstandsschicht innerhalb jedes Tintendurchlasses in der Nähe der Öffnung oder der Düse, wodurch die Tinte in der unmittelbaren Nachbarschaft fast sofort verdampft wird und eine Blase erzeugt. Die Tinte an der öffnung wird als vorwärts getriebenes Tröpfchen herausgestoßen, während sich die Blase vergrößert. Wenn die hydrodynamische Bewegung der Tinte aufhört, fängt das Verfahren wieder von vorne an. Mit der Einführung eines Tröpfenausstoßsystems auf der Basis von thermisch erzeugten Blasen, was im allgemeinen als "Bubblejet"-System bezeichnet wird, stellen die Tintenstrahldrucker mit befehlsgesteuerten Tintentropfen einfachere, billigere Vorrichtungen dar als ihre Gegenstücke mit zusammenhängendem Tintenstrom und haben trotzdem im wesentlichen das gleiche Hochgeschwindigkeitsdruckvermögen.
Die Arbeitssequenz des Bubblejetsystems beginnt mit einem Stromimpuls durch die Widerstandsschicht, die den mit Tinte gefüllten Kanal begrenzt, wobei die Widerstandsschicht in sehr großer Nähe zu der Öffnung oder der Düse für den Kanal liegt. Wärme wird von dem Widerstand an die Tinte übertragen. Die Tinte wird auf weit oberhalb ihres normalen Siedepunktes übererhitzt und erreicht bei Tinte auf der Basis von Wasser schließlich die kritische Temperatur für die Blasenbildung oder Kernbildung bei etwa 280ºC. Wenn die Kerne gebildet worden sind, isoliert die Blase aus Wasserdampf die Tinte thermisch gegenüber der Heizvorrichtung, und der Tinte kann keine weitere Wärme mehr zugeführt werden. Diese Blase dehnt sich aus, bis die gesamte in der Tinte gespeicherte Wärme oberhalb des normalen Siedepunkts wegdiffundiert oder verwendet wird, um Flüssigkeit zu Dampf umzuwandeln, was Wärme aufgrund der Verdampfungswärme entfernt. Die Ausdehnung der Blase zwingt ein Tröpfchen Tinte aus der Düse, und wenn die überschüssige Wärme entfernt worden ist, bricht die Blase an dem Widerstand zusammen. Zu diesem Zeitpunkt wird der Widerstand nicht länger erwärmt, weil der Stromimpuls aufgehört hat, und gleichzeitig mit dem Zusammenbruch der Blase wird das Tröpfchen mit hoher Geschwindigkeit in einer Richtung auf ein Aufzeichnungsmedium vorwärts getrieben. Die Widerstandsschicht trifft auf eine ernsthafte Kavitationskraft durch den Zusammenbruch der Blase, was dazu neigt, sie zu erodieren. Anschließend füllt sich der Tintenkanal wieder durch Kapillarwirkung. Diese gesamte Sequenz der Blasenbildung und des Zusammenbruchs findet in etwa 10 Mikrosekunden statt. Der Kanal kann nach einer Mindestverweilzeit von 100 bis 500 Mikrosekunden erneut erwärmt werden, um es dem Kanal zu ermöglichen, wieder gefüllt zu werden, und um es zu ermöglichen, daß die dynamischen Wiederauffüllfaktoren etwas gedämpft werden. Thermische Tintenstrahlverfahren sind wohl bekannt und sind beispielsweise in der US-A-4 601 777, 4 251 824, 4 410 899, 4 412 224 und 4 532 530 beschrieben, deren Offenbarung jeweils vollständig durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
Tintenstrahltinten sind auch bekannt. Das US Patent 4 508 570, dessen Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart eine wässerige Tinte zum Tintenstrahldrucken, welche einen wasserlöslichen Direktfarbstoff und/oder Säurefarbstoff, einen mehrwertigen Alkohol und/oder einen Alkylether davon, Wasser und mindestens ein wasserlösliches, nichtionisches oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus einem spezifizierten Polyoxethylenalkylamin, einem spezifizierten Polyoxyethylenalkylphenylether und einem spezifizierten Polyoxyethylenalkylether umfaßt. Außerdem offenbart das US Patent 4 623 689, dessen Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist, eine Tintenstrahltinte, die wässerige, gefärbte Polymere enthält, die ein Homopolymer einer ethylenisch ungesättigten Sulfonsäure oder ihres Salzes oder ein Copolymer einer ethylenisch ungesättigten Sulfonsäure oder ihres Salzes mit einem anderen ethylenisch ungesättigen Monomer aufweisen, wobei das Homopolymer oder Copolymer mit einem basischen Farbstoff gefärbt ist und eine unterste Filmbildungstemperatur von nicht mehr als 35ºC aufweist. Außerdem offenbart das US Patent 4 627 875, dessen Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist, eine Aufzeichnungsflüssigkeit, die für die Tintenstrahlauf zeichnung geeignet ist und C.I Acid Red 8 als Aufzeichnungsmittel und ein flüssiges Medium umfaßt, das mindestens ein Element, ausgewählt aus Polyethylenglycol, Polyethylenglycolmonomethylether und eine Mischung davon, ein Element, ausgewählt aus Diethylenglycol, Sulfolan und eine Mischung davon, ein Element, ausgewählt aus N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und eine Mischung davon und Wasser aufweist.
Das JP-60-120 771 beschreibt eine wässerige Tintenzusammen- Setzung, die einen Farbstoff zusammen mit einem oberflächenaktiven Mittel umfaßt, das entweder ein Polyoxyethylenalkylamin einer bestimmten Formel, ein Polyoxyethylenalkylphenylether einer bestimmten Formel oder ein Polyoxyethylenalkylether einer bestimmten Formel ist.
Außerdem ist die Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln bei anderen Anwendungen bekannt. Das US Patent 3 948 668 offenbart beispielsweise eine Drucktinte, die etwa 0,01 bis 1,0 Gew.-% eines oberflächenaktiven Fluorkohlenstoffs enthält, der eine Fluorkohlenstoffkomponente, ausgewählt aus CF&sub3;(CF&sub2;)&sub3;, CF&sub3;CF(CF&sub3;)O- und CF&sub3;CF(CF&sub3;)CF&sub2;- enthält, wobei das oberflächenaktive Mittel mindestens 25 Gew.-% Fluor enthält. Außerdem offenbart das US Patent 4 139 509 eine Haushaltsstärkenzusammensetzung, die mit einem oberflächenaktiven Mittel hergestellt wird, von dem Beispiele in Spalte 5, Zeile 50 bis Spalte 7, Zeile 21 und in Spalte 9, Zeile 58 bis Spalte 11, Zeile 7 angegeben sind.
