CN1254380C - 喷墨记录头和喷墨记录设备 - Google Patents

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CN1254380C CNB011379812A CN01137981A CN1254380C CN 1254380 C CN1254380 C CN 1254380C CN B011379812 A CNB011379812 A CN B011379812A CN 01137981 A CN01137981 A CN 01137981A CN 1254380 C CN1254380 C CN 1254380C
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Abstract

本发明的喷墨记录头(1)设置有用于构成第一种墨水的黑色墨水的黑色墨水喷嘴阵列(BK1)，和用于排放彩色墨水的多个彩色墨水喷嘴阵列(C1～C3)。在距黑色墨水喷嘴阵列(BK1)所形成的黑色印迹最短印迹距离的彩色墨水喷嘴阵列(C1)中，引入一种与黑色墨水具有最高相互反应性的彩色墨水，在具有第二短印迹距离的喷嘴阵列(C2)中，引入一种与黑色墨水具有第二高相互反应性的彩色墨水，在具有最长印迹距离的喷嘴阵列(C3)中，引入一种与黑色墨水具有最低相互反应性的彩色墨水。

Description

喷墨记录头和喷墨记录设备
发明领域
本发明涉及一种通过将墨水排放到记录介质上而记录图象的喷墨记录头和喷墨记录设备。
背景技术
在喷墨记录头和喷墨记录设备领域内，众所周知，使用包含颜料的黑色墨水，用于在普通纸张上形成具有良好的印迹密度、印迹质量、耐湿性和耐光性的黑色图象，或使用一组能够阻止墨水析水现象(bleeding phenomenon)或不均匀的白色图象象差(下文被称作白雾(white fog))的墨水，所述墨水析水现象发生在用黑色墨水印迹的图象和用彩色墨水印迹的图象边界处，所述白雾现象发生在用彩色墨水印迹的黑色图象的边界处。
作为代表性技术，日本专利申请JP6-106841、9-11850、11-334101和11-343441以及美国专利US5,428,383、US5,488,402和US5,976,230介绍了一组能够减少墨水析水现象的墨水，所述这组墨水由黑色墨水和彩色墨水组成，其中至少一种彩色墨水能够与黑色墨水相互反应，同时其它种彩色墨水不与黑色墨水反应，还介绍了一种利用这组墨水的喷墨记录方法。为了阻止用黑色墨水印迹的印迹区域和用不与黑色墨水反应的彩色墨水印迹的印迹区域之间的边界处墨水析水，介绍了一种印迹方法，其中利用叠印方式将具有反应性的墨水印迹在黑色墨水印迹区域上(这种方法在下文被称作“印底色”(underprinting))。
在这种印底色方法中，使用相互反应的黑色墨水和彩色墨水，众所周知，是使包含黑色色料的黑色墨水和包含由金属离子组成的反应剂的相互反应的彩色墨水组合在一起，其中黑色着色材料包括亲水原子团。当这些墨水被涂附在记录介质上并在记录介质上混合时，在亲水原子团和金属离子之间诱发反应，生成黑色着色材料的沉淀物。因此阻止了黑色着色材料移动到与黑色墨水的印迹区域相邻的非反应墨水的印迹区域，因此，减少了黑色墨水的印迹区域和非反应彩色墨水的印迹区域之间的墨水析水现象。
然而，本发明人发现使用这种印底色方法的这些喷墨记录头和喷墨记录设备的缺陷。
第一个缺陷是，彩色墨水中用于增加与黑色墨水相互反应性的金属离子浓度越高，就越能减少墨水析水现象和白雾现象，但是由于包含在黑雾中的金属离子沉积在墨水排放头上，导致记录头的墨水排放表面损坏，或由于随着添加在墨水内的金属离子浓度的增加，墨水粘度增加，因此损坏了墨水排放稳定性。为了避免上述缺陷，必须在减少墨水析水和白雾现象的同时，尽可能地减少添加在彩色墨水内的金属整体离子数量。
第二种缺陷是，包含在反应墨水内的金属离子的积聚体被沉积在擦拭器的端表面上，所述擦拭器被设置在喷墨记录设备内，用于擦拭记录头的排放表面，因此，阻止了利用擦拭器使记录头性能的恢复。众所周知，提拱一种用于清洁擦拭器的擦拭装置，因此，恢复了擦拭器的擦拭性能，但是如果形成积聚体，使用这种擦拭器清洁装置仍然难以移走积聚体，如果添加这种移走功能，擦拭器清洁装置成本很高。
第三个缺陷是根据墨水排放记录头内的排放口阵列，墨水析水和白雾现象的减少可能导致印迹速度降低。
发明概述
考虑上述问题，本发明的一个目的是提供一种能够在减少墨水析水和白雾现象的同时减少添加在彩色墨水内的金属离子整体数量的喷墨记录头。本发明的还有一个目的是提供一种能够在阻止印迹速度降低的同时减少墨水析水和白雾现象的喷墨记录头。
本发明的另一个目的是提供一种喷墨记录设备，能够避免包含在反应性墨水内的金属离子的凝结物沉积在擦拭器的端表面上，本发明的还有一个目的是提供一种能够在阻止印迹速度降低的同时减少墨水析水和白雾现象的喷墨记录设备。
根据本发明，利用一种具有多个用于排放多种墨水的排放口阵列的喷墨记录头，上述目的可以被获得，所述多种墨水至少是三种墨水，其中第一种墨水和其它种墨水中的至少一种是相互反应的，其特征是：在距由用于所述第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹具有相对短的距离的排放口阵列中，引入一种墨水，其相互反应性等于或高于在距由上述排放口阵列所形成的印迹具有相对长的距离的排放口阵列中所使用墨水的相互反应性。
在本发明具有上述结构的喷墨记录头中，在所述多个排放口阵列之中，对于被引入除了用于第一种墨水的阵列之外的排放口阵列中的墨水与所述第一种墨水的相互反应性，在距用于第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹具有最短印迹距离的阵列中所使用的墨水的相互反应性最高，并且随着印迹距离的增加而降低。被引入除了用于第一种墨水的阵列之外的排放口阵列中的墨水与所述墨水的这种相互反应性，按照距第一种墨水所形成的印迹的印迹距离的增加顺序而降低，因而在减少了墨水析水和白雾现象的同时减少了反应性墨水内的反应物(金属离子)的浓度，从而同时获得更高质量的印迹图象和可靠性更高的记录头。
也采用这样一种结构，其中，上述第一种墨水是黑色墨水，第一种墨水之外的墨水是彩色墨水。
也采用这样一种结构，其中，与所述黑色墨水相互反应的所述彩色墨水仅仅被引入距用于所述第一种墨水的排放口阵列所形成的黑色印迹具有最短印迹距离的阵列。
此外也采用这样一种结构，其中，所述具有相互反应性的彩色墨水包含金属离子。
此外也采用这样一种结构，其中，所述金属离子至少是一种从Mg2+、Ca2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、La3+、Nd3+、Y3+和Al3+中所选择的多价阳离子。
此外也采用这样一种结构，其中，具有相互反应的墨水包含金属盐，所述金属盐的含量占所述彩色墨水总重量的0.1～15wt％。
此外也采用这样一种结构，其中，所述黑色墨水包括盐并使用黑色颜料作为色料。
根据本发明，提供一种安装有喷墨记录头的喷墨记录设备，所述喷墨记录头设置有多个用于排放至少三种墨水的排放口阵列，其中第一种墨水和其它种墨水中的至少一种是相互反应的，通过从所述喷墨记录头排放墨水并将墨水沉积在记录介质上而进行记录，其特点在于喷墨记录头是这样构造的，在距用于第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹具有相对短的印迹距离的排放口阵列中，所引入的墨水的相互反应性等于或高于在距上述排放口阵列所形成的印迹具有相对长的印迹距离的排放口阵列中所使用墨水的相互反应性。
