DE60015897T2

DE60015897T2 - Tintensatz für Farbtintenstrahl-Aufzeichnung, Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, Aufzeichnungseinheit, Tintenpatrone, Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät und Verfahren zur Reduzierung eines Farbvelaufens

Info

Publication number: DE60015897T2
Application number: DE60015897T
Authority: DE
Inventors: Hisashi Ohta-ku Teraoka; Yoshihisa Ohta-ku Takizawa; Yoichi Ohta-ku Takada; Yuko Ohta-ku Yakushigawa
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-30
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2005-12-22
Anticipated expiration: 2020-09-30
Also published as: DE60015897D1; EP1088864B1; EP1088864A1; US6530656B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Farbtintensatz für die Tintenstrahlaufzeichnung, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, eine Aufzeichnungseinheit, eine Tintenpatrone, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung und ein Verfahren zum Verringern des Auslaufens, um durch die Tintenstrahlaufzeichnung auch auf einfachem Papier Farbbilder mit hoher Dichte, Reinheit, Schärfe und Qualität zu erhalten.
Einschlägiger Stand der Technik
Um mit einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem auf einfachem Papier ein schwarzes Bild zu erzeugen, das eine hervorragende Druckdichte, Druckreinheit, Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit aufweist, wurde bisher die Verwendung einer schwarzen Pigmenttinte vorgeschlagen. Außerdem wurden ein Tintensatz, der an der Grenze zwischen einem mit schwarzer Tinte gedruckten Bild und einem mit einer Farbtinte gedruckten Bild nicht zum Auslaufen führt, sowie auch ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren oder eine dieses anwendende Vorrichtung vorgeschlagen. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-145336 wird zum Beispiel ein Tintensatz beschrieben, bei dem zumindest eine Tinte eine Polymer enthaltende anionische Tinte ist und das Auslaufen bei einem mehrfarbigen Druckelement durch den wechselseitigen Kontakt der anionischen Tinte und der kationischen Tinte vermindert wird. In der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-183046 wird ein Tintensatz beschrieben, der das Auslaufen vermindern kann, indem eine schwarze Tinte, die ein Rußpigment mit einer kationischen Gruppe auf dessen Oberfläche als färbendes Material und eine Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff als färbendes Material enthält, in Kombination verwendet werden.
Bei dem in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-145336 beschriebenen Verfahren, bei dem das Auslaufen bei einem mehrfarbigen Druck durch den wechselseitigen Kontakt zwischen einer anionischen Tinte und einer kationischen Tinte in Gegenwart eines Polymers unterdrückt wird, kann das Polymer jedoch die Zuverlässigkeit der Tinte beeinflussen, wobei dies vom Polymertyp abhängt. Diese geringe Zuverlässigkeit bedeutet, daß es, wenn bei der Aufzeichnung ein bestimmter Zeitabstand, zum Beispiel 1 Minute, zwischen der Ausführung des Tintenausstoßes aus einer Düse vorliegt, passieren kann, daß der nächste Tintentropfen nicht konstant ausgestoßen werden kann, was zu einer Störung des Drucks führt (ein solches Phänomen wird als „schlechte Ausstoßbarkeit" bezeichnet).
Außerdem verwendet das in der vorstehend genannten offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-183046 beschriebene Verfahren eine Kombination aus einer schwarzen Tinte, die kationischen Ruß verwendet, und einer Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff verwendet, und die zwischen den färbenden Materialien erzeugten Aggregate unterdrücken das Auslaufen. Bei Tintenstrahltinten, bei denen die Konzentrationen des färbenden Materials nicht so hoch sind, daß es zu einer ausreichenden Aggregation kommt, kann es jedoch, besonders auf einem Aufzeichnungsmedium mit hoher Permeabilität, wie unbeschichtetem Papier, zu einem Auslaufen zwischen dem schwarzen Bild und dem Farbbild oder einem als „Schleier" bezeichneten Phänomen im schwarzen Bild kommen. Ein Schleier, ein weißlich-schwarzer Bereich, der durchgängig schwarz sein sollte, entsteht hier, wenn die schwarze Tinte aufgrund der Wirkung der stark durchlässigen Farbtinte im Grenzbereich zwischen dem Farbbild und dem schwarzen Bild tief in das Aufzeichnungsmedium gezogen wird, falls das schwarze Tintenbild und die Farbtinte bei der gleichen Abtastung aufgebracht werden.
EP-A-0 943 666 offenbart eine schwarze Tinte und einen Tintensatz, der diese schwarze Tinte und eine Farbtinte umfaßt, wobei die schwarze Tinte selbstdispergierbaren Ruß, der kationisch sein kann, und ein Salz enthält, das eine anionische Substanz sein kann, und der in der Farbtinte enthaltene Farbstoff ein anionischer Farbstoff sein kann.
EP-A-0 838 507 offenbart einen Tintensatz aus schwarzer Tinte, die Ruß mit kationischen Gruppen enthält, und einer Farbtinte, die eine anionische Substanz enthält.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die hier genannten Erfinder haben die schwarze Tinte, die selbstdispergierbaren Ruß als färbendes Material enthält, als eine schwarze Tinte untersucht, die schwarze Bilder mit hoher Reinheit ergeben kann und eine stabile Tintenzusammensetzung aufweist. Die hier genannten Erfinder haben die Verwendung dieser schwarzen Tinte bei der Erzeugung eines mehrfarbigen Bildes untersucht und festgestellt, daß die hervorragenden Eigenschaften dieser schwarzen Tinte ein mehrfarbiges Bild mit hoher Reinheit ergeben können. Es wurde jedoch festgestellt, daß eine Kontrolle des Auslaufens im Grenzbereich zwischen dem schwarzen Bild und dem Farbbild erforderlich ist, um eine noch höhere Reinheit eines mehrfarbigen Bildes zu erreichen. Gegenwärtig gibt es keinen ausreichenden technischen Wissensstand über die Verwendung einer schwarzen Tinte, die selbstdispergierbaren Ruß als färbendes Material enthält, für die Erzeugung von mehrfarbigen Bildern, und eine entscheidende Technik, um das Auslaufen zu verhindern, ist bisher noch nicht gefunden worden.
Die vorliegende Erfindung wurde vor diesem Hintergrund erreicht, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tintensatzes für die Farbtintenstrahlaufzeichnung, der das Auslaufen im Grenzbereich zwischen der schwarzen Tinte und der Farbtinte ausreichend unterdrücken kann, wenn er für die Erzeugung eines Farbbildes verwendet wird, und der als Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung zuverlässig ist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren anzugeben, das ein Farbbild mit hoher Bilddichte und hervorragender Reinheit erzeugen kann.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die ein Farbbild mit hoher Reinheit erzeugen kann, einer Tintenpatrone und einer Aufzeichnungseinheit.
Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, um das Auslaufen im Grenzbereich zwischen dem schwarzen Tintenstrahlbild und dem farbigen Tintenstrahlbild konstant und ausreichend zu verringern.
Diese Aufgaben werden durch einen Tintensatz gemäß Anspruch 1, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 2, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zur Verminderung des Auslaufens gemäß Anspruch 16 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Kopfes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
2 ist eine senkrechte Schnittansicht eines Kopfes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
3 ist eine Perspektivansicht eines aus dem in 1 gezeigten Kopf vervielfachten Kopfes;
4 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
5 ist eine senkrechte Schnittansicht einer Tintenpatrone;
6 ist eine Perspektivansicht eines Beispiels einer Aufzeichnungseinheit;
7 ist eine Perspektivansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
8 ist eine Perspektivansicht einer Aufzeichnungskopfeinheit von 7;
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung des Wärmeerzeugungselementes einer Aufzeichnungseinheit;
10 ist eine schematische Perspektivansicht des grundsätzlichen Teils eines Beispiels eines Tintenstrahldruckers, auf dem ein Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit aufgebracht werden kann;
11 ist eine schematische Perspektivansicht, die ein Beispiel einer Tintenstrahlpatrone zeigt, die mit einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit ausgestattet ist;
12 ist eine schematische Perspektivansicht des grundsätzlichen Teils von einem Beispiel eines Kopfes zum Ausstoßen einer Flüssigkeit;
13 ist eine Planungszeichnung, die teilweise von einem Beispiel eines Kopfes zum Ausstoßen einer Flüssigkeit hergeleitet worden ist;
14 ist eine vergrößerte Darstellung des in den 12 und 13 gezeigten Ausstoßöffnungsteils;
15 ist eine schematische Darstellung des Haftungszustandes der Tinte im in 14 gezeigten Ausstoßöffnungsteil;
16 ist eine schematische Darstellung eines grundsätzlichen Teils in 13;
17 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 18, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 zu erläutern;
18 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 19, 20, 21, 22, 23 und 24 zu erläutern;
19 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 20, 21, 22, 23 und 24 zu erläutern;
20 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 19, 21, 22, 23 und 24 zu erläutern;
21 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 19, 20, 22, 23 und 24 zu erläutern;
22 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 19, 20, 21, 23 und 24 zu erläutern;
23 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 19, 20, 21, 22 und 24 zu erläutern;
24 ist eine schematische Schnittansicht, die der Schnittansicht entlang X-X in 16 entspricht, um das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit in einem Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit im Verlauf der Zeit in Verbindung mit den 17, 18, 19, 20, 21, 22 und 23 zu erläutern;
25 ist eine schematische Perspektivansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 als ein Beispiel einer Vorrichtung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, bei der der erfindungsgemäße Kopf zum Ausstoßen einer Flüssigkeit verwendet werden kann.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen ausführlich beschrieben.
Als Ergebnis tatkräftiger und intensiver Untersuchungen zur Lösung der vorstehend genannten technischen Probleme haben die hier genannten Erfinder das mit Pigmenttinte verbundene Problem gelöst, wobei der größte Teil des Vorteils der Verwendung von Rußpigment als färbendes Material erhalten bleibt, und außerdem ein sehr wirksames Verfahren gefunden, um das Auftreten des Auslaufens bei einer Farbtinte zu verhindern, wenn schwarze Pigmenttinte mit Farbtinte für einen mehrfarbigen Druck verwendet wird, und gelangten somit zur vorliegenden Erfindung.