Obgleich die bekannten Tintenstrahltintenzusammensetzungen für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, besteht weiterhin ein Bedarf nach neuen und verbesserten thermischen Tintenstrahltinten. Es besteht auch ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten, die nichttoxisch, nichtkarzinogen und nichtmutagen sind. Außerdem besteht ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten mit verbesserten Latenzzeiten, wobei die Latenz ein Maß des Zeitraums ist, während dessen der Strahl angehalten werden kann und später ohne Verstopfen initiiert werden kann. Weiterhin besteht ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten mit akzeptablen Viskositäts- und Oberflächenspannungswerten. Es besteht auch ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten, die die Tintenstrahldruckerheizeinrichtung nicht verunreinigen oder deren Verschlechterung bewirken. Außerdem besteht ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten mit verkürzten Trocknungszeiten. Es besteht auch ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten, die ein verringertes Aus laufen oder eine verringerte Zuschärfung auf Spezialpapier, Normalpapier und Folien zeigen. Weiterhin besteht ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten, die eine gute Lichtechtheit, Wasserfestigkeit und Druckdichte aufweisen und die zu einer geringen oder keiner Bildung von Restablagerungen auf der Druckerheizeinrichtung führen. Es besteht auch ein Bedarf nach thermischen Tintenstrahltinten, die ein gutes Mischen der Primärfarben zur Erzeugung von fleckenfreien Bildern der gewünschten Farbe zeigen, unabhängig von der Reihenfolge, in der die Primärfarbentinten auf dem Substrat aufgetragen werden. Flecken werden beobachtet, wenn Tinten zweier unterschiedlicher Farben gemischt werden, um ein Bild einer Sekundärfarbe zu bilden, und sich die Tinten aufgrund der Tatsache farbmäßig entmischenl daß sie sich wegen der Unterschiede in den Oberflächenspannungen gegenseitig abstoßen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung zu schaffen, die es ermöglicht, daß mindestenes einige der vorstehenden Bedürfnisse befriedigt werden.
Die vorliegende Erfindung schafft eine thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung, die einen Farbstoff, ein flüssiges Medium und ein oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus polyoxyalkylierten Ethern, anionischen, zweischwänzigen Fluoralkylen, Alkylarylsulfonaten, quaternäre Alkylaminsalze und Mischungen davon, enthält. Die vorliegende Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Erzeugen von gedruckten Bildern mit einem thermischen Tintenstrahldrucker. Dieses Verfahren umfaßt das Bewirken, daß eine Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung bildweise aus einer thermischen Tintenstrahldruckvorrichtung auf ein geignetes Substrat, wie Normalpapier, behandeltes oder beschichtetes Papier, Folienmaterial oder dergleichen, ausgestoßen wird.
Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen ein Farbstoff-Färbungsmittel. Im allgemeinen kann jeglicher wirksame Farbstoff, wie einer der Direktfarbstoffe oder der Säurefarbstoffe, ausgewählt werden vorausgesetzt, daß er mit den anderen Tintenbestandteilen kompatibel und in dem flüssigen Medium löslich ist. Beispiele geeigneter Farbstoffe umfassen Bernacid Red 2BMN, Pontamine Brilliant Bond Blue A, BASF X-34, Pontamine, Food Black 2, Carodirect Turquoise FBL Supra Conc. (Direct Blue 199), erhältlich von der Carolina Color and Chemical, Special Fast Turquoise 8GL Liquid (Direct Blue 86), erhältlich von der Mobay Chemical, Intrabond Liquid Turquoise GLL (Direct Blue 86), erhältlich von Crompton and Knowles, Cibracron Brilliant Red 38-A (Reactive Red 4), erhältlich von Aldrich Chemical, Drimarene Brilliant Red X-2B (Reactive Red 56), erhältlich von der Pylam, Inc., Levafix Brilliant Red E- 4B, erhältlich von der Mobay Chemical, Levafix Briilliant Red E-6BA, erhältlich von der Mobay Chemical, Procion Red H8B (Reactive Red 31), erhältlich von der ICI America, Pylam Certified D&C Red #28 (Acid Red 92), erhältlich von Pylam, Direct Brill Pink B Ground Crude, erhältlich von Crompton & Knowles, Cartasol Yellow CTF Presscake, erhältlich von der Sandoz, Inc., Tartrazine Extra Conc. (FD&C Yellow #5, Acid Yellow 23), erhältlich von Sandoz, Carodirect Yellow RL (Direct Yellow 86), erhältlich von der Carolina Color and Chemical, Cartasol Yellow GTF Liquid Special 110, erhältlich von der Sandoz, Inc., D&C Yellow #10 (Acid Yellow 3), erhältlich von Tricon, Yellow Shade 16948, erhältlich von Tricon, Basacid Black X34, erhältlich von BASF, Carta Black 2GT, erhältlich von der Sandoz, Inc., Neozapon Red 492 (BASF), Orasol Red G (Ciba-Geigy), Direct Brilliant Pink B (Crompton- Knolls), Aizen Spilon Red C-BH (Hodagaya Chemical Company), Kayanol Red 3BL (Nippon Kayaku Company), Levanol Brilliant Red 3BW (Mobay Chemical Company), Levaderm Lemon Yellow (Mobay Chemical Company), Spirit Fast Yellow 3G, Aizen Spilon Yellow C-GNH (Hodagaya Chemical Company), Sirius Supra Yellow GD 167, Cartasol Brilliant Yellow 4GF (Sandoz), Pergasol Yellow CGP (Ciba-Geigy), Orasol Black RL (Ciba-Geigy), Orasol Black RLP (Ciba-Geigy), Sanvinyl Black RLS (Sandoz), Dermacarbon 2GT (Sandoz), Pyrazol Black BG (ICI), Morfast Black Conc. A (Morton-Thiokol), Diazol Black RN Quad (ICI), Orasol Blue GN (Ciba-Geigy), Savinyl Blue GLS (Sandoz), Luxol Blue MBSN (Morton-Thiokol), Sevron Blue 5GMF (ICI), Basacid Blue 750 (BASF) und dergleichen. Typische bevorzugte Farbstoffe sind Bernacid Red, erhältlich von Berncolors, Poughkeepsie, NY, Pontamine Brilliant Bond Blue, Berncolor A.Y. 34, Basacid Black X34, Carta Black 2GT, Telon Fast Yellow 4GL-175 und dergleichen. Der Farbstoff ist im allgemeinen in der Tintenzusammensetzung in einer wirksamen Menge, im allgemeinen von etwa 0,5 bis etwa 8 Gew.-%, und vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 6 Gew. -%, vorhanden.