本发明的喷墨记录设备安装有本发明的喷墨记录头，通过从所述喷墨记录头排放墨水并将墨水沉积在记录介质上而进行记录。
根据本发明，还提供一种安装有本发明的喷墨记录头的喷墨记录设备，通过从所述喷墨记录头排放墨水并将墨水沉积在记录介质上而进行记录，还提供一种擦拭元件，通过移动与所述喷墨记录头的墨水排放表面接触的擦净器，清洁墨水排放表面，所述擦净器被这样构造，擦拭所述墨水排放表面上的多个排放口阵列部分，除了用于所述第一种墨水的排放口阵列之外，沿距用于第一种墨水排放口阵列所形成的印迹的距离增加的方向，对排放口阵列进行擦拭操作。
在上述本发明的喷墨记录设备中，按照这样的顺序进行擦拭操作，即从具有相对高浓度的反应物(金属离子)的墨水被引入其中的排放口阵列，到具有相对低浓度的反应物的墨水被引入其中的排放口阵列，其中具有相对高浓度的反应物的，并首先浸入擦拭器的墨水被具有相对低浓度的反应物的并后浸入擦拭器的墨水冲淡，所以至少在擦拭器的端部(与记录头的排放口表面接触)，反应物的浓度变低，能够轻易地阻止反应物沉积在擦拭器端表面上。
附图说明
图1是一个喷墨记录设备的示意性透视图，其中，安装并使用了符合本发明的液体排放头；
图2A、2B、2C、2D、2E和2F是沿本发明液体排放头的液体通道所做的横截面视图，显示了液体通道内特征现象的步骤；
图3、4和5是示意性视图，显示了本发明的记录头内的排放口阵列的结构；
图6A、6B和6C显示了被记录在记录纸张上的用于评估的图象；
图7A和7B显示了用于擦拭记录头的墨水排放表面的方法。
最佳实施例
下文通过对优选实施例的介绍，说明本发明，但是本发明并不局限于这些实施例，只要在本发明的实质精神范围内，可以对本发明进行各种改进。
<喷墨记录设备的结构>
图1是一个示意性透视图，显示了一种喷墨记录设备的示例，其中，将在下文介绍的液体排放头(也被称作记录头)可以被安装和应用于上述的喷墨记录设备上。
参考图1，一个喷墨记录头101被安装在滑架107上，所述滑架107与丝杠105的螺旋型凹槽106啮合，通过传递齿轮103、104，在电动机102的驱动下，丝杠106向前和向后转动，利用电动机102的动力，记录头101与滑架107一起沿箭头a、b所示方向沿导杆108往复运动。在滑架的运动方向上，一用于印迹纸张P(记录介质)的压力板110将纸张P压向压纸卷筒109，所述纸张被一个图中未示的记录介质传送设备在一个压纸卷筒109上传送。
在上述丝杠105的端部附近，设置了光电耦合器111、112，其构成了原位探测装置，用于确定滑架107的杠杆107a在这个区域的存在，因此，转换电动机102的转动方向。图中也显示了一支承元件113，用于支承帽盖元件114，用于盖住上述喷墨记录头101具有排放口的前表面，还显示了一用于抽吸被排放的墨水的墨水抽吸装置115，例如抽吸喷墨头101的无效排放，并抽吸到帽盖元件114内。抽吸装置115通过帽盖上的开口116进行对喷墨头101的抽吸恢复。也显示了一个清洁擦净器117和一用于移动清洁擦净器117的移动元件118，清洁擦净器117和一移动元件118被支承在主体的支承元件119上。擦净器117并不局限于图示形式，可以使用任何众所周知的擦净器。被用于启动抽吸恢复操作的杠杆120被一与滑架107啮合的凸轮121移动，因此，通过众所周知的传送元件例如离合器，控制电动机102的动力的传送。一喷墨记录控制单元，用于向设置在记录头101内的热生成元件(图中未示)提供驱动信号并控制上述机构的功能，被设置在设备的主体内并在图中没有被显示。
通过记录头101在印迹纸张P的整个宽度方向上的往复运动，上述结构的喷墨记录设备100在纸张(记录介质)P进行记录，利用没被显示的记录介质传送设备在压纸卷筒109上传送所述纸张。
<液体排放头的结构>
图2A、2B、2C、2D、2E和2F是沿本发明液体排放头的液体通道所做的横截面视图，分步骤显示了液体通道内的特性现象。
在本发明的液体排放头内，将一作为排放能量生成元件的热生成元件52设置在扁平的基片元件51上，用于向液体提供热能，对应于热生成元件52，在扁平的基片元件51上设置了液体流动通道10。液体流动通道10与排放口18相通，也与一用于向多个液体流动通道提供液体的公用液体腔13相通，并接收与从排放口18所排放的液体数量相同的液体。在排放口18附近，在排放口18和与之相通的液体流动通道10的内壁所生成的毛细力和公用液体腔13的正常的负内压之间，弯液面M是平衡的。
通过将设有热生成元件52的元件基片51和顶板50相连，形成液体流动通道10，一用于在排放的液体中通过热生成元件52的快速地加热而生成气泡的气泡生成区域11被设置在热生成元件52和排放液体之间的界面附近。在具有气泡生成区域11的液体流动通道10内，一个可移动件31被这置，使得，至少可移动件31的一部分面对热生成元件52。在靠近排放口18的下游侧，所述可移动件31具有一个自由端32，可移动件31被一设置在上游侧的支承元件34所支承。具体地说，在本发明中，为了遏止影响向上游侧的反向波的气泡上游一半部分的增长和液体的惯性力，自由端32被大致设置在气泡生成区域11的中央。随着气泡生成区域11内所生成的气泡的增长，可移动件31相对于支承元件34是可移动的。利用支撑元件34，用于这种运动的支点33构成用于可移动件31的支承部分。
在气泡生成区域11的中央部分的上方，设置一个阻挡件(限制部分)64，用于将可移动件31的运动限制在一定的范围内，以便遏止气泡上游侧一半部分的增长。在液体从公用腔13向排放口18流动过程中，在阻挡件64上游一侧，设置一个低流速阻力区65，在该区域内，液体流动阻力比液体流动通道10内的阻力小。在流动区域65内，液体流动通道具有这样的结构，即没有上壁，或具有一个更大的横截面，以减少对液体流动的阻力。
上述结构提供了一种通常的目前所没有的特性的头结构，其中，通过可移动件31和阻挡件64的接触，除了排放口18之外，包括气泡生成区域11的液体流动通道10构成了一基本上封闭的空间。
在下文中，将详细地介绍本发明的液体排放头的液体排放操作。
图2A显示了在将能量例如电能施加在热生成元件52之前的一种状态，也就是在热生成元件生成热量之前的一种状态。需要指出的是，可移动件31被设置在这样的位置，即面对着由热生成元件52所产生的热量而生成的气泡的上游的一半，用于限制可移动件31的移动的阻挡件64被设置在气泡生成区域11的中央的上方。因此，通过这样设置的液体流动通道结构，液体流动通道的结构气泡的上游一半被可移动元件31所遏止。
图2B显示了一种状态，此时，气泡生成区域11内的一部分液体被热生成元件52加热，通过薄膜沸腾而形成的气泡40几乎增长到最大程度。在这种状态下，气泡40的生成而形成的压力波在液体流动通道10内传播，因此，液体从气泡生成区域的中央部分向上游侧和下游侧运动，在上游侧，由于气泡40的增长而导致的液体流动使可移动件31移动，同时在下游侧，排放液滴66从排放口18被排出。由于低阻力区域65的存在，在上游侧，液体通道对液体运动的阻力比下游侧小，便于液体流动在上游侧的液体移动，即向公用液体腔13的运动变成很大的流动，但是，当可移动件31被移动到靠近阻挡件64或与其64接触的位置时，超出这种状态的移动被限制，向上游方向的液体流动显著地减少。因此，气泡40向上游方向的增长也被可移动件31限制。采用这种方式，在气泡生成区域的上游侧形成最大的流动阻力，因此保证气泡在上游侧的增长基本上恒定。这种结构稳定排放液滴的形成，根据对应的频率改善它们的特性。