Erstens wird in einem erfindungsgemäßen Tintensatz eine schwarze Tinte verwendet, die als färbendes Material kationischen, selbstdispergierbaren Ruß enthält. Wie vorstehend erwähnt, ist die Verwendung von Pigmenttinte von Vorteil, um im Vergleich mit Farbtinte eine hohe Bilddichte oder eine perfekte Haltbarkeit des Bildes zu erreichen. Aus diesem Grund wurden für die Tintenstrahlaufzeichnung verschiedene schwarze Tinten entwickelt, die als färbendes Material Ruß enthalten. Wenn ein solches Pigment als färbendes Material verwendet wird, muß jedoch ein Dispersionsmittel zugesetzt werden, um das Pigment in der Tinte zu dispergieren, und in einigen Fällen wurde eine nachteilige Wirkung aufgrund des Dispersionsmittels beobachtet. Wenn zum Beispiel ein Dispersionsmittel aus einem Polymer verwendet wird, kann es zu Problemen, wie einer stärkeren Benetzbarkeit des Vorderseitenbereichs des Kopfes, einer Verstopfung und einer schlechten Konservierbarkeit der Tinte, kommen. Wenn ein oberflächenaktives Mittel als Dispersionsmittel verwendet wird, wird die Bilddichte gering, und bei einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung kann es das Problem einer stärkeren Benetzbarkeit des Vorderseitenabschnittes des Kopfes in geben. Andererseits kann die Verwendung von sogenanntem selbstdispergierbarem Ruß die von Dispersionsmitteln hervorgerufenen Probleme beseitigen.
Wenn Ruß, dessen Oberfläche nicht behandelt ist, als färbendes Material von Tinte verwendet wird, wie es vorstehend erwähnt ist, ist die Zugabe eines Dispersionsmittels erforderlich, um die Dispersionsstabilität des Pigmentes zu erhalten. Selbst in diesem Fall können das Problem der Dispersionsstabilität sowie auch die vorstehend erläuterten Probleme, wie eine stärkere Benetzbarkeit des Vorderseitenabschnitts des Kopfes, bestehen, womit die Stabilität beim Tintenausstoß beeinträchtigt wird. Da selbstdispergierbarer Ruß auf seiner Oberfläche eine hydrophile Gruppe aufweist, zeigt andererseits der Ruß an sich ohne Zugabe irgendeines Dispersionsmittels ein konstantes Dispersionsvermögen in einem wäßrigen Medium, wie Wasser. Somit kann eine Pigmenttinte erhalten werden, die die herkömmlichen Probleme aufgrund des Dispersionsmittels nicht aufweist.
Außerdem wird bei einem erfindungsgemäßen Tintensatz eine Farbtinte in Kombination mit Ruß mit der vorstehend genannten Zusammensetzung verwendet, bei der Verwendung für die Erzeugung eines Farbbildes wird jedoch in Hinblick auf die Farbentwicklungseigenschaft, die Lichtbeständigkeit oder die Sicherheit oft ein anionisches färbendes Material als färbendes Material der Farbtinte verwendet. Aus diesem Grund ist die Verwendung eines kationischen färbenden Materials für die Farbtinte erwünscht, um das Auslaufen in einem aus schwarzer Tinte und Farbtinte erzeugten Bild zu unterdrücken. Die vorliegende Erfindung verwendet folglich als färbendes Material der schwarzen Tinte kationischen, selbstdispergierbaren Ruß. Dadurch können die Bilddichte, die Haltbarkeit und die Reinheit des Drucks in einem Bild aus schwarzer Tinte verbessert werden, und die Konservierungsstabilität der Tinte und die Zuverlässigkeit (Beständigkeit beim Ausstoß, Stabilität des Ausstoßes, Verstopfungsbeständigkeit oder dergleichen) während der Aufzeichnung werden selbst bei einer Pigmenttinte befriedigend.
Für einen erfindungsgemäßen Tintensatz wird eine Farbtinte mit der vorstehend beschriebenen schwarzen Tinte verwendet. Das färbende Material von Farbtinten, das für die Erzeugung eines Farbbildes verwendet wurde, ist angesichts der Farbentwicklung, der Lichtbeständigkeit und der Sicherheit ein anionisches Material. Aus diesem Grund wird als färbendes Material der schwarzen Tinte ein kationisches Material verwendet, um das Auslaufen zwischen mit schwarzer Tinte und Farbtinte erzeugten Bildern zu unterdrücken. Dadurch können die Bilddichte, die Haltbarkeit und die Reinheit des Drucks von Bildern aus schwarzer Tinte verbessert werden, die Lagerbeständigkeit einer Tinte und die Zuverlässigkeit bei der Aufzeichnung (Beständigkeit beim Ausstoß, Stabilität des Ausstoßes, Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Verstopfung oder dergleichen) sind selbst bei einer Pigmenttinte befriedigend.
Für einen erfindungsgemäßen Tintensatz wird eine Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff und zumindest eine Art einer anionischen Substanz enthält, in Kombination mit einer schwarzen Tinte mit der vorstehend aufgeführten Zusammensetzung verwendet, um die Aggregationskraft zwischen der schwarzen Tinte und der Farbtinte zu verstärken, die auf einem Blatt Papier in Kontakt gebracht werden. Somit kann das Auslaufen zwischen dem schwarzen Farbbild und dem Bild aus der Farbtinte wirksamer unterdrückt werden.
Als anionische Substanz ist eine Substanz mit einer Carboxylgruppe oder einer Sulfogruppe bevorzugt, und stärker bevorzugt wird eine Substanz verwendet, die eine Mehrzahl von Sulfogruppen aufweist. Insbesondere kann eine Substanz mit einem aromatischen Ring verwendet werden, der mit einer Sulfogruppe, stärker bevorzugt mit einer Mehrzahl von Sulfogruppen substituiert ist. Das wird aufgrund der stärkeren Kohäsion der Sulfogruppe gegenüber der kationischen Gruppe in Betracht gezogen. Außerdem kann die Verwendung einer Substanz mit einer Mehrzahl von Sulfogruppen die Kohäsionskraft gegenüber einer kationischen Gruppe noch mehr verstärken. Somit wird die das Auslaufen unterdrückende Wirkung verstärkt, selbst wenn schwarze und Farbtinten mit einer Abtastung aufgebracht werden. Außerdem ist es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, in der Farbtinte einen anionischen Farbstoff mit einer Sulfogruppe zu verwenden.
Der erfindungsgemäße Tintensatz zielt darauf, das Auslaufen zwischen einem Bild aus schwarzer Tinte und einem Bild aus Farbtinte zu unterdrücken, wie es vorstehend aufgeführt ist, wobei das Auslaufen zwischen unterschiedlichen Farbtinten nicht in Betracht gezogen wird. Da Farbtinte häufig für Bilder, Graphikbilder usw. verwendet wird, ist es in der Praxis bevorzugt, eine wesentliche Beeinträchtigung der Reinheit des Drucks zu vermeiden, indem ein bekanntes Verfahren angewendet wird, wie zum Beispiel die Tinte mit einem stärkeren Eindringungsvermögen selbst in geleimtes Papier zu versehen.
Nachfolgend werden eine schwarze Tinte, die kationischen selbstdispergierbaren Ruß als färbendes Material enthält, und eine Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff und zumindest eine anionische Substanz enthält, die beide einen erfindungsgemäßen Tintensatz bilden, getrennt beschrieben. Als bevorzugte Ausführungsform des Tintensatzes enthält die anionische Substanz in der Farbtinte eine Carboxylgruppe oder eine Sulfogruppe.
Zuerst wird die schwarze Tinte erläutert, die einen erfindungsgemäßen Tintensatz bildet. Die in der vorliegenden Erfindung zu verwendende schwarze Tinte ist dadurch gekennzeichnet, daß sie kationischen selbstdispergierbaren Ruß enthält. Die meisten kationischen selbstdispergierbaren Rußmaterialien, die bereits vorhanden sind oder kürzlich synthetisiert worden sind, können in dieser Erfindung verwendet werden.
Als kationischen selbstdispergierbaren Ruß gibt es Ruß mit zumindest einer Art einer kationischen hydrophilen Gruppe, die direkt oder über eine andere Atomgruppe als ionische Gruppe an die Oberfläche gebunden ist. Durch die Verwendung eines solchen selbstdispergierbaren Rußes entfällt das Dispersionsmittel, um die Rußpartikel in einem wäßrigen Medium zu dispergieren.
Als kationischer selbstdispergierbarer Ruß, der in der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet werden kann, werden vorzugsweise jene verwendet, die eine hydrophile Gruppe aufweisen, die direkt oder über eine andere Atomgruppe an die Rußoberfläche gebunden ist, wobei die hydrophile Gruppe aus zumindest einer aromatischen Gruppe, wie Phenyl, Benzyl, Phenethyl und Naphthyl, oder einer heterocyclischen Gruppe, wie Pyridyl, und zumindest einer kationischen Gruppe bestehen kann. Die kationische Gruppe ist stärker bevorzugt eine quaternäre Ammoniumgruppe. Außerdem sind auch jene vorteilhaft, die anstelle einer quaternären Ammoniumgruppe eine quaternäre Phosphoniumgruppe aufweisen.
Als an die Oberfläche von selbstdispergierbarem Ruß gebundene kationische hydrophile Gruppe, die in vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet wird, werden insbesondere die mit den nachstehenden Strukturen genannt, sie ist jedoch nicht darauf begrenzt.
In den nachstehenden Formeln steht R für eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₁₂-Alkylgruppe, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylgruppe.
Der Gehalt an selbstdispergierbarem Ruß mit einer kationischen Gruppe, wie es vorstehend aufgeführt ist, in der schwarzen Tinte ist nicht besonders begrenzt, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 15 % des Gesamtgewichts der Tinte und stärker bevorzugt im Bereich von 1,0 bis 10 %. Ein solcher Gehalt kann die Zuverlässigkeit als Tintenstrahltinte, wie die Druckdichte und die Stabilität des Tintenausstoßes, verbessern.
Das Verfahren zur Herstellung von kationisch geladenem, selbstdispergierbarem Ruß wird aufgrund seiner hydrophilen Gruppe anhand eines Verfahrens erläutert, mit dem eine N-Ethylpyridylgruppe in Ruß eingeführt wird:
wobei Ruß mit 3-Amino-N-ethyl-pyridiniumbromid behandelt wird. Wegen des hervorragenden Dispersionsvermögens in Wasser aufgrund der Abstoßung der Ionen bleibt der anionisch oder kationisch geladene Ruß durch die auf seine Oberfläche eingeführte hydrophile Gruppe selbst in einer wäßrigen Tinte im Zustand einer stabilen Dispersion, ohne daß ein Dispersionsmittel zugesetzt wird.
Als hier verwendeter Ruß wird vorzugsweise Ruß verwendet, der zum Beispiel durch ein Ofenverfahren oder ein Kanalverfahren erzeugt worden ist, wobei er einen primären Partikeldurchmesser von 15 bis 40 nm, eine spezifische Oberfläche laut BET-Methode von 50 bis 300 m²/g, eine DBP-Ölabsorption von 40 bis 150 ml/100 g, 0,5 bis 10 % flüchtiges Material und einen pH-Wert von 2 bis 9 aufweist.
Als Beispiele für handelsüblichen Ruß mit diesen Eigenschaften werden genannt:
Nr. 2300, Nr. 900, MCF 88, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA 7, MA 8, Nr. 2200B (diese werden von Mitsubishi Chemical hergestellt), RAVEN 1255 (dieser wird von Columbia hergestellt), REGAL 400R, REGAL 330R, REGAL 660R, MOGUL L (diese werden von Cabot hergestellt), Color Black FW-1, Color Black FW18, Color Black S170, Color Black S150, Printex 35, Printex U (diese werden von Degoussa hergestellt), usw.
Die vorstehend genannten verschiedenen hydrophilen Gruppen können direkt an die Rußoberfläche gebunden sein oder über eine Atomgruppe, die sich zwischen der Oberfläche und der hydrophilen Gruppe befindet, indirekt gebunden sein. Zu bestimmten Beispielen einer solchen Atomgruppe gehören hier geradkettige oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppen und substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppen. Als Substituenten für die Phenylengruppen und Naphthylengruppen gibt es geradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Zu bestimmten Beispielen von Kombinationen der Atomgruppe und der hydrophilen Gruppe gehören -C₂H₄-COOM, -Ph-SO₃M und -Ph-COOM ein, wobei Ph eine Phenylgruppe und M ein Alkalimetall ist, sie sind jedoch nicht darauf begrenzt.
In diesem Zusammenhang kann eine oder mehrere Arten von selbstdispergierbarem Ruß, die aus den vorstehenden ausgewählt sind, als färbendes Material der Tinte verwendet werden, um den Farbton oder die Eigenschaften zu regeln.