Tinten der vorliegenden Erfindung enthalten auch ein flüssiges Medium. Häufig macht Wasser den Hauptteil des flüssigen Mediums der erfindungsgemäßen Tinten aus, und während es 100% des flüssigen Mediums ausmachen kann, ist es im allgemeinen in einer Menge von etwa 7 bis etwa 93 Gew. -% der Tinte, und vorzugsweise von etwa 55 bis etwa 85 Gew.-% der Tinte, vorhanden. Vorzugsweise enthalten die erf indungsgemäßen Tinten auch ein Benetzungsmitel, wie ein Glycol, einschließlich Ethylenglycol, Propylenglycol, andere Glycole oder andere bekannte Benetzungsmittel als Teil des flüssigen Mediums. Falls es vorhanden ist, ist das Benetzungsmittel in einer wirksamen Menge, im allgemeinen von etwa 5 bis etwa 60 Gew. -%, vorzugsweise von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% und am meisten bevorzugt von etwa 17 Gew. -%, vorhanden. Jedes andere geeignete flüssige Medium kann auch verwendet werden. Außerdem können die erfindungsgemäßen Tintenstrahltinten ein N-Alkylpyrrolidon, wie N-Methyl-2-pyrrolidon, in dem flüssigen Medium enthalten, das in einer wirksamen Menge im allgemeinen von etwa 2 bis etwa 20 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 4 bis etwa 16 Gew.-% und am meisten bevorzugt von etwa 8 Gew.-% vorhanden ist. Oberflächenaktive Mittel sind in einer wirksamen Menge im allgemeinen von etwa 0,1 bis etwa 8 Gew.-% der Tinte, und spezifischer von etwa 0,2 bis 6 Gew.-% der Tinte, vorhanden. Wahl weise kann ein Biozid wie Sorbinsäure, 1-(3-Chlorallyl-3,5,7- triaza-1-azoniaadamantanchlorid, im Handel als Dowicil 200 (Dow Chemical Company, Midland, MI) erhältlich, Vinylen-bisthiocyanat, im Handel als Cytox 3711 (American Cyanamid Company, Wayne, NJ) erhältlich, Dinatriumethylen-bis-dithiocarbamat, im Handel als Dithone D14 (Rohm & Haas Company, Philadelphia, PA) erhältlich, Bis-(trichlormethyl)-sulfon, im Handel als Biocide N-1386 (Stauffer Chemical Company, Westport, CT) erhältlich, Zinkpyridinthion, im Handel als Zinc Omadine (Olin Corporation, Stamford, CT) erhältlich, 2-Bromt-nitropropan-1,3-diol, im Handel als Onyxide 500 (Onyx Chemical Company, Jersey City, NJ) erhältlich, Bosquat MB50 (Louza, Inc., Fairtown, NJ) erhältlich und der gleichen in den erfindungsgemäßen Tinten vorhanden sein. Falls es vorhanden ist, ist das Biozid in einer wirksamen Menge, im allgemeinen von etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-%, und vorzugsweise von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-%, vorhanden. Andere bekannte Zusätze oder Tintenstrahltintenflüssigkeitsmedienzubereitungen wie jene, die in dem US Patent 4 627 875, dessen Offenbarung hier vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist, offenbart sind, können für die erfindungsgemäßen Tinten verwendet werden, vorausgesetzt, daß die Tinte nicht irgendwelche stark kationischen Zusätze enthält, die die bei den erfindungsgemäßen Tinten verwendeten, oberflächenaktiven Mittel ausfällen.
Die oberflächenaktiven Mittel zur Einverleibung in erfindungsgemäße Tinten sind ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus polyoxyalkylierten Ethern, anionischen, zweischwänzigen Fluoralkylen, Alkylarylsulfonaten, quaternären Alkyldiaminsalzen und Mischungen davon. Oberflächenaktive, polyoxyalkylierte Ether umfassen jeden der Formel
R-O-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-CH&sub2;CH&sub2;OH
worin R ein Kohlenwasserstoff im allgemeinen mit wenig oder keiner Verzweigung mit 8 bis 40 C-Atomen wie Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl und dergleichen ist und auch aromatische Funktionalitäten wie Phenyl, Naphthyl, Biphenyl und dergleichen umfassen kann und worin n die Anzahl von sich wiederholenden Segmenten von 1 bis 100 darstellt. Ein typisches Mitglied dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln ist eines der Formel H&sub3;&sub5;C&sub1;&sub8;O(CH&sub2;CH&sub2;O)&sub2;&sub0;H und ist im Handel erhältlich als Peregal 'O' von der GAF Corporation, Wayne, NJ. Andere Mitglieder dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln umfassen Ethoxylate sekundärer Alkohole mit Kettenlängen von 11 bis 15 C-Atomen wie jene, die im Handel erhältlich sind als die Tergitol -Serie von der Union Carbide, Danbury, CT. Diese Klasse von oberflächenaktiven Mitteln umf aßt auch die Emulphogene -Serie, erhältlich von GAF, einschließlich polyoxyethylierten Tridecylalkoholen, polyethoxylierten Decylalkohol, polyoxyethyliertem Thioether, linearen aliphatischen Ethoxylaten, polyoxyethyliertem Rizinusöl, polyoxyethylierter Kokosnußfettsäure, polyoxyethyliertem Oleylalkohol und dergleichen. Tinten, die oberflächenaktive, polyoxyethylierte Ether umfassen, zeigen verringerte Heizeinrichtungsablagerungen, unterdrückte Düsenverkrustung und besseres Mischen von Tinten unterschiedlicher Farben. Ein verbessertes Farbmischen ermöglicht ein bidirektionales Drucken, bei dem die Farben in einer unterschiedlichen Reihenfolge in Abhängigkeit davon aufgebracht werden, ob von rechts nach links oder von links nach rechts gedruckt wird; bei dem idealen Farbmischen wird die Druckfarbe nicht durch die Druckrichtung nachteilig beeinflußt. Außerdem verringert die Anwesenheit eines oberflächenaktiven Mittels dieser Klasse die Oberflächenspannung ohne die Viskosität nachteilig zu beeinflussen, die ein gleichmäßiges Eindringen der Tinten in Substrate gestattet und zu einem verbesserten Farbmischen führt. Indem die Alkylkettenlänge der R-Gruppe beispielsweise zwischen 9 und 40 variiert wird, können die Oberflächenspannung, die Tröpfchenausbreitung und die Druckdichte leicht mit dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln eingestellt werden. Die Druckdichte neigt dazu, mit einer sich vergrößernden Kettenlänge abzunehmen. Wenn die Kettenlänge 9 C-Atome beträgt, beträgt die Druckdichte beispielsweise etwa 1,18 optische Dichteeinheiten. Bei 15 bis 30 C-Atomen ist die optische Dichte auf etwa 1,12 verringert und bei 40 C-Atomen ist die optische Dichte weiter auf etwa 1,08 verringert. Eine sich vergrößernde Kettenlänge neigt auch dazu, das Verlaufen des Bilds zu verringern. Tinten, die oberflächenaktive polyoxyethylierte Ether enthalten, zeigen auch verringerte Heizeinrichtungsablagerungen und wenig oder keine Verlangsamung der Tröpfchengeschwindigkeit im Lauf der Zeit. Beispielsweise bei einer Tintenzusammensetzung, die 40 Gew.