DE60006766T2

DE60006766T2 - Tintensatz, Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, Aufzeichnungseinheit, Tintenpatrone, Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät und Reduzierung von Farbvermischung mit diesem Tintensatz

Info

Publication number: DE60006766T2
Application number: DE60006766T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Teraoka; Yoichi Takada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: EP1088863B1; US6652084B1; EP1088863A1; DE60006766D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenset zum Farbtintenstrahlaufzeichnen, auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, auf eine Aufzeichnungseinheit, auf eine Tintenkassette, auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät und ein Verfahren zum Mildern des Ausblutens, um Farbbilder von hoher Dichte, Reinheitsgrad, Schärfe und Qualität durch das Tintenstrahlaufzeichnen sogar auf Normalpapier zu erhalten.
Um bisher ein schwarzes Bild auszubilden, welches eine herausragende optische Dichte, Druckreinheit, Wasserwiderstand und Lichtechtheit auf Normalpapier durch das Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem auszubilden, ist die Verwendung einer Schwarzpigmenttinte vorgeschlagen worden. Daneben ist ein Tintenset vorgeschlagen worden, welches kein Ausbluten an der Grenze zwischen einem Bild, das mit schwarzer Tinte gedruckt wurde, und einem Bild, das mit Farbtinte gedruckt wurde, verursacht, genauso wie das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren oder Gerät, das diese verwendet. Zum Beispiel wird in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 10-183046 ein Tintenset beschrieben, das das Ausbluten verringern kann, indem die Verwendung einer schwarzen Tinte, die ein Rußpigment mit einer kationischen Gruppe auf dessen Oberfläche aus ein färbendes Material enthält, und eine Farbtinte, die eine anionische Gruppe als das Farbmaterial enthält, kombiniert wird.
Eine große Zahl an Einrichtungen zum Verbessern der optischen Dichte und des Wasserwiderstands von aufgezeichneten Bildern sind bis zum heutigen Datum vorgeschlagen worden. Als eine der Lösungen wird vorgeschlagen, eine Tinte bereitzustellen, die ein Pigment enthält, das in Wasser als ein färbendes Material dispergiert ist. Zum Beispiel offenbart die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 8-239610 eine wässrige Pigmentzusammensetzung zum Tintenstrahlaufzeichnen, die ein gefärbtes Harz und ein Befeuchtungsmittel als wesentliche Komponenten enthält. Als eine derartige Tinte gibt es eine Tinte, die Ruß als ein färbendes Material verwendet. Eine derartige Tinte ergibt Bilder von hoher optischer Dichte und herausragendem Wasserwiderstand. Jedoch benötigen sogar derartige aufgezeichnete Bilder noch eine Verbesserung in Bezug auf den Abriebswiderstand und den Widerstand gegenüber Leuchtstiften, insbesondere auf Normalpapier. Jedoch kann in dem Verfahren, das in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-145336 beschrieben wird, wo Ausbluten beim Vielfarbdrucken durch wechselseitigen Kontakt zwischen einer anionischen Tinte und einer kationischen Tinte in der Gegenwart eines Polymers beschrieben wird, das Polymer die Tintenzuverlässigkeit abhängig von dem Polymertyp schädlich beeinträchtigt. Diese schlechte Zuverlässigkeit bedeutet, wenn es ein bestimmtes Zeitintervall gibt, eine Minute zum Beispiel, zwischen der Tintenausstoßleistung von einer Düse beim Aufzeichnen, kann es passieren, dass das nächste Tintentröpfchen nicht stetig ausgestoßen werden kann, was gestörtes Drucken verursacht (ein derartiges Phänomen wird "schlechte Austoßbarkeit" genannt).
Daneben verwendet das Verfahren, das in der vorstehenden veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-183046 beschrieben wird, eine Kombination einer schwarzen Tinte, die ein kationisches Ruß verwendet, und eine Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff verwendet, und die Aggregate, die zwischen den färbenden Materialien gebildet werden, unterdrücken Ausbluten. Jedoch kann mit Tintenstrahltinten, von welchen färbende Materialkonzentrationen nicht so hoch sind, um eine ausreichende Aggregation zu verursachen, insbesondere auf Aufzeichnungspapier von hoher Durchlässigkeit, wir etwa Normalpapier, Ausbluten zwischen schwarzen und Farbbildern, oder ein Phänomen, das "Schleier" in dem schwarzen Bild genannt wird, passieren. Hierbei wird Schleier, ein weiß-schwarzer Bereich, welcher ganz schwarz sein sollte, verursacht, wenn die schwarze Tinte tief in das Papier durch die Wirkung einer hoch penetrierbaren Farbtinte in dem Grenzbereich zwischen einem Farbbild und einem schwarzen Bild gezogen wird, wenn die schwarze Tinte und die Farbtinte bei dem gleichen Abtasten angewendet werden.
Gemäß der Studie der Erfinder bezüglich der vorstehend erwähnten Tintenstrahltinte, die ein Pigment, ein gefärbtes Harz und ein Befeuchtungsmittel als die wesentlichen Komponenten enthält, wird die obere Grenze für jede Komponente automatisch bestimmt, wenn die Tintenausstoßstabilität betrachtet wird. So müssen die Menge des Pigments, welche die Bilddichte bestimmt, und die Menge des gefärbten Harzes, welche die Bildfixierfähigkeit bestimmt, willkürlich ausgewählt werden, wobei die Balance zwischen der Bilddichte und der Bildechtheit berücksichtigt wird. Demgemäß macht die herkömmliche Pigmenttinte nicht die beste Verwendung von Pigment als ein färbendes Material.
Im einzelnen erläutert die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 8-239610 in deren Druckschrift, dass das gefärbte Harz eine Dispersion eines Harzes, das mit einem Farbstoff gefärbt ist, ist. Gemäß dem Herstellungsverfahren des gefärbten Harzes, das in einem Beispiel darin erläutert wird, wird ein Farbstoff zunächst zu einer Emulsion eines Harzes gegeben, und die Mischung wird auf ungefähr 80°C erhitzt und dann abgekühlt, wodurch das gefärbte Harz hergestellt wird. Jedoch wird auf Seite 4, linke Spalte, Zeilen 38 bis 41 dieser Patentdruckschrift beschrieben, dass "um den Farbstoff ausreichend in das Harz aufzunehmen, die Menge (des Farbstoffes) vorzugsweise 10 Teile oder weniger beträgt, insbesondere 8 Teile oder weniger, pro 100 Teile des Harzes". In jeder der Herstellungsverfahren, die in den Herstellungsbeispiel 8 bis 13 beschrieben werden, wird ein Mischverhältnis des Harzes zu dem Feststoffharzgehalt in dem Emulsionspolymer als ungefähr 1 : 10 bis 1 : 12 (Farbstoff : Harz) beschrieben.
Gemäß der Untersuchung der Erfinder ist jedoch herausgefunden worden, dass wenn ein derartiges gefärbtes Harz, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 8-239610 beschrieben, verwendet wird, manchmal ein Verhältnis des Farbstoffes zu dem gefärbten Harz, wie in der Druckschrift beschrieben, nicht ausreichend ist. Das heißt, wenn ein gefärbtes Harz zu der Tinte zugegeben wird, um die Fixierbarkeit der Pigmenttinte zu dem Aufzeichnungsmedium zu verstärken, kann die Menge des Pigments, welches in der Tinte eingeschlossen werden kann, niedrig werden. Wenn das gefärbte Harz noch mehr zu der Tinte zugegeben wird, um die Verminderung der optischen Dichte aufgrund der Verringerung der Menge des Pigments zu kompensieren, oder ferner, um eine ausreichende Bilddichte zu erhalten, wird festgestellt, dass der Harzgehalt den Bereich übersteigen kann, welcher ein genaues Ausstoßen der Tinte durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem ermöglicht.
Wie vorstehend beschrieben, haben die Erfinder aus den Untersuchungen bezüglich des Stands der Technik den Schluss gezogen, dass die Entwicklung einer neuen Technik, die sich von den herkömmlichen Techniken vollständig unterscheidet, benötigt wird, um eine optische Dichte und eine Bildfixierungsfähigkeit bei Pigmenttinten zu verbessern.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Tintenset aus schwarzer Tinte und Farbtinte für Tintenstrahlaufzeichnung bereitzustellen, welches Bilder von hoher optischer Dichte und hohem Druckgrad bereitstellt, wie für ein schwarzes Bild und Farbbildern von Bildern benötigt, die einen herausragenden Abriebswiderstand, Wasserwiderstand und Widerstand gegenüber Leuchtstiften bzw. Zeilenmarkern im Vergleich zu herkömmlicher Pigmenttinte besitzen, welche eine herausragende Zuverlässigkeit als die Tintenstrahltinte, wie etwa Lagerungsfähigkeit, Benetzbarkeit bezüglich der Kopffläche, Verstopfungswiderstand, und Druckhaltbarkeit besitzt, und welcher darüber hinaus hoch effektiv beim Mildern des Ausblutens ist, wenn beim vielfarbigen Drucken verwendet. Die andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren und ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitzustellen, welche die zuvor erwähnten Vorteile erreichen.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenset zum Aufzeichnen eines Farbbildes auf einem Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, in dem eine Tinte aus zwei oder mehr Farben verwendet wird, die eine schwarze Tinte und eine Farbtinte umfassen, wobei die schwarze Tinte ein erstes Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergierungsmittel mit einer kationischen Gruppe umfasst, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, und die Farbtinte umfasst einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlauszeichnungsverfahren bereitgestellt, das die folgenden Schritte umfasst:
Ausstoßen einer schwarzen Tinte aus einer Öffnung in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, um die schwarze Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium anzubringen; und
Ausstoßen einer Farbtinte aus einer Öffnung in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, um die Farbtinte auf dem Aufzeichnungsmedium anzubringen,
wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Aufzeichnungseinheit bereitgestellt, die umfasst:
einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält;
einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte enthält; und
einen Kopf zum Ausstoßen der schwarzen Tinte, die in dem ersten Tintenbehälter enthalten ist, und der Farbtinte, die in dem zweiten Tintenbehälter enthalten ist,
wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Tintenkassette bereitgestellt, die umfasst:
einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält; und
einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte enthält;
wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitgestellt, das umfasst:
einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält; und
einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte enthält; und
einen Kopf zum Ausstoßen jeder der schwarzen Tinte und der Farbtinte,
wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Mildern des Ausblutens an einer Grenze zwischen einem schwarzen Bild, das durch ein Tintenstrahlverfahren mit einer schwarzen Tinte gebildet wird, und einem Farbbild, das durch ein Titenstrahlverfahren mit einer Farbtinte gebildet wird, bereitgestellt,
wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungs-Gerätkopfs.
2 ist eine vertikale Schnittansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Gerätkopfs.
3 ist eine perspektivische Veranschaulichungsansicht eines vervielfältigten Kopfes von dem in 1 gezeigten Kopf.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät.
5 ist eine vertikale Schnittansicht einer Tintenkassette.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Aufzeichnungseinheit zeigt.
7 ist eine perspektivische Ansicht für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Aufzeichnungs-Kopfeinheit in 7 zeigt.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Nachbarschaft des wärmeerzeugenden Elementes einer Aufzeichnungseinheit.
10 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Hauptteil eines Beispiels für einen Tintenstrahldrucker zeigt, auf welchem ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf aufladbar ist,
11 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Tintenstrahlkassette zeigt, die mit einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf ausgestattet ist.
12 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die den Hauptteil für ein Beispiel eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt.
13 ist eine Konzeptzeichnung, die teilweise aus einem Beispiel für den Flüssigkeits-Ausstoßkopf extrahiert ist.
14 ist eine vergrößerte Ansicht für den Ausstoßöffnungsteil, der in 12 und 13 gezeigt wird.
15 ist eine schematische Zeichnung, die die Tintenanhaftungsbedingung an den Ausstoßöffnungsteil, der in 14 gezeigt wird, zeigt.
16 ist eine schematische Zeichnung eines Hauptteils in 13.
17 ist eine schematische Schnittansicht, die einer X–X-perspektivischen Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 18 bis 24.
18 ist eine schematische Schnittansicht, die einer X–X-perspektivischen Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Entladungsverfahrens in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 und 19 bis 24.
19 ist eine schematische Schnittansicht, die einer X–X-perspektivischen Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17, 18, 20 bis 24.
20 ist eine schematische Schnittansicht, die einer perspektivischen X–X-Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 bis 19, 21 bis 24.
21 ist eine schematische Schnittansicht, die einer perspektivischen X–X-Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 bis 20, 22 bis 24.
22 ist eine schematische Schnittansicht, die einer perspektivischen X–X-Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 bis 21, 23 bis 24.
23 ist eine schematische Schnittansicht, die einer perspektivischen X–X-Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 bis 22 und 24.
24 ist eine schematische Schnittansicht, die einer perspektivischen X–X-Schnittgestalt in 16 entspricht, zum Erläutern eines Flüssigkeits-Ausstoßbetriebs in einem Flüssigkeits-Ausstoßkopf in Bezug auf die Zeit zusammen mit 17 bis 23.
25 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts 600 als ein Beispiel für ein Flüssigkeits-Ausstoßgerät, auf welches ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung anwendbar ist.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
Bezugnehmend auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die vorliegende Erfindung im Detail nachstehend beschrieben werden.
Als Folge von gründlichen und intensiven Untersuchungen, um die vorstehenden technischen Probleme zu lösen, haben die Erfinder das Problem gelöst, das bei einer Pigmenttinte auftritt, während die meisten Vorteile des Verwendens eines Pigments, wie etwa Ruß etc. als das färbende Material beibehalten wird, und ferner ein hoch effektives Verfahren zum Mildern des Ausblutens herausgefunden, wenn die schwarze Pigmenttinte mit Farbtinte für das Vielfarbdrucken verwendet wird, was so zu der vorliegenden Erfindung führt.
Das heißt, indem eine schwarze Tinte verwendet wird, die ein Harz, das ein färbendes Mittel einschließt, und ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe enthält, wird es möglich, das Problem zu lösen, das die Bilder, die auf Normalpapier ausgebildet werden, einen schwächeren Abriebswiderstand oder Zeilenmarkerwiderstand besitzen, ohne die Vorteile der Pigmenttinte, dass aufgezeichnete Bilder eine hohe Bilddichte und einen herausragenden Wasserwiderstand besitzen, zu verlieren. Indem ferner ein Tintenset verwendet wird, welches schwarze Tinte des vorstehenden Aufbaus und Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff und wenigstens eine anionische Substanz enthält, umfasst, wird es möglich, Ausbluten zu mildern, welches zwischen einem schwarzen Bild und einem Farbbild auftritt, oder Schleier, welcher in dem schwarzen Bild auftritt, das Nahe dem Farbbild existiert, wobei dieses Ausbluten und noch beobachtet werden kann, sogar wenn ein herkömmliches Tintenset verwendet wird, welches Ausbluten verhindern soll, indem kationisch färbendes Material und anionisch färbendes Material sich aggregieren.
Nun werden die schwarze Tinte und die Farbtinte, die das Tintenset der Erfindung zusammensetzen, erläutert werden.
Die schwarze Tinte umfasst ein Pigment, das eine kationische Gruppe enthält, oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel, das eine kationische Gruppe enthält, und ein Harz, das ein färbendes Material darin einschließt. Als das färbende Material in der Farbtinte, die zur Farbbildbildung verwendet wird, wird häufig ein anionisch färbendes Material vom Gesichtspunkt der Farbe, Lichtechtheit oder Sicherheit verwendet. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines kationisch färbenden Materials für die Farbtinte erwünscht, um das Ausbluten in einem Bild zu unterdrücken, das aus schwarzer Tinte und Farbtinte gebildet wird. Als das Pigment, das für schwarze Tinte geeignet ist, gibt es Ruß.
Wenn so Ruß als das Pigment der schwarzen Tinte verwendet wird, wird vorzugsweise ein Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe mit Ruß verwendet, oder Ruß, an dessen Oberfläche eine kationische Gruppe gebunden ist, wird bevorzugt verwendet. Wenn ferner das Ruß wenigstens eine kationische heterophile Gruppe besitzt, die direkt oder über eine Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist, wird das Ruß selbst dispergierbar, welches die Menge von. von einem Dispergiermittel oder dessen Verbrauch wesentlich verringern kann, welches zur gewöhnlichen Pigmenttinte zugegeben werden sollte. Hierdurch kann die Tintenzuverlässigkeit beim Tintenstrahlaufzeichnen (Entladungshaltbarkeit, Entladungsstabilität, Verstopfungswiderstand, Verstopfungswiderstand) sogar für Pigmenttinte verbessert werden.
Die Farbtinte kann nicht nur einen anionischen Farbstoff wie die herkömmliche Farbtinte enthalten, sondern auch wenigstens eine Sorte von anionischer Substanz, um die Aggregationskraft zwischen der schwarzen Tinte und der Farbtinte zu intensivieren, wenn sie in Kontakt auf ein Aufzeichnungsmedium gebracht werden. So kann das Ausbluten zwischen dem schwarzen Farbbild und dem Farbtintenbild effektiver gemildert werden.
Die anionische Substanz kann vorzugsweise eine Substanz mit einer Carboxylgruppe oder einer Sulfogruppe sein, was bevorzugt ist, und weiter bevorzugt eine Substanz mit einer Mehrzahl von Sulfogruppen. Im einzelnen ist eine Substanz mit einem aromatischen Ring, der mit einer Sulfogruppe substituiert ist, weiter bevorzugt, wobei eine Mehrzahl von Sulfogruppen verwendet werden kann. Dies wird auf die stärkere Cohäsion der Sulfogruppe mit einer kationischen Gruppe zurückgeführt. Darüber hinaus kann die Verwendung einer Substanz mit einer Mehrzahl von Sulfogruppen die Cohäsionskraft mit einer kationischen Gruppe noch weiter intensivieren. So wird der Ausblutungsmilderungseffekt verstärkt, sogar wenn die schwarzen und Farbtinten bei einem Abtasten angewendet werden. Daneben ist es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, einen anionischen Farbstoff mit einer Sulfogruppe in der Farbtinte zu verwenden.
Der Tintenset gemäß der vorliegenden Erfindung zielt auf die Abmilderung des Ausblutens zwischen dem schwarzen Tintenbild und dem Farbtintenbild, wie vorstehend erwähnt, und berücksichtigt nicht das Ausbluten zwischen verschiedenfarbigen Tintenbildern. Da Farbtinte häufig für Bilder, Zeichnungen etc. verwendet wird, kann eine wesentliche Verschlechterung des Druckqualität bei der praktischen Verwendung verhindert werden, indem ein bekanntes Verfahren verwendet wird, wie etwa Bereitstellen der Tinte mit einer schnellen Penetrierbarkeit sogar in einem beschichteten Papier.
Als nächstes werden die jeweiligen Zusammensetzungen für die schwarze Tinte und die Farbtinte erläutert. Die schwarze Tinte enthält ein Harz, das einen färbenden Stoff darin einschließt, ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und die Farbtinte enthält einen anionischen Farbstoff und wenigstens eine anionische Substanz. Eine der bevorzugten Ausführungsformen der schwarzen Tinte ist eine schwarze Tinte, die ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe und ein färbendes Material – einschließendes Harz mit einer kationischen heterophilen Gruppe auf dessen Oberfläche enthält. Eine der bevorzugten Ausführungsformen für die Farbtinte ist eine Farbtinte, die eine anionische Substanz mit einer Sulfogruppe enthält.
Zunächst wird die schwarze Tinte, die ein Tintenset der Erfindung zusammensetzt, erläutert. Wie vorstehend erwähnt, kann die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe vorzugsweise, und ein Harz, das ein färbendes Material darin einschließt, enthalten, zu welchen wässriges Medium gegeben werden kann, um das Pigment und optional andere Zusatzstoffe zu dispergieren.
Jedes der Materialien, die die schwarze Tinte zusammensetzen, wird nun in der folgenden Reihenfolge erläutert werden;