Die schwarze Tinte, die einen erfindungsgemäßen Tintensatz bildet, die einen kationischen selbstdispergierbaren Ruß umfaßt, wie es vorstehend beschrieben ist, kann in einem dispergierten Zustand in einem wäßrigen Medium vorliegen. Als wäßriges Medium kann irgendein Medium verwendet werden, sofern es Wasser enthält. Der Wassergehalt in der Tinte beträgt zum Beispiel 20 bis 95 Gew.-%, insbesondere 40 bis 95 Gew.-%, stärker bevorzugt 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Neben Wasser kann das wäßrige Medium folgende wasserlöslichen organischen Lösungsmittel enthalten. Geeignete Beispiele sind C₁-C₄-Alkylalkohole (zum Beispiel Methylalkohol, Ethylalkohol, n- Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.-Butylalkohol und tert.-Butylalkohol); Ketone oder Ketoalkohole (zum Beispiel Ketoamide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid, Aceton und Diacetonalkohole); Ether (zum Beispiel Tetrahydrofuran und Dioxan); Polyalkylenglycole (zum Beispiel Polyethylenglycol und Polypropylenglycol); Alkylenglycole mit einer C₂-C₆-Alkylengruppe (zum Beispiel Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol und Diethylenglycol); Alkylether von mehrwertigen Alkoholen (zum Beispiel Ethylenglycolmethylether, Ethylenglycolethylether, Triethylenmonomethylether und Triethylenglycolmonoethylether) und außerdem N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon usw. Die Gesamtmenge des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels in der Tinte liegt im Bereich von 2 bis 60 Gew.-%, stärker bevorzugt von 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Ein in der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugtes wasserlösliches organisches Lösungsmittel ist Glycerol, das der Tinte in einer Menge von 2 bis 30 Gew.-%, stärker bevorzugt von 5 bis 15 Gew.-% zugesetzt wird. Ein weiteres bevorzugtes wasserlösliches organisches Lösungsmittel ist ein Lösungsmittelgemisch, das Glycerol und einen mehrwertigen Alkohol (zum Beispiel Diethylenglycol und Ethylenglycol) in einem Mischungsverhältnis von Glycerol zu mehrwertigem Alkohol von 10:5 bis 10:50 enthält. Beispiele anderer bevorzugter mehrwertiger Alkohole, die mit Glycerol gemischt werden sollen, sind Diethylenglycol, Ethylenglycol, Polyethylenglycol und Propylenglycol. Glycerol oder das Gemisch von Glycerol und mehrwertigem Alkohol, die vorstehend genannt sind, können mit einem anderen wasserlöslichen organischen Lösungsmittel gemischt werden. Falls erforderlich kann die in der vorliegenden Erfindung verwendete schwarze Tinte außerdem verschiedene Zusätze, wie ein oberflächenaktives Mittel, ein den pH-Wert regelndes Mittel und ein Antischimmelmittel, enthalten.
Die schwarze Tinte, die den erfindungsgemäßen Tintensatz bildet, ist für die Verwendung in einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren geeignet, bei dem ein Bild aufgezeichnet wird, indem die Tinte mittels Wärmeenergie oder mechanischer Energie aus einem Aufzeichnungskopf ausgestoßen und an ein Aufzeichnungsmedium gebunden wird.
Damit die schwarze Tinte mit der vorstehend aufgeführten Zusammensetzung für die Tintenstrahlaufzeichnung geeignet ist, hat sie somit vorzugsweise folgende physikalische Eigenschaften bei 25°C:
Oberflächenspannung: 15 bis 60 mN/m (dyn/cm), stärker bevorzugt 20 bis 50 mN/m (dyn/cm);
Viskosität: 15 mPa·s (cP) oder weniger, stärker bevorzugt 10 mPa·s (cP) oder weniger, stärker bevorzugt 5 mPa·s (cP) oder weniger;
pH: 3 bis 1 1, stärker bevorzugt 3,5 bis B.
Der Tintensatz ist dadurch gekennzeichnet, daß die schwarze Tinte mit der vorstehend genannten Zusammensetzung in Kombination mit einer Farbtinte verwendet wird, die zumindest einen anionischen Farbstoff und zumindest eine anionische Substanz enthält. Die Bestandteile einer solchen Farbtinte werden nachstehend beschrieben.
Erstens können als anionischer Farbstoff, der für die den Tintensatz bildende Farbtinte bevorzugt ist, die meisten bereits vorhandenen oder kürzlich synthetisierten anionischen Farbstoffe verwendet werden, sofern sie den geeigneten Farbton und die geeignete Dichte haben. Außerdem können sie allein oder in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des vorstehend genannten anionischen Farbstoffs liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 15, stärker bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Ein Gehalt des anionischen Farbstoffs im vorstehend genannten Bereich verbessert die Zuverlässigkeit als Tintenstrahltinte, wie eine gute Färbung und eine gute Stabilität des Tintenausstoßes.
Die in der vorliegenden Erfindung verwendete anionische Farbtinte enthält neben dem vorstehend genannten anionischen Farbstoff zumindest einen Typ einer anionischen Substanz. Die meisten bereits vorhandenen oder kürzlich synthetisierten anionischen Substanzen können verwendet werden, sofern sie anionisch sind, jene mit einer Carboxylgruppe oder Sulfogruppe sind jedoch bevorzugt. Als ein Beispiel von anionischen Substanzen mit einer Carboxylgruppe oder einer Sulfogruppe, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist ein Salz einer organischen Säure, insbesondere ein anionisches oberflächenaktives Mittel, wie Natriumalkylsulfat, Natriumdialkylsulfosuccinat, Natriumalkylnaphthalinsulfonat, Natriumalkyldiphenyletherdisulfonat, Natriumalkyltaurin, Natriumlaurylsulfonacetat und Natriumsulfosuccinatdialkylester; aromatische Verbindungen mit Sulfogruppen, wie Natriumbenzylsulfonat, Natriumbenzyldisulfonat, Natriumnaphthalinsulfonat, Natriumnaphthalindisulfonat und Natriumnaphthalintrisulfonat; und Carboxylgruppen enthaltende, wie Natriumbenzoat und Ammoniumbenzoat, werden genannt, sie sind jedoch nicht darauf begrenzt.
Der Gehalt der vorstehend genannten anionischen Substanz in der Farbtinte liegt vorzugsweise im Bereich von 0,2 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,5 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbtinte. Mit anderen Worten erreicht ein Gehalt der anionischen Substanz im vorstehend genannten Bereich den gewünschten Aggregationseffekt und sichert die Zuverlässigkeit als Tintenstrahltinte.
Außerdem ist es bevorzugt, daß die Farbtinte ein oberflächenaktives Mittel enthält, so daß sie schnell in sogenanntes einfaches Papier eindringt. Als Beispiele des oberflächenaktiven Mittels werden genannt: ein anionisches oberflächenaktives Mittel, wie es vorstehend beschrieben ist, ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel, wie Addukte von höherem Alkohol-Ethylenoxid, Alkylphenol-Ethylenoxid-Addukte, Addukte von aliphatischen Verbindungen-Ethylenoxid, Addukte von Fettsäureestern eines mehrwertigen Alkohols und Ethylenoxid, Fettsäureamid-Ethylenoxid-Addukte, Addukte von höherem Alkylamin-Ethylenoxid, Propylenglycol-Ethylenoxid-Addukte, Fettsäureester eines mehrwertigen Alkohols und Fettamide von Alkanolaminen; und ein amphoteres oberflächenaktives Mittel vom Aminosäure-Typ oder Betain-Typ. Es können zwei oder mehr dieser oberflächenaktiven Mittel ausgewählt und als Gemisch verwendet werden.
Der Gehalt des vorstehend genannten anionischen oberflächenaktiven Mittels in der Farbtinte ist nicht begrenzt, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbtinte. Mit anderen Worten erreicht ein Gehalt des anionischen oberflächenaktiven Mittels im vorstehend genannten Bereich die gewünschte Wirkung in Bezug auf das Eindringen und sichert die Zuverlässigkeit als Tintenstrahltinte.
Außerdem ist es für ein schnelles Eindringungsvermögen wirksam, wenn die Farbtinte ein Ether eines mehrwertigen Alkohols enthält, zum Beispiel Ethylenglycolmonomethylether, Ethylenglycolmonoethylether, Ethylenglycolmonobutylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Triethylenglycolmonomethylether, Triethylenglycolmonoethylether, Triethylenglycolmonobutylether, Propylenglycolmonobutylether und Dipropylenglycolmonobutylether. Wenn das Eindringungsvermögen nicht ausreicht, kann außerdem ein stark eindringendes wasserlösliches organisches Lösungsmittel, wie Hexylenglycol und Dipropylenglycol, zugesetzt werden, um das Eindringungsvermögen in ein Aufzeichnungsmedium, wie einfaches Papier, zu verbessern.
Bei der Herstellung einer Farbtinte mit der vorstehend genannten Zusammensetzung ist es bevorzugt, Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel als flüssiges Medium für das Dispergieren oder Lösen des anionischen Farbstoffes und der anionischen Substanz, die vorstehend genannt sind, zu verwenden. Besonders bevorzugte wasserlösliche organische Lösungsmittel sind jene, die das Trocknen der Tinte verhindern können. Zu bestimmten Beispielen gehören C₁-C₄-Alkylalkohole, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sek.-Butylalkohol und tert.-Butylalkohol; Amide, wie Dimethylformaldehyd und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole, wie Aceton und Diacetonalkohol; Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylenglycole, wie Polyethylenglycol und Polypropylenglycol; Alkylenglycole mit einer C₂-C₆-Alkylengruppe, wie Ethylengycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol; Hexylenglycol und Diethylenglycol; Niederalkyletheracetate, wie Polyethylenglycolmonomethyletheracetat; Glycerol; Niederalkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylenglycolmonomethyl- (oder -monoethyl-)ether, Diethylenglycolmethyl- (oder ethyl-)ether und Triethylenglycolmonomethyl- (oder monoethyl-)ether; mehrwertige Alkohole, wie Trimethylolpropan und Trimethylolethan; N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Diese wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können allein oder als Gemisch verwendet werden.
Der Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels, das in der erfindungsgemäßen Tinte enthalten ist, ist nicht besonders begrenzt, liegt jedoch vorzugsweise im Bereich von 3 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Der Wassergehalt in der Tinte liegt vorzugsweise im Bereich von 50 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Es ist erwünscht, deionisiertes Wasser zu verwenden.
Die Farbtinte kann sowohl für die Tintenstrahlaufzeichnung als auch für Geräte zum Schreiben per Hand verwendet werden. Als Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gibt es ein Aufzeichnungsverfahren, bei dem der Tinte mechanische Energie zugeführt wird, damit ein Tintentropfen ausgestoßen wird, und ein Aufzeichnungsverfahren, bei der der Tinte Wärmeenergie zugeführt wird, wodurch durch die Wirkung einer Blase in der Tinte ein Tintentropfen ausgestoßen wird, für beide ist die erfindungsgemäße Tinte besonders geeignet. Wenn der Tintensatz nach diesem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird, sollte die Tinte für das Ausstoßen aus einem Tintenstrahlkopf geeignete Eigenschaften aufweisen. Nach diesem Gesichtspunkt hat die Tinte Flüssigkeitseigenschaften, wie eine Viskosität von 1 bis 15 cP und eine Oberflächenspannung von vorzugsweise 25 mN/m (dyn/cm) oder darüber, stärker bevorzugt 1 bis 5 cP und 25 bis 50 mN/m.
Damit die Farbtinte diese Eigenschaften erhält, enthält das wäßrige Medium vorzugsweise Glycerol, Trimethylolpropan, Thioglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Isopropylalkohol, Acetylenalkohol und dergleichen. Als Acetylenalkohol kann ein Acetylenalkohol mit folgender Formel verwendet werden:
wobei R1, R2, R3 und R4 für eine Alkylgruppe und insbesondere für eine geradkettige oder verzweigte C₁-C₄-Alkylgruppe stehen, m und n gleich 0 oder eine ganze Zahl sind, mit der Maßgabe, daß 0 ≤ m + n ≤ 30.
Neben diesen Bestandteilen kann die Farbtinte außerdem falls erforderlich folgende Zusätze enthalten, damit sie die gewünschte Leistung zeigt: stickstoffhaltige Verbindungen als Feuchthaltemittel, wie Harnstoff, Thioharnstoff, Ethylenharnstoff, Alkylharnstoff, Alkylthioharnstoff, Dialkylharnstoff und Dialkylthioharnstoff; ein den pH-Wert regelndes Mittel; die Viskosität regelnde Mittel; Konservierungsmittel; Antioxidantien, Verdampfungsbeschleuniger, Rostinhibitoren, Antischimmelmittel und Chelatbildner.