-% Ethylenglycol, 4,5 Gew.-% Butylcarbitol und 1,5 Gew.-% Bernacid Red Farbstoff enthält, bleibt die Tröpfchengeschwindigkeit während etwa 1.000.000 Tropfen konstant und verringert sich dann aufgrund der Bildung von Ablagerungen auf der Heizeinrichtung. Eine Tinte der gleichen Zusammensetzung, der 0,5 Gew.-% Peregal 'O' zugegeben wurden, zeigt jedoch eine relativ konstante Tröpfchengeschwindigkeit während etwa 1.000.000 Tröpfchen, wonach sich die Tröpfchengeschwindigkeit wahrscheinlich aufgrund der Reinigungswirkung des oberflächenaktiven Mittels tatsächlich erhöht. Tinten, die diese oberflächenaktiven Mittel, insbesondere das Peregal 'O' enthalten, vermischen sich auch gut und ergeben fleckenfreie Bilder der Sekundärfarben.
Ein weitere Klasse von oberflächenaktiven Mitteln, die für die erfindungsgemäßen Tinten verwendet werden, die anionischen, zweischwänzigen, oberflächenaktiven Fluoralkyle, sind dadurch gekennzeichnet, daß man annimmt, daß sie eine Zweischichtenstruktur, beispielsweise an den Luft/Flüssigkeit- Grenzschichten bilden. Es wird angenommen, daß Zweischichtenstrukturen gebildet werden, wenn sich das oberflächenaktive Material in zwei Schichten ausrichtet, so daß sich ein Ende des Moleküls nach innen ausrichtet und das andere Ende des Moleküls nach außen ausgerichtet ist wie nachstehend gezeigt, worin A bespielsweise das hydrophobe Ende eines oberflächenaktiven Moleküls darstellt und B das hydrophile Ende des Moleküls darstellt.
Ein typisches Mitglied dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln hat die Formel:
(F&sub2;&sub1;C&sub1;&sub0;CH&sub2;S)&sub2; -CH&sub2;CH&sub2;COO
und ist im Handel erhältlich als Lodyne P200 von Ciba-Geigy, Ardsley, NY. Tinten, die diese Art oberflächenaktives Mittel umfassen, zeigen eine etwa fünffache oder höhere Erhöhung der Latenz im Vergleich zu Tinten, die das oberflächenaktive Mittel nicht enthalten. Beispielsweise zeigt eine Tintenzusammensetzung, die 58 Gew.-% Wasser, 40 Gew.-% Ethylenglycol, 1,5 Gew.-% Bernacid Red Farbstoff und 0,5 Gew.-% Lodyne P200 enthält, eine Latenzzeit von mehr als 1000 Sekunden unter Bedingungen einer relativen Feuchtigkeit von 10%. Unter den gleichen Bedingungen zeigt eine Tinte der gleichen Formulierung, die jedoch kein Lodyne P200 enthält, eine Latenz zeit von etwa 150 Sekunden. Tinten, die diese Art von oberflächenaktivem Mittel enthalten, zeigen auch ein unterdrücktes Düsenkriechen, das auftritt, wenn die Tinte aus der Düse während Nichtdruckintervallen aussickert, eine verbesserte Wasserfestigkeit von mehr als 80% und eine verbesserte Bildrandschärfe auf normalem Papier.
Ein dritte Klasse von oberflächenaktiven Mitteln, die bei Tinten der vorliegenden Erfindung verwendet werden, oberflächenaktive Alkylarylsulfonate, haben die allgemeine Formel
worin R eine Alkylgruppe, vorzugsweise mit etwa 3 bis etwa 12 C-Atomen, oder eine Arylgruppe, wie Propyl, Butyl, Pentyl, Hexyl, Heptyl, Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl oder Dodecyl, Phenyl, Naphthyl und dergleichen ist, wobei es vorzugsweise lsopropyl, n-Butyl oder Lauryl ist und mehr bevorzugt entweder 3 oder 4 C-Atome aufweist, n 1 oder 2 ist und M ein einwertiges Metall, im allgemeinen ein Alkalimetall wie Natrium ist. Ein typisches Mitglied dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln hat die Formel
und ist im Handel erhältlich als Nekal BA77 von GAF, Wayne, NJ. Andere Beispiele dieser Klasse von oberflächenaktiven Mittel haben die Formel
und
worin n 1 oder 2 ist. Tinten, die ein oberflächenaktives Mittel dieser Klasse enthalten, zeigen ein schnelles Eindringen in Papier und schnelle Trocknungszeiten auf Normalpapier und Folienmaterialien. Diese oberflächenaktiven Mittel ermöglichen es auch, Folienmaterial sehr wirksam zu benetzen, was eine Perlenbildung verhindert und Folienkopien hoher Qualität liefert. Außerdem sind oberflächenaktive Mittel dieser Klasse außergewöhnliche Dispersionsmittel und können die Löslichkeit von sonst unlöslichen Farbstoffen wie Telon Fast Yellow 4GL/175 (Mobay Corporation, Union, NJ) erhöhen, was ihre Verwendung als Tintenstrahltintenfarbstoffe ermöglicht.
Oberflächenaktive quaternäre Alkylaminsalze haben die allgemeine Formel
worin R&sub1; eine langkettige Alkylgruppe mit etwa 8 bis etwa 30 C-Atomen ist, wie Octyl, Nonyl, Decyl, Undecyl, Dodecyl, Tridecyl, Tetradecyl, Pentadecyl, Hexadecyl, Heptadecyl, Octadecyl, Nonadecyl, Eicosyl und der gleichen, und R&sub2; und R&sub3; entweder niedere Alkylgruppen mit 1 bis etwa 4 C-Atomen sind oder polare Gruppen wie Alkoxyketten, einschließlich Ethoxyketten, sind. Typische Mitglieder dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln haben die Formel
worin R eine langkettige Alkylgruppe mit 12 bis 20 C-Atomen ist und x + y = 2 bis 15 ist. Diese Klasse von oberflächenaktiven Mitteln umfaßt auch quaternäre Alkyldiaminsalze, die zwei positiv geladene Stickstoffatome enthalten und im allgemeinen die Formel haben
