DE69819658T2

DE69819658T2 - Verbesserte Tintenzusammensetzungen für thermischen Tintenstrahldruck

Info

Publication number: DE69819658T2
Application number: DE69819658T
Authority: DE
Inventors: Kurt B. Fairport Gundlach; Richard L. Rochester Colt; Jr. Edward J. Radigan
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2004-04-15
Anticipated expiration: 2018-08-25
Also published as: JPH11222569A; DE69819658D1; EP0913434B1; US5772744A; EP0913434A1; JP4173589B2

Description

Tintenstrahldrucksysteme umfassen allgemein zwei Typen: kontinuierlichen Strom und Tropfen-auf-Anforderung. In Tintenstrahlsystemen von kontinuierlichem Strom wird die Tinte in einem kontinuierlichen Strom unter Druck durch wenigstens eine Öffnung oder Düse ausgestoßen. Der Strom wird gestört, was sein Aufbrechen in Tröpfchen in einem festgelegten Abstand von der Öffnung verursacht. An dem Aufbrechpunkt werden die Tröpfchen in Übereinstimmung mit digitalen Datensignalen aufgeladen und durch ein elektrostatisches Feld geführt, welches die Flugbahn jedes Tröpfchens einstellt, um es zu einer Rinne für die Rückführung oder einer spezifischen Stelle auf einem Aufzeichnungsträger zu leiten. In Tropfen-auf-Anforderung-Systemen wird ein Tröpfchen aus einer Öffnung direkt auf eine Stelle eines Aufzeichnungsträgers in Übereinstimmung mit digitalen Datensignalen ausgestoßen. Es wird kein Tröpfchen gebildet oder ausgestoßen, wenn es nicht auf den Aufzeichnungsträger aufzubringen ist.
Da Tropfen-auf-Anforderung-Systeme keine Tintenrückgewinnung, Aufladung oder Ablenkung erfordern, ist das System viel einfacher als das System vom kontinuierlichen Stromtyp. Es gibt zwei Typen von Tropfen-auf-Anforderung-Tintenstrahlsystemen. Ein Typ des Tropfen-auf-Anforderung-Systems hat als seine Hauptkomponenten einen mit Tinte gefüllten Kanal oder Durchgang mit einer Düse an einem Ende und einem piezoelektrischen Wandler nahe dem anderen Ende, um Druckimpulse zu erzeugen. Die relativ große Größe des Wandlers verhindert einen nahen Abstand der Düsen, und physikalische Beschränkungen des Wandlers führen zu einer niedrigen Tintentropfengeschwindigkeit. Eine niedrige Tropfengeschwindigkeit verringert stark die Toleranzen für die Variation der Tropfengeschwindigkeit und der Bündelung und beeinträchtigt somit die Fähigkeit des Systems, Kopien von hoher Qualität zu erzeugen. Tropfen-auf-Anforderung-Systeme, welche piezoelektrische Vorrichtungen zum Ausstoßen der Tröpfchen verwenden, leiden ebenfalls unter dem Nachteil einer langsamen Druckgeschwindigkeit.
Der andere Typ des Tropfen-auf-Anforderung-Systems ist als thermischer Tintenstrahl oder Blasenstrahl bekannt und erzeugt Tröpfchen von hoher Geschwindigkeit und erlaubt sehr nahe Abstände von Düsen. Die Hauptkomponenten dieses Typs des Tropfen auf-Anforderung-Systems sind ein mit Tinte gefüllter Kanal mit einer Düse an einem Ende und einem wärmeerzeugenden Widerstand nahe der Düse. Digitale Information wiedergebende Drucksignale rufen einen elektrischen Stromimpuls auf einer Widerstandsschicht in jedem Tintendurchgang nahe der Öffnung oder Düse hervor, was die fast sofortige Verdampfung der Tinte in der unmittelbaren Nachbarschaft hervorruft und eine Blase erzeugt. Die Tinte an der Öffnung wird als getriebenes Tröpfchen ausgestoßen, wenn sich die Blase ausdehnt. Wenn die hydrodynamische Bewegung der Tinte beendet ist, ist das Verfahren zum erneuten Beginn bereit. Mit der Einführung eines Tröpfchenausstoßsystems auf der Basis von thermisch erzeugten Blasen, gewöhnlich als "Blasenstrahl"-System bezeichnet, stellen die Tropfen-auf-Anforderung-Tintenstrahldrucker einfachere und billigere Vorrichtungen zur Verfügung als ihre Gegenstücke mit kontinuierlichem Strom, und sie haben auch im Wesentlichen die gleiche Hochgeschwindigkeitsdruckfähigkeit.
Die Betriebsfolge des Blasenstrahlsystems beginnt mit einem Stromimpuls durch die Widerstandsschicht in dem mit Tinte gefüllten Kanal, wobei sich die Widerstandsschicht sehr nahe der Öffnung oder Düse für diesen Kanal befindet. Wärme wird von dem Widerstand auf die Tinte übertragen. Die Tinte wird weit über ihren normalen Siedepunkt überhitzt, und für Tinte auf Wasserbasis erreicht sie schließlich die kritische Temperatur zur Blasenbildung oder Keimbildung von etwa 280°C. Wenn die Keimbildung erfolgt ist, isoliert die Blase oder der Wasserdampf die Tinte thermisch von der Heizeinrichtung, und es kann keine weitere Wärme auf die Tinte übertragen werden. Diese Blase dehnt sich aus, bis die gesamte in der Tinte über den normalen Siedepunkt befindliche Wärme abdiffundiert oder zur Umwandlung von Flüssigkeit in Dampf verwendet wird, wodurch Wärme aufgrund von Verdampfungswärme entfernt wird. Die Ausdehnung der Blase stößt ein Tintentröpfchen aus der Düse aus, und wenn die überschüssige Wärme entfernt ist, fällt die Blase auf dem Widerstand zusammen. Bei diesem Punkt wird der Widerstand nicht länger erwärmt, da der Stromimpuls durchgegangen ist, und gleichzeitig mit dem Zusammenfallen der Blase wird das Tröpfchen mit einer hohen Geschwindigkeit in eine Richtung zu einem Aufzeichnungsträger getrieben. Auf die Widerstandsschicht trifft eine starke Kavitationskraft durch das Zusammenfallen der Blase, welche eine Neigung zur Erosion der Schicht hervorruft. Anschließend füllt sich der Tintenkanal wieder durch Kapillarwirkung. Diese gesamte Folge der Blasenbildung und des Zusammenfallens läuft in etwa 10 Mikrosekunden ab. Der Kanal kann nach einer minimalen Verweilzeit von 100 bis 500 Mikrosekunden wieder gezündet werden, was den Kanal befähigt, wieder befüllt zu werden, und was die dynamischen Wiederbefüllungsfaktoren befähigt, etwas gedämpft zu werden. Thermische Tintenstrahlverfahren sind bekannt und z. B. in der US-Patentschrift 4,601,777, der US-Patentschrift 4,251,824, der US-Patentschrift 4,410,899, der US-Patentschrift 4,412,224 und der US-Patentschrift 4,532,530 beschrieben.