Der vorstehend erläuterte erfindungsgemäße Tintensatz, der aus der schwarzen und der Farbtinte besteht, wird geeignet bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, bei dem ein Tintentropfen entsprechend einem Aufzeichnungssignal aus der Ausstoßöffnung ausgestoßen wird, wodurch auf dem Aufzeichnungsmedium eine Aufzeichnung vorgenommen wird, insbesondere bei einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem verwendet, das zum Ausstoßen eines Tintentropfens Wärmeenergie verwendet. Als Aufzeichnungsverfahren für die Verwendung eines erfindungsgemäßen Tintensatzes, um die Aufzeichnung angemessen vorzunehmen, wird ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren genannt, bei dem der Tinte der einzelnen Farben, die im Aufzeichnungskopf gespeichert ist, entsprechend eines Aufzeichnungssignals Wärmeenergie zugeführt wird, wodurch durch die relevante Wärmeenergie ein Flüssigkeitstropfen erzeugt wird. Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, bei der ein solches Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren angewendet wird, wird nachstehend beschrieben.
Zuerst ist in den 1, 2 und 3 ein Konfigurationsbeispiel des hauptsächlichen Teils, des Kopfes, dieser Vorrichtung gezeigt. 1 ist eine Schnittansicht eines Kopfes 13 entlang des Tintenströmungsweges, und 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in 1. Der Kopf 13 wird erhalten, indem ein Wärmeerzeugungskopf 15, der für die wärmeempfindliche Aufzeichnung verwendet wird (in 1 ist ein Filmkopf gezeigt, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf begrenzt) an eine Glas-, Keramik- oder Kunststoffplatte geklebt wird, die eine Vertiefung 14 aufweist, durch die die Tinte fließt. Der Wärmeerzeugungskopf 15 umfaßt einen Schutzfilm 16 aus Siliciumoxid oder dergleichen, Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2, eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 18 aus Nichrom, eine Wärmespeicherschicht 19 und ein stark wärmestrahlendes Substrat 20 aus Aluminiumoxid oder dergleichen.
Die Tinte 21 gelangt zu einer Ausstoßöffnung (feines Loch) 22 und bildet unter dem Druck P einen Meniskus 23. Wenn den Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2 nun ein Informationselement aus einem elektrischen Signal zugeführt wird, wird der mit n bezeichnete Bereich des Wärmeerzeugungskopfes 15 schnell erwärmt, in der damit in Kontakt stehenden Tinte 21 wird eine Blase erzeugt, der Meniskus 23 ragt unter diesem Druck hervor, und die Tinte 21 wird ausgestoßen, wodurch ein Tintentropfen 24 erzeugt und aus der Ausstoßöffnung 22 zu einem Aufzeichnungsmedium 25 fliegt.
3 zeigt das Aussehen eines Mehrfachkopfes, der aus einer Gruppe von vielen Köpfen besteht, wie sie in 1 gezeigt sind. Der relevante Mehrfachkopf wird hergestellt, indem ein Wärmeerzeugungskopf 28, der dem in 1 beschriebenen ähnlich ist, fest an eine Glasplatte 27 geklebt wird, die eine Mehrfachvertiefung 26 aufweist.
4 zeigt ein Beispiel einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die den vorstehend genannten Kopf enthält. In 4 bezeichnet die Bezugsziffer 61 eine Klinge, die als abwischendes Teil dient, von der ein Ende von einem Klingenhalteteil gehalten wird, wodurch ein fixiertes Ende entsteht, womit insgesamt ein einseitig eingespanntes freitragendes Teil gebildet wird. Die Klinge 61 befindet sich an einer Stelle, die an den Aufzeichnungsbereich für den Aufzeichnungskopf 65 angrenzt, und wird im Falle dieses Beispiels so gehalten, daß sie in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes 65 ragt. Die Bezugsziffer 62 bezeichnet eine Abdeckung auf der Oberfläche der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65, die sich in der Ruheposition an die Klinge 61 angrenzend befindet und so angeordnet ist, daß sie sich in einer senkrechten Richtung zur Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 bewegt, so daß sie an die Tintenausstoßöffnung angrenzt und das Abdecken vornimmt. Außerdem bezeichnet die Bezugsziffer 63 ein Tintenabsorptionsteil, das an die Klinge 61 angrenzend vorgesehen ist und so gehalten wird, daß es wie die Klinge 61 in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes 65 ragt.
Der Abschnitt 64 für die Wiederherstellung der Aufzeichnung umfaßt die vorstehend genannte Klinge 61, die vorstehend genannte Abdeckung 62 und das vorstehend genannte Tintenabsorptionsteil 63, und Feuchtigkeit, Staub und dergleichen auf der Tintenausstoßöffnung werden durch die Klinge 61 und das Tintenabsorptionsteil 63 entfernt. Die Bezugsziffern 65 und 66 bezeichnen einen Aufzeichnungskopf, der mit einer Ausstoßenergie erzeugenden Einrichtung ausgestattet ist, die Tinte aus einer Ausstoßöffnung, die so angeordnet ist, daß eine Aufzeichnung vorgenommen wird, in Richtung eines Aufzeichnungsmediums ausstößt, das der Vorderseite der Ausstoßöffnung gegenüberliegt, bzw. einen Wagen, um den Aufzeichnungskopf 66 aufzunehmen und zu bewegen. Der Wagen 66 greift gleitend in den Führungsschaft 67 ein, und ein Teil des Wagens 66 ist mit einem Gurtband 69 verbunden (nicht gezeigt), das von einem Motor 68 angetrieben wird. Dadurch kann sich der Wagen 66 entlang des Führungsschaftes 67 bewegen, wodurch sich der Aufzeichnungsbereich für den Aufzeichnungskopf 65 und dessen angrenzende Bereiche bewegen können.
Die Bezugsziffern 51 und 52 bezeichnen einen Papierzufuhrabschnitt zum Einführen eines Aufzeichnungsmediums bzw. eine Papierzufuhrwalze, die von einem Motor angetrieben wird, der nicht gezeigt ist. Mit diesen Bestandteilen wird das Aufzeichnungsmedium der Position zugeführt, die der Vorderseite der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65 gegenüberliegt, und das Papier wird entsprechend dem Verlauf der Aufzeichnung zu dem Papierabgabeabschnitt abgegeben, der mit der Papierabgabewalze 53 versehen ist.
Wenn der Aufzeichnungskopf 65 bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau am Ende der Aufzeichnung oder dergleichen in die Ruheposition zurückkehrt, wird die Abdeckung 62 des Abschnittes 64 für die Wiederherstellung des Ausstoßes aus der Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes 65 genommen, wohingegen die Klinge 61 in die Bewegungsbahn ragt. Dadurch wird die Vorderseite der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt. Wenn die Abdeckung 62 die Vorderseite der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65 durch Anstoßen bedeckt, bewegt sich die Abdeckung 62 derart, daß sie in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes ragt.
Wenn sich der Aufzeichnungskopf 65 aus der Ruheposition in die Startposition für die Aufzeichnung bewegt, bleiben die Abdeckung 62 und die Klinge 61 in der gleichen Position wie beim vorstehend aufgeführten Abwischen. Dadurch wird die Vorderseite der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65 auch bei dieser Bewegung abgewischt. Die vorstehend aufgeführte Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 zur Ruheposition wird nicht nur bei Abschluß der Aufzeichnung und bei der Wiederherstellung des Ausstoßes durchgeführt, sondern der Aufzeichnungskopf 65 bewegt sich auch in Intervallen zu der Ruheposition, die an den Aufzeichnungsbereich angrenzt, wobei er sich für die Aufzeichnung durch den Aufzeichnungsbereich bewegt, und bei dieser Bewegung wird das vorstehend beschriebene Abwischen vorgenommen.
5 zeigt ein Beispiel eines Tintenzufuhrteils für den Kopf, eine Tintenpatrone 45 zur Aufbewahrung der durch einen Schlauch zugeführten Tinte. Die Bezugsziffer 40 steht hier für einen Tintenspeicherabschnitt, um die zuzuführende Tinte zu speichern, zum Beispiel einen Tintenbeutel, an dessen Spitze ein Gummistopfen 42 vorgesehen ist. Wenn eine Nadel (nicht gezeigt) in diesen Stopfen 42 eingeführt wird, kann die Tinte im Tintenbeutel 40 dem Kopf zugeführt werden. Die Bezugsziffer 44 steht für ein Tintenabsorptionsteil, um den Tintenabfall aufzunehmen. Bezüglich des Tintenspeicherabschnittes ist es bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt, daß die Flüssigkeitskontaktoberfläche für die Tinte aus Polyolefin, insbesondere Polyethylen, ist.
Die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist nicht auf jene begrenzt, die einen Kopf und eine getrennte Tintenpatrone umfassen, wie es vorstehend aufgeführt ist, sondern sie wird auch geeignet bei einer integrierten angewendet, wie sie in 6 gezeigt ist. In 6 steht die Bezugsziffer 70 für eine Aufzeichnungseinheit, in der ein Tintenspeicherabschnitt zum Speichern von Tinte, zum Beispiel ein Tintenabsorptionsteil, untergebracht ist, und die Tinte in einem solchen Tintenabsorptionsteil wird als Tintentropfen aus dem Kopfabschnitt 71 ausgestoßen, der eine Vielzahl von Öffnungen aufweist.
Als Materialien für ein Tintenabsorptionsteil werden vorzugsweise Polyurethan, Cellulose, Polyvinylacetat oder ein Harz vom Polyolefintyp verwendet. Die Bezugsziffer 72 bezeichnet eine Verbindungsöffnung zur Atmosphäre, um das Innere der Aufzeichnungseinheit mit der Atmosphäre zu verbinden. Diese Aufzeichnungseinheit 70 wird anstelle des in 4 gezeigten Aufzeichnungskopfes 65 verwendet und kann ungehindert montiert und demontiert werden.
Auf der linken Seite des beweglichen Bereichs des Wagens befinden sich eine Einheit 110 des Wiederherstellungssystems für den Ausstoß an der Unterseite und Abdeckungen für den Ausstoßöffnungsabschnitt des Aufzeichnungskopfes für den Zeitpunkt, zu dem keine Aufzeichnung erfolgt. Diese linke Seite wird als Ruheposition des Aufzeichnungskopfes bezeichnet. Die Bezugsziffer 107 bezeichnet sowohl einen Schaltabschnitt als auch einen Anzeigeelementabschnitt.
Ersterer wird für AN/AUS der Stromzufuhr der Aufzeichnungsvorrichtung, bei der Einstellung der verschiedenen Aufzeichnungsverfahren oder dergleichen verwendet, wohingegen letzterer bei der Anzeige des Zustandes der Aufzeichnungsvorrichtung eine Rolle spielt.
7 ist eine Perspektivansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Aufzeichnungsmedium 106, das in die Papierzufuhrposition der Aufzeichnungsvorrichtung 100 eingesetzt worden ist, wird mit der Zufuhrwalze 109 zum Aufzeichnungsbereich der Aufzeichnungskopfeinheit 103 befördert. Unter dem Aufzeichnungsmedium im Aufzeichnungsbereich ist eine Platte 108 vorgesehen. Der Wagen 101 ist so angeordnet, daß er in der Richtung beweglich ist, die von den beiden Führungsschäften, dem Führungsschaft 104 und dem Führungsschaft 105, bestimmt wird, und tastet den Aufzeichnungsbereich durch eine Hin- und Herbewegung ab. Auf dem Wagen 101 befinden sich eine Aufzeichnungskopfeinheit 103, die mehrere Aufzeichnungsköpfe zum Ausstoßen der jeweiligen Farbtinte und Tintenbehälter aufweist, um den entsprechenden Aufzeichnungsköpfen Tinte zuzuführen.
Die in diesem Beispiel der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehenen mehreren Farbtinten sind schwarze Tinte (Bk), Cyan-Tinte (C), Magneta-Tinte (M) und gelbe Tinte (Y).
8 ist eine Perspektivansicht, die die Aufzeichnungskopfeinheit von 7 zeigt.
Auf dem Wagen 101 befinden sich ein Aufzeichnungskopf 102 zum Ausstoßen der einzelnen Farbtinten aus Bk, C, M und Y, ein Behälter 20Bk für die Tinte Bk, ein Behälter 20C für die Tinte C, ein Behälter 20M für die Tinte M und ein Behälter 20Y für die Tinte Y. Jeder Behälter ist durch einen Verbindungsabschnitt mit dem Aufzeichnungskopf verbunden und beliefert die entsprechende Ausstoßöffnung.
