SE500595C2 - Metod för förhindrande av tilltäppning av munstycken i bläckstråleskrivare - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 2 nödvändigtvis att försvinna p g a avdunstning medan färgdropparna går genom luften från munstycket till avloppsrännan, även om detta problem normalt avhjälpes genom reglering av viskositeten hos färgen genom tillsats av lösningsmedel då så erfordras.

I "drop-on-demand"-skrivare innefattar skrivarhuvudet ett antal individuella färgkanaler. I en typ av "drop-on- demand"-skrivare tillföres kanalerna färg under tryck och färgen behålles inom kanalerna med hjälp av ventiler som öppnar sig i enlighet med skrivningsinformationen. I en relativt ny utveckling är dessa kanaler bildade i en piezoelektrisk tunn skiva och färgutsprutning åstadkommes genom anläggning av en spänningspuls på elektroderna tvärs kanalen för åstadkommande av en volym-minskning av kanalen så att färg i denna sprutas ut. Vid denna senare typ av "drop-on-demand"-skrivare behövs inget ventilsystem i skrivarhuvudet. Vid båda typerna av "drop-on-demand"- skrivare, då en speciell karaktär skall genereras på den yta som skall beskrivas, sprutas färgdroppar ut från de kanaler vars gruppering bildar den önskade karaktären.

Endast de färgdroppar som bildar karaktären emitteras således.

Eftersom det inte är något kontinuerligt flöde av färg genom munstyckena i "drop-on-demand"-skrivaren uppkommer betydande problem genom att färgen torkar i munstycksöpp- ningen, d v s att lösningsmedlet i färgen avdunstar under de intervall då skrivning inte sker p g a färgens ex- ponering för luft. I skrivhuvuden försedda med ventiler är denna exponering för luft ett resultat av läckage förbi ventilerna och uttorkning leder ofta till tilltäppning av munstyckena. Lösningar på detta problem innefattar att man förser' ventilerna med tätningar av högre kvalitet och stoppar färgtillförseln till skrivhuvudet under de icke- skrivande intervallerna för minskning av trycket mot 10 15 20 25 30 35 (Vi C. i- C) LW \. 3 Q 3 ventilerna. Dessa lösningar kan självklart inte användas för skrivhuvuden med piezoelektriska skivor eftersom dessa inte har några ventilkomponenter och där munstyckena är direkta förlängningar av vätskekanalerna. För att förhindra för snabb uttorkning av färgen används ett bläck med ett svårflyktigt lösningsmedel. Detta leder emellertid till att det bläck som projiceras på skrivytan kommer att torka sakta vilket är en icke önskvärd egenskap, vilket har lett till hög popularitet hos skrivare med kontinuerlig stråle med deras snabbtorkande bläck.

En ytterligare begränsning av den typ av bläck som kan användas i skrivhuvuden av den typ som har kanaler formade i en piezoelektrisk skiva är att material som används i skrivhuvudet särskilt för elektrodbeläggning och bindning av skivan till sin stödplatta ofta kan påverkas negativt av vissa typer av bläck. Nyare utvecklingar av sökanden i föreliggande ansökan inom detta område har lett till piezoelektriska skrivhuvuden med oorganiska.material som är så valda att de har mycket hög resistans mot kemikalier. De tidigare begränsningarna med avseende på bläckets samman- sättning har således något begränsats.

Det föreligger också ett behov för en metod att köra en "drop-on-demand"-skrivare utan tilltäppning under an- vändning av ett bläck som är lämpligt för nedteckning av permanent information på väsentligen icke absorberande ytor. Bläck-kompositioner är kända i och för sig, t ex från JP 74023860-B och JP 71040294-B vilka används för skrivdon såsom bpennor för skrivning' på icke absorberande ytor.

Sådana färger är emellertid avsedda att lätt kunna tas bort från ytorna.

SUMMERING AV UPPFINNINGEN: 10 15 20 25 30 35 (fl \f') - | 4 Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en metod för förhindrande av tilltäppning av munstycksöpp- ningarna i. en "drop-on-demand"-typ skrivare under icke skrivande intervaller.