worin R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; entweder niedere Alkylgruppen mit 1 bis etwa 4 C-Atomen sind oder polare Gruppen, wie Alkoxygruppen, einschließlich Ethoxyketten, sind, R&sub1; eine langkettige Alkylgruppe mit etwa 8 bis etwa 30 C-Atomen ist, R&sub6; entweder eine niedere Alkylgruppe mit 1 bis etwa 4 C-Atomen, eine polare Gruppe wie eine Alkoxygruppe, einschließlich Ethoxyketten, oder eine langkettige Alkylgrupe mit etwa 8 bis etwa 30 C-Atomen ist. Ein typisches oberflächenaktives, quaternäres Alkyldiaminsalz hat die Formel:
und ist im Handel als Duoquat T50 von der Akzo Chemie, Chicago, IL erhältlich. Tinten, die ein oberflächenaktives Mittel dieser Klasse enthalten, zeigen eine verbesserte Wasserfestigkeit von mehr als 80%, eine verringerte Zuschärfung und Wanderungsbeständigkeit. Mitglieder dieser Klasse von oberflächenaktiven Mitteln neigen dazu, zu Tinten mit relativ hohen Oberflächenspannungen von etwa 40 bis 43 Dyn pro Zentimeter zu führen. In vielen Fällen ist das als oberflächenaktives Mittel ausgewählte quaternäre Alkylaminsalz vorzugsweise ein einfach geladenes Salz, bei dem nur eine quaternäre Ammoniumstelle vorhanden ist, weil entladene quaternäre Ammoniumsalze, die zwei quaternäre Ammoniumstellen enthalten, oft dazu neigen, üblicherweise in Tintenstrahltinten verwendete, anionische Farbstoffe auszufällen. Wenn beispielsweise Pontamine Brilliant Bond Blue A oder Basacid Black X-34 (BASF) Farbstoffe in der Tinte vorhanden sind, wäre ein geeignetes oberflächenaktives guaternäres Alkylaminsalz Ethoquad C/12, ein einfach geladenes quaternäres Ammoniumsalz der Formel
worin R eine langkettige Alkylgruppe mit 12 C-Atomen und x + y = 2 ist, erhältlich von der Akzo Chemie, Chicago, IL.
Mischungen der vorstehend erwähnten oberflächenaktiven Mittel können in erfindungsgemäßen Tintenzusammensetzungen enthalten sein. Im allgemeinen ist jedes der oberflächenaktiven Mittel in der Mischung in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 5,0 Gew.-% der Tinte vorhanden. Durch das Kombinieren von oberflächenaktiven Mitteln können die von jedem oberflächenaktiven Mittel verliehenen Vorteile in einer einzigen Tinte beobachtet werden. Beispielsweise fällt Duoquat T50, ein entladenes, oberflächenaktives, quaternäres Alkylaminsalz einen Farbstoff wie Bernacid Red 2BMN aus. Wenn das Duoquat T50 jedoch von Nekal BA77, einem oberflächenaktiven Alkylarylsulfonat begleitet wird, wird der ausgefällte Farbstoff wieder löslich gemacht. Eine typische Formulierung, die eine Mischung von oberflächenaktiven Mitteln enthält, umfaßt ein flüssiges Medium, das 17 Gew.-% Ethylenglycol, 8 Gew.-% N-Methyl-2-pyrrolidon und 75 Gew.-% Wasser enthält, dem 2 Gew.-% Bernacid Red 2BMN Farbstoff, 2 Gew. -% Duoquat T50, 2 Gew.-% Nekal BA77 und 0,5 Gew.-% Lodyne P200 (ein oberflächenaktives, anionisches, zweischwänziges Fluoralkyl) zugegeben werden. Diese Tintenzubereitung weist eine Wasserfestigkeit von etwa 80% auf Siliciumoxidpapier und Normalpapier auf. Tinten, die Mischungen eines oberflächenaktiven, anionischen, zweischwänzigen Fluoralkyls, wie Lodyne P200, und ein oberflächenaktives Alkylarylsulfonat, wie Nekal BA77, enthalten, neigen dazu eine verringerte Zuschärfung, insbesondere auf Normalpapier wie Xerox 4024 zu zeigen. Tinten, die Mischungen eines oberflächenaktiven, anionischen, zweischwänzigen Fluoralkyls, wie Lodyne P200, und ethoxylierte oberflächenaktive Mittel enthalten, neigen dazu, einen krustenfreien Betrieb zu zeigen. Eine weitere Mischung von oberflächenaktiven Mitteln, die bei einer erf indungsgemäßen Tintenzusammensetzung verwendet werden können, umfassen Nekal BA77, Lodyne P200 und Ethoquad C/12.
Erfindungsgemäße Tintenzusammensetzungen können durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, einschließlich dem einfachen Mischen der Bestandteile unter Umgebungsbedingungen und in den relativen, in der Tinte gewünschten Mengen.
Erfindungsgemäße Tinten weisen Charakteristiken auf, die sie sehr wünschenswert für das thermische Tintenstrahldrucken machen. Beispielsweise beträgt die Oberflächenspannung der erfindungsgemäßen Tinten im allgemeinen etwa 30 bis etwa 65 Dyn pro Zentimeter, und ist vorzugsweise so hoch wie möglich, vorzugsweise beträgt sie etwa 40 bis etwa 65 Dyn pro Zentimeter und mehr bevorzugt etwa 65 Dyn pro Zentimeter. Die Viskosität beträgt im allgemeinen etwa 1,0 bis etwa 5,0 Centipoise und ist vorzugsweise so niedrig wie möglich, vorzugsweise beträgt sie 1 bis 2 Centipoise. Die Latenz, welche der Zeitraum ist, während dessen der Tintenstrahl angehalten werden kann, während er die Tinte enthält und anschließend ohne Verstopfen der Düse wieder initiiert werden kann, beträgt im allgemeinen mehr als 100 Sekunden und kann mehr als 1000 Sekunden betragen. Die Latenz im allgemeinen sollte so hoch wie möglich sein und mindestens 50 Sekunden betragen, um das erneute Beginnen des Tintenstrahldruckers nach ausgedehnten Stillstandszeiten zu ermöglichen. Erfindungsgemäße Tinten, die von unterschiedlichen Farben sind, mischen sich gut mit einander ohne irgendeine Wechselwirkung zu erfahren. Außerdem verschmutzen die erfindungsgemäßen Tinten die Heizeinrichtung eines Tintenstrahldruckers nicht und verschlechtern diese auch nicht, und wenig oder keine Korrosion oder Ablagerungen werden bei Heizeinrichtungen gefunden, bei denen diese Tinten verwendet werden, selbst nachdem mehr als 1 x 10&sup6; Tröpfchen ausgestoßen worden sind. Drucke, die mit erfindungsgemäßen Tinten hergestellt sind, zeigen im allgemeinen Wasserfestigkeitswerte von etwa 40% bis mehr als 80% und zeigen eine Bildrandschärfe und eine verringerte Zuschärfung auf Normalpapier wie auch auf behandelten oder beschichteten Papieren und Folien.
Spezifische Ausführungsformen der Erfindung werden jetzt detailliert beschrieben. Diese Beispiele sind nur veranschaulichend. Alle Teile und Prozentsätze sind Gewichtsteile und Gewichtsprozentsätze, es sei denn etwas anderes ist angegeben.