Anders als in diesem Beispiel können die Behälter für die einzelnen Farbtinten, die C, M und Y umfassen, einstückig aufgebaut sein.
9 ist eine vergrößerte Schnittansicht der Umgebung des Wärmeerzeugungskörpers eines Aufzeichnungskopfes. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach diesem Beispiel wählt zum Ausstoßen der Tinte aus jeder Düse ein Aufzeichnungsverfahren, bei dem ein Wärmeerzeugungsteil aus einem elektrothermischen Wandlerelement für jede Tintenausstoßöffnung angeordnet wird und dem Wärmeerzeugungsteil entsprechend der Aufzeichnungsinformation Steuersignale zugeführt werden. Das Wärmeerzeugungsteil 30 ist so angeordnet, daß es jede Düse unabhängig erwärmen kann.
Die Tinte in jeder Düse, die durch die Wärmeerzeugung des Wärmeerzeugungskörpers 30 schnell erwärmt wird, bildet durch Filmsieden eine Blase, ein Tintentropfen 35 wird durch den Druck dieser Blasenerzeugung in Richtung des Aufzeichnungsmediums 106 ausgestoßen, wie es in 9 gezeigt ist, wodurch auf dem Aufzeichnungsmedium ein Zeichen oder ein Bild erzeugt wird. An den einzelnen Ausstoßöffnungen 37 sind Tintenströmungswege vorgesehen, die mit den entsprechenden Ausstoßöffnungen in Verbindung stehen, und hinter der Stelle der Tintenflüssigkeitswege 38 ist eine gemeinsame Flüssigkeitskammer 32 vorgesehen, um diesen Tintenwegen Tinte zuzuführen. In jedem Tintenströmungsweg, der jeder Ausstoßöffnung entspricht, ist ein Wärmeerzeugungsteil 30 aus einem elektrothermischen Wandlerelement mit einer Elektrodenleiterführung vorgesehen, um diesem Strom zuzuführen, wodurch die Wärmeenergie für den Ausstoß eines Tintentropfens aus der Ausstoßöffnung erzeugt wird. Diese Wärmeerzeugungsteile 30 und die Elektrodenleiterführung werden nach einem Filmbildungsverfahren auf dem Substrat 33 aus Silicium erzeugt. Auf jedem Wärmeerzeugungsteil 30 ist ein Schutzfilm 36 ausgebildet, so daß die Tinte nicht mit dem Wärmeerzeugungsteil in Kontakt kommt. Indem auf diesem Substrat eine Barriere 34 aus einem Harz- oder Glasmaterial aufgesetzt wird, werden die Ausstoßöffnungen, die Tintenflüssigkeitswege, die gemeinsame Flüssigkeitskammer, die vorstehend genannt sind, oder dergleichen gestaltet.
Wie vorstehend erwähnt wird das Aufzeichnungssystem, das ein Wärmeerzeugungsteil verwendet, das ein elektrothermisches Wandlerelement ist, üblicherweise als Blasenstrahl-Aufzeichnungssystem bezeichnet, da es zum Ausstoßen eines Tintentropfens eine Blase verwendet, die durch die Anwendung von Wärmeenergie erzeugt wird. In der vorstehenden Beschreibung wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vom Blasenstrahlsystem erläutert, es können jedoch Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen mit anderen Tintenstrahlsystemen, wie dem piezoelektrischen System, verwendet werden, das piezoelektrische Elemente verwendet.
Nachfolgend wird ein bestimmtes Beispiel der Aufzeichnungsvorrichtung und des Aufzeichnungskopfes beschrieben, die für die vorliegende Erfindung geeignet verwendbar sind. 10 ist eine schematische Perspektivansicht des hauptsächlichen Teils eines Tintenstrahldruckers, der einen Tintenausstoßkopf eines Flüssigkeitsausstoßsystems verwendet, bei dem die Blase beim Tintenausstoßprozeß mit der Atmosphäre in Verbindung steht.
In 10 schließt der Tintenstrahldrucker ein: eine Fördereinrichtung 1030 für die diskontinuierliche Beförderung eines Blattes 1028 als Aufzeichnungsmedium, die entlang der Längsrichtung in einem Gehäuse 1008 in der Richtung vorgesehen ist, die in 10 mit dem Pfeil P angegeben ist, einen Aufzeichnungsabschnitt 1010, der sich durch die Fördereinrichtung 1030 nahezu parallel zur Richtung S, nahezu senkrecht zur Beförderungsrichtung P des Blattes 1028 hin und her bewegt, und einen Bewegungssteuerungsabschnitt 1006 als Steuerungseinrichtung für die Hin- und Herbewegung des Aufzeichnungsabschnittes 1010.
Der Bewegungssteuerungsabschnitt 1006 schließt ein Gurtband 1016, das um Rillenscheiben 1026a und 1026b geführt ist, die auf Drehschäften sitzen, die in einem vorgegebenen Abstand gegenüberliegend angeordnet sind, und einen Motor 1018 ein, um das Gurtband 1016, das sich nahezu parallel zu den Rolleneinheiten 1022a und 1022b befindet und mit dem Wagenteil 1010a verbunden ist, im Aufzeichnungsabschnitt 1010 hin und her zu bewegen.
Wenn der Motor 1018 angeschaltet wird und sich das Gurtband 1016 in der in 10 mit dem Pfeil R angegebenen Richtung dreht, wird das Wagenteil 1010a des Aufzeichnungsabschnittes 1010 in einem vorgegebenen Ausmaß der Bewegung in Richtung des Pfeils S in 10 bewegt. Wenn andererseits der Motor 1018 angeschaltet wird und sich das Gurtband 1016 in der umgekehrten Richtung mit dem Pfeil R in 10 dreht, wird das Wagenteil 1010a des Aufzeichnungsabschnittes 1010 mit einem vorgegebenen Ausmaß der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung mit dem Pfeil S bewegt. An einem Ende des Bewegungssteuerungsabschnittes 1006 ist zudem eine Wiederherstellungseinheit 1026 für die Behandlung zur Wiederherstellung des Ausstoßes des Aufzeichnungskopfes 1010 vorgesehen, die in der Ruheposition des Wagenteils 1010a der Tintenausstoßöffnungsgruppe des Aufzeichnungsabschnittes 1010 gegenüberliegt.
Im Aufzeichnungsabschnitt 1010 sind Tintenstrahlpatronen (hier in einigen Fällen einfach als Patronen bezeichnet) 1012Y, 1012M, 1012C und 1012B für die einzelnen Farben, zum Beispiel Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz, lösbar auf dem Wagenteil 1010a vorgesehen.
11 zeigt ein Beispiel einer Tintenstrahlpatrone, die auf der vorstehend genannten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung befestigt werden kann. Die Patrone 1012 ist in diesem Beispiel vom Serientyp, und ihr hauptsächlicher Teil umfaßt einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 und einen Flüssigkeitsbehälter 1001 zum Speichern einer Flüssigkeit, wie Tinte.
Auf dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 sind viele Ausstoßöffnungen 832 zum Ausstoßen einer Flüssigkeit ausgebildet, und eine Flüssigkeit, wie Tinte, ist so angeordnet, daß sie vom Flüssigkeitsbehälter 1001 über einen nicht dargestellten Flüssigkeitszufuhrweg zur gemeinsamen Flüssigkeitskammer (siehe 12) des Flüssigkeitsausstoßkopfes 100 geleitet werden kann. Die Patrone 1012 ist einstückig aus einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 und einem Flüssigkeitsbehälter 1001 ausgebildet und kann falls erforderlich eine Flüssigkeit in den Flüssigkeitsbehälter 1001 einführen, es kann jedoch die Struktur einer austauschbaren Verbindung eines Flüssigkeitsbehälters 1001 mit diesem Flüssigkeitsausstoßkopf 100 gewählt werden.
Ein bestimmtes Beispiel des vorstehend genannten Flüssigkeitsausstoßkopfes, der auf einen Tintenstrahldrucker mit einem solchen Aufbau angebracht werden kann, ist nachstehend ausführlicher beschrieben.
12 ist eine schematische Perspektivansicht, die typischerweise den hauptsächlichen Teil eines Flüssigkeitsausstoßkopfes zeigt, der den grundsätzlichen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung darstellt. 13 bis 16 sind Vorderansichten von Formen der Ausstoßöffnung des in 12 gezeigten Flüssigkeitsausstoßkopfes. Die elektrische Leiterführung für die Betätigung des elektrothermischen Wandlerelementes oder dergleichen ist übrigens weggelassen worden.
Im Flüssigkeitsausstoßkopf dieses Beispiels wird ein Substrat 934, zum Beispiel aus Glas, Keramik, Kunststoff, Metall oder dergleichen, verwendet, wie es in 12 gezeigt ist. Eine solche Materialqualität des Substrats ist für die vorliegende Erfindung nicht wesentlich, sie ist jedoch nicht besonders eingeschränkt, wenn sie als Teil eines den Strömungsweg bildenden Teils wirken kann und als Halterung eines Energieerzeugungselementes für den Tintenausstoß und als Materialschicht, die den Flüssigkeitsströmungsweg und die Ausstoßöffnung bildet, wirken kann, wie es später beschrieben ist. In diesem Beispiel wird somit der Fall beschrieben, bei dem ein Si-Substrat verwendet wird. Neben einem Herstellungsverfahren, das zum Beispiel einen Laserstrahl verwendet, wird eine Ausstoßöffnung unter Verwendung der später beschriebenen Öffnungsplatte 935 als lichtempfindliches Harz mittels einer Belichtungsvorrichtung, wie MPA (Mirror Projection Aliner) erzeugt.
In 12 bezeichnet die Bezugsziffer 934 ein Substrat, das ein elektrothermisches Wandlerelement (hier nachstehend in einigen Fällen als Heizeinrichtung bezeichnet) 931 und eine Tintenzufuhröffnung 933 umfaßt, die ein Durchgangsloch in Form einer länglichen Nut als gemeinsamen Flüssigkeitskammerabschnitt aufweist, und eine Gruppe von Heizeinrichtungen 931 ist als Wärmeenergieerzeugungseinrichtung für jede Seite der Tintenzufuhröffnung 933 in Abständen des elektrothermischen Wandlerelementes von etwa 300 dpi in Zickzack-Form in Längsrichtung angeordnet. Auf diesem Substrat 934 ist eine Wand 936 des Tintenströmungsweges vorgesehen, um den Tintenströmungsweg zu bilden. Auf dieser Wand 936 des Tintenströmungsweges ist außerdem eine Ausstoßöffnungsplatte 935 vorgesehen, die mit einer Ausstoßöffnung 832 ausgestattet ist.
In 12 sind die Wand 936 des Tintenströmungsweges und die Ausstoßöffnungsplatte 935 als getrennte Teile gezeigt, beide können jedoch gleichzeitig als ein und das selbe Teil ausgebildet sein, indem diese Wand 936 des Tintenströmungsweges zum Beispiel nach einem Verfahren, wie der Schleuderbeschichtung, auf dem Substrat 934 ausgebildet wird. In diesem Beispiel ist außerdem die Vorderseite der Ausstoßöffnung (Oberseite) 935a einer wasserabweisenden Endbehandlung unterzogen worden.
In diesem Beispiel wird ein Kopf vom Serientyp, bei dem die Aufzeichnung erfolgt, während in Richtung des Pfeils S in 10 abgetastet wird, verwendet, um die Aufzeichnung mit zum Beispiel 1200 dpi vorzunehmen. Die Steuerfrequenz beträgt 10 kHz, und bei einer Ausstoßöffnung erfolgt der Ausstoß im jeweils kürzesten Zeitabstand von 100 μs.
Als ein Beispiel für die tatsächliche Größe eines Kopfes hat die Barriere 936a um die Fluide benachbarter Düsen voneinander zu trennen, eine Breite w von zum Beispiel 14 μm, wie es in 13 gezeigt ist. Wie in 16 gezeigt, hat die Blasenbildungskammer 1337, die von der Wand 936 des Tintenströmungsweges gebildet wird, einen Wert für N₁ (Breite der Blasenbildungskammer) von 33 μm und einen Wert für N₂ (Länge der Blasenbildungskammer) von 35 μm. Die Größe der Heizeinrichtung 931 beträgt 30 μm × 30 μm und der Wert des Heizwiderstandes beträgt 53 Ω (Ohm), und die Steuerspannung beträgt 10,3 V. Außerdem sind eine Wand 936 des Tintenströmungsweges und eine Barriere 936a, 12 μm hoch, und eine Ausstoßöffnungsplatte, 11 μm dick, geeignet.
Abgesehen von den Abschnitten des Ausstoßöffnungsteils 940, das auf der Ausstoßöffnungsplatte vorgesehen ist, die die Ausstoßöffnung 832 aufweist, hat die Form eines Schnittes entlang der Richtung, die die Tintenausstoßrichtung (Breitenrichtung der Öffnungsplatte 935) schneidet, fast die Form eines Sterns und umfaßt ungefähr sechs konvexe Abschnitte 832a mit stumpfen Winkeln und sechs gebogene Abschnitte 832b, die sich zwischen diesen konvexen Abschnitten 832a befinden und spitze Winkel haben. Mit anderen Worten sind in der Breite (in der Ausstoßrichtung der Flüssigkeit) der in 12 gezeigten Öffnungsplatte sechs Vertiefungen mit konvexen Abschnitten 832a als ein Bereich, der sich von der Mitte 0 der Ausstoßöffnung weiter entfernt befindet, als deren Spitzen und gebogene Abschnitte 832b als Bereich, der an diesen Bereich angrenzt und sich näher zur Mitte 0 der Ausstoßöffnung befindet, als Grundseiten ausgebildet.