Die US-Patentschrift 5,019,166 (Schwarz) beschreibt eine thermische Tintenstrahldruckzusammensetzung, umfassend einen Farbstoff, ein flüssiges Medium und ein oberflächenaktives Mittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus polyoxyalkylierten Ethern, anionischen, doppelschwänzigen Fluorthioalkylverbindungen, Alkylarylsulfonaten, quaternären Alkylaminsalzen und Mischungen davon. Es wird auch ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern beschrieben, welches das bildweise Ausstoßen der hierin beschriebenen Tintenzusammensetzungen aus einem thermischen Tintenstrahldrucker auf einen Träger umfasst.
Die US-Patentschrift 5,401,303 (Stoffel et al.) beschreibt ein Verfahren, worin dem an der Grenzfläche zwischen einer ersten Tinte, welche eine hohe Kantenschärfe aufweist, und einer zweiten Tinte mit niedriger Oberflächenenergie auftretenden Haloeffekt durch Zugabe bestimmter Fluorkohlenstoffverbindungen zu der ersten Tinte begegnet wird. Die Kantenschärfe der ersten Tinte wird aufrechterhalten.
Obwohl bekannte Zusammensetzungen und Verfahren für ihre beabsichtigten Zwecke geeignet sind, bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen mit verbesserten Charakteristiken bestehen. Zusätzlich bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, die eine verbesserte Viskositätsstabilität im Verlauf der Zeit aufweisen, insbesondere wenn sie erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden. Weiter bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, für welche verringerte Heizniederschläge beobachtet werden, wenn die Tinten in thermischen Tintenstrahldruckern verwendet werden. Zusätzlich bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, welche verbesserte Wasserfestigkeit aufweisen. Es besteht auch ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen, welche eine ausgezeichnete Farbskala ermöglichen. Zusätzlich besteht ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen, welche die Herstellung von Bildern mit hohen optischen Dichten ermöglichen. Weiter besteht ein Bedürfnis für Tintenzu sammensetzungen, welche eine ausgezeichnete Farbskala und eine hohe optische Dichte in Kombination mit verringerter Farbstoffkonzentration in der Tinte ermöglichen. Zusätzlich besteht ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen mit erwünschten Oberflächenspannungscharakteristiken. Es bleibt auch ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, welche erwünschte Werte für Charakteristiken, wie Latenzzeit, Flackern, Tropfengröße und Übergangszeit, aufweisen. Zusätzlich bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, welche verbesserte Filtrierbarkeit durch 0,2 Mikronfilter und verringerte große Teilchen oder ausgeflockte Teilchen aufweisen. Ferner bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, welche verbesserte Homogenität aufweisen. Zusätzlich bleibt ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen mit verbesserter Wärmestabilität bestehen. Es besteht auch ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen, welche das Drucken von Bildern mit scharfen Kanten ermöglichen. Zusätzlich besteht ein Bedürfnis ein Tintenzusammensetzungen, welche das Drucken von Bildern mit hoher Dichte der festen Fläche ermöglichen. Weiter besteht ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen, welche das Drucken von Bildern auf Papier mit verringertem Durchscheinen und somit mit der Möglichkeit des Druckens auf beiden Oberflächen des Papierblatts ermöglichen. Zusätzlich besteht ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen, welche thermisches Tintenstrahldrucken von Bildern auf einem Träger ermöglichen, worin der Träger nach dem Drucken ein verringertes oder kein Welligwerden aufweist. Es bleibt weiter ein Bedürfnis für Tintenzusammensetzungen bestehen, die zur Verwendung in thermischen Tintenstrahldruckverfahren geeignet sind, worin die erzeugten Bilder eine verringerte oder keine Kräuselung aufweisen. Zusätzlich bleibt ein Verfahren für Tintenzusammensetzungen bestehen, welche das Drucken von zwei oder mehr benachbarten Farbflächen mit verringertem oder keinem Ineinanderlaufen von Farben ermöglichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Tintenzusammensetzungen mit den vorstehend genannten Vorteilen bereit zu stellen.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung (oder spezielle Ausführungsformen davon) können gelöst werden durch das Bereitstellen einer Tintenzusammensetzung, die Wasser, ein Färbemittel, Betain, ein tertiäres Amin und ein Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] umfasst, worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist. In einer speziellen Ausführungsform ist n 10, und B ist (HO-CH₂CH₂)₂NH₂ ⁺. In einer anderen speziellen Ausführungsform ist das tertiäre Amin 1-Methylimidazol. Eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tintenzusammensetzung gerichtet, die Wasser, ein Färbemittel, Betain, ein tertiäres Amin, ein Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺], worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist, und einen anionischen Farbstoff mit Carboxylatgruppen, Sulfonatgruppen oder sowohl Carboxylat- als auch Sulfonatgruppen umfasst. Eine noch andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung gerichtet, welches umfasst (a) das Bereitstellen einer flüssigen Zusammensetzung, enthaltend ein Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺], worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist; (b) das Zentrifugieren der flüssigen Zusammensetzung, wodurch sich die Zusammensetzung in eine überstehende obere Schicht und eine ausgeflockte untere Schicht trennt; (c) das Abtrennen der überstehenden oberen Schicht von der ausgeflockten unteren Schicht; und (d) das Vermischen der überstehenden oberen Schicht mit einem wässrigen, flüssigen Vehikel und einem Färbemittel, wodurch eine Tintenzusammensetzung gebildet wird.