也是在此状态下，由于液体具有很大的向上游侧移动的力，可移动件31经受很大的向上游方向的张力。气泡40的增长受可移动件31的限制的那部分通过可移动件31和构成液体流动通道10的横向壁之间的间隙，到达可移动件31的上表面。这种气泡在下文被称作“累积的气泡(41)”。
在此情况下，从可移动件31到排放口的整个液体流动通道具有从上游侧向下游侧逐渐扩展的结构。
在本实施例中，在排放口一侧的气泡40和排放口之间的液体流动通道部分具有“直线相通状态”，其中，液体流动通道相对于液体流动是笔直的。更具体地说，气泡形成所产生的压力波传播方向与由此而形成的液体流动和排放方向一致，因此，实现了理想的状态，其中排放状态例如液滴66的排放方向和排放速度在很高的水平上稳定。在本发明中，作为用于实现或基本实现这种理想状态的条件，可以选用一种结构，其中，排放口18和热生成元件52，具体地说，对气泡下游侧有影响的热生成元件下游部分(在排放口一侧)直线相连。这种结构对应于这种状态，当液体流动通道内缺乏液体时，可以从排放口的外侧观察到热生成元件，具体地说是下游侧的热生成元件。
另一方面，由于可移动件31的运动被阻挡件64限制，气泡40的上游侧部分保持小的尺寸，由于液流向上游侧的惯性力，可移动件31向上游侧弯曲成凸形，可移动件31内具有应力。在这些区域，利用阻挡件64、液体流动通道的分隔壁53、可移动件31和支点33，硬挤入上游区域的气泡数量为零(虽然通过可移动件31和分隔壁53之间的不超过10μm的间隙的气泡被容忍)。
用此方式，向上游侧的液体流动被显著地限制，因此，避免了串到相邻的排放口，也阻止液体在液体流动通道内反向流动和出现压力波动，妨碍液体高速重新填充将在下文被介绍。
图2C显示了一种状态，当上述薄膜沸腾之后，气泡内的负压阻止液体流动通道内的液体向下游侧的运动，因此气泡40开始收缩。在这点上，由于由气泡的增长而引起的在上游方向上的液体流动力仍然显著存在，在气泡40开始收缩之后的一定时间内，可移动件31保持与阻挡件64接触，因此，气泡收缩主要引起液体从排放口18向上游侧的运动。由于如图2B所示，可移动件31向上游侧弯曲成凸型并充满应力，在图2C所示状态下，它趋向于释放这些应力以呈现一种向上游侧的凹型，因此，将上游液流拉回。因此，在一定点，这种可移动件的拉回力克服了上述液体向上游的移动力，因此，产生了微少的从上游侧向排放口的液流，因此，可移动件31减少它的弯曲程度并开始变成向上游侧的凹型。因此，在气泡40的上游侧和下游侧之间临时产生一种不平衡状态，这样液体流动通道中的全部液体流向排放口。
此后，通过保持可移动件31与阻挡件64仍然接触，除了排放口18之外，包括气泡生成区域11的液体流动通道10仍然保持基本上封闭的空间，所以气泡40的收缩能量施加一很强的力，用于使排放口18附近的液体向上游侧运动。在这点上，弯液面M显著地从排放口18向液体流动通道10缩回，因此，与被排放的液滴66相连的液柱被一个很大的力突然切断。因此，如图2D所示，保持在排放口18外面的小液滴或卫星滴67被减少。
图2D显示一种状态，即气泡消失过程几乎被完成，被排放的液滴66与弯液面M分离。在低流动阻力区域65，可移动件31的推斥力和处于消失过程中的气泡的接触力克服了液体向上游方向的移动力，因此可移动件31开始向下运动，导致液体向低流动阻力区域65的下游侧运动，因此可移动件31和阻挡件64脱离彼此接触或基本接触状态。因此，由于低的流动阻力，向低流动阻力区域65的下游侧的液体流动突然变得很大，从而，通过阻挡件64，进入液体流动通道10。从而，快速地将弯液面M拉入液体流动通道10的液体流动快速降低，以相对低的速度，弯液面M开始恢复到气泡生成之前的状态，同时尽可能地与保持在排放口18外侧的液柱分离或具有向排放口18的凸形。具体地说，弯液面M的恢复流动和来自上游侧的重新填充液体会合，在排放口18和热生成器2之间形成一个流速几乎为0的区域，因此，获得弯液面M迅速的收敛。从而，本发明显著地减少了由于液柱分离而形成并喷在印迹品上的卫星滴(satellite)，所述卫星滴降低了图象质量，或减少了在排放口附近的沉积，因此，反过来影响了液滴的排放方向或会导致有缺陷的排放，虽然这种现象也取决于墨水的表面张力和粘度。
由于在被显著地拉入液体流动通道之前，弯液面M自身开始恢复，即使液体流动速度自身不足够大，在一个短的时间内，弯液面M完成恢复，尽可能地提供液流，以减少弯液面的超出，换句话说，弯液面向外部的运动超出排放口18并在一个极短的时期内终止，在排放口18处出现这种超出和会聚之后，发生振动削弱现象。由于这种振动削弱也对印迹质量不利，本发明确保以稳定的方式高速印迹。
此外，由于上述的通过可移动件31和阻挡件64之间的部分流进液体流动通道10的液流增加了在顶板50的壁的流速，如图2D所示，保持在这个区域内的小气泡可以被极大地减少，以改善液体排放的稳定性。
另一方面，由于如图2C所示快速的弯液面牵引，在排放液滴66之后立刻产生的一些卫星滴67非常接近，并经历所谓的滑流现象，其中，这种卫星滴被其后生成的空气涡流拉向排放的液滴66。
上述现象将被更详细地介绍。在普通的液体排放头中，在从排放口排放时刻，液滴不能变成一个球，但是液滴以一种接近一在引导端具有球型部分的液柱的状态被排放。众所周知，当从主液滴和弯液面被拉出并切断时，尾部形成卫星滴，它与主液滴一起被喷向记录介质。这种卫星滴飞离主液滴后，由于受到弯液面的牵引作用，具有较小的速度，在记录介质上的附着位置与主液滴的附着位置不同，因此降低了印迹质量。在本发明的液体排放头中，弯液面的牵引力比普通的液体排放头中的弯液面的牵引力大，跟着主液滴的尾部被有力地拉回，所以，尾部和弯液面经受强大的分离力并被更早地分离。因此，尾部形成的卫星变得更小并更接近主液滴。此外，由于尾部不能连续地被弯液面拉，排放速度不能变低，卫星滴67被所谓的滑流现象拉向排放液滴66。
图2E显示了一种比图2D更进一步的状态。卫星滴67更接近液滴66，滑流现象引起的吸引力也增加。另一方面，由于气泡40消失的完成和在可移动件31向一个比初始位置还低的位置的运动中的越位，从上游侧向排放口18的液体流动导致吸引上游侧的液体并将液体从排放口18排出。另外，由于包括阻挡件64的液体流动通道的横截面增加，向排放口18的液流增加，因此加速了弯液面M返回排放口18。这些事实彻底地改善了本发明的重新填充性能。
在气泡消失时，形成气穴现象，由于气泡消失点和排放口18被可移动件31的向下运动所分离，由气穴现象所形成的冲击波没有被直接地传送到排放口18，主要被可移动件31吸收了。因此虽然气穴现象引起的冲击波到达弯液面，小液滴即所谓的微点也很少从弯液面生成，尽可能地减少这种微点在印迹品上的沉积现象和由此引起的对图象质量的损坏或减少这种微点在排放口18附近的沉积现象，减少对排放液体稳定性的损坏。
在可移动件31的作用下，由气泡消失所引起的气穴现象的位置向支点移动，因此，减少了对热生成器2的损伤。在可移动件31和热生成器2之间也引起稠化墨水的强迫运动，因此，排斥来自封闭区域的这种墨水，从而改善了排放能力的持久性。同时，这种现象减少了这个区域内热生成器上的凝聚，因此，改善了液体排放的稳定性。
图2F显示了一种比图2E更进一步的状态，此时卫星滴67进入排放液滴66。卫星滴67和排放液滴66的这种结合在别的实施例中并不是在每次排放中都一定发生的，发生或不发生取决于不同的条件。然而，通过至少减少或完全消除卫星滴，主液滴和卫星滴在记录介质上的附着位置几乎不能移动，因此，对印迹质量的影响极小。因此尽可能地增加图象锐度，因此改善了印迹质量，减少了印迹介质的沾污缺陷或这种卫星滴形成的薄雾对记录设备内的影响。