(1) Harz, das ein färbendes Material einschließt,
(2) Pigment-Dispersion, wobei Pigment oder Pigment-Dispergiermittel kationisch ist,
(1) wässriges Medium und andere Zusatzstoffe.

(1) Harz, das ein färbendes Material einschließt:
Das Harz, das ein färbendes Material einschließt, wird nachstehend beschrieben werden.
Beispiele für das Harz, das ein färbendes Material einschließt, können einschließen: ein Harz, welches ein färbendes Material in der Form von Mikrokapseln einschließt, und eine wässrige Dispersion eines Harzes mit einer kationischen Gruppe, welche ein färbendes Material einschließt, wobei die wässrige Dispersion erhältlich ist, indem ein Farbstoff oder Pigment, das in einem öligen Lösungsmittel aufgelöst ist, emulgiert werden. Insbesondere ist das Mikrokapselharz, das das färbende Material einschließt, bevorzugt.
Im einzelnen, wenn ein hydrophobes, färbendes Material, z. B. eine Ölfarbe oder ein Pigment, als das färbende Material verwendet wird, wird in Betracht gezogen, dass, da das färbende Material und die hydrophobe Einheit des Harzes leicht miteinander durch die Mikroverkapselung wechselwirken, es erschwert wird, dass die hydrophobe Einheit des Harzes sich gegenüber einem Wassersystem ausrichtet. Folglich wird erwartet, dass, wenn eine Tintenstrahltinte, die ein derartiges Harz, das das färbende Material einschließt, aus einem Tintenstrahldrucker ausgestoßen wird, es verhindert wird, dass das Harz sich auf der düsenförmigen Oberfläche eines Tintenstrahlkopfes, der einer Wasserabstoßungsbehandlung unterzogen wurde, abscheidet und akkumuliert, und so ein derartiges Harz zu einer weiteren Verbesserung der Ausstoßstabilität der Tinte über eine lange Zeitdauer beiträgt.
Das Harz mit dem darin mikroverkapselten färbenden Material ist eine Harzdispersion, die durch Auflösen oder Dispergieren des färbenden Materials in einem öligen Lösungsmittel, Emulgieren und Dispergieren der Lösung oder Dispersion, die so erhalten wird, in Wasser und dann Mikroverkapseln der resultierenden Emulsion durch ein geeignetes Verfahren, das herkömmlich bekannt ist, erhalten wird.
Als das färbende Material kann vorzugsweise ein wasserunlösliches färbendes Material verwendet werden, z. B. ein Pigment oder ein öllöslicher Farbstoff. Das heißt, das wasserunlösliche färbende Material ist zum Herstellen des Harzes, das das färbende Material darin mikroverkapselt, geeignet. Im einzelnen können Ruß oder dergleichen als ein Pigment für schwarz (Bk) verwendet werden. Als das Ruß können vorzugsweise diejenigen verwendet werden, welche in Übereinstimmung mit dem Brennofenverfahren oder Kanalverfahren hergestellt wurden und derartige Eigenschaften besitzen, dass der primäre Teilchendurchmesser von 15 bis 40 nm beträgt, die spezifische Oberfläche von 50 bis 300 m²/g beträgt, gemessen mit einem BET-Verfahren, die Ölabsorption von 40 bis 150 ml/100 g beträgt, die unter Verwendung von DBP ermittelt, die flüchtige Masse von 0,5 bis 10% beträgt, und der pH von 2 bis 9 beträgt. Beispiele für herkömmlich erhältlichen Ruß mit derartigen Eigenschaften beinhalten Nr. 2300, Nr. 900, MCF88, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA7, MA8 und Nr. 2200B (alle Produkte von Mitsubishi Chemical Industries Limited), RAVEN 1255 (Produkt von Columbian Carbon Japan Limited), REGAL 400R, REGAL 330R, REGAL 660R und MOGUL L (alle Produkte von CABOT Co.), und Color Black FW-1 Color Black FW18, Color Black S170, Color Black 5150, Printex 35 und Printex U (alle Produkte von Degussa AG).
Als der öllösliche Farbstoff können die folgenden Farbstoffe verwendet werden:
C.I. Solvent Yellow 1, 2, 3, 13, 19, 22, 29, 36, 37, 38, 39, 40, 43, 44, 45, 47, 62, 63, 71, 76, 81, 85 und 86;
C.I. Solvent Red 8, 27, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 58, 60, 65, 69, 81, 86, 89, 91, 92, 97, 99, 100, 109, 118, 119 und 122;
C.I. Solvent Blue 14, 24, 26, 34, 37, 38, 39, 42, 43, 45, 48, 52, 53, 55, 59 und 67; und
C.I. Solvent Black 3, 5, 7, 8, 14, 17, 19, 20, 22, 24, 26, 27, 28, 29, 43 und 45.
Verschiedene Arten von herkömmlich bekannten wasserlöslichen Farbstoffen können verwendet werden, solange wie die Gegenionen davon (gewöhnlich Natrium, Kalium oder Ammoniumion) durch ein organisches Amin oder dergleichen ersetzt werden.
Es ist bevorzugt, dass ein färbendes Material mit dem gleichen Farbton wie das Pigment, welches anschließend beschrieben werden wird, aus verschiedenen Arten von färbenden Materialien ausgewählt wird, die nachstehend beschrieben werden, um z. B. den Farbton des Pigmentes einzustellen oder zu kompensieren. Die optische Dichte des resultierenden aufgezeichneten Bildes kann hierdurch weiter verstärkt werden. Wenn z. B. Ruß als das Pigment verwendet wird, wie anschließend beschrieben werden wird, ist es bevorzugt, dass Ruß auch als das färbende Material verwendet wird. Zwei oder mehr färbende Materialien können als das färbende Material verwendet werden, das in dem Harz eingeschlossen ist.
In diesem Fall können die jeweiligen färbenden Materialien in entweder verschiedenen Harzen oder einem Harz zusammen mit den färbenden Materialien eingeschlossen werden.
Ein Verfahren zum Herstellen des Harzes mit dem färbenden Material, das in einer Mikrokapsel in dem Harz eingeschlossen ist, als das Harz, das das färbende Material einschließt, wird nachstehend beschrieben werden.
Das färbende Material wird zunächst in einem öligen Lösungsmittel aufgelöst oder dispergiert, und das ölige Lösungsmittel wird dann in Wasser emulgiert und dispergiert. Beispiele für ein Verfahren zum Emulgieren und Dispergieren des öligen Lösungsmittels mit dem färbenden Material, das darin in Wasser aufgelöst oder dispergiert ist, können ein Dispersionsverfahren durch Ultraschallwellen und Verfahren, die verschiedene Arten von Dispergiermaschinen oder Rührmaschinen verwenden, erwähnt werden. Zu dieser Zeit können verschiedene Arten von Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln, und darüber hinaus Emulgierungs- oder Dispersionshilfen, wie etwa Schutzkolloid, auch verwendet werden, sofern benötigt.
Als diese Emulgierungsmittel und Dispersionshilfen können polymere Substanzen, wie etwa PVA, PVP und arabischer Gummi verwendet werden, und daneben anionische oberflächenaktive Mittel, nichtionische oberflächenaktive Mittel und dergleichen. Beispiele für ein Verfahren zum Mikroverkapseln der vorstehenden Emulsion beinhalten ein Verfahren, in welchem das färbende Material und das Harz in einem wasserunlöslichen organischen Lösungsmittel (öliges Lösungsmittel) aufgelöst werden, und das Lösungsmittel wird einer Phaseninversion in einem Wassersystem unterzogen, wodurch Phasen-Inversions-Emulsifikationen durchgeführt werden, ein Grenzflächen-Polymerisationsverfahren, in welchem eine Polymerisationsreaktion an einer Grenzfläche zwischen einer organischen Phase und einer wässrigen Phase verursacht wird, um Mikroverkapselung durchzuführen, das sogenannte in-situ-Polymerisationsverfahren, in welchem ein Material, das eine Wand zu einer organischen Phase allein ausbilden kann, aufgelöst wird oder coexistiert, wodurch Mikrokapseln gebildet werden, und ein Koazervationsverfahren, in welchem der pH, Temperatur, Konzentration und dergleichen einer wässrigen Lösung eines Polymers geändert werden, wodurch eine konzentrierte Phase des Polymers phasengetrennt wird, um Mikrokapseln zu bilden. Nach der Bildung von Mikrokapseln wird ein Schritt des Entfernens des öligen Lösungsmittels angeschlossen. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser des Harzes, das das färbende Material einschließt, das auf die vorstehend beschriebene Weise erhalten wurde, beträgt vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,01 bis 2,0 μm, weiter bevorzugt von 0,05 bis 1 μm.
In der vorliegenden Erfindung besitzt das Harz, das das färbende Material einschließt, das auf die vorstehend beschriebene Weise erhalten wurde, vorzugsweise eine kationische heterophile Gruppe auf dessen Oberfläche. Ein derartiges Harz kann vorzugsweise aus einem Monomer oder deren Salz, wie nachstehend gezeigt, hergestellt werden. Beispiele hierfür sind: N,N-Dimethyl-aminoethylmethacrylat [CH₂=C(CH₃)-COO-C₂H₄N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminoethylacrylat [CH₂=CH-COO-C₂H₄N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminopropylmethacrylat [CH₂=C(CH₃)-COOC₃H₆N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminopropylacrylat [CH₂=CH-COO-C₃H₆N(CH₃)₂], N,N-Dimethylacrylamid [CH₂=CH-CON(CH₃)₂], N ,N-Dimethylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CON(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminoethylacrylamid [CH₂=CH-ONHC₂H₄N(CH₃)₂], N ,N-Dimethylaminoethylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CONH-C₂H₄N(CH₃)₂, N,N-Dimethylaminopropylacrylamid [CH₂=CH-CONHC₃H₆N(CH₃)₂] und N,N-Dimethylaminopropylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CONHC₃H₆N(CH₃)₂].
Um ein Salz (tertiäres Amin) zu bilden, können Salzsäure, Schwefelsäure und Essigsäure verwendet werden.
Beispiele für eine Verbindung, die bei der Quaternisierung verwendet wird, beinhalten Methylchlorid, Dimethylschwefelsäure, Benzylchlorid und Epichlorhydrin.
(2) Pigment-Dispergiermittel, das ein Pigment mit einer kationischen Gruppe, oder ein kationisches Pigment-Dispergiermittel enthält.
Als das Pigment, das für das Tintenset verwendet wird, können die herkömmlich bekannten Ruß- und organischen Pigmente ohne irgendein Problem verwendet werden. Jedoch ist ein selbst dispergierendes Ruß insbesondere bevorzugt, auf dessen Oberfläche wenigstens eine kationische hydrophile Gruppe direkt oder über eine andere Atomgruppe gebunden ist. Spezifische Beispiele hierfür werden nachstehend beschrieben werden.
Kationisch aufgeladenes Ruß
Beispiele für das kationisch aufgeladene Ruß beinhalten diejenigen, die erhalten wurden, indem wenigstens eines, ausgewählt aus den folgenden kationischen Gruppen, an die Oberfläche des Rußes, gebunden wird. -SO₂ N +H₃ -SO₂ N +H₂COR -N +H₃ -N +R₃
In den vorstehenden Formeln ist R eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylgruppe.
Eine Herstellungsverfahren für das kationisch aufgeladene selbstdispergierbare Ruß wird aufgrund von dessen heterophilen Gruppe mit einem Verfahren erläutert, um eine N-Ethylpyridylgruppe in Ruß einzuführen:
an die Oberfläche von Ruß.
Wegen der herausragenden Wasserdispergierbarkeit, aufgrund der Abstoßung von Ionen, hält das kationisch aufgeladene Ruß aufgrund der heterophilen Gruppe, die auf dessen Oberfläche eingeführt wurde, wie vorstehend erwähnt, einen stabilen Dispersionszustand ohne Zugabe eines Dispergiermittels zurück, sogar in wässriger Tinte.
Währenddessen können verschiedene heterophile Gruppen, wie vorstehend erwähnt, direkt an die Oberfläche von Ruß gebunden werden, oder können indirekt über eine Atomgruppe gebunden werden, die zwischen der Oberfläche und der heterophilen Gruppe liegt. Hierbei beinhalten spezifische Beispiele für eine derartige Atomgruppe gerade oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppen und substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppen. Als die Substituenten für die Phenylengruppen und Naphthylengruppen gibt es gerade oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen.
Spezifische Beispiele für Kombinationen der Atomgruppe und der heterophilen Gruppe beinhalten, aber sind nicht darauf begrenzt: -C₂H₄-COOM, -Ph-SO₃M und -Ph-COOM, wobei Ph eine Phenylgruppe darstellt und M Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium, oder ein organisches Ammonium darstellt.
Spezifische Beispiele für das Alkalimetall sind Li, Na, K, Rb und Cs, und diejenigen von organischem Ammonium sind: Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Monohydroammonium, Monohydroxymethylamin, Dihydroxymethylamin, Trihydroxymethylamin, Ethanolammonium, Diethanolammonium und Triethanolammonium.
In dieser Erfindung ist das selbst dispergierbare Ruß, das als ein färbendes Material für eine Tinte verwendet wird, nicht notwendigerweise eine Art, sondern zwei oder mehr der selbst dispergierbaren Ruße, wie vorstehend beschrieben, können in geeigneter Weise ausgewählt und verwendet werden. Die Menge des selbst dispergierbaren Rußes, das zu der Tinte gegeben wird, ist vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tinte. Wenn das selbst dispergierbare Ruß in diesem Bereich ist, kann ein guter Dispersionszustand in der Tinte beigehalten werden.
In dieser Ausführungsform können nicht nur der selbst dispergierende Ruß mit einer kationischen Gruppe, sondern auch eine Pigmentdispersion, in welcher der herkömmlich bekannte Ruß, wie vorstehend beschrieben, durch ein Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe dispergiert wird, verwendet werden. Der Ausdruck "ein Pigment-Dispergiermittel", der hierin verwendet wird, bedeutet "ein Dispergiermittel zum Dispergieren eines Pigmentes". Beispiele für das Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe beinhalten ein Polymerdispergiermittel, das durch Polymerisation von Vinylmonomeren erhältlich ist, von welchen wenigstens ein Teil aus kationischen Monomeren hergestellt wird, und kationischen oberflächenaktiven Materialien vom Aminsalz- oder quatären Ammoniumsalztyp.