Tinten der vorliegenden Erfindung enthalten ein wässriges, flüssiges Vehikel. Das flüssige Vehikel kann allein aus Wasser bestehen, oder es kann sowohl eine Mischung von Wasser und einer wasserlöslichen oder mit Wasser mischbaren organischen Komponente, wie Ethylenglycol, Propylenglycol, Diethylenglycole, Glycerin, Dipropylenglycole, Polyethylenglycole, Polypropylenglycole, Tripropylenglycolmonomethylether, Amide, Ether, Harnstoff, substituierte Harnstoffe, Ether, Carbonsäuren und ihre Salze, Ester, Alkohole, Organosulfide, Organosulfoxide, Sulfone (wie Sulfolan), Alkoholderivate, Carbitol, Butylcarbitol, Cellusolve, Etherderivate, Aminoalkohole, Ketone, N-Methylpyrrolidinon, 2-Pyrrolidinon, Cyclohexylpyrrolidon, Hydroxyether, Amide, Sulfoxide, Lactone, Polyelektrolyte, Methylsulfonylethanol, Imidazol und andere wasserlösliche oder mit Wasser mischbare Materialien als auch Mischungen davon umfassen. Wenn Mischungen von Wasser und wasserlöslichen oder mischbaren, organischen Flüssigkeiten als flüssiges Vehikel ausgewählt werden, liegt das Verhältnis von Wasser zu organischer Komponente typischerweise im Bereich von 100 : 0 bis 30 : 70 und vorzugsweise von 97 : 3 bis 40 : 60. Die Nichtwasserkomponente des flüssigen Vehikels dient allgemein als Netzmittel, welches einen Siedepunkt höher als derjenige von Wasser (100°C) hat. In den Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung ist das flüssige Vehi kel typischerweise in einer Menge von 60 bis 95 Gew.-% der Tinte und vorzugsweise von 70 bis 90 Gew.-% der Tinte vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In der Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist auch ein Färbemittel enthalten. Es kann jedes geeignete Färbemittel, einschließlich Farbstoffe, Pigmente, Mischungen davon und Ähnliches, verwendet werden.
Ein geeigneter Farbstoff oder eine Mischung von Farbstoffen, die mit dem flüssigen Tintenvehikel verträglich sind, umfassen saure Farbstoffe, Direktfarbstoffe, Reaktivfarbstoffe und Ähnliche, wobei wasserlösliche, anionische Farbstoffe bevorzugt sind. Der Farbstoff liegt in der Tintenzusammensetzung in jeder wirksamen Menge, typischerweise von 0,5 bis 15 Gew.-% der Tinte und bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-% der Tinte, vor, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Farbstoff ein anionischer Farbstoff mit Carboxylatgruppen, Sulfonatgruppen oder sowohl Carboxylatals auch Sulfonatgruppen. Beispiele dieser Farbstoffe, die im Handel erhältlich sind, umfassen die PROJET FAST 2 Reihen von Farbstoffen, erhältlich von Zeneca Colours, Dighton, Massachusetts, wie PROJET FAST CYAN 2, PROJET FAST YELLOW 2, PROJET FAST MAGENTA 2, PROJET FAST BLACK 2, und Ähnliche. Andere Beispiele von geeigneten anionischen Farbstoffen umfassen solche, die z. B. in der US-Patentschrift 4,963,189 und in der US-Patentschrift 5,062,893 beschrieben sind. Die Verwendung dieser Farbstoffe ermöglicht Vorteile der Tinte, wie verbesserte thermische Stabilität hinsichtlich einer Viskositätserhöhung, verringerte oder keine Heizniederschläge nach 1 Million Impulsen, verbesserte Wasserfestigkeit, ausgezeichnete Farbskala, hohe optische Dichte und die Fähigkeit, die Konzentration von Farbstoff in der Tinte zu verringern.
Beispiele von geeigneten Pigmenten für die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen verschiedene Ruße, wie Kanalruß, Ofenruß, Lampenruß und Ähnliches. Gefärbte Pigmente umfassen sowohl rote, grüne, blaue, braune, magentafarbene, cyanfarbene und gelbe Teilchen als auch Mischungen davon.
Typischerweise ist das Pigment in einer Menge von 0,1 bis 8 Gew.-% der Tinte und vorzugsweise von 2 bis 7 Gew.-% der Tinte vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In der Tinte ist auch ein Material der Formel
enthalten, worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist. In einer speziellen Ausführungsform ist n 10, und B ist (HO-CH₂CH₂)₂NH₂ ⁺. Andere Beispiele von geeigneten Kationen umfassen Ammonium, (HO-CH₂CH₂)₃NH⁺, (HO-CH₂CH₂)NH₃ ⁺, ein Imidazoliumkation, wie Imidazolium, N-Methylimidazolium oder N-Butylimidazolium, Tris(hydroxymethyl)aminomethan-Hydrochlorid, Tris(hydroxymethyl)aminomethan-Hydrocitrat, protoniertes 1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octan und Ähnliches. Materialien dieser Formel sind z. B. erhältlich von Ciba-Geigy, Ardsley, New York (Greensboro, NC) als LODYNE P-201. Das fluorierte Material der vorstehenden Formel ist in der Tinte in jeder wirksamen oder erwünschten Menge vorhanden; typischerweise liegt die Menge im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% der Tinte und vorzugsweise von 0,5 bis 5 Gew.-% der Tinte, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In den Tinten der vorliegenden Erfindung ist auch Betain vorhanden. Betain ist im Handel erhältlich z. B. von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland. Betain ist in der Tinte in jeder wirksamen oder erwünschten Menge vorhanden; typischerweise liegt die Menge im Bereich von 5 bis 25 Gew.-% der Tinte und vorzugsweise von 10 bis 20 Gew.-% der Tinte, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In den Tinten der vorliegenden Erfindung ist auch ein tertiäres Amin vorhanden. Geeignete tertiäre Amine umfassen solche der Formel