(Bezüglich der Position einer Vertiefung siehe 1141a in 17).
Bei dieser Ausführungsform weist der Ausstoßöffnungsteil 940 einen Schnitt entlang der Richtung, die dessen Breite schneidet, auf, der die Form einer Kombination von zwei rechtwinkligen Dreiecken hat, die 27 μm lange Seiten aufweisen, die gegenseitig um 60° gedreht überlagert sind, wobei T₁, das in 13 angegeben ist, 8 μm lang ist. Der Winkel jedes konvexen Teils 832a beträgt 120°, und der Winkel jedes gebogenen Teils 832b beträgt 60°.
Die Mitte 0 der Ausstoßöffnung fällt somit mit dem Schwerpunkt G des Polygons zusammen, das durch Verbinden der Mitten (die Mitte (Schwerpunkt) der Figur, die durch Verbinden der Spitze einer Vertiefung und der zwei an diese Spitze angrenzenden Grundflächen entsteht) der wechselseitig benachbarten Vertiefungen entsteht. Die Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung 832 beträgt in diesem Beispiel 400 μm² und die jeder Vertiefung (die Figur, die durch Verbinden der Spitze einer Vertiefung und der beiden an diese Spitze angrenzenden Grundseite entsteht) beträgt etwa 33 μm².
15 ist eine typische Darstellung des Haftzustands der Tinte des Ausstoßöffnungsteils, der in 14 gezeigt ist.
Nachfolgend wird das Ausstoßverfahren einer Flüssigkeit mittels des Tintenstrahlaufzeichnungskopfes mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau anhand der 17 bis 24 beschrieben.
Die 17 bis 24 sind Schnittansichten, um das Flüssigkeitsausstoßverfahren mittels des in den 12 bis 16 beschriebenen Flüssigkeitsausstoßkopfes zu erläutern und Schnittansichten entlang X-X der in 16 gezeigten Blasenbildungskammer 1337. In dieser Schnittansicht entspricht das Ende in Breitenrichtung der Öffnungsplatte in der Ausstoßöffnung 940 der Spitze 1141a der Vertiefung 1141.
17 zeigt den Fall, bei dem auf der Heizeinrichtung eine filmförmige Blase erzeugt wird, während die 18 bis 24 die Situation nach Ablauf von etwa 1 μs, etwa 2 μs, etwa 3 μs, etwa 4 μs, etwa 5 μs, etwa 6 μs bzw. etwa 7 μs seit 17 zeigen. In der folgenden Beschreibung bedeutet „Fallen" oder „Absinken" nicht das sogenannte Fallen in Schwerkraftrichtung, sondern steht für die Bewegung in Richtung des elektrothermischen Wandlerelementes, unabhängig von der Befestigungsrichtung des Kopfes.
Wenn durch das Hindurchleiten von Strom durch die Heizeinrichtung 931 entsprechend eines Aufzeichnungssignals oder dergleichen zuerst im Flüssigkeitsströmungsweg 1338 der Heizeinrichtung 931 eine Blase 101 entsteht, wie es in 17 entsteht, vergrößert sich das Volumen der Blase 101 schnell und nimmt für etwa 2 μs zu, wie es in den 18 und 19 gezeigt ist. Die Höhe der Blase 101 übersteigt zum Zeitpunkt des maximalen Volumens die Vorderseite 935a der Ausstoßöffnung, zu diesem Zeitpunkt nimmt jedoch der Druck der Blase mit einem Bruchteil von 1/10 bis 4/10 des Atmosphärendrucks ab.
Nachdem von der Bildung der Blase 101 etwa 2 μs vergangen sind, kehrt die Blase 101 dann vom maximalen Volumen zu einem geringeren Volumen zurück, fast gleichzeitig beginnt jedoch auch die Bildung eines Meniskus 102. Wie in 20 gezeigt, zieht sich dieser Meniskus 102 zur Seite der Heizeinrichtung 931 zurück oder fällt herunter.
In diesem Beispiel wirkt durch die Bereitstellung mehrerer Vertiefungen 1141, die in der Ausstoßöffnung verteilt sind, im Abschnitt der Vertiefungen 1141 eine Kapillarkraft in der Richtung F_C, die zu der Richtung F_M entgegengesetzt ist, in der sich der Meniskus zurückzieht. Selbst wenn aus irgendeinem Grund mehr oder weniger eine Auflösung des Zustandes der Blase 101 festgestellt werden sollte, wird als Folge die Form des Meniskus und des grundsätzlichen Flüssigkeitstropfens (hier nachstehend in einigen Fällen als Flüssigkeit oder Tinte bezeichnet) 1a zum Zeitpunkt des Zurückziehens so korrigiert, so daß sie zur Mitte der Ausstoßöffnung nahezu symmetrisch wird.
Da die Fallgeschwindigkeit dieses Meniskus 102 in diesem Beispiel höher als die Kontraktionsgeschwindigkeit der Blase 101 ist, steht die Blase 101 nach Verlauf einer Zeit von etwa 4 μs nach der Bildung der Blase mit der Atmosphäre in der Nähe der Unterseite der Ausstoßöffnung 832 in Verbindung, wie es in 21 gezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sinkt die Flüssigkeit (Tinte) in der Nähe der Mittelachse der Ausstoßöffnung 832 zur Heizeinrichtung 931. Der Grund ist, daß die Flüssigkeit (Tinte) 1a, die aufgrund eines Unterdrucks der Blase 101 vor der Verbindung mit der Atmosphäre in Richtung der Heizeinrichtung 931 zurückgezogen wird, unter Einwirkung der Schwerkraft nach der Verbindung der Blase 101 mit der Atmosphäre die Geschwindigkeit in Richtung der Heizeinrichtung 931 beibehält.
Die Flüssigkeit (Tinte), die in diese Richtung abgesunken ist, erreicht die Oberfläche der Heizeinrichtung 931, nachdem seit der Bildung der Blase 101 etwa 5 μs vergangen sind, wie es in 22 gezeigt ist, und verteilt sich, so daß sie die Oberfläche der Heizeinrichtung 931 bedeckt, wie es in 23 gezeigt ist. Die Flüssigkeit, die sich auf der Oberfläche einer Heizeinrichtung 931 wie dieser verteilt hat, weist entlang der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 einen waagerechten Vektor auf, ein Vektor, der die Oberfläche der Heizeinrichtung 931 schneidet, zum Beispiel ein senkrechter Vektor, verschwindet jedoch, die sich verteilende Flüssigkeit neigt dazu, auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 zu verbleiben, und die Flüssigkeit darüber, das heißt die Flüssigkeit, die einen Geschwindigkeitsvektor in der Ausstoßrichtung beibehält, wird nach unten gezogen.
Dann wird der Teil 1b der Flüssigkeit zwischen der sich auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 verteilenden Flüssigkeit und der oberen Flüssigkeit (hauptsächlicher Flüssigkeitstropfen) dünner, und wird nach Ablauf einer Zeit von etwa 7 μs seit der Bildung der Blase 10 in der Mitte der Oberfläche der Heizeinrichtung 1 durchschnitten, wie es in 24 gezeigt ist, und in einen hauptsächlichen Flüssigkeitstropfen 1a, der den Geschwindigkeitsvektor in der Ausstoßrichtung beibehält, und die Flüssigkeit 1c getrennt, die sich auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 verteilt. Ähnlich befindet sich die Trennstelle vorzugsweise im Inneren des Flüssigkeitsströmungsweges 1338 und vorzugsweise in Richtung der Seite des elektrothermischen Wandlerelementes 931 statt der Ausstoßöffnung 832.
Der hauptsächliche Flüssigkeitstropfen 1a weist in der Ausstoßrichtung keine Abweichung auf, er wird von der Mitte der Ausstoßöffnung 832 ohne Krümmung des Ausstoßes ausgestoßen und auf eine vorgegebene Stelle auf der Aufzeichnungsoberfläche eines Aufzeichnungsmediums geschossen. Die Flüssigkeit 1c, die sich auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 verteilt, fliegt wie die vorhergehende vorher in Begleittropfen, bleibt jedoch auf der Oberfläche der Heizeinrichtung 931 und wird nicht ausgestoßen.
Da das Ausstoßen der Begleittropfen ähnlich unterdrückt werden kann, kann das Spritzen, das wahrscheinlich beim Ausstoßen eines Begleittropfens auftritt, verhindert werden, und es kann garantiert verhindert werden, daß die Aufzeichnungsoberfläche eines Aufzeichnungsmediums durch den in Nebelform schwebenden Schleier gefärbt wird. In den 21 bis 24 bezeichnen die Bezugsziffern 1d und 1e die am Vertiefungsteil haftende Tinte (Tinte in der Vertiefung) bzw. die im Flüssigkeitsströmungsweg verbleibende Tinte.
Beim Ausstoßen einer Flüssigkeit im Stadium der Volumenabnahme nach dem Wachsen einer Blase bis zum maximalen Volumen kann beim Flüssigkeitsausstoßkopf dieses Beispiels die Richtung des hauptsächlichen Tropfens zum Zeitpunkt des Ausstoßes durch mehrere Vertiefungen ähnlich stabilisiert werden, die um die Mitte der Ausstoßöffnung verteilt sind. Dadurch kann die vorliegende Erfindung einen Flüssigkeitsausstoßkopf bereitstellen, bei dem die Ausstoßrichtung nicht gekrümmt ist und das Schießen der Tinte sehr genau erfolgt. Außerdem erlaubt die Möglichkeit eines konstanten Ausstoßes bei einer hohen Steuerfrequenz sogar bei einer verteilten Blasenbildung, daß wirklich ein Druck mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erfolgt.
Da der erste Ausstoß einer Flüssigkeit durch Verbinden einer Blase mit der Atmosphäre im Stadium der Abnahme des Volumens dieser Blase insbesondere verhindern kann, daß beim Ausstoßen eines Flüssigkeitstropfens bei der Verbindung der Blase mit der Atmosphäre ein Schleier entsteht, kann auch das Haften eines Flüssigkeitstropfens an der Vorderseite der Ausstoßöffnung unterdrückt werden.
Als weitere Ausführungsform eines Aufzeichnungskopfes nach dem Ausstoßschema, bei dem eine Blase zum Zeitpunkt des Ausstoßes mit der Atmosphäre in Verbindung steht, kann außerdem ein sogenannter Kantenschußtyp genannt werden, wie er zum Beispiel im japanischen Patent Nr. 2783647 beschrieben ist.
Neben dem kompletten Tintenstrahlaufzeichnungssystem gelingt der vorliegenden Erfindung besonders bei einem Aufzeichnungskopf und einer Aufzeichnungsvorrichtung vom Tintenstrahlsystem, das Wärmeenergie anwendet, um einen fliegenden Flüssigkeitstropfen zu erzeugen und die Aufzeichnung vorzunehmen, ein hervorragender Effekt.
In bezug auf deren repräsentative Gestaltung und deren Prinzip sind jene bevorzugt, bei denen die Durchführung unter Anwendung des grundsätzlichen Prinzips erfolgt, das zum Beispiel in US-Patentschriften Nr. 4,723,129 und 4,740,796 offenbart ist. Dieses System gilt sowohl für den sogenannten O/D-Typ als auch den kontinuierlichen Typ, ist jedoch besonders im Falle eines O/D-Typs wirksam, da zumindest ein Steuersignal, das dem Aufzeichnungsinformationselement entspricht und zu einem schnellen Anstieg der Temperatur über die beim Filmsieden führt, dem elektrothermischen Wandlerelement zugeführt wird, das sich in Übereinstimmung mit einer Schicht oder einem Flüssigkeitsweg befindet, in dem eine Flüssigkeit (Tinte) zurückgehalten wird, was dazu führt, daß das elektrothermische Wandlerelement Wärmeenergie erzeugt, so daß es auf der Heizwirkungsfläche des Aufzeichnungskopfes zum Filmsieden kommt und somit in der Flüssigkeit (Tinte) eine Blase erzeugt werden kann, die diesem Steuersignal Eins zu Eins entspricht. Die Flüssigkeit (Tinte) wird durch das Wachstum und Zusammenziehen dieser Blase über eine Ausstoßöffnung ausgestoßen, wodurch zumindest ein Tropfen erzeugt wird. Wenn dieses Steuersignal die Form eines Impulses erhält, erfolgen das Wachstum und das Zusammenziehen der Blase sofort und angemessen, so daß das Ausstoßen der Flüssigkeit (Tinte) mit einer hervorragenden Reaktion erreicht werden kann, und diese Gestaltung ist sehr bevorzugt.
Als derartiges impulsförmige Steuersignal ist ein solches geeignet, wie es in US-Patentschriften Nr. 4,463,359 und 4,345,265 beschrieben ist. Wenn im Zusammenhang mit dieser Erfindung beim Temperaturanstiegsverhältnis der Heizwirkungsfläche die in US-Patentschrift Nr. 4,313,124 beschriebenen Bedingungen gewählt werden, kann eine noch bessere Aufzeichnung erfolgen.