Beispiele für ein kationisches Monomer, das wenigstens einen Teil der Polymere zusammensetzt, beinhalten Salze für ein tertiäres Aminmonomer und quaternisierte Verbindungen davon, die beinhalten: N,N-Dimethylaminoethylmethacrylat [CH₂=C(CH₃)-COO-C₂H₄N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminoethylacrylat [CH₂=CH-COO-C₂H₄N(CH₃)₂], N ,N-Dimethylaminopropylmethacrylat [CH₂=C(CH₃)-COO-C₃H₆N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminopropylacrylat [CH₂=CH-COO-C₃H₆N(CH₃)₂], N,N-Dimethylacrylamid [CH₂=CH-CON(CH₃)₂], N ,N-Dimethylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CON(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminoethylacrylamid [CH₂=CH-CONHC₂H₄N(CH₃)₂], N ,N-Dimethylaminoethylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CONH-C₂H₄N(CH₃)₂], N,N-Dimethylaminopropylacrylamid [CH₂=CH-CONHC₃H₆N(CH₃)₂] und N,N-Dimethylaminopropylmethacrylamid [CH₂=C(CH₃)-CONHC₃H₆N(CH₃)₂].
Salz eines tertiären Amins wird z. B. mit Salzsäure, Schwefelsäure und Essigsäure gebildet. Beispiele für eine Verbindung, die bei der Quaternisierung verwendet wird, beinhalten Methylchlorid, Dimethylschwefelsäure, Benzylchlorid und Epichlorhydrin, von welchen Methylchlorid und Dimethylschwefelsäure zum Bilden des in dieser Ausführungsform verwendeten Dispergiermittels bevorzugt sind. Derartige tertiäre Aminsalze und quaternäre Ammoniumverbindungen, wie vorstehend beschrieben, wirken als Kationen in Wasser, und in dem neutralisierten Zustand sind sie stabil in einem sauren Bereich löslich. Der Gehalt dieser Monomere in deren entsprechenden Copolymeren ist bevorzugt innerhalb eines Bereichs von 20 bis 60 Gew.-%.
Beispiele für andere Monomere, die zum Zusammensetzen der vorstehend beschriebenen kationischen Polymerdispergiermittel verwendet werden, beinhalten Acrylester mit einer Hydroxylgruppe, wie etwa 2-Hydroxyethylmethacrylat und Acrylester mit einer langen Ethylenoxidkette an deren Seitenketten, hydrophobe Monomere, wie etwa Styrolmonomere, und wasserlösliche Monomere, die in Wasser bei ungefähr pH 7 löslich sind, wie etwa Acrylamide, Vinylether, Vinylpyrrolidone, Vinylpyridine und Vinyloxazoline. Als die hydrophoben Monomere können Styrol, Styrolderivate, Vinylnaphthalen, Vinylnaphthalenderivate, Alkylester von (Meth)acrylsäure und Acrylnitril verwendet werden.
In dem Polymerdispergiermittel, das durch Copolymerisation erhalten wird, ist es bevorzugt, dass das wasserlösliche Monomer in einem Bereich von 15 bis 35 Gew.-% verwendet wird, um das Copolymer in einer wässrigen Lösung zu stabilisieren, während das hydrophobe Monomer in einem Bereich von 20 bis 40 Gew.-% verwendet wird, um den dispergierenden Effekt des Copolymers für das Pigment zu verstärken.
Bei Verwendung des vorstehend beschriebenen kationischen wasserlöslichen Polymers als ein Dispergiermittel, um ein Pigment zu dispergieren, ist es vom Standpunkt der physikalischen Eigenschaften bevorzugt, ein Pigment zu verwenden, das so eingestellt ist, dass es einen isoelektrischen Punkt bei wenigstens 6 besitzt, oder ein derartiges Pigment, dass der charakteristische pH der einfachen wässrigen Dispersion des Pigments neutral oder basisch ist, z. B. von 7 bis 10. Ein derartiges Pigment ist vom Standpunkt der Dispergierfähigkeit bevorzugt, da die ionische Wechselwirkung zwischen dem Pigment und dem kationischen wasserlöslichen Polymer als stark angenommen wird.
Um eine feine teilchenförmige wässrige Dispersion eines Pigments zu erhalten, das ein Material wie vorstehend beschrieben verwendet, wird z. B. Ruß in einer Lösung des kationischen Dispergiermittels vorvermischt und anschließend in einer Dispergiermaschine bei einer hohen Scherrate gemahlen. Nach Verdünnung wird die Mischung zentrifugiert, um grobe Teilchen zu entfernen. Danach werden Materialien, die für die gewünschte Tintenformulierung notwendig sind, zugegeben, und die resultierende Mischung wird wenn nötig, gealtert. So kann eine wässrige Dispersion eines Pigments mit dem gewünschten durchschnittlichen Teilchendurchmesser erhalten werden. Der pH der Tinte, die so hergestellt wird, ist vorzugsweise auf einen Bereich von 3 bis 7 eingestellt.
(3) Wässriges Medium und andere Zusatzstoffe
Die schwarze Tinte, die ein Tintenset gemäß der vorliegenden Erfindung zusammensetzt, umfasst (1) ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, wie vorstehend beschrieben, und (2) eine Pigmentdispersion eines kationischen Pigmentes oder ein Pigment und ein kationisches Pigmentdispergiermittel, wie vorstehend beschrieben, die beide im wässrigen Medium in einem Dispersionszustand sind. Ein beliebiges Medium kann als das wässrige Medium verwendet werden, solange wie dieses Wasser enthält. Der Wassergehalt in der Tinte beträgt z. B. 20 bis 95-Gew.-%, insbesondere 40 bis 95 Gew.-%, weiter bevorzugt 60 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamt-Tintengewicht.
Zusätzlich zu Wasser kann das wässrige Medium folgende wasserlösliche organische Lösungsmittel enthalten. Geeignete Beispiele sind: C1 bis C4 Alkylalkohole, (z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol); Ketone oder Ketoalkohole (z. B. Ketoamide wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid, Aceton und Diacetonalkohole); Ether (z. B. Tetrahydrofuran und Dioxan); Polyalkylenglycole (z. B. Polyethylenglycol und Polypropylenglycol); Alkylenglycole mit C2–C6 Alkylengruppe (z. B. Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol und Diethylenglycol); Alkylether von mehrwertigen Alkoholen (z. B. Ethylenglycolmethylether, Ethylenglycolethylether, Triethylenmonomethylether und Triethylenglycolmonoethylether) und ferner N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und so weiter. Die Gesamtzahl des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels in der Tinte reicht von 2 bis 60 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-% auf der Basis des gesamten Tintengewichts.
Ein spezifisch bevorzugtes wasserlösliches organisches Lösungsmittel in der vorliegenden Erfindung ist Glycerol, zugegeben in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, weiter bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-% zu der Tinte. Ein weiteres bevorzugtes wasserlösliches organisches Lösungsmittel ist eine Lösungsmittelmischung, die Glycerol und einen mehrwertigen Alkohol (z. B. Diethylenglycol und Ethylenglycol) bei einem Mischungsverhältnis von Glycerol zu dem mehrwertigen Alkohol von 10 : 5 bis 10 : 50 enthält. Beispiele für andere bevorzugte mehrwertige Alkohole, die mit Glycerol vermischt werden, sind Diethylenglycol, Ethylenglycol, Polyethylenglycol und Propylenglycol. Das vorstehend erwähnte Glycerol oder Mischung aus Glycerol und mehrwertigem Alkohol können mit einem anderen wasserlöslichen organischen Lösungsmittel vermischt werden.
Die schwarze Tinte, die ein Tintenset der vorliegenden Erfindung zusammensetzt, ist geeignet, um in einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren verwendet zu werden, wo ein Bild durch Ausladen der Tinte aus einem Aufzeichnungskopf aufgezeichnet wird, mittels thermischer Energie oder mechanischer Energie, und diese an ein Aufzeichnungsmedium angebracht wird. Um so für Tintenstrahlaufzeichnen geeignet zu sein, besitzt die schwarze Tinte der vorstehenden Zusammensetzung vorzugsweise die folgenden physikalischen Eigenschaften bei 25°C; Oberflächenspannung: 15 bis 60 mN/m (dyn/cm), weiter bevorzugt 20 bis 50 mN/m (dyn/cm); Viskosität: 15 mPa·s (cP) oder weniger, weiter bevorzugt 10 mPa·s (cP) oder weniger, ferner vorzugsweise 5 mPa·s (cP) oder weniger; pH: 3 bis 11, weiter bevorzugt 3,5 bis 8.
Spezifische Zusammensetzungen der schwarzen Tinte, welche die vorstehenden Eigenschaften erfüllen, können diejenigen sein, die in den folgenden Beispielen verwendet werden. Zusätzlich zu dem Harz, das das färbende Material einschließt, und dem Pigment, wie vorstehend beschrieben, kann die schwarze Tinte, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ferner verschiedene Zusatzstoffe, wie etwa oberflächenaktives Mittel, pH-Steuerungsmittel und ein Fungizid enthalten.
Ein Tintenset gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die schwarze Tinte mit der vorstehend erwähnten Zusammensetzung in Kombination mit einer Farbtinte verwendet wird, die wenigstens einen anionischen Farbstoff und wenigstens eine anionische Substanz enthält. Eine derartige Farbtinte wird nachstehend, bezogen auf ihre Bestandteile, beschrieben.
Zunächst kann als ein anionischer Farbstoff, der vorzugsweise für die Farbtinte, die ein Tintenset der Erfindung zusammensetzt, die meisten bereits vorhandenen oder neu synthesierten anionischen Farbstoffe verwendet werden, solange sie einen geeigneten Ton und Dichte besitzen. Daneben können sie allein oder in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des vorstehenden anionischen Farbstoffs ist vorzugsweise in einem Bereich von 0,2 bis 15%, weiter bevorzugt 0,5 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem Gesamt-Tintengewicht. Das heißt, der Gehalt des anionischen Farbstoffs in dem vorstehenden Bereich verstärkt die Zuverlässigkeit als die Tintenstrahltinte, wie etwa gutes Färben und Tintenausstoßstabilität.
Die anionische Farbtinte, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält wenigstens eine Art von anionischer Substanz zusätzlich zu dem vorstehenden anionischen Farbstoff. Die meisten bereits vorhandenen, oder neu synthetisierten anionischen Substanzen können verwendet werden, solange sie anionisch sind, aber diejenigen mit Carboxylgruppe oder Sulfogruppe sind bevorzugt. Ein Beispiel für anionische Substanzen mit einer Carboxylgruppe oder einer Sulfogruppe, die in der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, ist ein organisches Säuresalz, im einzelnen wird Bezug genommen auf: anionisches oberflächenaktives Mittel, wie etwa Natriumalkylsulfat, Natriumalkylsulfat, Natriumdialkylsulfonsuccinat, Natriumalkylnaphthalensulfonat, Natriumalkyldiphenyletherdisulfonat, Natriumalkyltaurin, Natriumlaurylsulfoacetat und Natriumsulfosuccinatdialkylester; aromatische Verbindungen mit Sulfo-Gruppen wie etwa Natriumbenzolsulfonat, Natriumbenzoldisulfonat, Natriumnaphthalensulfonat, Natriumnaphthalendisulfonat und Natriumnaphthalentrisulfonat; und solche mit Carboxylgruppen wie etwa Natriumbenzoat und Ammoniumbenzoat, aber nicht hierauf begrenzt.
Der Gehalt der vorstehenden anionischen Substanz in der Farbtinte ist vorzugsweise in dem Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-%, weiter bevorzugt 0,5 bis 8 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Farbtintengewicht. Mit anderen Worten, der Gehalt der anionischen Substanz in dem vorstehenden Bereich erreicht einen gewünschten Aggregationseffekt und stellt die Zuverlässigkeit als die Tintenstrahltinte sicher.
Ferner ist es für die Farbtinte, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, bevorzugt, ein oberflächenaktives Mittel zu enthalten, um eine schnelle Penetrierbarkeit in dem sogenannten Normalpapier zu besitzen. Als Beispiele für das oberflächenaktive Mittel wird Bezug genommen auf: anionisches oberflächenaktives Mittel, wie vorstehend beschrieben, nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie etwa höhere Alkohol-Ethylenoxid-Addukte, Alkylphenol-Ethylenoxid-Addukte, aliphatische Ethylenoxid-Addukte, mehrwertige Alkohol-Fettsäureester-Ethylenoxid-Addukte, Fettsäureamid- Ethylenoxid-Addukte, höhere Alkylamin-Ethylenoxid-Addukte, Polypropylenglycol-Ethylenoxid-Addukte, Ester aus Fettsäure und mehrwertigen Alkoholen, und Fettsäureamide von Alkanolaminen; und amphoteres oberflächenaktives Mittel vom Aminosäuretyp oder Betain-Typ. Zwei oder mehr von diesen oberflächenaktiven Mitteln können ausgewählt und als Mischung verwendet werden.
Der Gehalt des vorstehenden anionischen oberflächenaktiven Mittels in der Farbtinte ist nicht begrenzt, sondern vorzugsweise in dem Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, basierend auf dem gesamten Farbtintengewicht. Mit anderen Worten, der Gehalt des anionischen oberflächenaktiven Mittels in dem vorstehenden Bereich erreicht einen gewünschten Penetrierungseffekt und stellt die Zuverlässigkeit als die Tintenstrahltinte sicher.
Daneben ist es für eine schnelle Penetrierbarkeit für die Farbtinte effektiv, einen Ether von einem mehrwertigen Alkohol zu enthalten, z. B.:
Ethylenglycolmonomethylether,
Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether,
Diethylenglycolmonomethylether,
Diethylenglycolmonoethylether,
Diethylenglycolmonobutylether,
Triethylenglycolmonomethylether,
Triethylenglycolmonoethylether,
Triethylenglycolmonobutylether,
Propylenglycolmonobutylether und
Dipropylenglycolmonobutylether. Darüber hinaus kann, wenn die Penetrierbarkeit nicht genug ist, ein stark penetrierbares wasserlösliches organisches Lösungsmittel, wie etwa Hexylenglycol und Dipropylenglycol zugegeben werden, um die Penetrierbarkeit in das Aufzeichnungsmedium, wie etwa Normalpapier, zu verstärken.