Det är ytterligare ett ändamål att göra det möjligt att utöva en sådan metod under användning av snabbtorkande bläck som är lämpliga för permanent skrivning av informa- tion på huvudsakligen icke absorberande ytor.

Dessa önskemål uppnås enligt föreliggande uppfinning genom en metod för förhindrande av tilltäppning av munstycken, särskilt munstycksöppningar i "drop-on-demand"-skrivare under intervall då inget bläck flyter genom munstyckena, t ex under icke skrivande intervaller under användning av ett bläck som är avsett för skrivning av permanent in- formation på väsentligen icke absorberande ytor vilket bläck innefattar: (a) åtminstone ett lösningsmedel; (b) en icke- eller lågflyktig vätska eller lösning blandbar till en viss grad i sagda åtminstone ett lösningsmedel, och (c) åtminstone ett färgmedel som är lösligt och/eller dispersibelt i en blandning av (a) och (b) men olösligt i endast (b); varvid de relativa kvantiteterna av (a), (b) och (c) väljes så att då flödet avslutas och en del av (a) förångas, byggs en koncentration av (b) och (c) upp i munstyckena och tvingar därvid (c) att migrera till en miljö i vilken dess affinitet är större, d v s vidare in i munstyckena.

Vid en föredragen metod enligt föreliggande uppfinning är den icke- eller lågflyktiga fraktionen, som är åtminstone delvis blandbar i sagda åtminstone ena lösningsmedlet, ett 10 15 20 25 30 35 Ch CJ CJ 01 \\{D 01 5 eller flera hygroskopiska salter. Bläck-kompositioner innehållande hygroskopiska salter är kända i och för sig från exempelvis US-A-4 389 503 och US-A-4 352 901. Båda dessa dokument avser bläck för användning i skrivare med kontinuerligt bläckflöde och det hygroskopiska saltet tillsättes kompositionen för höjning av opaciteten. Bläck- kompositioner innehållande hygroskopiska komponenter för skrivning av information på absorberande ytor såsom vanligt papper är kända från exempelvis JP 01263165-A, JP 01263166-A, JP 01253167-A, JP 01263168-A, JP 55065371-A, JP 55066976-A, JP 55066977-A, DE-A-2 755 773 OCh JP 51052004-A. Ytterligare en bläck-komposition är känd från JP 02245074-A men återigen detta bläck kommer att torka tillfredsställande endast på en absorberande yta.

Föredragna utföringsformer av metoden enligt föreliggande uppfinning anges i detalj i underkraven.

FÖREDRAGEN UTFöRINcsFoRM: För utövande av metoden enligt föreliggande uppfinning har bläcket som används i skrivaren tre huvudbeståndsdelar, d v s ett eller flera lösningsmedel, en eller lågflyktig fraktion och åtminstone ett färgmedel. Om så önskas kan också ett bindemedel tillsättas. Lämpliga bläck- kompositioner för utövande av metoden enligt kraven anges i följande exempel i vilka alla kvantiteter anges i termer icke- av % massa.

EXEMPEL I Vatten 0-15%, företr 5% Monoetylenglykol 5-20%, " 15% Etanol 10-40%, " 25% Metyletylketon 0-50%, " 25% Färgmedel: Pro Jet Black MEK* 10-60%, " 30% 10 15 20 25 30 35 6 (10% CI Solvent Black 47 in MEK) mc: cam ma va» omm) Vatten, monoetylenglykol, etanol blandas. Denna lösning sättes till färgpreparationen under och metyletylketon omrörning. Blandningen filtreras genom ett 0,5um filter.

EXEMPEL II Vatten Formamid 1-Propanol Metyletylketon Färgmedelz Duasyn (CI Solvent Black 27) (fi-loeclm AG Marketing pimantc) 0-15%, 5~20%, 10-30%, 40-70%, företr BlaCk A-RG VG 280* 1- 6%, " 5% 10% 30% 52% 3% Färgmedlet löses i hela kvantiteten av metyletylketon.

Vatten, formamid och 1-propanol blandas.

Denna lösning tillsättes färgpreparationen under omrörning. Blandningen filtreras genom ett 0,5pm filter.

