DE60022805T2

DE60022805T2 - Ein Färbematerial und ein wässriges Medium enthaltende Tinte

Info

Publication number: DE60022805T2
Application number: DE60022805T
Authority: DE
Inventors: Koichi Ohta-ku Osumi; Shinya Ohta-ku Mishina
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-15
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2020-03-15
Also published as: EP1036830B1; DE60022805D1; EP1036830A3; EP1036830A2; ATE305496T1; ES2246763T3; US6572692B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tinte, ein Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßeigenschaften (worauf hiernach als "Ausstoßfähigkeit" Bezug genommen wird) eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, ein Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes, eine Aufzeichnungseinheit, auf eine Tintenkartusche, auf einen Tintensatz und auf ein bildaufzeichnendes Gerät.
Bekannte schwarze Tinten für Schreibanwendungen wie z.B. Füllfederhalter, Filzstifte und wässrige Kugelschreiber und für Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtungen enthalten Ruß als ein schwarzes Pigment und weisen eine Vielzahl von Zusammensetzungen auf. Diese schwarzen Tinten ermöglichen ein hochdichtes Drucken und weisen eine hohe Druckfestigkeit auf. In den letzten Jahren wurde hinsichtlich verschiedener Zusammensetzungen und physikalischer Eigenschaften von Ruß geforscht und entwickelt, die eingeführt wurden, um in einem großen Bereich auf Aufzeichnungsmedien wie etwa ungestrichenem Papier, z.B. Kopierpapier, das typischerweise in Büros verwendet wird, Briefpapier, gebundenes Papier, Papier für kontinuierliche Formblätter, etc. aufzuzeichnen.
Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-210373 offenbart eine Tinte, die einen sauren Ruß und ein im Alkalischen lösliches Polymer enthält. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-134073 offenbart eine Tintenstrahltintendispersion mit einer großen Lagerungsstabilität und überlegener Ausstoßfähigkeit in Blasen-Strahl-Aufzeichnungsgeräten. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 8-3498 offenbart eine Tinte, die einen Ruß vom selbstdispergierenden Typ enthält, der in der Tinte ohne Verwendung irgendeines Lösungsmittels gelöst werden kann, um die technischen Probleme einer Tinte zu lösen, die Ruß und ein Dispergiermittel enthält, d.h. instabile Ausstoßfähigkeit und geringe Dichte von gedruckten Zeichen. Die internationale PCT-Veröffentlichung Nr. WO96/18695 (nationale japanische Veröffentlichung Nr. 10-510862) und das U.S.-Patent Nr. 5,746,818 (entspricht der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 10-95941) offenbaren eine Tintenstrahltinte, die einen Ruß vom selbstdispergierenden Typ enthält und auf Aufzeichnungsmedien hochqualitative Bilder erzeugen kann.
Ein bekanntes Problem bei herkömmlichen Tinten auf Pigmentbasis ist die instabile Ausstoßfähigkeit. z.B. wird eine Tinte von einer festgelegten Düse eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes ausgestoßen, dann wird der Tintenausstoß für eine vorgegebene Zeit (z.B. 20 Sekunden) angehalten und dann wird die Tinte erneut ausgestoßen (hiernach wird auf solch einen Ausstoß als "stoßweisen Ausstoß" Bezug genommen). In solch einem Ausstoßmodus kann die Tinte nicht stabil ausgestoßen werden, und somit kann die Druckqualität in einigen Fällen abnehmen (hiernach wird auf eine instabile Ausstoßfähigkeit beim stoßweisen Ausstoß als "schlechte stoßweise Ausstoßfähigkeit" Bezug genommen).
Wenn eine schwarze Tinte mit Tinten anderer Farben verwendet wird (z.B. wenigstens einer Farbtinte ausgewählt aus einer magentafarbenen Tinte, einer cyanfarbenen Tinte, einer gelben Tinte, einer roten Tinte, einer grünen Tinte und einer blauen Tinte), um auf einem Aufzeichnungsmedium farbig zu drucken, werden diese Tinten in einigen Fällen auf dem Aufzeichnungsmedium verschmieren und an den Grenzen zwischen den schwarzen Bildabschnitten und dem Farbbild inhomogen vermischt werden, was zu einer Verschlechterung der Bildqualität führt (worauf hiernach als "Ausbluten" (Bleeding) Bezug genommen wird). Verschiedene Maßnahmen gegen das Ausbluten werden berichtet. Z.B. offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 55-65269 die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels zu einer Tinte zur Verbesserung der Eindringfähigkeit der Tinte in Aufzeichnungsmedien, und die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 55-66976 offenbart die Verwendung von flüchtigen Lösungsmitteln in einer Tinte. Insbesondere sind eine hohe optische Dichte (OD) und die Erzeugung von Bildern mit scharfen Kanten wünschenswerte Qualitäten für schwarze Tinten, die oft beim Drucken von Schriftzeichen etc. verwendet werden. Für die vorstehend beschriebene Tinte, die ein verbessertes Eindringen in Aufzeichnungsmedien zeigt, wird angenommen, dass sie sowohl eine hohe optische Dichte als auch die Erzeugung von Bildern mit scharfen Kanten erzielt.