另一方面，当可移动件31越位之后，可移动件31开始向阻挡件64方向移动，这种运动被由可移动件31的形状和扬氏模量以及流动通道内的液体的粘度和特定的重力所确定的衰减的震动会聚，可移动件31最终停止在初始位置。
可移动件31向上的运动控制了从公用腔室13向排放口18的液流，因此弯液面M的运动迅速地集中在排放口附近。尽可能地显著地减少使排放状态不稳定和使印迹质量变差的因素，例如弯液面的超出现象。
本发明不仅适用于具有上述结构的液体记录头，而且适用于这种结构的液体排放头，即在热生成元件上产生的气泡通过排放口与空气相通，或适用于这种液体排放头，即利用电机械转换元件例如压电元件作为排放能生成元件。
<记录头的排放口阵列的结构>
图3～5示意性显示了实现本发明的不同记录头内排放口的阵列结构。这些附图显示了一种从印迹纸张的印迹表面透过记录头所看到的状态，其中MAIN表示主扫描方向(纸张传送方向)，SUB表示辅助扫描方向。
(1)记录头1
如图3所示，记录头1具有一用于作为第一种墨水即黑色墨水的排放口阵列BK1，和一用于彩色墨水的排放口阵列C1、C2、C3，都平行于辅助扫描方向。排放口阵列C1、C2、C3用于排放多种不同颜色的墨水，并沿主扫描方向直线布置。用于黑色墨水的排放口阵列BK1的宽度几乎与直线布置的三个彩色排放口C1、C2、C3的宽度相同。
具有上述结构的记录头1构成喷墨记录头的一种代表性结构，其中重点在于黑色墨水的印迹速度和记录头的制造成本。
(2)记录头2
如图4所示，记录头2具有一用于作为第一种墨水即黑色墨水的排放口阵列BK2，和一用于彩色墨水的排放口阵列C4、C5、C6，都平行于辅助扫描方向。排放口阵列BK2、C4、C5、C6具有相同的宽度。
具有上述结构的记录头2构成喷墨记录头的一种代表性结构，其中重点在于黑色墨水和彩色墨水的印迹速度。
(3)记录头3
如图5所示，记录头3具有一用于作为第一种墨水即黑色墨水的排放口阵列BK3，和5个用于彩色墨水的排放口阵列C7～C11，都平行于辅助扫描方向。用于彩色墨水的排放口阵列C7～C11具有相同的宽度，同时用于黑色墨水的排放口阵列BK3的宽度大约是用于彩色墨水的排放口阵列C7～C11的宽度的两倍。
记录头3的这种结构不仅改善了黑色印迹速度，而且通过在C7和C11、C8和C10使用相同的颜色，在记录头3的俩个扫描方向上获得相同的彩色墨水在记录纸张上的喷墨顺序。更具体地说，彩色墨水在记录纸张上的喷墨顺序可以被制造成相同的，即这样的顺序，即记录头3在扫描方向a上，喷墨顺序是C7、C8和C9，记录头3在扫描方向b上、喷墨顺序是C11、C10和C9。
与别的记录头(例如图4所示)相反，其中，在向前和反向的扫描运动之间，彩色墨水的喷墨顺序不同，记录头3在色彩生成上没有区别，通过转换扫描方向，导致墨水在记录纸张上的不同顺序的重叠顺序，因此，确保满足在两个扫描方向上的印迹，获得高速的彩色印迹。
在记录头3仅进行黑色印迹时，在整个宽度上，黑色排放口阵列BK3被激活，从而进行高速印迹操作。另一方面，在混合进行黑色和彩色印迹时，在彩色印迹之前，在纸张输送方向上，仅仅在彩色墨水的排放口阵列C7～C11上游侧的黑色排放口阵列BK3的一半(图5中的部分A)进行黑色印迹，因此，形成黑色印迹区。随后，记录介质在纸张输送方向上被输送黑色排放口阵列BK3的一半宽度，随后在上述黑色印迹区域内进行彩色印迹。
<墨水>
(1)黑色墨水
对于黑色墨水中的黑色颜料，优先使用例如碳黑。通过自身分散或通过一种分散剂，碳黑可以被分散在墨水内。
(自身分散的碳黑)
自身分散碳黑可以是这样一种碳黑，例如至少一种亲水原子团(阴离子或阳离子)作为离子原子团直接或通过另一种原子团被粘接在碳黑的表面。这种自身分散碳黑能够减少或省略用于使碳黑分散的分散剂。
对于将阴离子原子团直接或通过另一种原子团粘接在其表面上的碳黑，表面被粘接的亲水原子团包括-COO(M2)、-SO3(M2)、PO3H(M2)和PO3(M2)2，其中M2表示氢原子、一种碱性金属、一种胺原子团或一种有机胺原子团。其中，由于在墨水内的满意的分散性能，通过表面粘接-COO(M2)、或-SO3(M2)而具有阴离子性的自身分散碳黑可以被有利地应用在本发明中。在上述的M2中，碱性金属包括锂、钠、钾、铷和铯，有机胺原子团包括甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、甲醇胺、二甲醇胺、三甲醇胺。本实施例的包含自身分散碳黑的墨水可以改善被记录图象的耐湿性，可以被使用于这个领域，其中，在所述分散的碳黑中，M2是一胺原子团或有机胺原子团。这可能是由于当这种墨水被排放到记录介质上时，胺原子团被分解，氨挥发。M2是胺原子团的自身分散碳黑可以被这样获得，例如利用离子交换方法，通过用胺盐替代自身分散碳黑中的碱金属，或添加酸以获得一H型，然后添加氢氧化胺，以便添加一种胺原子团作为M2。
可以这样制备自身分散碳黑，例如通过使碳黑与次氯酸钠氧化，因此使-COONa原子团化学结合到碳黑的表面。
上述不同的亲水原子团可以被直接地粘接在碳黑的表面，或间接地利用别的原子团粘接在碳黑的表面。另一种原子团包括由1～12个碳原子组成的直线形或分支的烷基原子团、取代的或未取代的亚苯基原子团。用于亚苯基或亚葵基原子团的替代物可以是例如1～6个碳原子组成的直线形或分支的烷基原子团。另一种原子团和亲水原子团的结合包括-C2H4COO(M2)、-Ph-SO3(M2)和-Ph-COO(M2)，其中Ph代表苯基原子团。
在本发明中，两种或多种上述自身分散碳黑可以被适当地选择作为用于墨水的着色材料。相对于墨水总重量，自身分散碳黑被添加的数量最好在0.1～15wt％，最佳是1～10wt％。在这种范围内，自身分散碳黑可以在墨水内保持满意的分散状态。除了自身分散碳黑之外，例如染料也可以作为着色材料被添加，以便调整墨水的颜色。
(普通碳黑)
作为用于黑色墨水的染色材料，可以使用非自身分散类型的普通碳黑。这种碳黑可以是，例如炉黑、灯黑、乙炔碳黑或槽黑，例如Raven 7000、Raven5750、Raven5250、Raven5000 ULTRA、Raven3500、Raven2000、Raven1500、Raven1250、Raven1200、Raven1190 ULTRA-II、Raven1170、Raven1255(上述由哥伦比亚有限公司生产的)，Blackpearls L、Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch700、Monarch800、Monarch880、Monarch900、Monarch1000、Monarch1100、Monarch1300、Monarch1400、Valcan XC-72R(上述由Cabott Inc生产的)，Color Black FW1、Color BlackFW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color Black FW200、Color BlackS150、Color Black S160、Color Black S170、Printex35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Printex 140V、Special Black6、Special Black5、Special Black4A、Special Black4(上述由Degussa Inc生产的)、No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA600、MA7、MA8、MA100(上述由Mitsubishi Chemical Co生产的)等等。但是并不局限于这些示例，可以使用众所周知的碳黑。同样磁性微粒例如磁铁矿或铁氧体、或钛黑可以被用作黑色颜料。