EXEMPEL III Vatten Glycerol Etanol Etylacetat Färgmedel: Savinyl Fire Red 3GLS* (CI Solvent Red 124) PSANDOZ AG) O-15%, 5-20%, 10-40%, 40-70%, 1- 6%, företr 5% 15% 25% 50% 5% Färmedlet löses i hela kvantiteten av etylacetat. Vatten, glycerol och etanol blandas. färgmedelspreparationen under filtreras genom ett 0,5pm filter. omrörning.

Denna lösning sättes till Blandningen 10 15 20 25 30 35 (H L- CD gm *O (il 7 EXEMPEL IV Vatten 1-10%, företr 3% Kalciumklorid 0,5-5%, " 2% Etanol 15-45%, " 30% Metylisobutylketon 30-70%, " 58% Poly(vinylacetat): Vinnapas B5** 0- 7%, " 3% Färgmedel: Duasyn Black A-RG VP 280* 1- 6%, " 4% <-mwmiommwmpuwa <- wflaomsc ammo Hela mängden kalciumklorid löses i hela mängden vatten. All metanol tillsättes då kalciumkloriden har lösts. Kal- ciumkloridlösningen filtreras genom ett 0,2um filter så att en klar lösning erhålles. All poly(vinylacetat) löses i hela kvantiteten metylisobutylketon. Därefter löses allt färgmedel.ipoly(vinylacetat)lösningen.Helakalciumklorid- lösningen tillsättes till färgmedel/bindemedel-lösningen under omrörning. Lösningen filtreras genom ett 0,5pm filter.

Vid körning av en "drop-on-demand"-skrivare under an- vändning av en bläck-komposition enligt ovan blir kvalite- ten på det bläck som avsättes på skrivytan i stort sett identisk med den hos bläck för kontinuerliga strålar med jämförelsevis korta torktider. Om således en droppe deponeras på en absorberande yta kommer den i de flesta fallen att torka nästan omedelbart p g a absorptionen i substratet. I sådana fall, då skrivytan icke är absorberan- de, torkar bläckdroppen p g a närmast total förångning av lösningsmedlet varvid färgämnet och eventuellt bindemedel blir olösliga och deponeras därvid på ytan. Den icke- eller lågflyktiga komponenten hos bläcket bildar således en tunn, ofärgad restbeläggning på den torkade slitstarka droppen.

Hela torktiden rör sig om några sekunder. 10 15 20 25 30 35 8 Då skrivoperationen avslutas kommer lösningsmedlet i bläcket i närheten av munstyckets öppning att snabbt förångas under åstadkommande av en koncentration av de mindre flyktiga fraktionerna innefattande färgmedlet i denna region. Det är denna uppbyggning av det generellt högmolekylära färgmedlet och bindemedlet som leder till tilltäppning av munstycket då konventionella bläck används vid denna typ av skrivare. P g a denna uppbyggnad av koncentration av de mindre flyktiga fraktionerna ändras lösningsparametrarna för den främre fasen hos bläcket. I enlighet med föreliggande uppfinning kommer genom val av de fasta komponenterna i bläcket, t ex färgmedel och even- tuellt bindemedel så att deras affinítet är större mot den ursprungligabläck-kompositionen,d v sbläck-kompositionen före avdunstning, förändringen i lösningsparametrarna för bläcket i området för munstyckets öppning att leda till att de fasta komponenterna migrerar tillbaka in i munstycket där bläck med ursprunglig komposition förefinnes.