worin R₁, R₂ und R₃ jeweils unabhängig voneinander eine Alkylgruppe (einschließlich gesättigte, ungesättigte und cyclische Alkylgruppen), vorzugsweise mit 1 bis etwa 10 Kohlenstoffatomen, weiter vorzugsweise mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, eine substituierte Alkylgruppe, vorzugsweise mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoftatomen, weiter vorzugsweise mit 1 bis etwa 2 Kohlenstoffatomen, sind, worin die Substituenten Hydroxygruppen und Alkoxygruppen sein können, worin vorzugsweise der Alkylteil der Alkoxygruppe 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatome und weiter vorzugsweise 1 bis etwa 2 Kohlenstoftatome enthält, oder Ähnliche, und worin zwei oder mehr von R₁, R₂ und R₃ miteinander zur Bildung eines Rings verbunden sein können. Beispiele von geeigneten tertiären Aminen für die Tinten der vorliegenden Erfindung umfassen Triethanolamin, Triethylamin, Tris[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amin, Imidazol, N-Butylimidazol, Diethanolamin und Ähnliche. In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das tertiäre Amin 1-Methylimidazol der Formel
Im Allgemeinen wird angenommen, dass eine niedrigere Basizität des tertiären Amins zu niedrigeren pH-Werten führt, bei welchen die Tintenstabilität und Viskositätsstabilität erreicht werden kann; z. B. ermöglicht die Anwesenheit eines Amins, wie N(OCH₂CH₃)₃, eine Stabilität der Tintenviskosität bei pH-Werten von etwa 9,5 oder größer, während die Anwesenheit eines Amins, wie 1-Methylimidazol, eine Stabilität der Tintenviskosität bei pH-Werten von etwa 8,5 oder größer ermöglicht. Das tertiäre Amin ist in der Tinte in jeder wirksamen oder erwünschten Menge vorhanden; typischerweise liegt die Menge im Bereich von 1 bis 25 Gew.-% der Tinte und vorzugsweise von 3 bis 20 Gew.-% der Tinte, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Die Anwesenheit des tertiären Amins in der Tinte in Kombination mit Betain und dem Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺]ermöglicht Vorteile, wie verbesserte Homogenität, verbesserte Filterfähigkeit bei 1,2 Mikron und thermische Stabilität bezüglich des Viskositätsanstiegs. Die Basizität des tertiären Amins ist zusätzlich verringert, wenn Elektronen abziehende Gruppen vorhanden sind, was den pH, bei welchem Aminprotonierung eintritt, in Richtung Neutralität verschiebt. So wurde z. B. eine thermische Stabilität von Tinten, die Triethanolamin in einer Menge des etwa ein- bis etwa dreifachen der Menge des Materials der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] in der Tinte enthält, bei einem pH von über etwa 8,5 beobachtet. Eine thermische Stabilität von Tinten, die das basischere Tris[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amin in einer Menge des etwa ein- bis etwa dreifachen der Menge des Materials der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] enthalten, wurde bei einem pH von über etwa 9,0 beobachtet. Eine thermische Stabilität von Tinten, die das hochbasische Triethylamin in einer Menge des etwa ein- bis etwa dreifachen der Menge des Materials der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] enthalten, wurde bei einem pH von etwa 10,5 oder mehr beobachtet. Eine thermische Stabilität von Tinten, die 1-Methylimidazol (welches weniger basisch ist als Triethanolamin als Ergebnis einer Konjugation eines freien Elektronenpaars mit dem aromatischen Ring) in einer Menge des etwa einbis etwa dreifachen der Menge des Materials der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] in der Tinte enthalten, wurde bei einem pH von etwa 8,0 oder mehr und in einigen Fällen bei einem pH von etwa 7,6 oder mehr beobachtet. Tinten, die 1-Methylimidazol enthalten, wiesen auch Vorteile auf, wie verringerte oder keine Tintenniederschläge auf den Heizeinrichtungen des Druckkopfes nach 1 × 10⁷ Impulsen und kogationsfreies Verhalten in thermischen Tintenstrahldruckern. Diese Tinten wiesen auch mikroskopische Phasentrennung (d. h. Bildung von Liposomen) unter Ausstoßbedingungen auf, was, wie angenommen wird, zu einem beträchtlich verringerten Verhältnis von Oberfläche zu Masse führte, was den Kontakt mit der Heizeinrichtungsoberfläche des Druckers verringerte und somit die Kogation verringerte. Die Tinten zeigten auch keine makroskopische Phasentrennung (was unerwünscht ist), wenn sie bei pH-Bedingungen von etwa 7,6 oder höher gehalten und auf etwa 60°C erwärmt wurden. Jede geeignete oder erwünschte Säure kann verwendet werden, um den pH der Tinte auf den erwünschten Wert einzustellen, wie Chlorwasserstoffsäure, Ameisensäure, phosphorige Säure oder Ähnliches, wobei eine monomere Verbindung mit wenigstens zwei funktionellen Carbonsäuregruppen, wie Ethylendiamintetraessigsäure, Asparaginsäure, Citronensäure, Äpfelsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Oxalsäure, Malonsäure, Maleinsäure, α-Ketoglutarsäure und Ähnliche, bevorzugt sind.
Die Tintenzusammensetzungen haben gewöhnlich eine Viskosität, die zur Verwendung in thermischen Tintenstrahldruckverfahren geeignet ist. Bei Raumtemperatur (d. h. etwa 25°C) beträgt die Tintenviskosität typischerweise nicht mehr als etwa 5 Centipoise und vorzugsweise 1 bis 2,5 Centipoise, obwohl die Viskosität außerhalb dieses Bereichs liegen kann.
Tintenzusammensetzungen der vorliegenden Erfindung können jeden geeigneten oder erwünschten pH haben. Für einige Ausführungsformen, wie thermische Tintenstrahldruckvertahren, betragen typische pH-Werte 8 bis 9,5 und vorzugsweise 8,0 bis 9,0, obwohl der pH außerhalb dieser Bereiche liegen kann.