Bei der Herstellung einer Farbtinte des vorstehenden Aufbaus ist es bevorzugt, Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel als ein flüssiges Medium zu verwenden, um den vorstehenden anionischen Farbstoff und die anionische Substanz zu dispergieren oder aufzulösen. Im einzelnen sind bevorzugte wasserlösliche organische Lösungsmittel diejenigen, die Trocknen der Tinte verhindern können. Spezifische Beispiele beinhalten: C₁-C₄-Alkylalkohole, wie etwa Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, iso-Propylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, und tert-Butylalkohol; Amide, wie etwa Dimethylformaldehyd und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole, wie etwa Aceton und Diacetonalkohol; Ether, wie etwa Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylenglycole, wie etwa Polyethylenglycol und Polypropylenglycol; Alkylenglycole mit einer C₂-C₆-Alkylen-Gruppe, wie etwa Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol; Hexylenglycol und Diethylenglycol; Niedrigalkyletheracetate, wie etwa Polyethylenglycolmonomethyletheracetat; Glycerol; Niedrigalkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie etwa Ethylenglycolmonomethyl- (oder monoethyl-)ether, Diethylenglycolmethyl- (oder ethyl-)ether und Triethylenglycolmonomethyl- (oder monoethyl-)ether; mehrwertige Alkohole, wie etwa Trimethylolpropan und Trimethylolethan; N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Derartige wasserlösliche organische Lösungsmittel können allein oder als Mischung verwendet werden.
Der Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, das in der Tinte der Erfindung enthalten ist, ist nicht spezifisch begrenzt, aber vorzugsweise in dem Bereich von 3 bis 50 Gew.-%, basierend auf dem Gesamt-Tintengewicht. Der Wassergehalt in der Tinte ist vorzugsweise in dem Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, basierend auf dem Gesamt-Tintengewicht. Es ist erwünscht, ein deionisiertes Wasser zu verwenden.
Die Farbtinte des vorstehenden Aufbaus gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Tintenstrahlaufzeichnung, genauso wie für Handschreibwerkzeuge verwendet werden. Als Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren gibt es ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem eine mechanische Energie auf die Tinte ausgeübt wird, um ein Tintentröpfchen auszustoßen, und ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem eine thermische Energie auf die Tinte ausgeübt wird, um ein Tintentröpfchen durch die Wirkung eines Bläschens in der Tinte auszustoßen, von welchem für beide die Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere geeignet ist. Wenn das Tintenset gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Tintenstrahlaufzeichnen verwendet wird, sollte die Tinte geeignete Eigenschaften zum Entladen aus einem Tintenstrahlkopf besitzen. Von diesem Standpunkt aus besitzt die Tinte Flüssigkeitseigenschaften, wie etwa die Viskosität von 1 bis 15 cps, und die Oberflächenspannung von vorzugsweise 25 mN/m (dyn/cm) oder mehr, weiter bevorzugt 1 bis 5 cP und 25 bis 50 mN/m.
Um die Farbtinte mit derartigen Eigenschaften bereitzustellen, enthält das wässrige Medium vorzugsweise Glycerol, Trimethylolpropan, Thioglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Isopropylalkohol, Acetylenalkohol der dergleichen. Als der Acetylenalkohol kann ein Acetylenalkohol der folgenden Formel verwendet werden.
worin R1, R2, R3 und R4 eine Alkylgruppe bezeichnen und in einzelnen C1 bis C4 eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe ist, m und n 0 oder eine ganze Zahl bezeichnen, vorausgesetzt, dass 0 ≤ m + n ≤ 30 ist.
Zusätzlich zu diesen Inhaltsstoffen kann die Farbtinte, wenn notwendig, in dem Tintenset der Erfindung ferner folgende Zusatzstoffe enthalten, um eine gewünschte Leistung zu besitzen; stickstoffhaltige Verbindungen, wie etwa ein Befeuchtungsmittel, wie etwa Harnstoff, Thioharnstoff, Ethylenharnstoff, Alkylharnstoff, Alkylthioharnstoff, Dialkylharnstoff und Dialkylthioharnstoff: pH-Steuerungsmittel; Viskositätssteuerungsmittel, Konservierungsmittel; Antioxidationsmittel, Verdampfungsbeschleuniger, Rosthemmungsmittel, Fungizide und chelatisierende Mittel.
Das vorstehend erläuterte Tintenset der vorliegenden Erfindung, welches aus schwarzer und Farbtinte umfasst ist, wird in geeigneter Weise in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren verwendet, in welchem ein Tintentröpfchen aus der Ausstoßöffnung gemäß dem Aufzeichnungssignal entladen wird, um auf das Aufzeichnungsmedium aufzuzeichnen, insbesondere in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem, das thermische Energie für die Tintentröpfchenentladung verwendet. Als ein Aufzeichnungsmedium zum Verwenden eines Tintensets gemäß der vorliegenden Erfindung, um in geeigneter Weise das Aufzeichnen durchzuführen, wird auf das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zum Erzielen der thermischen Energie, die einem Aufzeichnungssignal für die Tinte von verschiedenen Farben entspricht, die in dem Aufzeichnungskopf gelagert sind, um ein Flüssigkeitströpfchen durch die relevante thermische Energie zu erzeugen, Bezug genommen. Ein Beispiel für das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben werden, auf welches ein derartiges Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren angewendet wird.
Zunächst wird ein Aufbaubeispiel für den Hauptteil, Kopf, dieses Geräts in 1, 2 und 3 gezeigt. 1 ist eine Schnittansicht eines Kopfes 13 entlang des Tintenstromwegs und 2 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linie 2–2 von 1 aufgenommen wurde. Der Kopf 13 wird durch Adhäsion eines Wärme erzeugenden Kopfs 15, der für das thermoempfindliche Aufzeichnen verwendet wird, erhalten (in 1 wird ein Filmkopf gezeigt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht hierauf begrenzt) auf ein Glas, Keramik oder Kunststoffplatte mit einem Krückchen 14, durch welches Tinte strömt. Der Wärme erzeugende Kopf 15 umfasst einen Schutzfilm 16, der aus Siliziumdioxid oder dergleichen gebildet ist, Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2, eine Wärme erzeugende Widerstandsschicht 18, die aus Nichrom gebildet ist, eine Wärmeakkumulationsschicht 19 und ein hoch Wärme abstrahlendes Substrat 20 aus Aluminiumoxid oder dergleichen.
Die Tinte 21 kommt zu einer Ausstoßöffnung (feines Loch) 22 und bildet einen Meniskus 23 unter dem Druck P. Wenn nun ein elektrischer Signal-Informationsgegenstand auf die Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2 angelegt wird, wird der Bereich, der mit n bezeichnet ist, des Wärme erzeugenden Kopfes 15 schnell erwärmt, ein Bläschen wird in der Tinte 21, die hier kontaktiert, gebildet, der Meniskus 23 dringe unter diesem Druck vor und die Tinte 21 wird ausgestoßen, um ein Tintentröpfchen 24 herzustellen und auf ein Aufzeichnungsmedium 25 aus der Ausstoßöffnung 22 zu fliegen.
3 zeigt eine erläuternde Ansicht eines Multikopfes, der eine Anordnung von vielen Köpfen, die in 1 gezeigt sind, umfasst. Der relevante Multikopf wird durch eine nahe Adhäsion eines Wärme erzeugenden Kopfes 28, ähnlich zu demjenigen, der in 1 beschrieben wird, auf eine Glasplatte 27 mit einem MultiGrübchen (Rille, Furche?) 26 hergestellt.
4 zeigt ein Beispiel für ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, wobei der vorstehende Kopf eingebaut ist. In 4 bezeichnet Bezugszeichen 61 eine Klinge, die als ein Wischelement dient, von welchem ein Ende durch ein Klingen-Halterungselement zurückgehalten wird, um ein stationäres Ende herzustellen, wodurch ein Aushänger als ein Ganzes geformt wird. Die Klinge 61 ist an einer Position angeordnet, die zu dem Aufzeichnungsbereich von dem Aufzeichnungskopf 65 benachbart ist und wird in der Gestalt des Vordringens in den Bewegungslauf des Aufzeichnungskopfes 65 im Fall dieses Beispiels zurückgehalten. Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Kappe auf der Ausstoßöffnungsoberfläche des Aufzeichnungskopfes 65, welche an der Ausgangsposition benachbart zu der Klinge 61 lokalisiert ist und so angeordnet ist, um sich in einer Richtung zu bewegen, die senkrecht zur Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 ist, um gegen die Tintenausstoßöffnung gedrückt zu werden und das Abdecken mit einer Kappe zu vollziehen. Darüber hinaus bezeichnet Bezugszeichen 63 ein Tinten-Absorbierungsmittel, das benachbart zu der Klinge 61 bereitgestellt ist, welche in der Form des Vordringens in den Bewegungslauf des Aufzeichnungskopfes 65 sowie mit der Klinge zurückgehalten wird.
Ein Ausstoß-Zurückgewinnungsabschnitt 64 umfasst die vorstehende Klinge 61, die vorstehende Kappe 62 und das vorstehende Tinten-Absorbierungsmittel 63 und die Feuchtigkeit, Staub und dergleichen auf der Tinten-Ausstoßöffnung werden durch die Klinge 61 und das Tinten-Absorbierungsmittel 63 entfernt. Bezugszeichen 65 und 66 bezeichnet einen Aufzeichnungskopf, der mit einer Entladungsenergie erzeugenden Einrichtung ausgestattet ist, welche Tinte auf das Aufzeichnungsmedium entlädt, das der Ausstoßöffnungsfläche aus einer Ausstoßöffnung gegenüber liegt, die angeordnet ist, um Aufzeichnen durchzuführen und ein Schlitten zum Beladen und Bewegen des Aufzeichnungskopfs 65, respektive. Der Schlitten 66 ist gleitbar mit einem Führungsschacht 67 verankert und ein Teil des Schlittens 66 ist verbunden (nicht gezeigt) mit dem Riemen 69, der durch einen Motor 68 angetrieben wird. Hierdurch kann der Schlitten 66 sich entlang des Führungsschachts 67 bewegen, wobei die Aufzeichnungsfläche durch den Aufzeichnungskopf 65 und dessen angrenzende Flächen sich bewegen können.
Bezugszeichen 51 und 52 bezeichnen jeweils einen Papier-Zuführungsabschnitt zum Einfügen eines Aufzeichnungsmediums und einer Papier-Zuführungswalze, die durch einen nicht gezeigten Motor angetrieben werden.
Durch diese Inhaltsstoffe wird das Aufzeichnungsmedium zu einer Position zugeführt, die der Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 gegenüberliegt und Papier wird zu dem Papier-Ausladungsabschnitt entladen, der mit der Papier-Entladungswalze 53 gemäß dem Voranschreiten der Aufzeichnung angeordnet ist.
Bei der Rückkehr des Aufzeichnungskopfes 65 zu der Ausgangsposition am Ende des Aufzeichnens oder dergleichen mit dem vorstehenden Aufbau wird die Kappe 62 des Entladungs-Wiederherstellungs-Abschnitts 64 aus dem Bewegungslauf des Aufzeichnungskopfes 65 zurückgenommen, wohingegen die Klinge 61 in den Bewegungslauf hineinragt. Folglich wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt. Wenn die Kappe 62 die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 durch Dagegendrücken abdeckt, bewegt sich die Kappe 62 auf eine derartige Weise, um so in den Bewegungslauf des Aufzeichnungskopfes vorzuragen.
Wenn der Aufzeichnungskopf 65 sich von der Ausgangsposition zu der Aufzeichnungs-Startposition bewegt, stehen die Kappe 62 und die Klinge 61 an der gleichen Position wie diejenige des vorstehenden Abwischens. Folglich wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 auch bei dieser Bewegung abgewischt. Die vorstehende Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 zu der Ausgangsposition wird nicht nur bei der Vervollständigung des Aufzeichnens und bei der Wiedergewinnung der Entladung durchgeführt, sondern der Aufzeichnungskopf 65 bewegt sich auch bei gegebenen Intervallen zu der Ausgangsposition, die der Aufzeichnungsfläche benachbart ist, während er sich durch die Aufzeichnungsfläche zum Aufzeichnen bewegt und das vorstehende Abwischen wird bei dieser Bewegung ausgeführt.
5 zeigt ein Beispiel für ein Tinten-Zuführungselement für den Kopf, eine Tintenkassette 45 zum Lagern der Tinte, die über einen Schlauch zugeführt wird. Hier bezeichnet Bezugszeichen 40 einen Tinten-Lagerungsabschnitt zum Lagern der Zuführungstinte, z. B. eine Tintentasche, an der Spitze von welcher ein Kautschukstopper 42 bereitgestellt wird. Indem eine Nadel (nicht gezeigt) in diesen Stopper 42 eingeführt wird, kann die Tinte in den Tintensack 40 zu dem Kopf zugeführt werden. Bezugszeichen 44 bezeichnet ein Tinten-Absorbierungsmittel zum Empfangen der Abfalltinte. Als der Tinten-Lagerungsabschnitt ist es für die vorliegende Erfindung bevorzugt, dass die Flüssigkeits-Kontaktfläche mit der Tinte aus Polyolefin, insbesondere Polyethylen, hergestellt ist.
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf diejenigen begrenzt, die einen Kopf und eine Tintenkassette separat umfassen, wie vorstehend erwähnt, sondern wird auch in geeigneter Weise auf einen integrierten angewendet, wie in 6 gezeigt. In 6 bezeichnet Bezugszeichen 70 eine Aufzeichnungseinheit, in welcher ein Tintenlagerungsabschnitt zum Lagern von Tinte, z. B. ein Tinten-Absorbierungsmittel, angeordnet ist, und die Tinte in einem derartigen Tinten-Absorbierungsmittel wird als ein Tintentröpfchen aus dem Kopfabschnitt 71 mit einer Vielzahl von Öffnungen entladen.
Als Materialien für ein Tinten-Absorbierungsmittel wird vorzugsweise Polyurethan, Cellulose, Polyvinylacetat oder Polyolefin-artiges Harz verwendet. Bezugszeichen 72 be zeichnet eine mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Öffnung zum Inverbindungbringen der inneren Aufzeichnungseinheit mit der Atmosphäre. Diese Aufzeichnungseinheit 70 wird anstelle des Aufzeichnungskopfes 65, der in 4 gezeigt wird, verwendet und ist frei montierbar und demontierbar.
An dem linken Ende eines bewegbaren Bereichs des Schlittens ist eine Entladungs-Wiedergewinnungs-Systemeinheit 110 an dem Boden vorhanden und deckt den Ausstoßöffnungsabschnitt eines Aufzeichnungskopfes zur Zeit des Nichtaufzeichnens ab. Dieses linke Ende wird als Ausgangsposition eines Aufzeichnungskopfes bezeichnet. Bezugszeichen 107 bezeichnet sowohl einen Schaltungsabschnitt als auch einen Anzeigeelementabschnitt. Der erstere wird für das Einschalten/Ausschalten der Stromzuführung für ein Aufzeichnungsgerät verwendet, bei dem Einstellen von verschiedenen Aufzeichnungsverfahren oder dergleichen, während der letztere eine Rolle beim Anzeigen der Bedingung eines Aufzeichnungsgeräts spielt.