Vid den mest föredragna kompositionen av det bläck som används i metoden enligt föreliggande uppfinning är bläcket i exempel 4 i vilket den mindre flyktiga fraktionen innefattar det hygroskopiska saltet kalciumklorid. Då skrivoperationen avslutas kommer bläcket i närheten av munstyckets öppning att snabbt förflyktigas varvid en koncentration avwdet.hygroskopiska saltet, vatten, bindeme- del och färgmedel uppkommer i detta område. I enlighet med föreliggande uppfinning tar det hygroskopiska saltet upp fukt från omgivande atmosfär. Eftersom färgmedlet är huvudsakligen icke-lösligt i vatten bildas ett gränsskikt av en hygroskopisk vattenlösning tvärs över munstycksöpp- ningen allt eftersom färgmedlet drar sig mot en miljö i vilken dess affinítet är större, d v s vidare in i mun- stycket där det fortfarande förefinnes en stor kvantitet av lösningsmedel. Vid bildas således slutligen en barriär bestående av en hygroskopisk saltvat- munstycksöppningen 10 15 20 (11 (_ _) C) (_11 xü U1 9 tenlösning i ekvilibrium med fuktigheten i den omgivande atmosfären, vilken lösning verkar som en diffusionsblocke- ring och hindrar förångning av lösningsmedlet. Då en tillräcklig mängd av lösningsmedel har förflyktigats separerar färgmedlet och bindemedlet ut från den icke- eller lågflyktiga komponenten i bläcket vilket resulterar i uppbyggandet av en klar vätskefas i närheten av öpp- ningen. Genom noggrann utväljning av mängdförhållandena av substanserna i bläcket bibehålles automatiskt balansen hos den flytande fasen i munstycksöppningen. I praktiken har det visat sig att hastigheten för ytterligare förångning minskar logaritmiskt med tiden.

Föreliggande uppfinning får inte anses vara begränsad till det ovan beskrivna utan den kan varieras inom ramen för efterföljande krav. Det är exempelvis uppenbart för en fackman att bläcket kan innehålla additiv på ett i och för sig känt sätt för förbättring av bläckets egenskaper.

Claims (7)

10 15 20 25 30 35 10 PATENTKRAV:

1. Förfarande för förhindrande av tilltäppning av munstycken, särskilt munstycksöppningar i "drop-on-demand"- bläckstråleskrivare under intervall då inget bläck flyter igenom munstyckena t ex under icke-skrivningsintervaller under användning av ett bläck avsett för skrivning av permanent information på huvudsakligen icke absorberande ytor varvid sagda bläck innefattar: (a) åtminstone ett lösningsmedel; (b) en icke- eller svårflyktig vätska eller lösning blandbar till en viss grad i sagda åtminstone ett lösningsmedel, och (c) åtminstone ett färgmedel som är lösligt och/eller dispersibelt i en blandning av (a) och (b) men olösligt i endast (b); varvid de relativa kvantiteterna av (a), (b) och (c) väljes så att då flödet avslutas och en portion av (a) förångas, en koncentration av (b) och (c) byggs upp i munstyckena och därvid tvingar (c) att migrera till en miljö till vilken dess affinitet är större, d v s längre in i munstyckena.

2. Förfarande enligt kravet 1, i vilket det åtminstone ena lösningsmedlet är ett eller flera som är hög- eller medelflyktig och som är åtminstone delvis blandbara med varandra, t ex alkoholer, ketoner och estrar.

3. Förfarande enligt kravet 2, i vilket det åtminstone ena lösningsmedlet är antingen metyletylketon, etylacetat, 10 15 20 25 30 (Fl (f) ll etanol, vatten, aceton, propanol eller en kombination därav.

4. Förfarande enligt något av föregående krav, i vilket den icke- eller lågflyktiga fraktionen är en eller flera av hygroskopiska salter och/eller en eller flera låg- eller mycket lågflyktiga eller hygroskopiska, organiska eller hygroskopiska, oorganiska komponenter, t ex vatten, flervärda alkoholer, glykoletrar, etanolaminer och amider, kalciumklorid och magnesiumklorid.

5. Förfarande enligt något av föregående krav, i vilket det åtminstone ena färgmedlet är ett eller flera organiska och/eller oorganiska pigment och/eller färger eller någon annan färggenererande komponent.

6. Förfarande enligt något av föregående krav i vilket bläcket innehåller ett bindemedel av en eller flera polymerer och/eller hartser som är lösliga och/eller dispersibla i en blandning av komponenter enligt något av kraven 1-5, t ex polyetylenglykol, akrylater, poly(vinyla- cetat), nitrocellulosa, poly(vinylalkohol), eller en kombination därav.

7. Förfarande enligt något av kraven 4-6, i vilket den icke- eller lågflyktiga fraktionen är antingen kalciumklo- rid och vatten, glycerol och vatten, trietanolamin, monoetylenglykol och vatten, formamid och vatten eller en kombination därav. Q "J (H \O (fl