In einer speziellen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] vor ihrem Vermischen mit den anderen Tintenbestandteilen gereinigt. Dieses Material wird häufig in flüssiger Form von dem industriellen Lieferanten als kolloidale Suspension geliefert. Eine Reinigung wird durch Zentrifugation der das Material enthaltenden Flüssigkeit bewirkt. Die Flüssigkeit kann das Material in jeder geeigneten oder erwünschten Menge enthalten. Typischerweise ist das Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] in der Flüssigkeit in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% und vorzugsweise 25 bis 35 Gew.-% vorhanden, obwohl die Menge außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Um diese Konzentrationen zu erhalten, wird typischerweise eine industriell gelieferte, kolloidale Suspension durch Vermischen von 1 Gewichtsteil der Suspension mit etwa 5 Gewichtsteilen Wasser verdünnt. Anschließend an die Zentrifugation enthält der klare Überstand das gereinigte Material, und die milchige, ausgeflockte untere Schicht enthält Verunreinigungen. Typische Zentrifugationsgeschwindigkeiten betragen 1000 bis 20000 Umdrehungen pro Minute und vorzugsweise 5000 bis 15000 Umdrehungen pro Minute, obwohl die Geschwindigkeit außerhalb dieser Bereiche liegen kann. Typische Zentrifugationszeiten betragen 10 bis 60 Minuten und vorzugsweise 15 bis 30 Minuten, obwohl die Zeit außerhalb dieser Bereiche liegen kann. In einem speziellen Beispiel dieses Verfahrens wird LODYNE P-201, das als eine Lösung des Materials in Wasser in einer Konzentration von etwa 30 Gew.-% Feststoffe vertrieben wird, weiter verdünnt, indem 1 Gewichts teil der LODYNE P-201-Lösung und 5 Gewichtsteile Wasser vermischt werden. Diese Mischung wird dann bei etwa 10000 Upm für etwa 1 Stunde zentrifugiert, wodurch ein Überstand erhalten wird, der etwa 4,25 Gew.-% des festen Materials enthält. Vorteile von Tinten, welche das gereinigte Material enthalten, gegenüber Tinten, welche das ungereinigte Material enthalten, umfassen erhöhte Oberflächenspannung, verbesserte Filterfähigkeit bei 1,2 Mikron und verbesserte thermische Stabilität hinsichtlich des Viskositätsanstiegs. Die Tinten, welche das gereinigte Material enthalten, weisen auch gute Latenz, Flackereigenschaften, Tropfengröße und Übergangszeit auf.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Verfahren gerichtet, welches das Einbringen einer Tintenzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in eine Tintenstrahldruckvorrichtung und das Ausstoßen von Tröpfchen der Tintenzusammensetzung in einem bildweisen Muster auf einen Träger umfasst. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verwendet die Druckvorrichtung ein thermisches Tintenstrahlverfahren, worin die Tinte in den Düsen selektiv in einem bildweisen Muster erhitzt wird, wodurch Tröpfchen der Tinte in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden. Es kann jeder geeignete Träger verwendet werden, einschließlich Normalpapiere, wie Xerox^® 4024-Papiere, liniertes Notizbuchpapier, gebundenes Papier, mit Siliciumdioxid beschichtete Papiere, wie mit Siliciumdioxid beschichtetes Papier von Sharp Company, JuJo-Papier und Ähnliche, transparente Materialien, Gewebe, textile Produkte, Kunststoffe, polymere Filme, anorganische Träger, wie Metalle, und Holz und Ähnliches. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren das Drucken auf einen porösen oder Tinte absorbierenden Träger, wie Normalpapier.
Sämtliche Teile und Prozentangaben in den Beispielen beziehen sich auf das Gewicht, falls nicht anders angegeben.
BEISPEL I
Eine Lösung wurde wie folgt hergestellt. Entionisiertes Wasser (64,99 g) wurde mit 15,01 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 6,01 g Triethanolamin (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) vermischt. Diese Materialien wurden 5 Minuten bei 23,8°C gerührt, wonach der pH der Lösung 10,64 betrug. Danach wurde verdünnte phosphorige Säure (7 Gew.-% der Säure in Wasser) (er halten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,81 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 23,8°C auf 9,52 brachte. Anschließend wurden 0,101 g DOWICIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 3 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 7,08 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen, sehr schwach milchig und farblos war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron / #1 Whatman/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 2 Minuten und 20 Sekunden filtriert, was 86 g Filtrat ergab. Die frisch filtrierte Lösung wies eine Viskosität von 2,09 Centipoise und einen pH von 9,48 bei 23,8°C auf. Nachdem die Lösung einen Tag unter Umgebungsbedingungen stehen gelassen war, wies sie eine Viskosität von 2,05 Centipoise auf.
Gefärbte Tinten wurden dann wie folgt hergestellt:
Zu 19,30 g der so hergestellten Lösung wurde Acid Yellow 23 Farbstoff zugesetzt (zugesetzt als eine Lösung, die 3 Gew.-% Farbstoffteststoffe enthielt, erhalten von Tricon, Elmwood Park, New Jersey, so dass insgesamt 0,7013 g Farbstofffeststoffe zugesetzt waren), wonach die gelbe Lösung 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt wurde, was eine gelbe Tinte ergab.
Zu 19,31 g der so hergestellten Lösung wurden Acid Blue 9 Farbstoff (zugesetzt als eine Lösung, die 3 Gew.-% Farbstofffeststoffe enthielt, erhalten von Tricon, Elmwood Park, New Jersey, so dass insgesamt 0,6009 g Farbstofffeststoffe zugesetzt waren), und 0,11 g entionisiertes Wasser zugesetzt, wonach die cyanfarbene Lösung 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt wurde, was eine cyanfarbene Tinte ergab.
Zu 19,34 g der so hergestellten Lösung wurde Reactive Red 180 Farbstoff zugesetzt (zugesetzt als eine Lösung, die 3 Gew.-% Farbstofffeststofte enthielt, erhalten von Hoechst, Coventry, Rhode Island, so dass insgesamt 0,7000 g Farbstoffteststofte zugesetzt waren), wonach die magentafarbene Lösung 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt wurde, was eine magentafarbene Tinte ergab.