Da die Qualität von Tintenstrahldrucken äußerst groß wird, nehmen die Eigenschaften, welche eine schwarze Tinte für Tintenstrahldrucken erfüllen sollte, zu. Allerdings ist hinsichtlich der schwarzen Tinte, die Ruß vom selbstdispergierenden Typ enthält, eine hinreichende Kenntnis, um ein Ausbluten zu unterdrücken oder um eine hohe OD, scharfe Kanten und zufriedenstellende Ausstoßfähigkeit in ausstoßweisen Moden zu erzielen, noch nicht gewonnen worden, und die Verhaltensweisen der Tinte während des Tintenstrahlaufzeichnens sind nicht vollständig bekannt.
EP-A-0 969 045 bezieht sich auf eine Pigmenttinte, die einen Ruß vom selbstdispergierenden Typ, an dessen Oberfläche wenigstens eine hydrophile Gruppe über eine weitere Atomgruppe gebunden ist, ein wässriges Medium und eine Siliconverbindung umfasst.
EP-A-0 842 994 offenbart eine Pigmenttinte auf Wasserbasis, die aus einem selbstdispergierenden Ruß, der erhalten wird, indem wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des Rußes gebunden wird, ein Befeuchtungsmittel der Formel H-(CH₂)_m-C-((CH₂)_nOH)₃ mit m und n im Bereich von 1 bis 5 und einer Mischung aus Wasser und einem organischen Lösungsmittel besteht.
In EP-A-0 819 737 wird eine Zusammensetzung einer wässrigen Pigmenttinte offenbart, die einen oxidierten Ruß, der unter Verwendung einer Hypohalogensäure und/oder einem Salz davon nass oxidiert worden ist, und ein wasserlösliches kationisches Polymer oder Oligomer in einem wässrigen Lösungsmittel umfasst.
WO 96/18696 betrifft wässrige Tintenzusammensetzungen einschließlich eines modifizierten Kohlenstoffprodukts, an das wenigstens eine organische Gruppe gebunden ist, die mit einer ionischen oder ionisierbaren Gruppe substituiert ist.
WO 96/18695 bezieht sich auf eine Zusammensetzung einer wässrigen Tinte für Tintenstrahlen, die ein modifiziertes Kohlenstoffprodukt umfasst, das Kohlenstoff enthält, an den wenigstens eine organische Gruppe gebunden ist.
Im Hinblick auf den vorstehend erwähnten technologischen Hintergrund haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung an einer Tinte geforscht, die einen Ruß vom selbstdispergierenden Typ enthält, und haben gefunden, dass die stoßweise Ausstoßfähigkeit der Tinte, die Tintenfixierung und die Bildqualität stark verbessert werden, wenn die Menge an einwertigen Kationen an einer Tinte, deren Eindringen in ungestrichenes Papier auf ein relativ niedriges Niveau unterdrückt ist, in einem speziellen Bereich eingeregelt ist.
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tinte bereitzustellen, die einen Ruß vom selbstdispergierenden Typ bzw. einen selbstdispergierenden Ruß als ein Pigment enthält und überlegene Eigenschaften beim Tintenstrahlaufzeichnen aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit beim Tintenstrahlaufzeichnen bereitzustellen.
Ferner ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Tintensatz bereitzustellen, der kontinuierlich Bilder erzeugen kann, wobei ein Ausbluten unterdrückt wird.
Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Aufzeichnen von Bildern, das hochqualitatives Drucken mit unterdrücktem Ausbluten und ein zufriedenstellendes Fixieren erzielen kann, und ein bildaufzeichnendes Gerät sowie eine Tintenkartusche und eine Aufzeichnungseinheit, die darin verwendet werden, bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Tinte bereitgestellt, die ein Farbmittel, einwertige Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallionen und Ammoniumionen und ein wässriges Medium, das Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, umfasst, wobei das Farbmittel einen selbstdispergierenden Ruß umfasst, wobei wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des Rußes gebunden ist, wobei der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte K_a-Wert der Tinte weniger als 1,5 beträgt, die Gesamtmenge der einwertigen Kationen in der Tinte im Bereich von 0,1 bis 0,5 mol/l liegt und die Tinte kein Dispergiermittel umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einer Einrichtung zum Ausüben von Energie auf eine Tinte in einem Tintenkanal eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, um die Tinte aus einer Öffnung auszustoßen, bereitgestellt, wobei die Tinte einen selbstdispergierenden Ruß, einwertige Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallionen und aus Ammoniumionen und ein wässriges Medium umfasst, das Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, wobei der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte K_a-Wert der Tinte weniger als 1,5 beträgt, die Gesamtmenge an einwertigen Kationen in der Tinte im Bereich von 0,05 bis 1 mol/l liegt und die Tinte kein Dispergiermittel umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes bereitgestellt, das einen Schritt des Ausübens von Energie auf die vorstehend definierte Tinte umfasst, um die Tinte von einem Aufzeichnungskopf auszustoßen, damit die Tinte an einem Aufzeichnungsmedium anhaftet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Aufzeichnungseinheit bereitgestellt, die ein Tintenreservoir, das die vorstehend definierte Tinte enthält, und einen Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen der Tinte umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kartusche bereitgestellt, die ein Tintenreservoir umfasst, das die vorstehend definierte Tinte enthält.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Druckgerät bereitgestellt, das eine Aufzeichnungseinheit mit einem Tintenreservoir, das die vorstehend definierte Tinte enthält, und einen Kopf zum Ausstoßen der Tinte umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Druckgerät bereitgestellt, das eine Tintenkartusche, welche die vorstehend definierte Tinte enthält, und einen Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen der Tinte umfasst.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tintensatz bereitgestellt, der die vorstehend definierte Tinte und wenigstens eine Tinte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Tinte, die ein Farbmittel für Cyan enthält, einer Tinte, die ein Farbmittel für Magenta enthält, einer Tinte, die ein Farbmittel für Gelb enthält, einer Tinte, die ein Farbmittel für Rot enthält, einer Tinte, die ein Farbmittel für Grün enthält, und einer Tinte, die ein Farbmittel für Blau enthält, umfasst.
Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die angefügten Zeichnungen ersichtlich werden.
Die 1 ist eine längliche Querschnittsansicht eines Kopfes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts;
die 2 ist eine querlaufende Querschnittsansicht eines Kopfes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts;
die 3 ist eine schematische isometrische Ansicht eines Verbundkopfes mit einer Vielzahl von in 1 gezeigten Düsen;
die 4 ist eine isometrische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts;
die 5 ist eine längliche Querschnittsansicht einer Tintenkartusche;
die 6 ist eine isometrische Ansicht einer Aufzeichnungseinheit; und
die 7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer weiteren Ausführungsform eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes.
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Tinte einen selbstdispergierenden Ruß und ein wässriges Medium.
Darüber hinaus beträgt der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte K_a-Wert der Tinte weniger als 1,5, und die Gesamtmenge an einwertigen Kationen in der Tinte liegt im Bereich von 0,1 bis 0,5 mol/l. Die Komponenten der Tinte werden nun beschrieben.
Selbstdispergierender Ruß
Der selbstdispergierende Ruß ist ein Ruß, bei dem wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des Rußes gebunden ist. Der Ruß mit hydrophilen Gruppen an der Oberfläche erfordert kein Dispergiermittel, um das Dispergieren des Rußes in dem Tintenmedium zu erleichtern. Bevorzugte selbstdispergierende Ruße sind ionische Ruße.
Kationischer Ruß
Kationischer Ruß, der positiv aufgeladen ist, weist wenigstens eine quartäre Ammoniumgruppe als eine hydrophile Gruppe ausgewählt aus der folgenden Gruppe auf seinen Oberflächen auf:
In der vorstehenden Formel ist R ein Alkyl mit 1 bis 12 Kohlenstoffen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Phenyl oder ein substituiertes oder unsubstituiertes Naphtyl. Beispiel für Gegenionen für die quartären Ammoniumionen schließen NO₃ ^– und CH₃COO^– ein.