7 ist eine perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts, das für die vorliegende Erfindung anwendbar ist. Das Aufzeichnungsmedium 106, das in die Papierzuführungsposition eines Aufzeichnungsgeräts 100 eingeschoben wird, wird zu der aufzeichnungsfähigen Fläche der Aufzeichnungskopfeinheit 103 durch die Zuführungswalze 109 befördert. Unterhalb des Aufzeichnungsmediums in dem aufzeichnungsfähigen Bereich wird eine Platte 108 bereitgestellt. Der Schlitten 101 ist so angeordnet, um in der Richtung beweglich zu sein, die durch zwei Führungsschäfte aus einem Führungsschacht 104 und einem Führungsschaft 105 bestimmt wird und tastet den Aufzeichnungsbereich umgekehrt ab. Auf dem Schlitten 101 wird eine Aufzeichnungskopfeinheit 103, die multiple Aufzeichnungsköpfe zum Entladen von individueller Farbtinte und Tintenbehältern zum Zuführen von Tinte auf jeweilige Aufzeichnungsköpfe einschließt, gefüllt.
Multiple Farbtinten, die in diesem Beispiel eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts bereitgestellt werden, sind schwarz (Bk), Cyan (C), Megenta (M) und gelb (Y) Tinten.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die die Aufzeichnungskopfeinheit von 7 zeigt.
Auf dem Schlitten 101 werden ein Aufzeichnungskopf 102 zum Entladen individueller Farbtinte von Bk, C, M und Y, ein BK-Tintenbehälter 20Bk, ein C-Tintenbehälter 20C, ein M-Tintenbehälter 20M und ein Y-Tintenbehälter 20Y gefüllt. Jeder Behälter ist mit einem Aufzeichnungskopf über den verbindenden Abschnitt mit dem Aufzeichnungskopf verbunden und wird zu der jeweiligen Ausstoßöffnung zugeführt.
Anders als in diesem Beispiel, können Behälter für individuelle Farbtinte, die C, M und Y umfassen, als eine Einheit aufgebaut werden.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Nachbarschaft des Wärme erzeugenden Körpers eines Aufzeichnungskopfes. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät gemäß dieses Beispiels wendet ein Aufzeichnungsverfahren zum Entladen von Tinte aus jeder Düse an, indem ein Wärme erzeugendes Element angeordnet wird, das aus einem elektrothermischen Umwandlungselement hergestellt ist, auf jede Tintenausstoßöffnung und, in dem Antriebssignale, die der Aufzeichnungsinformation entsprechen, auf das Wärme erzeugende Element angelegt werden. Das Wärme erzeugende Element 30 ist so angeordnet, um unabhängig jede Düse aufzuheizen.
Die Tinte in einer Düse, die durch die Wärmeerzeugung eines Wärme erzeugenden Körpers 30 schnell aufgeheizt wird, bildet ein Bläschen durch das Filmsieden, ein Tintenbläschen 35 wird zu einem Aufzeichnungsmedium 106 unter Druck dieser Bläschenerzeugung, wie in 9 gezeigt, entladen, um ein Schriftzeichen oder ein Bild auf dem Aufzeichnungsmedium zu bilden. An den individuellen Ausstoßöffnungen 37 werden Stromwege 38, die mit jeweiligen Ausstoßöffnungen in Verbindung stehen, bereitgestellt und eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 32 zum Zuführen von Tinte zu diesen Tintenwegen wird hinter der Stelle der Tintenflüssigkeitswege 38 bereitgestellt. In jedem Tintenstromweg, der jeder Ausstoßöffnung entspricht, wird das Wärme erzeugende Element 30 bereitgestellt, das aus einem elektrothermischen Umwandlungselement hergestellt ist, um die thermische Energie zum Entladen eines Tintentröpfchens aus der Ausstoßöffnung zu erzeugen, mit einer Elektrodenverdrahtung zum Zuführen von elektrischem Strom zu diesem. Diese Wärmeerzeugungselemente 30 und die Elektrodenverdrahtung werden auf dem Substrat 33 aus Silizium oder dergleichen durch die Filmbildungstechnik gebildet. Auf jedem Wärmeerzeugungselement 30 wird ein Schutzfilm 36 gebildet, so dass Tinte nicht in Kontakt mit dem Wärmeerzeugungselement gebracht wird. Darüber hinaus werden durch Aufeinanderstapeln einer Barriere 34 aus einem Harz oder Glasmaterial auf diesem Substrat die Ausstoßöffnungen, die Tinten-Flüssigkeitswege, die gemeinsame Flüssigkeitskammer, die vorstehend erwähnt wurde, oder dergleichen aufgebaut.
Wie vorstehend erwähnt, wird das Aufzeichnungssystem, das ein Wärme erzeugendes Element verwendet, das ein elektrothermisches Umwandlungselement ist, gewöhnlich als Bubble Jet-Aufzeichnungssystem bezeichnet, da dieses ein Bläschen verwendet, das durch Anlegen von thermischer Energie zum Entladen eines Tröpfchen gebildet wird. In der vorstehenden Beschreibung wird die Erfindung anhand eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes eines Bubble Jet-Systems erläutert, aber Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräte von anderen Tintenstrahlsystemen, wie etwa das piezoelektrische System unter Verwendung von piezoelektrischen Elementen können verwendet werden.
Als nächstes kann ein anderes besonders Beispiel eines Aufzeichnungsgerätes und ein Aufzeichnungskopf, der in geeigneter Weise in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, beschrieben werden. 10 zeigt schematisch den Hauptabschnitt eines Beispiels für einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf als einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf eines Ausstoßtyps, in welchen das Bläschen mit der Atmosphäre zur Zeit der Entladung in Verbindung steht und einen Tintenstrahldrucker als ein Flüssigkeitsentladungsgerät unter Verwendung dieses Kopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 10 wird der Tintenstrahldrucker aufgebaut, um eine Zuführungsvorrichtung 1030 zu umfassen, die unterbrechend ein Blatt Papier 1028 als ein Aufzeichnungsmedium zuführt, das entlang der longitudinalen Richtung in einer Umhüllung 1008 in der Richtung, die durch Pfeil P, der in 10 gezeigt wird, bereitgestellt ist, einen Aufzeichnungsabschnitt 1010, der ungefähr umgekehrt parallel zu der Richtung S ungefähr bei rechtem Winkel zu der Zuführungsrichtung P des Papiers 1028 durch die Zuführvorrichtung 1030 ist, und ein Bewegungsantriebsabschnitt 1006 als Antriebseinrichtung zum Zurückführen des Aufzeichnungsabschnitts 1010.
Der Bewegungsantriebsabschnitt 1006 ist aufgebaut, um einen Gürtel 1016 zu umfassen, der auf Riemenscheiben 1026a, 1026b gewunden ist, die auf rotierenden Schäften bereitgestellt sind, die einander gegenüberliegend mit einem vorbestimmten Abstand bereitgestellt sind, und einem Motor 1018, der den Riemen 1016 antreibt, der ungefähr parallel zu den Walzeneinheiten 1022a, 1022b angeordnet ist, und mit einem Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsabschnitts 1010 in der Vorwärtsrichtung und umgekehrten Richtung verbunden ist.
Wenn der Motor 1018 in den Betriebszustand gebracht wird und der Riemen 1016 in der Richtung rotiert wird, durch Pfeil R in 10 gezeigt wird, wird das Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsabschnittes 1010 in der Richtung bewegt, die durch Pfeil S in 10 nur durch eine vorbestimmte Bewegung gezeigt ist. Wenn darüber hinaus der Motor 1018 in den Betriebszustand gebracht wird und der Riemen 1016 in der Richtung rotiert wird, die der Richtung entgegengesetzt ist, die durch Pfeil R in 10 gezeigt wird, wird das Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsabschnittes 1010 in der Richtung bewegt, die der Richtung entgegengesetzt ist, die durch Pfeil S in 10 nur durch eine vorbestimmte Bewegung gezeigt wird. Darüber hinaus wird an ein Ende der Bewegung, die den Abschnitt 1006 antreibt, an einer Position, welche eine Ausgangsposition des Schlittenelementes 1010a ist, eine Wiedergewinnungseinheit 1026 zum Durchführen des Ausstoß-Wiedergewinnungsverfahrens des Aufzeichnungsabschnittes 1010 bereitgestellt, die der Anordnung der Tintenausstoßöffnung des Aufzeichnungsabschnittes 1010 gegenüberliegt.
In dem Aufzeichnungsabschnitt 1010 werden Tinten-Jet-Kassetten (nachstehend in einigen Fällen einfach als Kassetten bezeichnet) 1012Y, 1012M, 1012C, 1012B abnehmbar an ein Schlittenelement 1010a für jede Farbe, z. B. für jedes von Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz bereitgestellt.
11 zeigt ein Beispiel für eine Tintenstrahlkassette, die auf das vorstehend beschriebene Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät montiert werden kann. Die Kassette 1012 in diesem Beispiel ist eine Kassette vom seriellen Typ, und der Hauptabschnitt besteht aus einem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1100 und einem Flüssigkeitsbehälter 1001 zum Enthalten von Flüssigkeit, wie etwa Tinte.
In dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1100 werden eine Zahl von Ausstoßöffnungen 832 zum Entladen der Flüssigkeit gebildet, und die Flüssigkeit, wie etwa Tinte, wird angeordnet, um in eine gemeinsame Flüssigkeitskammer eingeführt zu werden (siehe 12) des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes 1100 durch einen Flüssigkeits-Zuführungsweg, der nicht gezeigt ist, aus einem Flüssigkeitsbehälter 1001. Die Kassette 1012 ist eine Kassette, in welcher der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1100 und er Flüssigkeitsbehälter 1001 als Einheit gebildet werden, so dass Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter 1001 zugeführt werden kann, sofern notwendig, aber es ist auch möglich, eine Struktur anzuwenden, wo der Flüssigkeitsbehälter 1001 austauschbar mit diesem Flüssigkeits-Ausstoßkopf 1100 verbunden ist.
Ein besonderes Beispiel für den vorstehend beschriebenen Flüssigkeits-Ausstoßkopf, der auf einem Tintenstrahldrucker mit einem derartigen Aufbau montiert werden kann, wird nachstehend in größerem Detail beschrieben.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die schematisch den Hauptabschnitt eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigt, der die Basisform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 13 bis 16 sind Frontansichten, die die Gestalt der Ausstoßöffnung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes zeigen, der in 12 gezeigt ist. Hierbei wird die elektrische Verdrahtung oder dergleichen zum Antreiben des elektrothermischen Umwandlungselementes weggelassen.
In dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf dieses Beispiels wird z. B., wie in 12 gezeigt, ein Substrat 934 aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall oder dergleichen verwendet. Das Material eines derartigen Substrats ist nicht für die vorliegende Erfindung wichtig, und dieses ist nicht spezifisch begrenzt, solange wie dieses als Teil der Stromweg-Komponente funktionieren kann und dieses als ein Trägerelement für die Materialschicht funktionieren kann, die das Tintenausstoßenergie erzeugende Element bildet, und dem Flüssigkeitsstromweg und die Ausstoßöffnung, die später beschrieben werden. Gemäß diesem Beispiel wird ein Fall beschrieben werden, wo ein Si-Substrat (Wafer) verwendet wird. Neben einem Bildungsverfahren durch die Verwendung von Laserstrahlen kann die Ausstoßöffnung auch durch ein Verfahren gebildet werden, bei welchem z. B. eine Öffnungsplatte (Ausstoß-Öffnungsplatte) 935, die später beschrieben wird, aus photoempfindlichen Kunststoffen hergestellt ist, so dass eine Belichtungsvorrichtung, wie etwa MPA (Mirror Projection Aliner) verwendet werden kann.
In 12 bezeichnet Bezugszeichen 934 ein Substrat mit einem elektrothermischen Umwandlungselement (nachstehend in einigen Fällen als eine Heizvorrichtung bezeichnet) 931 und eine Tintenzuführungsöffnung 933 aus einem verlängerten, grübchenförmigen Durchloch als ein herkömmlicher Flüssigkeitskammerabschnitt, und auf beiden Seiten in der longitudinalen Richtung der Zuführungsöffnung 933 werden eine Linie von Heizvorrichtungen 931, die thermische Energie erzeugende Einrichtungen sind, in einer gestaffelten Anordnung z. B. mit Intervallen von 300 dpi zwischen den elektrothermischen Umwandlungselementen jeweils angeordnet. Auf diesem Substrat 934 werden Tintenstromwegwände 936 zum Ausbilden von Tintenstromwegen bereitgestellt. Darüber hinaus wird zu diesen Tintenstromwegwänden 936 eine Ausstoß-Öffnungsplatte 935 mit Ausstoßöffnungen 832 bereitgestellt.
Hierbei werden in 12 die Tintenstromwegwand 936 und die Ausstoß-Öffnungsplatten 935 als separate Elemente gezeigt, aber es ist auch möglich, gleichzeitig die Tintenstromwegwand 936 und die Ausstoß-Öffnungsplatte 935 auf ein Element zu bilden, in dem diese Tintenstromwegwand 936 auf dem Substrat 934 durch ein Verfahren, wie etwa das Spin-beschichten, gebildet wird. In diesem Beispiel wird darüber hinaus die Wasserabstoßungsbehandlung auf die Ausstoß-Öffnungsoberfläche (obere Oberfläche) 935a-Seite durchgeführt.
In diesem Beispiel wird ein Kopfform-Serien-Typ, der Aufzeichnungen durchführt, während in der Richtung abgetastet wird, die durch Pfeil S in 10 gezeigt wird, und das Aufzeichnen wird z. B. mit 1200 dpi durchgeführt. Die Antriebsfrequenz beträgt 10 kHz, und bei einer Ausstoßöffnung wird die Entladung mit den kürzesten Zeitintervallen von 100 μs durchgeführt.