Beispiel I

Eine thermische Cyan-Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 40 Gew. -% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, der Peregal 'O', ein oberflächenaktiver polyoxyethylierter Ether, erhältlich von der GAF Corporation in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Sorbinsäure in einer Menge von 0,1 Gew. -% des flüssigen Mediums und Pontamine Brilliant Bond Blue Farbstoff in einer Menge von 5,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperatur (etwa 25ºC) gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichteten Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von weniger als 40 Sekunden, zeigten ein geringes Ausmaß an Ausbluten und Zuschärfung, mischten sich besonders gut mit anderen Tinten der gleichen Zusammensetzung, aber mit unterschiedlich gefärbten Farbstoffen (Bernacid Red 2BMN und Berncolor A. Y. 34) zur Herstellung von fleckenfreien Bildern, deren Farbcharakteristiken nicht von der Reihenfolge abhingen, in der die einzelnen Primärfarben aufgebracht wurden.

Beispiel II

Eine thermische Magentatintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, hergestellt, dem Peregal 'O', ein oberflächenaktiver polyoxyethylierter Ether, erhältlich von der GAF Corporation, in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Sorbinsäure in einer Menge von 0,1 Gew.-% des flüssigen Mediums und Bernacid Red 2BMN Farbstoff in einer Menge von 2,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox- 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 50 Sekunden, zeigten ein geringes Ausmaß an Ausbluten und Zuschärfung, mischten sich besonders gut mit anderen Tinten der gleichen Zusammensetzung, aber mit unterschiedlich gefärbten Farbstoffen (Pontamine Brilliant Bond Blue und Berncolor A. Y. 34) zur Herstellung von fleckenfreien Bildern, deren Farbcharakteristiken nicht von der Reihenfolge abhingen, in der die einzelnen Primärfarben aufgebracht wurden. Außerdem wurden nur vernachlässigbare Heizeinrichtungsablagerungen in dem Drucker beobachtet, nachdem 2 x 10&sup7; Tröpfchen ausgestoßen worden waren, die Tröpfchenbildungscharakteristiken zeigten praktisch keine Veränderung nach diesem Zeitraum, und die Tröpfchengeschwindigkeit erhöhte sich während dieses Zeitraums, was angibt, daß Heizeinrichtungsablagerungen und Verstopfen der Strahldüsen minimal waren. Außerdem wurde beobachtet, daß Düsenkriechen und Verkrusten über Nacht signifikant mit dieser Tinte unterdrückt wurden im Vergleich zu einer Tinte der gleichen Formulierung mit der Ausnahme, daß sie kein Peregal 'O' enthielt.

Beispiel III

Eine thermische, gelbe Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, dem Peregal 'O', ein oberflächenaktiver, polyoxyethylierter Ether, erhältlich von der GAF Corporation, in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Sorbinsäure in einer Menge von 0,1 Gew.-% des flüssigen Mediums und Berncolor A.Y. 34 Farbstoff in einer Menge von 5,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 30 Sekunden, zeigten ein geringes Ausmaß an Ausbluten und Zuschärfung, mischten sich besonders gut mit anderen Tinten der gleichen Zusammensetzung, aber mit unterschiedlich gefärbten Farbstoffen (Pontamine Brilliant Bond Blue und Bernacid Red 2BMN) zur Herstellung von fleckenfreien Bildern, deren Farbcharakteristiken nicht von der Reihenfolge abhingen, in der die einzelnen Primärfarben aufgebracht wurden.

Beispiel IV

Eine schwarze, thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, dem Peregal 'O', ein oberflächenaktiver, polyoxyethylierter Ether, erhältlich von der GAF Corporation, in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Sorbinsäure in einer Menge von 0,1 Gew.-% des flüssigen Mediums und Basacid Black 34 Farbstoff in einer Menge von 3,75 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 20 bis 50 Sekunden und zeigten ein geringes Ausmaß an Ausbluten und Zuschärfung.

Beispiel V

Eine thermische Magentatintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew.-% Ethylenglycol, etwa 8 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew.-% Wasser enthielt, dem 2,25 Gew.-% Bernacid Red 2BMN Farbstoff und 0,5 Gew.-% Tergitol 15-S-20 (ethoxylierter Alkohol erhältlich von der Union Carbide, Danbury, CT) zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder zeigten Charakteristiken ähnlich denjenigen auf, die für die Tinten der Beispiele I bis IV beobachtet wurden, mit der Ausnahme, daß eine größere Tröpfchenausbreitung beobachtet wurde, was zu einer größeren Gleichmäßigkeit von Volldichtebildern zusammen mit einer etwas höheren Zuschärfung führte.

Beispiel VI

Eine thermische Magenta-Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, dem Lodyne P200 in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Sorbinsäure in einer Menge von 0,1 Gew.-% des flüssigen Mediums und Bernacid Red 2BMN Farbstoff in einer Menge von 2,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Nischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 50 Sekunden, zeigten ein gutes Ausblutungs- und Zuschärfungsverhalten, mischten sich besonders gut mit anderen Tinten der gleichen Zusammensetzung, aber mit unterschiedlich gefärbten Farbstoffen (Pontamine Brilliant Bond Blue und Berncolor A. Y. 34) zur Herstellung von fleckenfreien Bildern, deren Farbcharakteristiken nicht von der Reihenfolge abhingen, in der die einzelnen Primärfarben abgelagert wurden. Außerdem wurden nur vernachlässigbare Heizeinrichtungsablagerungen in dem Drucker beobachtet, nachdem 2 x 10&sup7; Tröpfchen ausgestoßen worden waren, die Tröpfchenbildungscharakteristiken zeigten praktisch keine Veränderung nach diesem Zeitraum, und die Tröpfchengeschwindigkeit erhöhte sich während dieses Zeitraums. Außerdem wurde beobachtet, daß Düsenkriechen und Verkrusten über Nacht signifikant mit dieser Tinte unterdrückt wurden. Außerdem zeigte diese Tinte eine Latenz von mehr als 1.000 Sekunden im Vergleich zu einer Latenz von 200 Sekunden, die für eine ähnliche Tintenzusammenetzung beobachtet wurde, die Peregal 'O' statt Lodyne P200 enthielt.