Die so hergestellten Tinten wurden in einen thermischen Hewlett-Packard DJ-5000 Tintenstrahldrucker eingebracht und zur Erzeugung von Drucken mit 300 Punkten pro Inch auf einer Vielzahl von Normalpapieren, Recycling-Büropapieren und Papierhandtüchern verwendet. Zwischen dem Druck von Farben wurde eine Verzögerung von fünf Sekunden verwendet, während welcher die gedruckten Farben Wärme mit einer Heizpistole ausgesetzt wurden. Die erhaltenen Drucke wiesen kein Ineinanderlaufen von Farben auf. Es wird angenommen, dass keine Wärme und kein Verzögerungsschritt benötigt werden, um das Ineinanderlaufen von Farben zu verhindern, wenn die Tinten zur Erzeugung von Bildern mit 600 Punkten pro Inch verwendet werden.
BEISPIEL II
Eine Lösung wurde wie folgt hergestellt. Entionisiertes Wasser (129,42 g) wurde mit 30 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 12 g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI), vermischt. Diese Materialien wurden bis zur Homogenität bei 25,0°C gerührt, wonach der pH der Lösung 10,73 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,82 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 26,1°C auf 8,12 brachte. Anschließend wurden 0,2003 g DOWI-CIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 5,99 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 14,58 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann für 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen, sehr schwach milchig und farblos war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Nylon/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 1 Minute und 40 Sekunden filtriert. Die frisch filtrierte Lösung wies eine Viskosität von 1,97 Centipoise, einen pH bei 26,1°C von 8,22 und eine Oberflächenspannung von 3,12 × 10^–4 N/cm (31,2 dyn pro cm) auf. Die Lösung wurde dann in einen Ofen verbracht und 20 Stunden bei 60°C gehalten, wonach die Lösung eine Viskosität von 2,40 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte.
Zu 48,25 g der so hergestellten Lösung wurden 1,74 g Acid Yellow 23 Farbstoff (DUA-SYN Acid Yellow XX-SF LP-413, erhalten von Hoechst, Coventry, Rhode Island) zugesetzt. Die gelbe Lösung wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zur Bildung einer gelben Tinte mit einer Viskosität von 2,19 Centipoise und einem pH bei 26,1°C von 8,27 führte. Die gelbe Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 20 Stunden bei 60°C gehalten, wonach die gelbe Tinte eine Viskosität von 2,86 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die so hergestellte Tinte wurde in ein thermisches Tintenstrahlprüfgerät eingebracht und zur Erzeugung von Bildern verwendet. Es wurden keine Spuren von Tinteniederschlägen auf der Heizeinrichtung des Druckkopfes nach 8 × 10⁶ Impulsen bei 31,0 Volt festgestellt.
Zu 48,25 g der so hergestellten Lösung wurden 1,76 g Reactive Red 180 Farbstoff (DUASYN Brilliant Red F3B-SF VP218, erhalten von Hoechst, Coventry, Rhode Island) zugesetzt. Die magentafarbene Lösung wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zur Bildung einer gelben Tinte mit einer Viskosität von 2,15 Centipoise und einem pH bei 26,1°C von 8,22 führte. Die magentafarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 20 Stunden bei 60°C gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,09 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die magentafarbene Tinte wurde einen weiteren Tag unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,15 Centipoise zeigte. Die so hergestellte Tinte wurde in eine thermische Tintenstrahlprüfvorrichtung eingebracht und zur Erzeugung von Bildern verwendet. Es wurden keine Spuren von Tinteniederschlägen auf der Heizeinrichtung des Druckkopfes nach 4 × 10⁶ Impulsen bei 31,0 Volt festgestellt.
Zu 48,75 g der so hergestellten Lösung wurden 1,49 g Acid Blue 9 Farbstoff (DUASYN Acid Blue AE-SF VP344, erhalten von Hoechst, Coventry, Rhode Island) und 0,25 g entionisiertes Wasser zugesetzt. Die cyanfarbene Lösung wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zur Bildung einer cyanfarbenen Tinte mit einer Viskosität von 1,99 Centipoise und einem pH bei 26,1°C von 8,21 führte. Die cyanfarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 20 Stunden bei 60°C gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 7,78 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die cyanfarbene Tinte wurde einen weiteren Tag unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 1,99 Centipoise aufwies.
Die so hergestellten Tinten wurden in einen Hewlett-Packard DJ-5000 thermischen Tintenstrahldrucker eingebracht und zur Erzeugung von Drucken mit 300 Punkten pro Inch auf einer Vielzahl von Normalpapieren, Recycling-Büropapieren und Papierhandtüchern verwendet. Zwischen dem Drucken von Farben wurde eine Verzögerung von fünf Sekunden verwendet, während welcher die gedruckten Bilder Wärme mit einer Heizpistole ausgesetzt wurden. Die erhaltenen Bilder wiesen kein Ineinanderlaufen von Farben auf. Es wird angenommen, dass keine Wärme und kein Verzögerungsschritt benötigt werden, um das Ineinanderlaufen von Farben zu verhindern, wenn die Tinten zur Erzeugung von Bildern mit 600 Punkten pro Inch verwendet werden.
BEISPIEL III
Eine gelbe Tintenzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt. Zu 66,65 g PROJET FAST YELLOW 2 Farbstoff (enthaltend 4,5 Gew.-% Farbstofffeststoffe, erhalten von Zeneca, Dighton, Massachusetts) wurden 15,02 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 6,01 g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) zugesetzt. Diese Materialien wurden bei 25,4°C bis zur Homogenität gerührt, wonach der pH der Lösung 9,09 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,37 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 26,1°C auf 8,47 brachte. Anschließend wurden 0,1001 g DOWICIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 3,01 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 8,96 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Nylon/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 45 Sekunden filtriert. Die frisch filtrierte gelbe Tinte wies eine Viskosität von 2,17 Centipoise und einen pH von 8,52 bei 26,1°C auf. Die gelbe Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die gelbe Tinte eine Viskosität von 2,35 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die gelbe Tinte wurde weitere 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die gelbe Tinte eine Viskosität von 2,64 Centipoise aufwies. Die gelbe Tinte wurde anschließend 6 weitere Tage unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die gelbe Tinte eine Viskosität von 2,09 Centipoise aufwies. Die gelbe Tinte wurde auf COURTLAND 4024 DP-Papier mit einem mit #3 Draht umwickelten Stab zur Bildung eines Bildes aufgebracht, wobei das Bild dann unter Umgebungsbedingungen 1 Tag stehen gelassen wurde. Danach wurde das Bild 5 Minuten in entionisiertem Wasser getränkt. Die optische Dichte des Bildes vor dem Tränken betrug 0,78 und nach dem Tränken 0,70, was eine Wasserfestigkeit von 90 Prozent anzeigte.