Darüber hinaus besitzt als ein Beispiel der tatsächlichen Größe des Kopfes, z. B. wie in 13 gezeigt, eine Teilungswand 936a, die schraubenförmig benachbarte Düsen separiert eine Breite W von 14 μm. Wie in 16 gezeigt, besitzt eine Bläschenkammer 1337, die Tintenstromwegwand 936 gebildet ist, N₁ (Breite der Bläschenkammer) von 33 μm und N₂ (Länge der Bläschenkammer) von 35 μm. Die Größe einer Heizvorrichtung 931 beträgt 30 μm × 30 μm, und der Widerstand einer Heizvorrichtung beträgt 53 Ω, und die Antriebsspannung beträgt 10,3 V. Darüber hinaus beträgt die Höhe einer Tintenstromwegwand 936 und einer Trennungswand 936a 12 μm, und eine Ausstoß-Öffnungsplatte mit einer Dicke von 11 μm kann verwendet werden.
Von den Querschnitten des Ausstoß-Öffnungsabschnittes 940, der in der Ausstoß-Öffnungsplatte, die die Ausstoßöffnung 832 beinhaltet, bereitgestellt ist, ist der Querschnitt, der in Richtung aufgenommen wird, die die Entladungsrichtung der Tinte (dicke Richtung der Öffnungsplatte 935) kreuzt, ungefähr wie ein Stern geformt, und dieser ist ungefähr durch sechs hervorgehobene Abschnitte 832a mit einem breiten Winkel und sechs zurückgesetzte Abschnitte 832b, die alternierend zwischen diesen hervorgehobenen Abschnitten 832a angeordnet sind und einen spitzen Winkel besitzen, angeordnet. Das heißt, die Richtung der Öffnungsplatte (Entladungsrichtung der Flüssigkeit), die in 12 mit dem zurückgesetzten Abschnitt 832b als eine Fläche, die lokal von dem Zentrum 0 der Ausstoßöffnung separiert ist, gezeigt wird, die die Spitze davon ist und der hervorgehobene Abschnitt 832a als eine Fläche, die lokal nahe dem Zentrum 0 der Ausstoßöffnung ist, die diesem Bereich benachbart ist, der die Basis davon ist, werden 6 Grübchen in der Dicke gebildet. (Bezüglich der Position des Grübchenabschnittes, siehe 1141a in 17).
In diesem Beispiel wird der Ausstoß-Öffnungsabschnitt 940 derart hergestellt, dass z. B. der Querschnitt, der in die Richtung fällt, die die dicke Richtung davon kreuzt, eine Gestalt von zwei gleichseitigen Dreiecken mit einer Seite von 27 μm besitzt, die mit 60° zueinander rotiert sind, kombiniert sind, und T₁, das in 13 gezeigt wird, 8 μm beträgt. Jeder Winkel des hervorgehobenen Abschnittes 832a beträgt 120°, und jeder Winkel des zurückgesetzten Abschnittes 832b beträgt 60°.
Demgemäß ist diese angeordnet, dass das Zentrum 0 der Ausstoßöffnung mit dem Zentrum G des Schwerpunktes eines Vielecks, das durch Verbinden von Zentralabschnitten gebildet wird (Zentren (Schwerpunktzentren) der Figur, die gebildet werden, indem die Spitze des Grübchens und zwei zu dieser Spitze benachbarte Basen verbunden werden) von wechselseitig benachbarten Grübchen. Die Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung 832 für dieses Beispiel beträgt 400 μm², und die Öffnungsfläche des Grübchenabschnittes (Fläche einer Figur, die hergestellt ist, indem die Spitze des Grübchens und zwei zu dieser Spitze benachbarte Basen verbunden werden) beträgt ungefähr 33 μm² für eines.
15 ist eine schematische Ansicht, die den Zustand zeigt, wo Tinte auf den Teil der Ausstoßöffnung, die in 14 gezeigt wird, angewendet wird.
Als nächstes wird die Entladungswirkung der Flüssigkeit durch einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Verwendung von 17 bis 24 beschrieben werden.
17 bis 24 sind Querschnittsansichten zum Erläutern der Flüssigkeits-Ausstoßwirkung eines Flüssigkeits-Ausstoßkopfes, der in 12 bis 16 beschrieben ist, und sind Querschnittsansichten, die entlang X–X einer Bläschenkammer 1337, die in 16 gezeigt ist, aufgenommen worden. In diesem Querschnitt ist das Ende in der Dickerichtung der Öffnungsplatte der Ausstoßöffnung 940 die Spitze 1141a) des Grübchens 1141.
17 zeigt einen Zustand, wo eine filmähnliche Blase auf der Heizvorrichtung gebildet wird, und 18 zeigt einen Zustand, ungefähr 1 μs nach dem Zustand von 17, und 19 zeigt einen Zustand, ungefähr 2 μs nach dem Zustand von 17, und 20 zeigt einen Zustand ungefähr 3 μs nach dem Zustand von 17, und 21 zeigt einen Zustand, ungefähr 4 μs nach dem Zustand von 17, und 22 zeigt einen Zustand, ungefähr 5 μs nach dem Zustand von 17, und 23 zeigt einen Zustand, ungefähr 6 μs nach dem Zustand von 17, und 24 zeigt einen Zustand ungefähr 7 μs nach dem Zustand von 17. Hierbei bedeutet in der nachfolgenden Beschreibung Fallenlassen nicht das Fallen in der sogenannten Richtung der Schwerkraft, sondern es bedeutet die Bewegung in der Richtung zu einem elektrothermischen Umwandlungselement, unabhängig von der Anbringungsrichtung eines Kopfes.
Zunächst wird, wie in 17 gezeigt, wenn ein Bläschen 101 in den Flüssigkeitsstromweg 1338 auf der Heizvorrichtung 931 beim Zuführen von elektrischem Strom zu der Heizvorrichtung 931 gemäß einem Aufzeichnungssignal oder dergleichen gebildet wird, dessen Volumen plötzlich innerhalb ungefähr 2 μs, wie in 18 und 19 expandiert, so dass das Bläschen wachsen kann. Die Höhe des Bläschens 101 zu der Zeit des maximalen Volumens übersteigt die Ausstoß-Öffnungsoberfläche 935a, aber zu diesem Moment wird der Druck des Bläschens auf ungefähr die Hälfte bis ein Neunzehntel des atmosphärischen Drucks verringert.
Als nächstes beginnt zur Zeit ungefähr 2 μs nach der Bildung eines Bläschens 101, das Bläschen 101 damit, das Volumen von dem maximalen Volumen, wie vorstehend erwähnt, zu verringern und ungefähr gleichzeitig damit beginnt auch die Bildung eines Meniskus 102. Dieser Meniskus 102 tritt auch in der Richtung auf der Heizvorrichtung 931 Seite zurück, d. h. fällt, wie in 20 gezeigt.
Hierbei gibt es in diesem Beispiel eine Mehrzahl von Grübchen 1141, die an dem Ausstoß-Öffnungsabschnitt gestreut sind, und daher, wenn der Meniskus 102 zurücktritt, wirkt die Kapillarkraft in der entgegengesetzten Richtung F_c der Meniskus-Rücktrittsrichtung F_M an dem Teil des Grübchens 1141. Als Ergebnis davon werden, sogar wenn ein geringfügiges Streuen in dem Zustand des Bläschens 101 wegen irgendeines Grundes erkannt wird, die Gestalten des Meniskus, beim Zurücktreten und das Hauptflüssigkeitströpfchen (nachstehend in einigen Fällen als Flüssigkeit oder Tinte bezeichnet) Ia auf ungefähr symmetrische Gestalten im Hinblick auf das Zentrum der Ausstoßöffnung modifiziert.
Dann ist in diesem Beispiel die Fallgeschwindigkeit von diesem Meniskus 102 schneller als die Kontrahierungsge schwindigkeit des Bläschens 101, und daher steht das Bläschen 101, wie in 21 gezeigt, mit der Atmosphäre an einem Platz in Verbindung, der nahe unter der Oberfläche der Ausstoßöffnung 832 zur Zeit ungefähr 4 μs nach der Bildung des Bläschens ist. Bei diesem Moment fällt die Flüssigkeit (Tinte) nahe der Zentralachse der Ausstoßöffnung 832 zu der Heizvorrichtung 931 hinunter. Dies wird verursacht, da die Flüssigkeit (Tinte) Ia, die zu der Heizvorrichtung 931 Seite durch den negativen Druck des Bläschens 101 vor dem In-Kontakt-Treten mit der Atmosphäre zurückgezogen wird, die Geschwindigkeit in der Richtung der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 aufgrund der Trägheit hält, nachdem das Bläschen 101 mit der Atmosphäre in Verbindung getreten ist.
Die Flüssigkeit (Tinte), die zu der Heizvorrichtung 931 hinuntergefallen ist, erreicht die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 zur Zeit ungefähr 5 μs nach der Bildung des Bläschens 101, wie in 22 gezeigt, und wie in 23 gezeigt, breitet sich diese aus, um die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 zu bedecken. Die Flüssigkeit, die sich ausgebreitet hat, um die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 auf diese Weise zu bedecken, besitzt einen Vektor in der horizontalen Richtung entlang der Oberfläche der Heizvorrichtung 931, und diese kreuzt die Oberfläche der Heizvorrichtung 931. Zum Beispiel verschwindet der Vektor in der vertikalen Richtung, und dieser tendiert dazu, auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 zu bleiben, und dieser zieht die Flüssigkeit auf die obere Seite davon hinunter, d. h. die Flüssigkeit, die den Geschwindigkeitsvektor in der Entladungsrichtung hält.
Danach wird die Flüssigkeit Teil Ib zwischen der Flüssigkeit, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 ausgebreitet hat und der Flüssigkeit auf der oberen Seite (Hauptflüssigkeitstropfen) dünn, und wie in 24 gezeigt, wird zur Zeit ungefähr 7 μs nach der Bildung des Bläschens 101 der Flüssigkeitsteil Ib an dem Zentrum der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 abgeschnitten, und diese wird in den Hauptflüssigkeitstropfen Ia geteilt, der den Geschwindigkeitsvektor in der Entladungsrichtung hält, und die Flüssigkeit Ic, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 ausgebreitet hat. Daher tritt die Teilung vorzugsweise in einer Position in dem Flüssigkeitsstromweg 1338 auf, und diese ist weiter bevorzugt auf dem elektrothermischen Umwandlungselement 931 Seite von der Austrittsöffnung 832 bevorzugt.
Das Hauptflüssigkeitströpfchen Ia wird aus dem zentralen Teil der Ausstoßöffnung 832 mit keiner Abweichung in der Entladungsrichtung entladen, und ohne Entladungsverdrehung, und dieser landet auf einer vorbestimmten Position der Aufzeichnungsoberfläche des Aufzeichnungsmediums. Darüber hinaus sollte die Flüssigkeit Ic, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 verteilt hat, ein Satellitentröpfchen als einen Nachfolger des Hauptflüssigkeitströpfchens werden, um nach dem Stand der Technik zu fliegen, aber dieses verbleibt auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 und dieses wird nicht entladen.
So kann die Entladung des Satellitentröpfchens verhindert werden, und daher kann der Splash, der leicht durch die Entladung des Satellitentröpfchens hergestellt wird, verhindert werden, und es ist möglich, die Fleckenbildung der Aufzeichnungsoberfläche des Aufzeichnungsmediums aufgrund des Dunstes, der wie Nebel schwebt, zu verhindern. Hierbei bezeichnet in 21 bis 24 Bezugszeichen Id die Tinte, die an den Grübchenabschnitt (Tinte in dem Grübchen) anhaftet, und Bezugszeichen Ie bezeichnet die Tinte, die in dem Flüssigkeitsstromweg verbleibt.
So ist es in dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf dieses Beispiels, wenn die Flüssigkeit bei dem Schritt des Verringerns des Volumens, nachdem das Bläschen auf das maximale Volumen gewachsen ist, entladen wird, möglich, die Richtung des Hauptflüssigkeitströpfchens zur Zeit der Entladung durch eine Mehrzahl von Grübchen, die um die Ausstoßöffnung herum verstreut sind, zu stabilisieren. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, einen Flüssigkeits-Ausstoßkopf ohne Verdrehung in der Ausstoßrichtung und mit einer hohen Landegenauigkeit bereitzustellen. Da darüber hinaus die Entladung stabil durchgeführt werden kann, sogar wenn das Bläschenbilden bei einer hohen Antriebsfrequenz gestreut ist, kann der Druck mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit verwirklicht werden.
Insbesondere beim Schritt des Verringerns des Volumens eines Bläschens wird dieses Bläschen hergestellt, um mit der Atmosphäre zum ersten Mal in Verbindung zu treten, so dass die Flüssigkeit entladen werden kann, und daher ist es möglich, den Dunst zu verhindern, der auftritt, wenn das Flüssigkeitströpfchen entladen wird, indem das Bläschen mit der Atmosphäre in Verbindung tritt, und als Konsequenz ist es auch möglich, den Zustand zu verhindern, wo das Flüssigkeitströpfchen auf die Ausstoß-Öffnungsoberfläche anhaftet, welches einen sogenannten plötzlichen nicht-ausstoßbaren Zustand verursacht.
Darüber hinaus kann als eine andere Ausführungsform für einen Aufzeichnungskopf vom Entladungstyp, der vorzugsweise für die vorliegende Erfindung verwendet werden kann, in welchem das Bläschen mit der Atmosphäre zur Zeit der Entladung in Verbindung tritt, ein sogenannter Kanten-Schieß-Vorrichtungstyp, zitiert werden, z. B., wie in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2,783,647 beschrieben.
Die vorliegende Erfindung bringt einen herausragenden Effekt mit sich, insbesondere in einem Aufzeichnungskopf und einem Aufzeichnungsgerät für das Tintenstrahlsystem, in welchem thermische Energie verwendet wird, um ein fliegendes Flüssigkeitströpfchen zu bilden, so dass Aufzeichnen durchgeführt werden kann, unter den Tintenstrahl-Aufzeichnungssystemen.
Bezüglich der typischen Konfiguration und dessen Prinzip ist z. B. ein System bevorzugt, welches durchgeführt wird, indem das Basisprinzip verwendet wird, das in USP 4,723,129 oder USP 4,740,796 offenbart ist. Dieses System kann sowohl auf den sogenannten on-demand-Typ als auch den kontinuierlichen Typ angewendet werden, und insbesondere im Fall des on-demand-Typs auf ein elektrothermisches Umwandlungselement, das entsprechend dem Blatt und dem Flüssigkeitsweg angeordnet ist, in welchem die Flüssigkeit (Tinte) gehalten wird, wenigstens ein Antriebssignal, das der Aufzeichnungsinformation entspricht, um einen plötzlichen Temperaturanstieg, der das Keimsieden übersteigt, angelegt wird, und als Konsequenz thermische Energie in dem elektrothermischen Umwandlungselement erzeugt wird, und Filmsieden auf der Erhitzungs-Wirkungs-Oberfläche des Aufzeichnungskopfes hergestellt wird, und folglich es möglich ist, ein Bläschen in der Flüssigkeit (Tinte) zu bilden, die 1 : 1 diesem Antriebssignal entspricht, welches effektiv ist. Durch das Wachstum und die Kontraktion dieses Bläschens wird die Flüssigkeit (Tinte) durch die Entladungsöffnung entladen, und wenigstens ein Tröpfchen wird gebildet. Wenn dieses Antriebssignal pulsförmig gemacht wird, werden das Wachstum und die Kontraktion des Bläschens sofort und genau durchgeführt, und daher kann die Entladung von Flüssigkeit (Tinte), die in der Reaktionsfähigkeit hervorragend ist, erreicht werden, welches weiter bevorzugt ist.