Beispiel VII

Eine thermische Magenta-Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew.-% Ethylenglycol, etwa 8 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew.-% Wasser enthielt, dem Lodyne P200 in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums, Nekal BA77 in einer Menge von 0,5 Gew.-% des flüssigen Mediums und Bernacid Red 2BMN Farbstoff in einer Menge von 2,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf Xerox 4020 Folienmaterial und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 25 Sekunden auf Normalpapier und weniger als 10 Sekunden auf Folienmaterial, eine etwa fünffache Verbesserung im Vergleich zu einer Tinte ähnlicher Zusammensetzung, die jedoch kein Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt. Außerdem zeigten die hergestellten Bilder eine deutliche Verringerung des Ausblutens und der Zuschärfung im Vergleich zu einer Tinte ähnlicher Zusammensetzung, die jedoch kein Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt.

Beispiel VIII

Eine gelbe, thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergstellt, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, dem Nekal BA77 in einer Menge von 2 Gew.-% des flüssigen Mediums, Lodyne P200 in einer Menge von 2 Gew.-% des flüssigen Mediums, Duoquad T50 (Akzo Chemie) in einer Menge von 2 Gew. -% des flüssigen Mediums und Berncolor A.Y. 34 Farbstoff in einer Menge von 5,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischem bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann filtriert. Bilder wurden dann auf beschichteten Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte mittels einer Gardner-Stange auf die Substrate von Hand aufgetragen wurde. Die hergestellten Bilder zeigten eine Wasserfestigkeit von etwa 60% nach Eintauchen in Wasser während 10 Minuten im Vergleich zu einer Wasserfestigkeit von 0% für Bilder, die mit einer Tinte ähnlicher Zusammensetzung hergestellt wurden, die jedoch kein Nekal BA77, Lodyne P200 und Duoguad T50 enthielt.

Beispiel IX

Eine schwarze, thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew.-% Ethylenglycol, etwa 8 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew. -% Wasser enthielt, dem Nekal BA77 in einer Menge von 3 Gew. -% des flüssigen Mediums, Lodyne P200 in einer Menge von 2 Gew.-% des flüssigen Mediums, Ethoquad C/12 (Akzo Chemie) in einer Menge von 1 Gew.-% des flüssigen Mediums und Basacid Black X34 Farbstoff in einer Menge von 3,75 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefilter. Bilder wurden dann auf beschichteten Diablo Siliciumoxidpapier, auf Xerox 4020 Folienmaterial und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte mittels einer Gardner-Stange auf die Substrate von Hand aufgetragen wurde. Die hergestellten Bilder zeigten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von etwa 10 Sekunden auf Folienmaterial, eine etwa fünffache Verbesserung im Vergleich zu der Trocknungszeit einer Tinte ähnlicher Zusammensetzung, die jedoch kein Nekal BA77, Lodyne P200 und Ethoquad C/12 enthielt. Außerdem zeigten die Bilder eine Wasserfestigkeit von etwa 70% nach Eintauchen in Wasser während 10 Minuten im Vergleich zu einer Wasserfestigkeit von etwa 30% für eine Tinte ähnlicher Zusammensetzung, die jedoch Peregal 'O' als oberflächenaktives Mittel enthielt. Die hergestellten Bilder zeigten auch eine deutliche Verringerung der Ausblutung und Zuschärfung.

Beispiel X

Eine thermische Cyan-Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew. -% Ethylenglycol, etwa 8 Gew. -% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew.-% Wasser enthielt, dem 5,0 Gew.-% Pontamine Brilliant Bond Blue A Farbstoff, 1 Gew.-% Ethoquad C/12 (erhältlich von der Akzo Chemie, Chicago, IL), 3 Gew.-% Nekal BA77 (erhältlich von der GAF, Wayne, NJ) und 2 Gew. -% Lodyne P200 (erhältlich von der Ciba-Geigy) zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann filtriert. Bilder wurden dann auf beschichteten Diablo Siliciumoxidpapier, auf Xerox 4020 Folienmaterial und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte mittels einer Gardner-Stange auf die Substrate von Hand aufgetragen wurde. Die so hergestellten Bilder zeigten eine glatte, gleichmäßige Auftragung, die ohne Ausbreiten und Verschmieren gebildet war. Die Trocknungszeit für die Tinte betrug etwa 10 Sekunden auf dem Normalpapier und etwa 20 Sekunden auf Folienmaterial. Die hergestellten Bilder zeigten eine Wasserfestigkeit von etwa 50%, nachdem sie in Wasser während 10 Minuten getränkt wurden im Vergleich zu einer Wasserfestigkeit von 0 für eine Tinte ähnlicher Zusammensetzung, die jedoch kein Ethoquad C/12, Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt.

Beispiel XI

Eine thermische Magenta-Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew.-% Ethylenglycol, etwa 8 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew.-% Wasser enthielt, dem 2,25 Gew.-% Bernacid Red 2BMN Farbstoff, 2 Gew.-% Duoguad T50, 2 Gew.-% Nekal BA77, und 2 Gew.-% Lodyne P200 zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann filtriert. Bilder wurden dann auf beschichteten Diablo Siliciumoxidpapier, auf Xerox- 4020 Folienmaterial und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte mittels einer Gardner-Stange auf die Substrate von Hand aufgetragen wurde. Die so hergestellten Bilder zeigten eine Wasserfestigkeit von etwa 80 Gew.-% auf mit Siliciumoxid beschichteten Papier und etwa 50 Gew. -% auf Normalpapier, nachdem sie in Wasser während 10 Minuten aufgeweicht wurden im Vergleich zu einer Wasserfestigkeit von 0% für eine Tinte ähnlicher Zusammensetzung auf, die jedoch kein Ethoquad C/12, Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt. Das Bild auf dem Folienmaterial trocknete innerhalb von 10 Sekunden, um eine glatte, gut benetzende Auftragung zu ergeben. Die Folie, die das Bild trägt, wurde in eine Atmosphäre von 100% relativer Feuchtigkeit während 16 Stunden gelegt, wonach kein wahrnehmbarer Glanzverlust oder Ausbreiten der Tinte aufgetreten ist. Ein Bild, das auf Folienmaterial mit einer Tinte ähnlicher Zusammensetzung hergestellt wurde, die jedoch kein Ethoquad C/12, Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt, zeigte ein leicht beobachtbares Ausbreiten in einer Atmosphäre von 100% relativer Feuchtigkeit nach 16 Stunden.