在使用这种普通的碳黑作为黑色墨水的色彩材料时，一种分散剂最好被添加在墨水内，以便在含水介质中获得稳定的分散。为此目的，最好使用例如具有离子原子团的分散剂并能够利用碳黑在含水介质中稳定的分散的功能的分散剂，这种分散剂包括苯乙烯-丙烯酸酯橡胶、苯乙烯-丙烯酸烷丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸-烷丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-烷基丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-马来酸半酯共聚物、乙烯葵-丙烯酸酯橡胶、乙烯葵-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酐-马来酸半酯聚合物和盐。其中，最好每种的平均分子量是1000～30000，最佳是3000～15000。
(黑色墨水中的盐)
根据记录介质的种类，一种盐可以被包含在黑色墨水中，以避免图象质量波动，用稳定的方式提供一具有极高密度的高质量的图象。
同一篇文献中，对于在黑色区域内仅由黑色墨水形成的部分和由黑色墨水和彩色墨水混合形成的部分的情况，包含在墨水内的盐避免了这些部分之间在黑色图象密度上的相互差别，因此提供了在视觉上没有不愉快的感觉的图象。
本发明中被包含在黑色墨水内的盐最好至少是下述成分中的一种，即(M1)2SO4、CH3COO(M1)、Ph-COO(M1)、(M1)NO3、(M1)Cl、(M1)Br、(M1)I、(M1)2SO3和(M1)2CO3，其中M1代表碱性金属、一种胺原子团或有机胺原子团，Ph代表苯基原子团。碱性金属包括锂、钠、钾、铷和铯，有机胺原子团包括甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、乙基胺、二乙基胺、三乙基胺、甲醇胺、二甲醇胺、三甲醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。在上述盐中，由于能够满意地与自身分散碳黑相容，更具体地说，由于当沉积在记录介质上时的优越的固-液分离效果，特殊的硫酸盐(例如硫酸钾)和苯甲酸(例如苯甲酸胺)能够在不同的记录介质上形成良好质量的喷墨记录图象。
染色材料的含量例如本发明的黑色墨水中的自身分散碳黑，最好是相对于墨水的总重量为0.1～15wt％，优选是为1～10wt％。相对于墨水的总重量，盐的含量最好是0.05～10wt％，优选是0.1～5wt％。在黑色墨水内，具有上述含量的染色材料和碳黑能够提供更优异的效果。
(黑色墨水中的含水介质)
本发明的黑色墨水中的含水介质例如可以是水或水的混合物和水溶性有机溶剂。对于水溶性有机溶剂，可以选择具有阻止墨水干燥效果的溶剂。这种溶剂可以包括具有1～4个碳原子的烷基酒精，例如甲基酒精、乙基酒精、丙基酒精、异丙基酒精、丁基酒精、仲丁基酒精或四丁基酒精；氨化物，例如二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；酮或酮醇例如丙酮或双丙酮酒精；醚例如四氢呋喃或二氧杂环乙烷；聚二醇例如聚乙二醇或聚丙二醇；具有2～6个碳原子的烷撑二醇例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、1，2，6己三醇、硫代二甘醇、己二醇或二甘醇；低烷基醚醋酸盐例如聚乙二醇单甲基醚醋酸盐；甘油；低烷基醚或多元醇例如乙二醇单甲基(或乙基)醚、二甘醇甲基(或乙基)醚、三甘醇甲基(或乙基)醚；多元醇例如三烃甲基丙烷或三烃甲基乙烷；N-甲基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮。上述的水溶性有机溶剂可以被单独使用或作为混合物使用。最好使用去离子水。
本发明黑色墨水中的水溶性有机溶剂的含量并不局限于此，但是相对于整个墨水总重量，最好在3～50wt％。相对于墨水总重量，包含在墨水内的水的含量最好是50～95wt％。
(墨水特性：特别是墨水的喷放特性和在记录介质上的渗透性)
本发明的黑色墨水可以被用作用于书写用具的墨水或用于喷墨记录的墨水。对于喷墨记录方法，众所周知的记录方法是向墨水施加动能以便喷出液滴的方法，和向墨水施加热能通过墨水内产生的气泡排放液滴的记录方法，本发明的墨水适用于这些记录方法。当使用本发明的黑色墨水进行喷墨记录时，这种墨水最好具有从喷墨头被排放出的特性。对于从喷墨头中被喷出的特性，墨水的粘度最好是1～15cps，表面张力至少等于25mN/m(达因/厘米)，粘度最佳是1～5cps，表面张力最佳是25～50mN/m(达因/厘米)。
为了测量墨水在记录介质上的渗透性，众所周知利用Bristov方法测量Ka值。在墨水液滴被排放后的预定时间t之后，用每平方米的墨水量V或用进入记录介质的墨水渗透量V(ml/m2＝μm)所表示的墨水渗透性用下列公式表示：
V＝Vr+Ka(t-tw)1/2
随即在墨水液滴进入记录介质的表面之后，墨水主要在记录介质的表面不均匀处(表面粗糙)被吸收，而且很少渗进内部。这种时期用一个恒定时间tw表示，在这个恒定时间内在记录介质不均匀处被吸收的墨水数量是Vr。在墨水沉积的接触时间流逝之后，渗入记录介质的墨水数量按超出这种接触时间的时间也就是(t-tw)的1/2乘方增加。Ka值是这种增加的比率系数并对应于渗透率，可以使用Bristov方法，利用用于液体的动态渗透测试器S(例如由ToyoSeiki Mfg.Co所制造的动态渗透测试器)测量Ka值。在本发明上述实施例中的墨水内，Ka值最好小于1.5，最佳的是至少等于0.2并小于1.5，以便改善被记录的图象的质量。小于1.5的Ka值被认为在墨水渗透进入记录介质的早期阶段诱发固-液分离，因此形成高质量的图象，并几乎没有毛须。在本发明中，利用Bristov方法测量Ka值时，使用普通纸(例如在光电复印机、页式打印机(激光打印机)或佳能公司所制造的喷墨记录打印机上使用的PB纸，或光电复印机上所使用的PPC纸)作为记录介质。测量环境是普通的办公室环境，例如温度为20～25℃，湿度为40～60％。
所推荐的具有上述特性的含水介质的成分包含例如甘油、三胫甲基丙烷、硫代二甘醇、乙二醇、二甘醇、异丙醇和乙炔醇。
(2)彩色墨水
作为本发明彩色墨水中所使用的着色材料，可以使用众所周知的染料和颜料。对于染料例如可以使用酸性染料、直接染料。例如无论是否它们是公知的或新近合成的，只要颜色和密度合适，多数阴离子染料可以被使用。也可以使用这些染料的混合物。
下文给出阴离子染料的示例
(i)黄色色料
C.I.直接黄8，11，12，27，28，33，39，44，50，58，85，86，87，88，89，98，100，110，132；
C.I.酸性黄1，3，7，11，17，23，25，29，36，38，40，42，44，76，98，99；
C.I.反应黄2，3，17，25，37，42；