Als dieses pulsförmige Antriebssignal ist ein Signal geeignet, welches in USP 4,463,359 oder USP 4,345,262 beschrieben wird. Wenn darüber hinaus die Bedingung, die in USP 4,313,124 einer Erfindung beschrieben ist, die sich auf das Temperatur-Anstiegsverhältnis der zuvor beschriebenen Wärmewirkungsoberfläche bezieht, kann ein noch herausragenderes Aufzeichnen durchgeführt werden.
Als der Aufbau eines Aufzeichnungskopfes wird der Aufbau, der USP 4,558,333 oder USP 4,459,600 verwendet, die den Aufbau offenbaren, wo der Wärmewirkungsabschnitt in einem Gürtelbereich angeordnet ist, auch in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen, neben dem Aufbau (linearer Flüssigkeitsstromweg oder rechtwinkeliger Flüssigkeitsstromweg) der Kombination der Ausstoßöffnung, Flüssigkeitsweg, und elektrothermisches Umwandlungselement, die in jeder der vorstehend beschriebenen Druckschriften offenbart ist.
Zusätzlich dazu ist die vorliegende Erfindung auch effektiv, wenn ein Aufbau angewendet wird, der in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. 59-123670 offenbart ist, die einen Aufbau offenbart, wo ein gemeinsamer Schlitz als die Ausstoßöffnung des elektrothermischen Umwandlungselementes für eine Vielzahl von elektrothermischen Umwandlungselementen dient, oder die veröffentlichte japanische Patentanmeldung Nr. 59-138461, die einen Aufbau offenbart, wo das Öffnungsloch zum Absorbieren der Druckwelle von thermischer Energie der Ausstoßöffnung entspricht.
Darüber hinaus kann ein Aufzeichnungskopf vom Vollinientyp mit einer Länge, die der Breite des maximalen Aufzeichnungsmediums entspricht, das durch ein Aufzeichnungsgerät aufgezeichnet werden kann, eine beliebige Konfiguration besitzen, wo die Länge davon durch die Kombination einer Mehrzahl von Aufzeichnungsköpfchen ausgefüllt wird, wie in der vorstehend beschriebenen Druckschrift offenbart und ein Aufbau eines als Einheit gebildeten Aufzeichnungskopfes, und die vorliegende Erfindung kann den vorstehend beschriebenen Effekt effektiver zeigen.
Zusätzlich dazu ist die vorliegende Erfindung effektiv, sogar im Fall der Verwendung eines Aufzeichnungskopfes vom austauschbaren Chiptyp, in welchen die elektrische Verbindung mit dem Geräthauptkörper und der Zuführung der Tinte des Geräthauptkörpers durchgeführt werden kann, in dem auf den Geräthauptkörper, oder ein Aufzeichnungskopf vom Kassettentyp montiert wird, in welchem der Tintentank als Einheit zu dem Aufzeichnungskopf selbst bereitgestellt wird.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, eine Wiedergewinnungseinrichtung, vorläufige Hilfseinrichtung oder dergleichen für den Aufzeichnungskopf zuzugeben, der als eine Konfiguration eines Aufzeichnungsgeräts der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, da dieser darüber hinaus den Effekt der vorliegenden Erfindung stabilisieren kann. Wenn diese insbesondere aufgezählt werden, gibt es Abdeckeinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungseinrichtungen, Un terdrucksetzungs- oder Absaugeinrichtungen, Vorheizeinrichtungen unter Verwendung eines elektrothermischen Umwandlungselementes oder ein anderes Aufheizelement oder die Kombination davon, und Einrichtungen zum Durchführen eines vorläufigen Entladungsmodus zum Durchführen einer Entladung, die sich von dem Aufzeichnen unterscheidet, welche zum Durchführen eines stabilen Aufzeichnens effektiv sind.
Darüber hinaus ist als ein Aufzeichnungsmodus für das Aufzeichnungsgerät nicht nur ein Aufzeichnungsmodus der Hauptlinienfarbe, wie etwa nur schwarz, sondern auch ein Modus des als Einheit-Konfigurierens eines Aufzeichnungskopfes oder Kombinierens einer Mehrzahl von Stücken möglich, und die vorliegende Erfindung ist auch extrem effektiv für ein Gerät, das wenigstens entweder die Verbindungsfarbe oder verschiedene Farben der Vollfarbe durch Farbmischung besitzt.
In der zuvor beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Beschreibung gegeben, wobei die Tinte flüssig gelassen wird, aber die Tinte gewöhnlich eine Tinte ist, die sich bei einer Temperatur verfestigt, die weniger als die Raumtemperatur beträgt, und bei der Raumtemperatur erweicht, oder in dem zuvor beschriebenen Tintenstrahlsystem ist die Tinte gewöhnlich eine Tinte, welcher die Tinte selbst thermisch innerhalb des Bereichs von 30°C oder mehr und 70°C oder weniger eingestellt wird, um thermisch die Viskosität der Tinte so zu steuern, dass diese innerhalb des Bereichs der stabilen Entladung sein kann, und daher ist es ausreichend, dass die Tinte flüssig wird, wenn ein verwendetes Aufzeichnungssignal abgegeben wird.
Zusätzlich dazu ist es auch auf die vorliegende Erfindung anwendbar, eine Tinte mit der Eigenschaft zu verwenden, dass diese anfangs durch thermische Energie verflüssigt wird, wie etwa eine Tinte, die durch das Abgeben von thermischer Energie gemäß einem Aufzeichnungssignal verflüssigt wird, und die als eine flüssige Tinte entladen wird, oder eine Tinte, die damit beginnt, sich zu verfestigen, vor der Zeit des Erreichens eines Aufzeichnungsmediums, entweder im Fall, wo der Temperaturanstieg wegen der wegen der thermischen Energie positiv verhindert wird, indem dieser als die Energie zum Ändern des Zustands von dem flüssigen Zustand zu dem flüssigen Zustand einer Tinte verwendet wird, oder dem Fall, wo eine Tinte, die in dem Zustand des Alleingelassenwerdens sich verfestigt für den Zweck des Verhinderns des Verdampfens der Tinte verwendet wird. In einem derartigen Fall ist es auch möglich, dass die Tinte in der Form des Gegenüberstehens dem elektrothermischen Umwandlungselementes in den Zustand als eine Flüssigkeit oder festes Material in einem porösen Blatt Vertiefung oder Durchloch gehalten wird, wie in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 54-56847 oder in der veröffentlichten japanischen Patentanmeldung Nr. 60-71260 beschrieben ist. In der vorliegenden Erfindung ist die am meisten effektive Form für jede der vorstehend beschriebenen Tinten eine Form des Durchführens des zuvor beschriebenen Film-Siede-Systems.
Darüber hinaus ist es als eine Form eines Aufzeichnungsgerätes gemäß der vorliegenden Erfindung auch möglich, eine Form eines Kopiergerätes anzuwenden, die mit einer Lesevorrichtung und ferner einer Form eines Faxgeräts mit der Übertragungs- und Empfangsfunktion kombiniert ist, neben einer Form eines Geräts, das als eine Einheit oder separat als ein Bildausstoß-Terminal für Informations-Verarbeitungs-Ausrüstung, wie etwa ein Textverarbeitungssystem oder ein Computer bereitgestellt wird.
Als nächstes wird der Entwurf eines Flüssigkeits-Entladungsgeräts, auf welchem der vorstehend beschriebene Flüssigkeits-Ausstoßkopf montiert ist, beschrieben werden.
25 ist eine schematische Perspektive eines Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts 600 eines Beispiels eines Flüssigkeits-Entladungsgeräts, auf welchem ein Flüssigkeits-Ausstoßkopf der vorliegenden Erfindung montiert und angewendet werden kann.
In 25 ist eine Tintenstrahlkopf-Kassette 601 einer Kassette, in welcher der vorstehend beschriebene Flüssigkeits-Ausstoßkopf und ein Tintenbehälter zum Beibehalten der Tinte, die zu diesem Flüssigkeits-Ausstoßkopf zugeführt wird, integriert sind. Diese Tintenstrahlkopf-Kassette 601 ist auf einem Schlitten 607 montiert, der mit einem SpiralGrübchen 606 einer Führungsschraube 605 in Verbindung steht, die mit der Vorwärts- und umgekehrten Rotation eines Antriebsmotors 602 durch die Antriebskraft übertragenden Gänge 603, 604 rotiert, und diese wird in die Richtungen zurückgesetzt, die durch Pfeile A, B entlang einer Führung 608 gezeigt sind, zusammen mit dem Schlitten 607 durch die Kraft des Antriebsmotors 602. Ein Aufzeichnungsmedium P wird auf einer geglätteten Walze 609 durch eine nicht gezeigte Aufzeichnungsmediums-Zuführungseinrichtung getragen, und dieses wird auf die geglättete Walze 609 durch die Bewegungsrichtung des Schlittens 607 durch eine Papier-Druckplatte 610 gepresst.
Nahe an einem Ende der Führungsschraube 605 werden Lichtkupplungs-Vorrichtungen 611, 612 bereitgestellt. Diese sind Ausgangspositions-Detektiereinrichtungen zum Bestätigen des Vorhandenseins in diesem Bereich eines Hebels 607a des Schlittens 607 und zum Durchführen des Schaltens der Rotationsrichtung des Antriebmotors 602 oder dergleichen.
Ein Unterstützungselement 613 unterstützt ein Kappenelement 614, das die Frontfläche (Ausstoßöffnungs-Oberfläche) mit der Ausstoßöffnung der zuvor beschriebenen Tintenstrahlkopf-Kassette 601 bedeckt. Darüber hinaus saugt die Tinten-Absaugeinrichtung 615 die Tinte, die vakuumartig aus der Tintenstrahlkopf-Kassette 601 entladen wird, und wird in dem Kappenelement 614 akkumuliert. Die Absaug-Wiedergewinnung der Tintenstrahlkopf-Kassette 601 wird durch den Öffnungsabschnitt (in der Figur nicht gezeigt) in der Kappe durch dessen Tinten-Absaugeinrichtung 615 durchgeführt. Eine Reinigungsklinge 617 zum Abwischen der Ausstoßöffnungsoberfläche der Tintenstrahlkopf-Kassette 601 wird derart bereitgestellt, dass diese sich in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen (Richtungen in rechten Winkeln zu den Bewegungsrichtungen des zuvor beschriebenen Schlittens 607) durch ein bewegliches Element 618 bewegen. Diese Reinigungsklinge 617 und das bewegliche Element 618 werden durch einen Hauptkörper, der den Körper 619 trägt, geträgert. Die Reinigungsklinge 617 ist nicht auf diese Form begrenzt, aber diese kann eine andere wohlbekannte Reinigungsklinge sein.
In dem Absaug-Wiedergewinnungs-Betrieb des Flüssigkeits-Ausstoßkopfes wird ein Hebel 620 zum Beginn des Absaugens mit der Bewegung einer Nocke 621, die in den Schlitten 607 eingreift, bewegt, und die Antriebskraft aus dem Antriebsmotor 602 wird bewegt und durch eine wohlbekannte Antriebseinrichtung, wie etwa die Kupplungsschaltung, gesteuert. Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Steuerungsabschnitt, der ein Signal an einen Wärme erzeugenden Körper gibt, der zu dem Flüssigkeits-Ausstoßkopf der Tintenstrahlkopf-Kassette 601 bereitgestellt ist, und der die Antriebssteuerung von jedem zuvor beschriebenen Mechanismus regiert, wird auf der Gerät-Hauptkörperseite bereitgestellt, und dies wird hier nicht gezeigt.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 600 mit dem zuvor beschriebenen Aufbau führt Aufzeichnungen auf einem Aufzeichnungsmedium P' durch, das auf der geglätteten Walze 609 durch die nicht gezeigte Aufzeichnungsmedium-Zuführungseinrichtung getragen wird, während die Tintenstrahlkopf-Kassette 601 sich durch die ganze Breite des Aufzeichnungsmediums P' hin- und herbewegt.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Tintenset für ein Farbtintenstrahl-Aufzeichnungstintenset bereitzustellen, das ein Bild mit einer hohen Druckdichte und einer hohen Qualität gewährleisten kann, ohne Ausbluten oder Nebel in dem Grenzbereich zwischen schwarzem Bild und farbigem Bild herzustellen, sogar wenn die schwarze Tinte und die Farbtinte auf Normalpapier durch das gleiche Abtasten aufgetragen werden, und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren und eine Aufzeichnungsausrüstung, die diesen Tintenset verwenden. Darüber hinaus ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein Bild mit hoher Qualität zu erhalten, das einen herausragenden Abriebswiderstand und Zeilenmarkerwiderstand aufweist, obwohl Pigmenttinte als schwarze Tinte verwendet wird.
Beispiele
Als nächstes wird die vorliegende Erfindung genauer anhand von Beispielen und einem Vergleichsbeispiel beschrieben. Hierbei sind in der folgenden Beschreibung Teil und % Teil und %, bezogen auf das Gewicht, wenn nicht anders angegeben.
Zunächst wurde zur Verwendung zur Herstellung von schwarzer Tinte eine Rußdispersion C-1 wie folgt hergestellt.
Herstellung einer flüssigen Rußdispersion C-1
10 g Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 230 m²/g und eine DBP-Öl-Absorption von 70 ml/100 g und 3,06 g 3-Amino-N-ethylpyridiniumbromid wurden ausreichend in 72 g Wasser vermischt, und danach wurde 1,62 g Salpetersäure in dieses getropft, und es wurde bei 70°C gerührt. Einige Minuten später wurde eine Lösung von 1,07 g Nitrit in 5 g Wasser hierzu zugegeben, und für eine Stunde gerührt. Als nächstes wurde die erhaltene Aufschlämmung durch einen Filter filtriert (Handelsname: Toyo-Roshi Nr. 2; hergestellt von Advantis Ltd.), und die Pigmentteilchen wurden mit Wasser voll gewaschen, und in einem Ofen bei 110°C getrocknet. Danach wurde Wasser zu dem so erhaltenen Pigment gegeben, um eine Pigmentdispersion C-1 mit einer Pigmentkonzentration von 10 Gew.-% herzustellen.
Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wurde eine kationische Gruppe, die durch die folgende chemische Formel dargestellt wird, an die Oberfläche von Ruß eingeführt.
Als nächstes wurde eine flüssige Dispersion MC-1 des Harzes, das ein färbendes Material (nachstehend als gefärbtes Harz bezeichnet) einschließt, das in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung verwendet wird, durch das folgende Verfahren hergestellt.
Herstellung einer gefärbten Harzdispersion MC-1
Zuerst wurden nachstehend gezeigte Materialien vermischt und aufgelöst.