Beispiel XII

Eine schwarze, thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 17 Gew.-% Ethylenglycol, etwa 8 Gew.-% N-Methylpyrrolidon und etwa 75 Gew.-% Wasser enthielt, dem 5,0 Gew.-% Carta Black 2GT Farbstoff (Sandoz, Greensboro, NC), 2 Gew.-% Duoquad T50 (erhältlich von der Akzo Chemie, Chicago, IL), 3 Gew.-% Nekal BA77 (erhältlich von GAF) und 2 Gew. -% Lodyne P200 (erhältlich von Ciba-Geigy) zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte mittels einer Gardner-Stange auf die Substrate von Hand aufgetragen wurde. Die so hergestellten Bilder zeigten eine Wasserfestigkeit von mehr als 90% auf dem mit Siliciumoxid beschichteten Papier

und etwa 50% auf dem Normalpapier. Beispiel XIII

Eine gelbe, thermische Tintenstrahltintenzusammensetzung wurde mit einem flüssigen Medium hergestellt, das etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthielt, dem Nekal BA77 in einer Menge von 2 Gew.-% des flüssigen Mediums, Lodyne P200 in einer Menge von 2 Gew.-% des flüssigen Mediums und Telon Fast Yellow 4GL-175 Farbstoff (Mobay Chemical Company, Union, NJ) in einer Menge von 4,0 Gew.-% des flüssigen Mediums zugegeben wurden. Die Bestandteile wurden durch einfaches Mischen bei Umgebungstemperaturen gemischt und dann gefiltert. Bilder wurden dann auf beschichtetem Diablo Siliciumoxidpapier und auf Xerox 4024 Normalpapier hergestellt, indem die Tinte in eine Testvorrichtung, die einen piezoelektrischen Diablo Drucker aufweist, der modifiziert wurde, um ihn mit einer thermischen Tintenstrahldruckkopftestvorrichtung auszustatten, eingebracht wurde. Die hergestellten Bilder hatten eine ausgezeichnete Trocknungszeit von weniger als 10 Sekunden und zeigten eine Wasserfestigkeit von mehr als 90% auf beiden Papieren, nachdem sie in Wasser während 10 Minuten geweicht wurden. Ein stabiles, gleichmäßiges Spritzen der Tinte wurde beobachtet.
Eine ähnliche Tinte wurde mit der Ausnahme hergestellt, daß sie kein Nekal BA77 und Lodyne P200 enthielt, und Bilder wurden mittels des gleichen Verfahrens auf mit Siliciumdioxid beschichtetem Papier und Normalpapier hergestellt. Das Spritzen der Tinte war sehr ungleichmäßig und wahrscheinlich aufgrund der begrenzten Löslichkeit des Farbstoffs in dem Tintenträger ergab sich ein offensichtliches Verstopfen der Düse.

Claims

1. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung, umfassend einen Farbstoff, ein flüssiges Medium und ein oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus polyoxyethylierten Ethern der Formel

R-O-(CH&sub2;CH&sub2;O)n-CH&sub2;CH&sub2;OH

worin R eine aliphatische Kohlenwasserstoffkette mit 8 bis 40 C-Atomen ist und n eine Zahl von 1 bis 100 ist, anionischen, zweischwänzigen Fluoralkylen der Formel

(F&sub2;&sub1;C&sub1;&sub0;CH&sub2;S)&sub2; -CH&sub2;CH&sub2;COO

Alkarylsulfonaten, quaternären Alkylaminsalzen und Mischungen davon.

2. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium Wasser enthält.

3. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium auch ein Benetzungsmittel enthält.

4. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Direktfarbstoffen und Säurefarbstoffen.

5. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 8 Gew.-% vorhanden ist, das flüssige Medium in einer Menge von etwa 7 bis etwa 93 Gew. -% vorhanden ist und das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 8 Gew.-% vorhanden ist.

6. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 8 Gew.-% vorhanden ist, das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 4 Gew.-% vorhanden ist, Wasser in einer Menge von etwa 7 bis etwa 93 Gew.-% vorhanden ist, Ethylenglycol in einer Menge von etwa 5 bis etwa 60 Gew. -% vorhanden ist, N-Methyl-2-pyrrolidon in einer Menge von etwa 2 bis etwa 20 Gew. -% vorhanden ist und ein Biozid in einer Menge von etwa 0,01 bis etwa 1 Gew.-% vorhanden ist.

7. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in einer Menge von etwa 1 bis etwa 6 Gew.-% vorhanden ist, das Ethylenglycol in einer Menge von etwa 10 bis etwa 20 Gew.-% vorhanden ist, das N-Methyl-2-pyrrolidon in einer Menge von etwa 4 bis etwa 16 Gew. -% vorhanden ist, das oberflächenaktive Mittel in einer Menge von etwa 0,2 bis etwa 2 Gew.-% vorhanden ist, das Biozid in einer Menge von etwa 0,1 bis etwa 0,5 Gew.-% vorhanden ist und das Wasser in einer Menge von etwa 55,5 bis etwa 85 Gew.-% vorhanden ist.

8. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel aus einer Mischung eines polyoxyethylierten Ethers und eines anionischen zweischwänzigen Fluoralkyls besteht.

9. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel aus einer Mischung eines anionischen, zweischwänzigen Fluoralkyls und eines Alkylarylsulfonats besteht.

10. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel aus einer Mischung eines anionischen, zweischwänzigen Fluoralkyls, eines quaternären Alkylaminsalzes und eines Alkylarylsulfonats besteht.

11. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel die Formel hat:

worin R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkylgruppen mit etwa 3 bis etwa 12 C-Atomen und Arylgruppen mit etwa 6 bis etwa 12 C-Atomen, n 1 oder 2 ist und M ein einwertiges Metall ist.

12. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel die Formel hat:

worin R&sub1; eine Alkylgruppe mit etwa 8 bis etwa 30 C-Atomen ist, R&sub2; und R&sub3; ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis etwa 4 C-Atomen und Ethoxygruppen.

13. Thermische Tintenstrahldruckzusaininensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das oberflächenaktive Mittel die Formel hat

worin R&sub2;, R&sub3;, R&sub4; und R&sub5; ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis etwa 4 C-Atomen und Ethoxyketten, R&sub1; eine Alkylgruppe mit 8 bis 30 C-Atomen ist und R&sub6; ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Alkylgruppen mit 1 bis etwa 4 C-Atomen, Ethoxyketten und Alkylgruppen mit 8 bis 30 C-Atomen.

14. Thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Medium etwa 40 Gew.-% Ethylenglycol und etwa 60 Gew.-% Wasser enthält, der Farbstoff Telon Fast Yellow 4GL-175 enthält und das oberflächenaktive Mittel eine Mischung einer Verbindung der Formel

und einer Verbindung der Formel

(F&sub2;&sub1;C&sub1;&sub0;CH&sub2;S)&sub2; -CH&sub2;CH&sub2;COO

ist.

15. Verfahren zum Herstellen von Bildern, dadurch gekennzeichnet, daß bewirkt wird, daß eine Tintenzusammensetzung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bildweise aus einem thermischen Tintenstrahldrucker auf ein Substrat ausgestoßen wird.