Eine cyanfarbene Tintenzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt. Zu 66,68 g PROJET FAST CYAN 2 Farbstoff (enthaltend 4,5 Gew.-% Farbstofffeststofte, erhalten von Zeneca, Dighton, Massachusetts) wurden 15,01 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 6 g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) zugesetzt. Diese Materialien wurden bei 25,6°C bis zur Homogenität gerührt, wonach der pH der Lösung 8,83 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,22 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 26,1°C auf 8,49 brachte. Anschließend wurden 0,1004 g DOWICIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 3,01 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 9,12 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Nylon/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 2 Minuten filtriert. Die frisch filtrierte cyanfarbene Tinte wies eine Viskosität von 2,15 Centipoise und einen pH bei 26,1°C von 8,64 auf. Die cyanfarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 2,20 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die cyanfarbene Tinte wurde weitere 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 2,27 Centipoise aufwies. Die cyanfarbene Tinte wurde anschließend für 6 weitere Tage unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 2,12 Centipoise aufwies. Die cyanfarbene Tinte wurde auf COURTLAND 4024 DP-Papier mit einem mit #3 Draht umwickelten Stab zur Bildung eines Bildes aufgebracht, wobei das Bild dann 1 Tag unter Umgebungsbedingungen stehen gelassen wurde. Danach wurde das Bild in entionisiertem Wasser 5 Minuten getränkt. Die optische Dichte des Bildes vor dem Tränken betrug 1,25 und nach dem Tränken 1,17, was eine Wasserfestigkeit von 94 Prozent anzeigte.
Eine magentafarbene Tintenzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt. Zu 60,03 g PROJET FAST MAGENTA 2 Farbstoff (enthaltend 5 Gew.-% Farbstofffeststoffe, erhalten von Zeneca, Dighton, Massachusetts) wurden 5,07 g entionisiertes Wasser, 15,01 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 6,01 g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) zugesetzt. Diese Materialien wurden bei 25,6°C bis zur Homogenität gerührt, wonach der pH der Lösung 8,83 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,18 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 26,1 °C auf 8,49 brachte. Anschließend wurden 0,1003 g DOWI-CIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 3 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 10,73 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Ny-lon/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 43 Sekunden filtriert. Die frisch filtrierte, magentafarbene Tinte wies eine Viskosität von 2,27 Centipoise und einen pH bei 26,1°C von 8,56 auf. Die magentafarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,27 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die magentafarbene Tinte wurde dann weitere 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,35 Centipoise aufwies. Die magentafarbene Tinte wurde anschließend 6 weitere Tage unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,35 Centipoise aufwies. Wenn die Tinte einer Scherung bei 60 Upm über 15 Minuten unterworfen wurde, stieg die Viskosität auf 2,61 Centipoise an. Die magentafarbene Tinte wurde auf COURTLAND 4024 DP-Papier mit einem mit #3 Draht umwickelten Stab zur Bildung eines Bildes aufgebracht, wobei das Bild dann unter Umgebungsbedingungen 1 Tag stehen gelassen wurde. Danach wurde das Bild 5 Minuten in entionisiertem Wasser getränkt. Die optische Dichte des Bildes vor dem Tränken betrug 1,28 und nach dem Tränken 1,06, was eine Wasserfestigkeit von 83 Prozent anzeigte.
Eine schwarze Tintenzusammensetzung wurde wie folgt hergestellt. Zu 70,01 g PRO-JET FAST BLACK 2 Farbstoff (enthaltend 5 Gew.-% Farbstofffeststoffe, erhalten von Zeneca, Dighton, Massachusetts) wurden 15,01 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 6g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) zugesetzt. Diese Materialien wurden bei 25,1 °C bis zur Homogenität gerührt, wonach der pH der Lösung 8,91 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,31 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 25,9°C auf 8,43 brachte. Anschließend wurden 0,0997 g DOWICIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 3,01 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) und 5,86 g entionisiertes Wasser zu der Lösung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Nylon/Celite-Filter bei 137,9 kPa (20 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 40 Sekunden filtriert. Die frisch filtrierte schwarze Tinte wies eine Viskosität von 2,09 Centipoise und einen pH von 8,62 bei 25,9°C auf. Die schwarze Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die schwarze Tinte eine Viskosität von 2,02 Centipoise aufwies und keine Phasentrennung zeigte. Die schwarze Tinte wurde 3 weitere Tage bei 60°C gehalten, wonach die schwarze Tinte eine Viskosität von 2,19 Centipoise aufwies. Die schwarze Tinte wurde anschließend 6 weitere Tage unter Umgebungsbedingungen gehalten, wonach die schwarze Tinte eine Viskosität von 1,99 Centipoise aufwies. Die schwarze Tinte wurde auf COURTLAND 4024 DP-Papier mit einem mit #3 Draht umwickelten Stab zur Bildung eines Bildes aufgebracht, wobei das Bild dann 1 Tag unter Umgebungsbedingungen stehen gelassen wurde. Danach wurde das Bild 5 Minuten in entionisiertem Wasser getränkt. Die optische Dichte des Bildes vor dem Tränken betrug 1,31 und nach dem Tränken 1,28, was eine Wasserfestigkeit von 98 Prozent anzeigte.
BEISPIEL IV
Zu 800 g entionisiertem Wasser wurden 200 g LODYNE P-201 (erhalten von Ciba-Geigy, Ardsley, New York) zugesetzt, was zur Bildung einer hellgrünen, milchigen, kolloidalen Lösung führte. Die so hergestellte Lösung wurde 1 Stunde bei 10000 Upm in 40 g Portionen zentrifugiert, wonach die überstehende Flüssigkeit mit einer Pipette von der ausgeflockten unteren Schicht entfernt wurde.