C. I. Solvent Black 3 10 Teile

Styrol-N,N-Dimethylamino-propylmethacrylat-Copolymer (Molekulargewicht 40.000) 40 Teile

Methylethylketon 50 Teile
Als nächstes wurde die Phasen-Inversions-Emulgierung der Lösung ausgeführt, indem Essigsäure als Neutralisierungsmittel verwendet wurde, und Methylethylketon entfernt wurde, um eine wässrige Dispersion MC-1 eines mikroverkapselten gefärbten Harzes, von welchem der Feststoffgehalt 20 Gew.-% betrug und der durchschnittliche Teilchendurchmesser 0,08 μm betrug, zu ergeben.
Die Rußdispersion C-1 und die gefärbte Harzdispersion MC-1, die wie vorstehend hergestellt wurden, wurden gemäß dem Verhältnis der Feststoffgehalte, die in Tabelle 1 angegeben sind, vermischt. Danach wurden Glycerin und Isopropylalkohol jeweils zu 16 Gew.-% und 4,0 Gew.-% zugegeben, um schwarze Tinte A zu erhalten, von welcher der Gesamtfeststoffgehalt (Ruß + gefärbtes Harz) 8 Gew.-% betrug. Schwarze Tinte B wurde auf die gleiche Weise hergestellt, bis darauf, dass diese nicht das gefärbte Harz enthielt. In Tabelle 1 stellen C.B./MC jeden Endfeststoffgehalt des Rußes und des gefärbten Harzes in der Tinte dar. Das heißt, in der schwarzen Tinte A betrugen der Feststoffgehalt des Rußes und des gefärbten Harzes jeweils 1,5 Gew.-% und 6,5 Gew.-%.
Tabelle 1: Eigenschaften der schwarzen Tinte
Beispiel 1

Schwarze Tinte A, die wie vorstehend beschrieben, erhalten wurde, wurde in Kombination mit den folgenden Farbtinten als ein Tintenset von Beispiel 1 verwendet.

(1) Schwarze Tinte (kationisch)
Schwarze Tinte A
(2) Gelbe Tinte (anionisch)
C. I. Säure gelb 23	3 Teile
Glycerol	5 Teile
Hexylenglycol	5 Teile
Harnstoff	7 Teile
Natriumbenzoat	1,5 Teile
Wasser	78,5 Teile
(3) Magenta-Tinte (anionisch)
C. I. Säure Rot 52	4 Teile
2-Pyrrolidon	7 Teile
Triethylenglycolmonoethylether	7 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Natriumlaurat	2 Teile
Wasser	72 Teile
(4) Cyan-Tinte (anionisch)
C. I. Direct Blue 199	3 Teile
Dipropylenglycol	8 Teile
1,2,6-Hexantriol	7 Teile
Harnstoff	6 Teile
Ammoniumbenzoat	2 Teile
Wasser	74 Teile

Beispiel 2

Schwarze Tinte A, die wie vorstehend beschrieben, erhalten wurde, wurde in Kombination mit Farbtinten mit der folgenden Zusammensetzung als ein Tintenset von Beispiel 2 verwendet.

(1) Schwarze Tinte (kationisch)
Schwarze Tinte A
(2) Gelbe Tinte (anionisch)
C. I. Säure Gelb 23	3 Teile
Glycerol	5 Teile
Hexylenglycol	5 Teile
Harnstoff	7 Teile
Natriumlaurylsulfat	1,5 Teile
Wasser	78,5 Teile
(3) Magenta Tinte (anionisch)
C. I. Säure Rot 52	4 Teile
2-Pyrrolidon	7 Teile
Triethylenglycolmonomethylether	7 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Natriumbenzosulfonat	2 Teile
Wasser	72 Teile
(4) Cyan-Tinte (anionisch)
C. I. Direct Blue 199	3 Teile
Dipropylenglycol	8 Teile
1,2,6-Hexantriol	7 Teile
Harnstoff	6 Teile
N-Lauroylmethyltaurinnatriumsalz	2 Teile
Wasser	74 Teile

Beispiel 3

Schwarze Tinte A, die wie vorstehend erhalten wurde, wurde in Kombination mit Farbtinten der folgenden Zusammensetzungen als ein Titenset von Beispiel 3 verwendet.

(1) Schwarze Tinte (kationisch)
Schwarze Tinte A
(2) Gelbe Tinte (anionisch)
C. I. Säure Gelb 23	3 Teile
Glycerol	5 Teile
Diethylenglycol	5 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Trinatriumnaphthalen-1,3,6-trifulsonat	2 Teile
Wasser	77 Teile
(3) Magenta-Tinte (anionisch)
C. I. Säure Rot 52	4 Teile
2-Pyrrolidon	7 Teile
Triethylenglycolmonomethylether	7 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Trinatriumnaphthalen-1,3,6-trisulfonat	2 Teile
Wasser	72 Teile
(4) Cyan-Tinte (anionisch)
C. I. Direct Blau 199	3 Teile
Propylenglycol	8 Teile
1,2,6-Hexantriol	7 Teile
Harnstoff	6 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Dinatriumnaphthalen-1,5-disulfonat	2 Teile
Wasser	73 Teile

Vergleichsbeispiel 1

Schwarze Tinte B, die wie vorstehend erhalten wurde, wurde in Kombination mit Farbtinten der folgenden Zusammensetzungen als ein Tintenset von Vergleichsbeispiel 1 verwendet.

(1) Schwarze Tinte (kationisch)
Schwarze Tinte B
(2) Gelbe Tinte (anionisch)
C. I. Säure Gelb 23	3 Teile
Glycerol	5 Teile
Diethylenglycol	5 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: hergestellt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Wasser	79 Teile
(3) Magenta Tinte (anionisch)
C. I. Säure Rot 52	4 Teile
2-Pyrrolidon	7 Teile
Triethylenglycolmonoethylether	7 Teile
Harnstoff	7 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Wasser	4 Teile
(4) Cyan-Tinte (anionisch)
C. I. Direct Blue 199	3 Teile
Propylenglycol	8 Teile
1,2,6-Hexantriol	7 Teile
Harnstoff	6 Teile
Acetylenol EH (Handelsname: von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.)	1 Teil
Wasser	75 Teile

Jedes Tintenset der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1 wurde in eine Tintenkassette gestellt, die schwarze Tinte in eine BC-60-Kassette (Produkt von Canon), und jede Farbtinte in eine BC-62-Kassette (Canon), um die Tintenstrahlkassetten herzustellen.
Als nächstes wurden die Tintenstrahlkassetten, die wie vorstehend hergestellt wurden, auf einem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät BJF-800 (Canon) montiert, welches Tinte durch Anlegen von thermischer Energie an die Tinte gemäß Aufzeichnungssignalen entlädt, um Drucktests durchzuführen. Die Bewertung wurde wie folgt ausgeführt. Im übrigen war der BJF-800, der für die Bewertungstests verwendet wurde, derart modifiziert worden, dass schwarze Tinte und Farbtinte in einem angewendet werden und bei dem gleichen Abtasten, und die Farbtinte sofort nach der schwarzen Tintenanwendung an einen Bereich, der an den schwarzen Bereich angrenzt, angewendet wird.
(1) Ausbluten zwischen schwarzer Tinte und Farbtinte
In dem vorstehenden Drucktest wurden zwei Arten von Normalpapier, Kopierpapier PB Papier (Canon) und 4024 Papier (Xerox) verwendet.
– Bewertungsverfahren und Kriterien –
Unter Verwendung von jedem Tintenset und zwei Arten von Papier wurde ein einfarbiges schwarzes Bild gedruckt und sofort danach wurde das einfarbige gelbe oder Magenta- oder Cyanbild gedruckt, um angrenzend zu sein. Die Bewertungskriterien sind wie folgt und das Ergebnis wird in Tabelle 2 gezeigt.

A: Kein Ausbluten wird visuell in allen Grenzen erkannt.
B: Obwohl leichtes Ausbluten visuell beobachtet wird, gibt es kein Problem bei der parktischen Verwendung.
C: Obwohl geringfügiges Ausbluten visuell beobachtet wird, ist dieses akzeptabel.
D: Erhebliches Ausbluten wird visuell beobachtet.

Beispiel 1	C
Beispiel 2	B
Beispiel 3	A
Vergleichsbeispiel 1	D

(2) Abriebswiderstand
4 Stunden nach dem Druck des einfarbigen Bildes, wie in dem vorstehenden Ausblutungstest, wurde Löschpapier auf dem Druck platziert, und ein Gewicht von 1 kg mit einer Bodenfläche von 5 cm × 5 cm wurde auf dem Löschpapier über dem bedruckten Bereich platziert. Das Löschpapier wurde dann unter dem Gewicht herausgezogen, und es wurde visuell beobachtet, ob der unbedruckte Bereich (weißer Bereich) des bedruckten Papiers und das Löschpapier durch Reibung mit dem Druck gefleckt waren oder nicht. Der Abriebswiderstand wurde in Übereinstimmung mit den folgenden Bewertungskriterien bewertet:

A: kein Fleck wurde sowohl in dem weißen Bereich als auch auf dem Löschpapier beobachtet;
B: ein Verfärben wurde auf dem Löschpapier allein beobachtet; und
C: Verfärben wurde sowohl im weißen als auch auf dem Löschpapier beobachtet.

Beispiel 1	A
Beispiel 2	A
Beispiel 3	A
Vergleichsbeispiel 1	C

(3) Zeilenmarkerwiderstand
Eine Stunde nach dem Druck von Schriftzeichen mit schwarzer Tinte wurde der Schriftzeichenteil einmal unter gewöhnlichem Schreibdruck mit einem gelben fluoreszierenden Stift, (Spot Lighter Yellow, Handelsname; Pilot) markiert, wodurch der Widerstand gegenüber Zeilenmarker in Übereinstimmung mit den folgenden Bewertungskriterien bewertet wurde:

A: weder Ausbluten noch Verfärbung wurde beobachtet in dem weißen Papierbereich, und der Stiftpunkt wurde auch nicht gefärbt;
B: keine Verfärbung in dem weißen Bereich, aber ein Stiftpunkt wurde einigermaßen verfärbt; und
C: Verfärbung in dem weißen Bereich wurde beobachtet.

Beispiel 1	A
Beispiel 2	A
Beispiel 3	A
Vergleichsbeispiel 1	C

Ein Tintenset zum Aufzeichnen eines Farbbildes auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung von Tinte aus zwei oder mehr Farben, die wenigstens eine schwarze Tinte und eine Farbtinte einschließen, wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigment-Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfasst, welches einen Druck ausbilden kann, der einen herausragenden Abriebswiderstand und einen Zeilenmarkerwiderstand bildet, ohne Ausbluten zwischen schwarzen und Farbbildern.

Claims

Tintensatz zum Aufzeichnen eines Farbbildes auf einem Aufzeichnungsmedium unter Verwendung von Tinte von zwei oder mehreren Farben, die eine schwarze Tinte und eine Farbtinte umfassen, wobei die schwarze Tinte ein erstes Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigmentdispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein Farbmaterial einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz, die von einem organischen Säuresalz abgeleitet ist, umfasst.
Tintensatz gemäß Anspruch 1, wobei das erste Pigment Ruß ist.
Tintensatz gemäß Anspruch 1, wobei das erste Pigment einen selbstdispergierbaren Ruß mit wenigstens einer kationischen hydrophilen Gruppe ist, die direkt oder über eine andere Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das färbende Material, das in dem Harz eingeschlossen ist, ein öllöslicher Farbstoff oder ein zweites Pigment ist.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Harz, das das färbende Material enthält, eine kationische hydrophile Gruppe auf dessen Oberfläche besitzt.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das färbende Material im Wesentlichen die gleiche Farbe wie das erste Pigment besitzt.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das färbende Material durch eine Mikrokapsel aus dem Harz eingeschlossen ist.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die anionische Substanz eine Carboxylgruppe besitzt.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die anionische Substanz eine Sulfogruppe besitzt.
Tintensatz gemäß Anspruch 1, wobei die anionische Substanz in der Farbtinte eine aromatische Verbindung, die mit einer Sulfogruppe auf einem aromatischen Ring substituiert ist.
Tintensatz gemäß Anspruch 9, wobei die anionische Substanz eine Mehrzahl von Sulfogruppen besitzt.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der anionische Farbstoff in der Farbtinte ein Farbstoff mit einer Sulfogruppe ist.
Tintensatz gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Tintensatz zur Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das die folgenden Schritte umfasst: Ausstoßen einer schwarzen Tinte aus einer Öffnung in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, um die schwarze Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium anzubringen; und Ausstoßen einer Farbtinte aus einer Öffnung in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, um die Farbtinte auf das Aufzeichnungsmedium anzubringen, wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder einem Pigment und ein Pigmentdispergiermittel mit einer kationischen Gruppe und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine von einem organischen Säuresalz abgeleitete anionische Substanz umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 14, wobei ein Tintentröpfchen ausgestoßen wird, in dem thermische Energie auf die Tinte angewendet wird.
Aufzeichnungseinheit, die umfasst: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält; einen zweiten Tintenbehälter der eine Farbtinte enthält; und einen Kopf zum Ausstoßen der schwarzen Tinte, die in dem ersten Tintenbehälter enthalten ist, und der Farbtinte, die in dem zweiten Tintenbehälter enthalten ist, wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Dispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine von einem organischen Säuresalz abgeleitete anionische Substanz umfasst.
Aufzeichnungseinheit gemäß Anspruch 16, wobei der Kopf ein Tintentröpfchen ausstößt, in dem thermische Energie an die Tinte angelegt wird.
Tintenkassette, die umfasst: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält; einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte enthält; wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigmentdispergiermittel mit einer kationischen Gruppe und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine von einem organischen Säuresalz abgeleitete anionische Substanz umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das umfasst: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte enthält; und einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte enthält; und einen Kopf zum Ausstoßen jedes der schwarzen Tinte und der Farbtinte, wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und ein Pigmentdispergiermittel mit einer kationischen Gruppe und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine von einem organischen Säuresalz abgeleitete anionische Substanz umfasst.
Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß Anspruch 19, wobei der Kopf ein Tintentröpfchen ausstößt, indem thermische Energie an die Tinte angelegt wird.
Verfahren zum Abschwächen von Ausbluten in einer Grenze zwischen einem schwarzen Bild, das durch ein Tintenstrahlverfahren mit einer schwarzen Tinte gebildet wird, und einem Farbbild, das durch ein Tintenstrahlverfahren mit einer Farbtinte gebildet wird, wobei die schwarze Tinte ein Pigment mit einer kationischen Gruppe oder ein Pigment und Pigmentdispergiermittel mit einer kationischen Gruppe, und ein Harz, das ein färbendes Material einschließt, umfasst, und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine von einem organischen Säuresalz abgeleitete organische Substanz umfasst.