C.I.食品黄3。
(ii)红色色料
C.I.直接红
2，4，9，11，20，23，24，31，39，46，62，75，79，80，83，89，95，197，201，218，220，224，225，226，227，228，229，230；
C.L.酸性红
6，8，9，13，14，18，26，27，32，35，42，51，52，80，83，87，89，92，106，114，115，133，134，145，158，198，249，265，289；
C.I.反应红7，12，13，15，17，20，23，24，31，42，45，46，59；
C.I.食品红87，92，94。
(iii)兰色色料
C.I.直接蓝1，15，22，23，25，41，76，77，80，86，90，98，106，108，120，158，163，168，199，226；
C.I.酸性蓝
1，7，9，15，22，23，25，29，40，43，59，62，74，78，80，90，100，102，104，117，127，138，158，161；
C.I.反应蓝4，5，7，13，14，15，18，19，21，26，27，29，32，38，40，44，100。
(iv)黑色色料
C.I.直接黑17，19，22，31，32，51，62，71，74，112，113，154，168，195；
C.I.酸性黑2，48，51，52，110，115，156；
C.I.食品黑1，2。
(溶剂)
用于包含上述适用于彩色墨水的着色材料的墨水的溶剂或分散介质可以是例如水或水的混合物和水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂可以类似于上述用于黑色墨水的水溶性有机溶剂。在用喷墨记录方法(例如气泡喷墨方法)将这种彩色墨水沉积在记录介质上时，最好将墨水调整到所期望的粘度和表面张力，以便获得满意的喷墨排放性能。
(着色材料的含量)
彩色墨水内的着色材料的含量可以被适当地选择，例如在使用喷墨记录方法时，以便墨水具有满意的喷墨排放性能并具有所期望的颜色和密度，但是作为标准，最好相对于墨水的总重量，含量为3～50wt％。当重点在于黑色图象的视觉均匀性时，最好选择彩色墨水中的染料浓度不超过彩色墨水的总重量的10wt％。墨水中所含的水的数量最好是墨水的总重量的50～95wt％。
(彩色墨水的渗透性)
在上述的彩色墨水中，最好选择Ka值至少为5，以便在记录介质上形成高质量的图象。由于具有这种Ka值的墨水具有高的渗入记录介质的渗透能力，即使当从黄色、品色和青色中至少选择两种颜色所形成的图象周相互邻接的方式被记录时，也可以遏止相邻图象之间的墨水析水，当通过叠加这些墨水以形成二级图象时，由于每种墨水具有高的渗透性，对于不同色彩的相邻图象，墨水析水(bleeding)可以被有效地遏止。利用公知的方法例如添加表面活性剂或添加渗透溶剂例如乙二醇醚，彩色墨水的Ka值可以如上所述那样被调整。可以适当选择添加的数量。
在下文中将适当介绍本发明的墨水制备，其中除非特别说明，份数和百分比是重量份数和重量百分比。
首先介绍颜料分散1的制备。
(颜料分散1)
具有指定表面区域230m2/g的10克碳黑和70ml/100g的磷酸二丁酯(DBP)和3.41克磷-氨基-氮-苯甲酸(P-amino-N-benzoic acid)被混合在72克水中，1.62克硝酸被一滴一滴地添加，混合物在70℃下被搅拌。通过将1.07克亚硝酸钠溶解在5克水中并将它们添加在上述溶液中再连续搅拌一小时，可以获得所需溶液。所获得的浆液被滤纸过滤(被Advantis Co所生产的第2号Toyo滤纸)，用水充分洗涤过滤的颜料，在炉中在90℃下干燥，然后放入水中，获得浓度为10wt％的含水颜料分散剂。用此方式，下列亲水原子团被引到碳黑的表面：
因此，按照下述配方，使用上述颜料分散剂1制备黑色墨水1：
(黑色墨水1)
颜料分散剂1                                     30份
苯甲酸胺                                        1份
三烃甲基丙烷                                    6份
甘油                                            6份
二甘醇                                          6份
乙炔乙二醇-乙烯化氧附加产品(Kawaken Fine Chemical Co.所生产的
Acetylenol EH(商标名))                          0.2份
水                                              剩余部分
在上述成分的黑色墨水中，由于上述亲水原子团被引到碳黑的表面，黑色着色材料具有高的分散能力。通过将这种碳黑与包含将在下文介绍的由金属离子组成的反应剂的相互反应的彩色墨水混合，黑色着色材料的亲水原子团与金属离子反应，以生成黑色着色材料的沉淀物。阻止黑色着色材料移向邻近黑色墨水印迹区域的非反应彩色墨水印迹区域，从而，在黑色墨水印迹区域和非反应彩色墨水印迹区域之间，墨水析水现象被减少。
通过混合下述成分，不同的彩色墨水(黄色墨水1、品红色墨水1、青色墨水1)被制备。在制备时，在足够搅拌下，所述成分在水中溶解，在压力下，所获得溶液被Fuji Photo Film Co所生产的孔径为3μm的微型过滤器所过滤。
(黄色墨水1)
乙炔乙二醇-乙烯化氧附加产品(Kawaken Fine Chemical Co.所生产的
Acetylenol EH(商标名))                          1.0份
三烃甲基丙烷                                    6份
甘油                                            6份
2-吡咯烷酮                                      6份
C.I.酸黄23                                      3份
水                                              剩余部分
(品红色墨水1)
乙炔乙二醇-乙烯化氧附加产品(Kawaken Fine Chemical Co.所生产的
Acetylenol EH(商标名))                          1.0份
三烃甲基丙烷                                    6份
甘油                                            6份
2-吡咯烷酮                                      6份
C.I.酸红52                                      3份
水                                              剩余部分
(青色墨水1)
乙炔乙二醇-乙烯化氧附加产品(Kawaken Fine Chemical Co.所生产的
Acetylenol EH(商标名))                          1.0份
三烃甲基丙烷                                    6份