Entionisiertes Wasser (115,44 g) wurde mit 45 g Betain (erhalten von Finnsugar Biomedical, Helsinki, Finnland) und 18 g 1-Methylimidazol (erhalten von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI) vermischt. Diese Materialien wurden bei 25,0°C bis zur Homogenität gerührt, wonach der pH der Lösung 10,73 betrug. Danach wurde phosphorige Säure (70 Gew.-% der Säure in Wasser) (erhalten von Rhone Poulenc, Cranbury, New Jersey) in einer Menge von 0,34 g zugesetzt, was den pH der Lösung bei 26,3°C auf 8,70 brachte. Anschließend wurden 0,2999 g DOWICIL 150 Biozid (erhalten von Dow Chemical Co., Midland, MI), 99,99 g des gereinigten LODYNE P-201, hergestellt durch die vorstehend beschriebene Zentrifugation, und 12,19 g entionisiertes Wasser zu der Lö sung zugesetzt, die dann 30 Minuten gerührt wurde, wonach die Lösung homogen war. Die Lösung wurde dann durch ein 1,2 Mikron Nylonfilter und ein 5 Mikron Nylon/Celite-Filter bei 34,5 kPa (5 Pfund pro Quadratinch) während einer Zeit von 40 Sekunden filtriert.
Zu 87,3 g der so hergestellten Lösung wurden 2,71 g Acid Yellow 23 Farbstoff (DUA-SYN Acid Yellow XX-SF LP-413, erhalten von Hoechst, Ardsley, New York) zugesetzt. Die gelbe Lösung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zur Bildung einer gelben Tinte mit einer Viskosität von 2,29 Centipoise, einer Oberflächenspannung von 3,63 × 10^–4 N/cm (36,3 dyn pro cm), einer Leitfähigkeit von 6,58 Millimhos und einem pH bei 25,0°C von 8,87 führte. Die gelbe Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die gelbe Tinte eine Viskosität von 2,70 Centipoise aufwies.
Zu 87,29 g der so hergestellten Lösung wurden 2,47 g Acid Blue 9 Farbstoff (DUASYN Acid Blue AE-SF VP344, erhalten von Hoechst, Ardsley, New York) und 0,21 g entionisiertes Wasser zugesetzt. Die cyanfarbene Lösung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zu der Bildung einer cyanfarbenen Tinte mit einer Viskosität von 2,07 Centipoise, einer Oberflächenspannung von 3,73 × 10^–4 N/cm (37,3 dyn pro cm), einer Leitfähigkeit von 3,80 Millimhos und einem pH bei 24,4°C von 8,83 führte. Die cyanfarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die cyanfarbene Tinte eine Viskosität von 2,05 Centipoise aufwies.
Zu 87,3 g der so hergestellten Lösung wurden 2,7 g Reactive Red 180 Farbstoff (DUA-SYN Brilliant Red F3B-SF VP218, erhalten von Hoechst, Ardsley, New York) zugesetzt. Die magentafarbene Lösung wurde 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt, was zur Bildung einer magentafarbenen Tinte mit einer Viskosität von 2,24 Centipoise, einer Oberflächenspannung von 3,67 × 10⁴ N/cm (36,7 dyn pro cm), einer Leitfähigkeit von 5,85 Millimhos und einem pH bei 24,4°C von 8,74 führte. Die magentafarbene Tinte wurde dann in einen Ofen verbracht und 3 Tage bei 60°C gehalten, wonach die magentafarbene Tinte eine Viskosität von 2,20 Centipoise zeigte.
Die so hergestellten Tinten wurden in einen Hewlett-Packard DJ-5000 thermischen Tintenstrahldrucker eingebracht und zur Erzeugung von Drucken mit 300 Punkten pro Inch auf einer Vielzahl von Normalpapieren, Recycling-Büropapieren und Papierhandtüchern verwendet. Zwischen dem Drucken von Farben wurde eine Verzögerung von fünf Sekunden angewendet, während welcher die gedruckten Farben Wärme mit einer Wärmepistole ausgesetzt wurden.

Claims

Tintenzusammensetzung, die Wasser, ein Färbemittel, Betain, ein tertiäres Amin und ein Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] umfasst, worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin n 10 ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin B (HO-CH₂CH₂)₂NH₂+ ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das tertiäre Amin 1-Methylimidazol ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das tertiäre Amin Triethanolamin, Triethylamin, Tris[2-(2-methoxyethoxy)ethyl]amin, Imidazol, N-Butylimidazol oder Diethanolamin ist.
Tintenzusammensetzung gemäß Anspruch 1, worin das Färbemittel ausgewählt ist aus anionischen Farbstoffen mit Carboxylatgruppen, anionischen Farbstoffen mit Sulfonatgruppen, anionischen Farbstoffen mit sowohl Carboxylat- als auch Sulfonatgruppen und Mischungen davon.
Verfahren zur Herstellung einer Tintenzusammensetzung, welches umfasst (a) das Bereitstellen einer flüssigen Zusammensetzung, enthaltend ein Material der Formel [((F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺], worin n eine ganze Zahl von 8 bis 20 ist, und B ein Kation ist; (b) das Zentrifugieren der flüssigen Zusammensetzung, wodurch sich die Zusammensetzung in eine überstehende obere Schicht und eine ausgeflockte untere Schicht trennt; (c) das Abtrennen der überstehenden oberen Schicht von der ausgeflockten unteren Schicht; und (d) das Vermischen der über stehenden oberen Schicht mit einem wässrigen, flüssigen Vehikel und einem Färbemittel, wodurch eine Tintenzusammensetzung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 7, worin das Material der Formel [(F_2n+1C_nCH₂S)₂(CH₃)C-CH₂CH₂COO][B⁺] in der Flüssigkeit in einer Menge von 20 bis 50 Gew.-% vorhanden ist.
Verfahren, welches das Einbringen einer Tinte gemäß Anspruch 1 in eine Tintenstrahldruckvorrichtung und das Ausstoßen von Tröpfchen der Tintenzusammensetzung in einem bildweisen Muster auf einen Träger umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, worin die Druckvorrichtung ein thermisches Tintenstrahlverfahren verwendet, worin die Tinte in den Düsen selektiv in einem bildweisen Muster erhitzt wird, wodurch Tröpfchen der Tinte in einem bildweisen Muster ausgestoßen werden.