Als Gestaltung des Aufzeichnungskopfes sind in der vorliegenden Erfindung neben einer kombinierten Gestaltung (geradliniger Flüssigkeitsströmungsweg oder rechtwinkliger Flüssigkeitsströmungsweg) einer Ausstoßöffnung, einem Flüssigkeitsweg und einem elektrothermischen Wandlerelement, wie sie in den vorstehenden Beschreibungen offenbart sind, auch die Anordnungen eingeschlossen, die die US-Patentschriften Nr. 4,558,333 und 4,459,600 anwenden, die eine Anordnung offenbaren, bei der ein Wärme bewirkendes Teil auf einem gekrümmten Bereich angeordnet ist.
Zusätzlich dazu ist die vorliegende Erfindung auch als eine Anordnung wirksam, die auf der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 59-123670, die eine Anordnung offenbart, bei der ein Schlitz, der mehreren elektrothermischen Wandlerelementen gemeinsam ist, im Ausstoßteil von elektrothermischen Wandlerelementen erzeugt wurde, und auf der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 59-138461 basiert, die eine Anordnung offenbart, bei der die Öffnung für die Absorption einer Stoßwelle von Wärmeenergie in Übereinstimmung mit dem Ausstoßteil gebracht wird.
Als Aufzeichnungskopf vom Vollinientyp mit einer Länge, die der Breite eines maximalen Aufzeichnungsmediums entspricht, auf dem eine Aufzeichnungsvorrichtung aufzeichnen kann, kann außerdem sowohl eine Anordnung, die durch eine Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen erreicht wird, als auch eine Anordnung aus einem einzigen einstückig ausgebildeten Aufzeichnungskopf verwendet werden, wie sie in den vorstehend genannten Dokumenten offenbart ist, die vorliegende Erfindung ermöglicht es jedoch, daß der vorstehend genannte Effekt noch deutlicher auftritt.
Außerdem ist die vorliegende Erfindung auch im Falle der Verwendung eines austauschbaren Aufzeichnungskopfes vom Chip-Typ, dessen Befestigung auf dem Grundkörper der Vorrichtung die elektrische Verbindung mit dem Grundkörper der Vorrichtung erstellt und die Zufuhr von Tinte aus dem Hauptkörper der Vorrichtung ermöglicht, oder eines Aufzeichnungskopfes vom Patronentyp, bei dem der Tintenbehälter integriert am Aufzeichnungskopf selbst vorgesehen ist, wirksam.
Aufgrund einer weiteren Stabilisierung des Effektes der vorliegenden Erfindung ist zudem das Hinzufügen einer Wiederherstellungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf, von einsparenden Hilfseinrichtungen oder dergleichen bevorzugt, die als Bestandteile einer erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen sind. Insbesondere sind eine Abdeckeinrichtung und eine Reinigungseinrichtung für den Aufzeichnungskopf, eine Druckerzeugungs- oder Absaugeinrichtung, eine sparsame Heizeinrichtung unter Verwendung eines elektrothermischen Wandlerelementes oder eines anderen Heizelementes oder eine Kombination davon und auch die Durchführung eines sparsamen Ausstoßverfahrens, das die Durchführung eines unabhängigen Aufzeichnungsausstoßes umfaßt, wirksam.
Außerdem kann nicht nur ein Aufzeichnungsverfahren der Grundfarben allein, wie Schwarz, sondern auch ein integriert gestalteter Aufzeichnungskopf oder eine Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen verwendet werden, die vorliegende Erfindung ist jedoch auch bei einer Vorrichtung sehr wirksam, die mit einer Mehrfachfarbtinte mit unterschiedlichen Farben oder zumindest einer Vollfarbtinte ausgestattet ist, die durch Farbmischen hergestellt wurde.
In den hier bereits beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Tinte als eine Flüssigkeit beschrieben, es ist jedoch auch eine Tinte, die bei oder unterhalb von Raumtemperatur fest wird und bei Raumtemperatur weich oder flüssig wird, oder eine Tinte zulässig, die zum Zeitpunkt der Anwendung eines Aufzeichnungssignals flüssig wird, da es beim vorstehenden Tintenstrahlsystem üblich ist, die Temperatur der Tinte selbst im Bereich von 30 bis 70°C zu regeln und die Viskosität der Tinte in einem Bereich mit stabilem Ausstoß zu regeln.
Angesichts einer wirksamen Verhinderung eines Temperaturanstiegs aufgrund von Wärmeenergie durch deren Verbrauch als Energie für eine Zustandsänderung von einem festen in einen flüssigen Zustand oder der Verwendung einer Tinte, die fest wird, wenn sie ruht, um das Verdampfen zu verhindern, kann in der vorliegenden Erfindung außerdem Tinte, die durch Zufuhr von Wärmeenergie als Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal flüssig wird, um sie als flüssige Tinte auszustoßen, oder Tinte verwendet werden, die zuerst unter Einwirkung von Wärmeenergie flüssig wird und zum Zeitpunkt des Erreichens eines Aufzeichnungsmediums bereits beginnt, fest zu werden. In einem solchen Fall kann die Tinte eine Form annehmen, in der sie dem elektrothermischen Wandlerelement gegenüberliegt, wobei sie in einer Vertiefung oder einem Durchgangsloch einer porösen Schicht als Flüssigkeit oder Feststoff zurückgehalten wird, wie es in den offengelegten japanischen Patentanmeldungen Nr. 54-56847 und 60-71260 beschrieben ist. In der vorliegenden Erfindung ist es für die vorstehend genannte Tinte am wirksamsten, wenn das vorstehend genannte Filmsiedesystem angewendet wird.
Als Formen von erfindungsgemäßen Aufzeichnungsvorrichtungen stehen zusätzlich zu denen, die in einem Körper oder getrennt als Bildausgabeterminal eines Datenverarbeitungsgerätes, wie eines Textprozessors oder Computers, vorgesehen sind, zudem auch jene in Form eines Kopierers, der mit einem Lesegerät kombiniert ist, und ferner eines Faxgerätes mit Empfangs/Sende-Funktion zur Verfügung.
Nachstehend wird der Entwurf einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung beschrieben, auf der der vorstehend genannte Flüssigkeitsausstoßkopf angebracht ist.
25 ist eine schematische Perspektivansicht einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 als ein anwendbares Beispiel einer Flüssigkeitsausstoßvorrichtung mit einem darauf befestigten Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung.
In 25 ist eine Tintenstrahlkopfpatrone 601 mit dem vorstehend genannten Flüssigkeitsausstoßkopf und einem Tintenbehälter integriert um die diesem Flüssigkeitsausstoßkopf zugeführte Tinte aufzunehmen. Diese Tintenstrahlkopfpatrone 601 ist auf einem Wagen 607 angebracht, der in die spiralförmige Vertiefung 606 einer Führungsschnecke 605 eingreift, die sich durch eingreifende, antreibende Übertragungszahnräder 603 und 604 mit der normalen und umgekehrten Rotation des Antriebsmotors 602 dreht, und wird durch die Antriebskraft des Antriebsmotors 602 in Richtung der Pfeile a und b entlang der Führung 608 hin und her bewegt. Ein Aufzeichnungsmedium P wird auf einer Plattenwalze 609 von einer nicht dargestellten Beförderungseinrichtung für das Aufzeichnungsmedium befördert und von einer Platte 610 zum Herunterdrücken des Papiers entlang der Bewegungsrichtung des Wagens 607 auf die Plattenwalze 609 heruntergedrückt.
In der Nähe von einem Ende der Führungsschnecke 605 befinden sich Photoelemente 611 und 612. Diese sind die Ruheposition erkennende Einrichtungen, um das Vorhandensein eines Hebels 607a des Wagens 607 in diesem Bereich zu erkennen und die Rotationsrichtung des Antriebsmotors 602 umzuschalten.
Das Halteteil 613 hält das Abdeckteil 614, um die Vorderseite (Vorderseite der Ausstoßöffnung) abzudecken, die eine Ausstoßöffnung der vorstehend genannten Tintenstrahlkopfpatrone 601 aufweist. Außerdem saugt die Tintenansaugeinrichtung 615 die Tinte an, die sich als Folge eines unproduktiven Ausstoßes aus der Tintenstrahlkopfpatrone 601 im Inneren des Abdeckteils 614 angesammelt hat. Mit dieser Tintenansaugeinrichtung 615 wird die Wiederherstellung der Tintenstrahlkopfpatrone 601 durch Absaugen über eine Öffnung innerhalb der Abdeckung (nicht gezeigt) vorgenommen. Die reinigende Klinge 617 zum Abwischen der Vorderseite der Ausstoßöffnung der Tintenstrahlkopfpatrone 601 ist derart vorgesehen, daß sie sich durch das sich bewegende Teil 618 hin und her bewegen kann (senkrecht zur Bewegungsrichtung des vorstehend genannten Wagens 607). Diese reinigende Klinge 617 und das sich bewegende Teil 618 werden von einer Grundkörperhalterung 619 gehalten. Die reinigende Klinge 617 ist nicht auf diese Form begrenzt, sondern es können andere allgemein bekannte reinigende Klingen zur Verfügung stehen.
Bei der Betätigung der Wiederherstellung des Flüssigkeitsausstoßkopfes durch Absaugen bewegt sich der Hebel 620 zum Starten des Absaugens mit der Bewegung der Nocke 621, die in den Wagen 607 eingreift, und die Antriebskraft vom Antriebsmotor 602 wird durch allgemein bekannte Übertragungseinrichtungen, wie eine Kupplungsschaltung, geregelt. Der Kontrollabschnitt für die Tintenstrahlaufzeichnung, um dem Wärmeerzeugungskörper ein Signal zuzuführen, der am Flüssigkeitsausstoßkopf der Tintenstrahlkopfpatrone 601 vorgesehen ist, oder die Antriebssteuerung aller einzelnen vorstehend genannten Mechanismen zu organisieren, ist auf der Seite des Grundkörpers der Vorrichtung vorgesehen und hier nicht gezeigt.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung 600 mit der vorstehend genannten Anordnung führt die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium P' durch, das von einer nicht gezeigten Beförderungseinrichtung für das Aufzeichnungsmedium auf die Plattenwalze 609 gefördert wird, wobei sie sich über die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums P' hin und her bewegt.
Wie vorstehend beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Tintensatz für eine Farbtintenstrahlaufzeichnung bereitgestellt, der eine hohe Druckdichte und ein Bild mit hoher Reinheit ohne Auslaufen oder Schleier bereitstellen kann, selbst wenn der Druck mit schwarzer Tinte und Farbtinte in ein und derselben Abtastung auf sogenanntem einfachem Papier vorgenommen wird. Es werden auch ein diesen verwendendes Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und eine Aufzeichnungsvorrichtung angegeben. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zudem ein Tintensatz mit hoher Zuverlässigkeit als Tintenstrahltinte erhalten, selbst wenn für die schwarze Tinte eine Pigmenttinte verwendet wird.
(Beispiele)
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen ausführlicher beschrieben. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich Teil und % auf das Gewicht, wenn es nicht anders angegeben ist.
<Herstellungsbeispiel für selbstdispergierbaren Ruß>
Zuerst wurde der kationische selbstdispergierbare Ruß, der als färbendes Material der schwarzen Tinte verwendet werden soll, wie folgt hergestellt.
In eine Lösung von 3,08 g H₃N⁺C₆H₄N⁺(CH₃)₃Cl^-·I^-, in 30 g Wasser gelöst, wurden unter Rühren 1,69 g Silbernitrat gegeben. Der erzeugte Niederschlag wird durch Filtration entfernt, und das Filtrat wird zu einer Suspension von 10 g Ruß gegeben. Der Ruß hatte eine spezifische Oberfläche von 230 m²/g und 70 ml/100 g in DBPA und war unter Rühren in 70 g Wasser dispergiert worden. Danach wurden 2,25 g konzentrierte Salzsäure zugesetzt, und eine Lösung von 0,83 g Natriumnitrat, in 10 g Wasser gelöst, wurde zugegeben. Dann reagierte das Diazoniumsalz mit einer NN⁺C₆H₄N⁺(CH₃)₃-Gruppe, wie sie nachstehend gezeigt ist, mit dem Ruß, wodurch Stickstoffgas freigesetzt wurde. Nachdem sich die Stickstoffgasblasen abgesetzt hatten, wurde die Dispersion in einem Ofen mit 120°C getrocknet. Als Ergebnis wurde ein Rußprodukt mit C₆H₄N⁺(CH₃)₃-Gruppen auf der Oberfläche erhalten.
< Beispiel 1 >
Mit dem vorstehend erhaltenen selbstdispergierbaren Ruß wurde eine schwarze Tinte mit folgender Zusammensetzung hergestellt, um den Tintensatz von Beispiel 1 mit Farbtinten mit den folgenden Zusammensetzungen herzustellen. (1) Schwarze Tinte (kationisch)