甘油                                            6份
2-吡咯烷酮                                      6份
C.I.酸蓝9                                       3份
水                                              剩余部分
通过将表1中的所示数量的硝酸镁添加到上述的青色墨水1中，也可以获得青色墨水2和3。然而，根据所添加的硝酸镁的数量，用此方式调整水的数量，即别的成分的浓度与原青色墨水1中的相同。
                表1
  所添加的硝酸镁的数量   金属离子浓度
  青色墨水2   0.30％   0.049％
  青色墨水3   0.45％   0.075％
在本实施例中，作为金属盐将硝酸镁添加到反应性墨水内，二价的镁离子(Mg2+)作为金属离子溶解在墨水内，但是也可以从Ca2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、La3+、Nd3+、Y3+和Al3+选择多价金属阳离子。
在上文中，反应性彩色墨水所包含的金属盐(硝酸镁)的数量是0.30wt％或0.45wt％，但是包含在反应性墨水内的金属盐的浓度可以是0.1～0.5wt％的范围。
(析水和白雾的评估)
在图1所示的记录头1的排放口阵列中，上述墨水如表2所示的1～5那样结合，利用改进型号的佳能喷墨打印机BJF800，图6A～6C所示的三个评估图象被记录在记录介质上。在图6A～6C中，用黑色墨水和反应性彩色墨水记录区域X。
黑色墨水以600×600dpi的排放密度被排放，每个液滴的排放量是30毫微克(ng)，同时以1200×600dpi的排放密度排放彩色墨水，每个液滴的排放量是6.5毫微克。黑色印迹区域被彩色墨水按照表3所示的负荷(％)被覆盖。
                         表2
  喷嘴阵列组合   BK1   C1   C2   C3
  1   黑色墨水1   青色墨水3   青色墨水1   青色墨水1
  2   黑色墨水1   青色墨水1   青色墨水3   青色墨水1
  3   黑色墨水1   青色墨水1   青色墨水1   青色墨水3
  4   黑色墨水1   青色墨水3   青色墨水2   青色墨水1
  5   黑色墨水1   青色墨水1   青色墨水2   青色墨水3
表3
  喷嘴阵列组合   C1   C2   C3
  条件1   1   20％   0％   0％
  条件2   2   0％   20％   0％
  条件3   3   0％   0％   20％
  条件4   4   10％   10％   0％
  条件5   5   0％   10％   10％
在黑色墨水和彩色墨水的混合印迹中，纸张的进给数量等于彩色排放口阵列的宽度，所以，为了黑色印迹，仅仅使用对应于从纸张输送方向上(主扫描方向)的上游端开始的彩色排放口阵列宽度的黑色排放口阵列BK1部分(图3中B部分)。
图6A～6C所示的三个图案被记录在不同国家的市场上能够得到的几种普通纸中的任一种纸张上(佳能所提供的PB纸张、佳能所提供的Brilliant whitepaper、Union Camp所提供的Great White Inkjet、Hammermill所提供的JetPrint、Xero所提供的Xero 4024、Hewlett Packard所提供的Bright White Inkjet纸、Aussedat Rey所提供的Rey Jet)，作为每种条件的最低标准，对记录纸张上的样品进行评估。
结果被评估为：
○很少发现墨水析水和白雾，可以接受
◎没有发现墨水析水和白雾
评估结果如表4所示
                          表4
  黑色印迹区域和C1墨水区域之间   黑色印迹区域和C2墨水区域之间   黑色印迹区域和C3墨水区域之间   黑色印迹中单位区域内金属离子
  条件1   ◎   ◎   ◎   0.214ng/mm2
  条件2   ○   ◎   ◎   0.214ng/mm2
  条件3   ○   ○   ◎   0.214ng/mm2
  条件4   ◎   ◎   ◎   0.178ng/mm2
  条件5   ○   ◎   ◎   0.178ng/mm2
如上所述，通过在彩色墨水中存在高浓度的金属盐，与黑色墨水的相互反应性增加，以减少墨水析水和白雾，但是高浓度的金属盐对图象的可靠性不利，由于包含在沉积在记录头的排放表面上的墨雾内的金属离子趋向于损坏排放表面，也由于随着添加在墨水内的金属离子浓度的增高，墨水的粘度也增高，因此，有害地影响墨水的排放稳定性。期望减少墨水析水和白雾，同时使相互反应的墨水内的金属离子的浓度在一较低的水平。
表4所示结果表示在条件1和4时，能够获得满意的墨水析水和白雾的结果。条件1和4中的记录头的结构是这样的，从排放口阵列C1中所排放的墨水内，金属离子的浓度最高，从排放口阵列C2中所排放的墨水内和从排放口阵列C3中所排放的墨水内的金属离子的浓度顺序降低。在相邻的排放口阵列中，金属离子的浓度可以是相同的，但是在纸张输送方向(主扫描方向)的下游侧的排放口阵列中的金属离子的浓度不能高于上游侧排放口阵列中的金属离子的浓度。
如上所述，随着距黑色墨水排放口阵列BK1内的墨水排放部分(B部分)所形成的黑色印迹的印迹的印迹距离的增加，包含在从彩色排放口阵列C1、C2或C3排放出的墨水内的金属离子的浓度变高。作为整体，尽可能地降低反应性墨水内的金属离子的浓度，减少墨水析水和白雾，因此获得高质量的印迹图象，同时使记录头的可靠性更高。
已经发现，通过改变在条件2、3和5中的印迹方法，可以获得令人满意的墨水析水和白雾。
例如，通过在黑色墨水之前，首先输送纸张用于沉积高浓度的金属离子反应性墨水，将高浓度的金属离子反应性墨水沉积在记录介质上，然后使纸张返回，使用黑色墨水进行记录，能够减少墨水析水和白雾。对于条件3的结构，使用这种印迹方法，记录介质向前输送到一位置，即使用记录头的排放口阵列C3记录的记录区域，使用阵列C3(包括在黑色区域内的涂覆)进行记录。然后记录介质被反向输送，利用记录头的阵列C1和阵列BK1的B部分进行记录。随后记录介质向前运动，用阵列C2进行记录。这种结构被称作条件6，评估结果如表5所示。如表5所示，条件6的记录方法在墨水析水和白雾方面令人满意，但是条件6中的记录速度更低。
                      表5
  黑色印迹区域和C1墨水印迹区域之间   黑色印迹区域和C2墨水印迹区域之间   黑色印迹区域和C3墨水印迹区域之间
  条件6   ◎   ◎   ◎
  条件7   ◎   ◎   ◎
作为另一种印迹方法，可以在两或多行程中进行多次通过记录。多次通过记录意味着一种记录方法，即每种颜色的喷嘴阵列扫描运动n次，完成记录区域内的图象。在这种分开记录中，扫描次数被称作记录通过次数，根据通过的次数的增加，每次扫描的记录负荷被减少，因此通过完成n次扫描，图象被完成。利用这种方法，由于每次扫描中沉积在记录介质上的墨水数量被减少，与单次通过记录相比，改善了每次扫描中墨水在记录介质上的固定性，因此墨水析水和白雾可以被减少。
在条件3下的这种多次通过(4次通过)记录被称作条件7，评估结果在表5中被显示。如表5所示，这种条件提供了令人满意的墨水析水和白雾的结果，但是与条件3相比，记录速度非常低。
如上所述，在一定的记录条件下，墨水析水和白雾可以被减少，但是在这些情况下，记录速度被降低。相反，使用本发明的记录头，墨水析水和白雾可以达到令人满意的水平，同时阻止记录速度的损失，在本发明的记录头中，随着距黑色墨水排放口阵列BK1的墨水排放部分(B部分)所形成的黑色印迹的印迹距离的变小，包含在从排放口阵列C1、C2或C3所排放的墨水内的金属离子的浓度增加。
在本实施例中，介绍了添加有不同数量的硝酸镁的青色墨水引入排放口阵列C1、C2或C3的情况，但是墨水的色彩并不受限制，如果随着距黑色印迹的印迹距离的变小，包含在从排放口阵列C1、C2或C3所排放的墨水内的金属离子的浓度增加，墨水的色彩不受限制可以被任意地选择。
例如，通过使用上述的记录头1，并将黑色墨水1引入排放口阵列BK1，青色墨水3(金属离子浓度为0.075％)引入排放口阵列C1，品红色墨水1(金属离子浓度0％)引入排放口阵列C2，黄色墨水1(金属离子浓度0％)引入排放口阵列C3，对于彩色墨水内的金属离子浓度，能够获得类似于上述条件1的条件，因此，可以获得类似于表4所示的条件1的结果。
本发明不仅适用于图3所示的记录头1的结构。例如在图4所示的记录头2的结构内，沿阵列C4、C5和C6的顺序，距黑色墨水排放口阵列BK2所形成的黑色印迹的印迹距离增加，所以，沿阵列C4、C5和C6的顺序，被引入排放口阵列的墨水内的金属离子的浓度递减。
在图5所示的记录头3的结构中，在扫描方向a上在彩色印迹时，沿阵列C7、C8和C9顺序，距黑色墨水排放口阵列BK3的部分A所形成的黑色印迹的印迹距离增加，同时，在扫描方向b上在彩色印迹时，沿阵列C11、C10和C9顺序，距黑色墨水排放口阵列BK3所形成的黑色印迹的印迹距离增加，所以沿阵列C7、C8和C9顺序和沿阵列C11、C10和C9顺序，引入排放口阵列的墨水内的金属离子浓度降低。上述不同的金属离子浓度在最外侧排放口阵列中浓度最高，沿向内侧阵列方向上浓度降低。
此外，在本实施例中，已经解释了黑色和彩色之间的墨水析水现象和白雾，但是彩色组合并不局限于此。通过金属离子和颜料之间的反应，介绍了本实施例的反应性，但是本发明的头结构和记录设备自然适用于任何相互反应性。
在本实施例中，已经介绍了这种情况，即用于反应墨水的排放口阵列被形成在单独一个头单元内，但是本发明也适用于排放口阵列被形成在不同头单元内的情况，喷墨记录设备可以被这样构成，以便能够利用这种排放口阵列结构在记录介质上记录。
<记录头的墨水排放表面的擦拭>
下文将结合图7A和7B介绍记录头的墨水排放表面的擦拭方法，其中W表示擦拭方向。
图7A所示示例中，使用了图1所示的记录头，其中被引入各自的彩色墨水排放口阵列的墨水内金属离子的浓度在阵列C1中最高，沿C1、C2和C3的顺序降低。
通过沿图7A所示方向移动被设置在记录设备内的擦拭器，进行对记录头1的墨水排放表面的擦拭。在这种操作中，擦拭器4按照C1、C2和C3的顺序通过彩色墨水排放口阵列。墨水从排放口流出，擦拭器4按照C1、C2和C3顺序，依次擦拭来自C1、C2和C3的墨水。因此，首先浸入擦拭器4的具有相对高金属离子浓度的墨水被后浸入擦拭器4的具有相对低金属离子浓度的墨水所冲淡，因此，至少在端部(与记录头的墨水排放表面接触)金属离子的浓度被降低，因此遏止了添加物的积聚。
这种从使用相对高金属离子浓度的墨水的排放口阵列，到使用相对低金属离子浓度的墨水的排放口阵列的顺序擦拭，能够至少减少擦拭器4端部所包含的金属离子浓度，因此，容易避免金属离子沉积在擦拭器的端表面上。
本发明的擦拭方法不仅适用于图3所示结构的记录头1，例如也适用于图4所示结构的记录头2，在记录头2中，墨水排放口阵列内的彩色墨水的金属离子浓度按照C4、C5和C6的顺序降低，如图7B所示，擦拭器从左向右移动，按照阵列BK2、C4、C5和C6的顺序进行擦拭操作，因此，至少减少了包含在擦拭器4端部内的金属离子浓度，轻易地避免了金属离子在擦拭器端表面的积聚。
同样在图5所示的记录头3的结构内，彩色墨水排放口阵列内的墨水的金属离子浓度按照BK3、C7、C8和C9和C11、C10和C9的顺序降低，擦拭器首先从左到右按照C7、C8和C9顺序进行擦拭，然后按照C11、C10和C9的顺序进行擦拭，因此，至少减少了包含在擦拭器4端部内的金属离子浓度，轻易地避免了金属离子在擦拭器端表面的积聚。
如上所述，本发明的喷墨记录头和安装有这种喷墨记录头的记录装置被这样构造，即在距用于第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹具有相对短的印迹距离的排放口阵列中，所引入墨水的相互反应性等于或大于距上述排放口阵列所形成的印迹具有相对长的印迹距离的排放口阵列中墨水的相互反应性，或在距用于第一种墨水的排放口阵列具有相对短的距离的排放口阵列内，所引入墨水的相互反应性等于或大于距上述排放口阵列具有相对长的距离的排放口阵列中墨水的相互反应性，因此，在整体上减少了反应性墨水内反应物(金属盐)的浓度，减少了墨水析水和白雾现象。
本发明的喷墨记录设备也可以被这样构造，当擦拭器擦拭多个排放口阵列中用于第一种墨水的阵列之外的部分的排放表面时，按照距上述用于第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹的印迹距离增加的顺序，进行擦拭，因此至少减少了擦拭器端部(与记录头墨水排放表面接触)所包含的金属离子浓度，轻易地避免了金属离子在擦拭器端表面的积聚。

Claims (9)

1.一种具有多个排放口阵列并用于排放至少三种墨水的喷墨记录头，其中第一种墨水和其它种墨水中的至少一种是相互反应的；其特征在于：在距由用于所述第一种墨水的排放口阵列所形成的印迹具有相对短的印迹距离的排放口阵列中，引入一墨水，其相互反应性等于或高于在距由上述排改口阵列所形成的印迹具有相对长的印迹距离的排放口阵列中所使用墨水的相互反应性。
2.根据权利要求1所述的喷墨记录头，其特征在于：第一种墨水是黑色墨水，所述反应性墨水是彩色墨水。
3.根据权利要求2所述的喷墨记录头，其特征在于：在所述排放口多个阵列之中，与所述黑色墨水相互反应的所述彩色墨水仅仅被引入距黑色印迹具有最短印迹距离的阵列，用于所述第一种墨水的排放口阵列形成所述黑色印迹。
4.根据权利要求2所述的喷墨记录头，其特征在于：具有相互反应的墨水包含金属离子。
5.根据权利要求4所述的喷墨记录头，其特征在于：所述金属离子至少是一种从Mg2+、Ca2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、La2+、Nd3+、Y3+和Al3+中所选择的多价阳离子。
6.根据权利要求4所述的喷墨记录头，其特征在于：具有相互反应的墨水包含金属盐，所述金属盐的含量占所述墨水总重量的0.1～15wt％。
7.根据权利要求2所述的喷墨记录头，其特征在于：所述黑色墨水包括盐并使用黑色颜料作为色料。
8.一种安装有权利要求1～7之一所述的喷墨记录头的喷墨记录设备，通过从所述喷墨记录头排放墨水并将墨水沉积在记录介质上而进行记录。
9.根据权利要求8所述的喷墨记录设备，其特征在于：还包括擦拭元件，通过移动与所述墨水排放表面接触的擦净器，用于清洁喷墨记录头的墨水排放表面，所述擦净器被这样构造，擦拭所述墨水排放表面上的多个排放口阵列部分，除了用于所述第一种墨水的排放口阵列之外，沿距用于所述第一种墨水排放口阵列所形成的印迹的距离增加的方向进行擦拭。
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