• Ruß 4 Teile

• Ethylenglycol 8 Teile

• Triethylenglycol 5 Teile

• 1,5-Pentandiol 6 Teile

• Wasser 77 Teile

(2) Gelbe Tinte (anionisch)

• C.I. Acid Yellow 23 3 Teile

• Glycerol 5 Teile

• Hexylenglycol 5 Teile

• Harnstoff 7 Teile

• Natriumbenzoat 1,5 Teile

• Wasser 78,5 Teile

(3) Magentatinte (anionisch)

• C.I.Acid Red 52 4 Teile

• 2-Pyrrolidon 7 Teile

• Triethylenglycolmonomethylether 7 Teile

• Harnstoff 7 Teile

• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical) 1 Teil

• Natriumlaurat 2 Teile

• Wasser 72 Teile

(4) Cyantinte (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 >

Mit dem vorstehend erhaltenen selbstdispergierbaren Ruß wurde schwarze Tinte mit folgender Zusammensetzung hergestellt, um den Tintensatz von Beispiel 2 mit den Farbtinten mit den folgenden Zusammensetzung herzustellen. (1) Schwarze Tinte (kationisch)

• Ruß	4 Teile
• Ethylenglycol	8 Teile
• Triethylenglycol	5 Teile
• 1,5-Pentandiol	6 Teile
• Wasser	77 Teile

(2) Gelbe Tinte (anionisch)

• C.I. Acid Yellow 23	3 Teile
• Glycerol	5 Teile

• Hexylenglycol	5 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Natriumlaurylsulfat	1,5 Teile
• Wasser	78,5 Teile

(3) Magentatinte (anionisch)

• C.I.Acid Red 52	4 Teile
• 2-Pyrrolidon	7 Teile
• Triethylenglycolmonomethylether	7 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Natriumbenzolsulfonat	2 Teile
• Wasser	72 Teile

(4) Cyantinte (anionisch)

• C.I. Direct Blue 199	3 Teile
• Dipropylenglycol	8 Teile
• 1,2,6-Hexantriol	7 Teile
• Harnstoff	6 Teile
• Natrium-N-lauroylmethyltaurinat	2 Teile
• Wasser	74 Teile

< Beispiel 3 >

Mit dem vorstehend erhaltenen selbstdispergierbaren Ruß wurde schwarze Tinte mit folgender Zusammensetzung hergestellt, um den Tintensatz von Beispiel 3 mit den Farbtinten mit den folgenden Zusammensetzungen herzustellen. (1) Schwarze Tinte (kationisch)

• Ruß

4 Teile

• Ethylenglycol	8 Teile
• Triethylenglycol	5 Teile
• 1,5-Pentandiol	6 Teile
• Wasser	77 Teile

(2) Gelbe Tinte (anionisch)

• C.I. Acid Yellow 23	3 Teile
• Glycerol	5 Teile
• Diethylenglycol	5 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Trinatriumnaphthalin-1,3,6-trisulfonat	2 Teile
• Wasser	77 Teile

(3) Magentatinte (anionisch)

• C.I.Acid Red 52	4 Teile
• 2-Pyrrolidon	7 Teile
• Triethylenglycolmonomethylether	7 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Trinatriumnaphthalin-1,3,6-trisulfonat	2 Teile
• Wasser	72 Teile

(4) Cyantinte (anionisch)

• C.I. Direct Blue 199	3 Teile
• Propylenglycol	8 Teile
• 1,2,6-Hexantriol	7 Teile
• Harnstoff	6 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Dinatrium-1,5-naphthalindisulfonat	2 Teile

• Wasser

73 Teile

< Vergleichsbeispiel 1 >

Mit der in Beispiel 1 verwendeten schwarzen Tinte wurde der Tintensatz von Vergleichsbeispiel 1 mit den Farbtinten mit denfolgenden Zusammensetzungen hergestellt. (1) Schwarze Tinte (kationisch)

(2) Gelbe Tinte

• C.I. Acid Yellow 23	3 Teile
• Glycerol	5 Teile
• Diethylenglycol	5 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Wasser	79 Teile

(3) Magentatinte (anionisch)

• C.I.Acid Red 52	4 Teile
• 2-Pyrrolidon	7 Teile
• Triethylenglycolmonomethylether	7 Teile
• Harnstoff	7 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Wasser	74 Teile

(4) Cyantinte

• C.I. Direct Blue 199	3 Teile
• Propylenglycol	8 Teile
• 1,2,6-Hexantriol	7 Teile
• Harnstoff	6 Teile
• Acetylenol EH (Handelsbezeichnung, Kawaken Fine Chemical)	1 Teil
• Wasser	75 Teile

< Auswertung >
Die den Tintensätzen der Beispiele 1 bis 3 und dem Vergleichsbeispiel 1 gemeinsame schwarze Tinte wurde in eine Tintenpatrone BC-60 (ein Produkt von Canon) und die einzelnen Farbtinten in Tintenpatronen BC-62 (Canon) gefüllt.
Dann wurden diese Tintenstrahlpatronen, die wie vorstehend aufgebaut waren, auf einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung BJF-800 (Canon) befestigt, die Tinte durch Anwendung von Wärmeenergie entsprechend der Aufzeichnungssignale ausstößt, um folgende Auswertung vorzunehmen. Die bei dieser Auswertung verwendete BJF-800 war übrigens so modifiziert worden, daß die schwarze Tinte und die Farbtinte bei der gleichen Abtastung aufgebracht werden, die Farbtinte wird jedoch unmittelbar nach dem Aufbringen der schwarzen Tinte auf einen Bereich aufgebracht, der an den schwarzen Bereich angrenzt. Der erhaltene Druck wurde somit nach folgenden Kriterien ausgewertet. Das Ergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt.
(1) Auslaufen zwischen schwarzer Tinte und Farbtinte
Beim vorstehend genannten Drucktest wurden zwei Arten von einfachem Papier, Kopierpapier PB PAPER (Canon) und 4024 PAPER (Xerox) verwendet.
(Auswertungsverfahren und -kriterien)

Mit jedem Tintensatz und zwei Papierarten wurde ein durchgängiges schwarzes Bild gedruckt und unmittelbar danach wurden das durchgängige gelbe oder magentafarbene oder cyanfarbene Bild so gedruckt, daß es daran angrenzte.

A:	An allen Grenzen wurde visuell kein Auslaufen festgestellt.
B:	Obwohl ein leichtes Auslaufen visuell beobachtet wurde, gibt es bei der praktischen Verwendung kein Problem.
C:	Obwohl ein leichtes Auslaufen visuell beobachtet wird, ist es annehmbar.
D:	Es wird ein deutliche Auslaufen visuell beobachtet.

Tabelle 1: Auswertungsergebnisse
Wie anhand des Ergebnisses der vorstehenden Tabelle 1 ersichtlich ist, zeigte jedes der erfindungsgemäßen Beispiele 1 bis 3 ein hervorragendes Ergebnis in bezug auf das Auslaufen. Wenn die Farbtinte eine anionische Substanz mit einer Sulfogruppe enthält, wird bei der Verminderung des Auslaufens eine besonders deutliche Wirkung erzielt.

Claims

Tintensatz für Farbtintenstrahlaufzeichnung, umfassend eine schwarze Tinte und eine Farbtinte, wobei die schwarze Tinte selbstdispergierbaren kationischen Ruß umfaßt und die Farbtinte einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfaßt.
Tintensatz nach Anspruch 1, wobei die anionische Substanz eine Carboxylgruppe aufweist.
Tintensatz nach Anspruch 1, wobei die anionische Substanz eine Sulfogruppe aufweist.
Tintensatz nach Anspruch 3, wobei die anionische Substanz eine Mehrzahl Sulfogruppen aufweist.
Tintensatz nach Anspruch 1, wobei die anionische Substanz einen aromatischen Ring enthält, an den eine Sulfogruppe gebunden ist.
Tintensatz nach Anspruch 5, wobei eine Mehrzahl Sulfogruppen an den aromatischen Ring gebunden ist.
Tintensatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der anionische Farbstoff ein Farbstoff mit einer Sulfogruppe ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das die Schritte umfaßt: Ausstoßen einer schwarzen Tinte, die selbstdispergierbaren kationischen Ruß umfaßt, aus einer Öffnung als Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, und Ausstoßen einer Farbtinte, die einen anionischen Farbstoff umfaßt, als Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal, wobei die Farbtinte ferner eine anionische Substanz umfaßt.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 8, wobei jeder Ausstoßschritt ferner einen Schritt umfaßt, bei dem der Tinte Wärmeenergie zugeführt wird, um diese auszustoßen.
Aufzeichnungseinheit, umfassend: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte nach Anspruch 1 enthält, einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte nach Anspruch 1 enthält, und Tintenstrahlköpfe zum Ausstoßen der schwarzen Tinte bzw. der Farbtinte.
Aufzeichnungseinheit nach Anspruch 10, wobei der Kopf mit einer Heizeinrichtung versehen ist, um der Tinte Wärmeenergie zuzuführen.
Tintenpatrone, umfassend: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte nach Anspruch 1 enthält; und einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte nach Anspruch 1 enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend: einen ersten Tintenbehälter, der eine schwarze Tinte nach Anspruch 1 enthält, einen zweiten Tintenbehälter, der eine Farbtinte nach Anspruch 1 enthält, und Tintenstrahlköpfe zum Ausstoßen der schwarzen Tinte bzw. der Farbtinte.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Kopfabschnitt mit einer Heizeinrichtung versehen ist, um der Tinte Wärmeenergie zuzuführen.
Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13, die ferner eine Tintenzufuhreinrichtung umfaßt, um dem Kopfabschnitt die schwarze Tinte bzw. die Farbtinte zuzuführen, die im ersten und zweiten Tintenbehälter enthalten sind.
Verfahren zum Vermeiden eines Auslaufens an der Grenze zwischen einem schwarzen Bild, das durch ein Tintenstrahlverfahren erzeugt wird, und einem Farbbild, das durch ein Tintenstrahlverfahren erzeugt wird, wobei das schwarze Bild mit einer schwarzen Tinte erzeugt wird, die selbstdispergierbaren kationischen Ruß umfaßt, und das Farbbild mit einer Farbtinte erzeugt wird, die einen anionischen Farbstoff und eine anionische Substanz umfaßt.