Als ein beispielhaftes Verfahren zur Herstellung des kationischen selbstdispergierenden Rußes wird ein Ruß mit 3-Amino-N-ethylpyridiniumbromid behandelt, um N-Ethylpyridylgruppen, die durch die folgende Formel dargestellt werden, in den Ruß einzuführen:
Der resultierende kationische Ruß zeigt aufgrund der ionischen Abstoßung der Rußteilchen ohne Zugabe von Dispergiermitteln eine kontinuierliche hohe Dispergierbarkeit in wässrigen Medien wie etwa einer wässrigen Tinte.
Anionischer Ruß
Anionischer Ruß, der negativ aufgeladen ist, weist auf seinen Oberflächen wenigstens eine hydrophile Gruppe ausgewählt aus -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂ auf, wobei M Wasserstoff, ein Alkalimetall, Ammonium oder organisches Ammonium ist. Von diesen Gruppen zeigen anionische Ruße mit -COOM-Gruppen oder -SO₃M-Gruppen auf ihren Oberflächen eine hohe Dispergierfähigkeit in wässriger Tinte. Beispiele für bevorzugte Alkalimetalle M in den hydrophoben Gruppen schließen Lithium (Li), Natrium (Na), Kalium (K), Rubidium (Rb) und Cäsium (Cs) ein. Beispiele für organisches Ammonium schließen Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Methanolammonium, Dimethanolammonium und Trimethanolammonium ein. Der selbstdispergierende Ruß, der auf seiner Oberfläche anionische Gruppen mit Ammonium oder organischen Ammoniumgruppen M aufweist, verbessert die Wasserfestigkeit von aufgezeichneten Bildern, da sich die Ammoniumgruppen zu Ammoniak zersetzen und das Ammoniak verdampft, nachdem die Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium aufgestoßen wurde. Der selbstdispergierende Ruß, der die Ammoniumgruppen M aufweist, wird durch Ionenaustausch eines selbstdispergierenden Rußes mit Alkalimetallen M hergestellt. Z.B. werden die Alkalimetallionen direkt durch Ammoniumionen ersetzt oder werden durch Zugabe einer Säurelösung durch Protonen ersetzt und dann durch Zugabe einer Ammoniumhydroxidlösung durch Ammoniumionen ersetzt.
In einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung des anionischen selbstdispergierenden Rußes, der negativ aufgeladen ist, wird Ruß mit Natriumhypochlorit behandelt, so dass -COONa-Gruppen an der Oberfläche des Rußes eingeführt werden.
Die vorstehend beschriebene hydrophile Gruppe kann eingeführt werden, indem sie direkt an die Oberfläche des Rußes gebunden wird oder indem sie indirekt über eine zwischengeschaltete Atomgruppe, die an die Oberfläche des Rußes gebunden ist, an die Oberfläche des Rußes gebunden wird. Beispiele für zwischengeschaltete Atomgruppen schließen lineare oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffen, substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppen oder substituierte oder unsubstituierte Naphtylengruppen ein. Beispiele für Substituenten der substituierten Phenylengruppen und der substituierten Naphtylengruppen schließen lineare oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffen ein. Beispiele für bevorzugte Kombinationen der zwischengeschalteten Atomgruppen und der hydrophilen Gruppen schließen -C₂H₄-COOM, -Ph-SO₃M und -Ph-COOM ein, wobei Ph Phenylen ist.
Die Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung kann nur eine Art von selbstdispergierendem Ruß enthalten. Alternativ kann die Tinte zwei oder mehrere Arten von selbstdispergierenden Rußen enthalten, um den Farbton einzuregeln. Die Pigmenttinte gemäß der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt 0,1 bis 15 Gew.-% und mehr bevorzugt 1 bis 10 Gew.-% des selbstdispergierenden Rußes. Die Pigmenttinte kann des Weiteren einen Farbstoff enthalten, um den Farbton einzuregeln.
Einwertige Kationen
Die Gesamtmenge an einwertigen Kationen, die in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sind, liegt im Bereich von 0,1 bis 0,5 mol/l. Wenn die Gesamtmenge der einwertigen Kationen innerhalb dieses Bereichs eingeregelt ist, wird die stoßweise Ausstoßfähigkeit signifikant verbessert. Darüber hinaus zeigt die Tinte eine hohe Konservierungsstabilität.
Hier bezeichnet die "Gesamtmenge an einwertigen Kationen" die Menge aller einwertigen Kationen, die in der Tinte enthalten und messbar sind. Die einwertigen Kationen liegen in der Tinte als Gegenionen von funktionellen Oberflächengruppen des selbstdispergierenden Rußes, als Kationen eines Mittels zur pH-Einstellung und als ein Salz, die Zusatzstoffe sind, vor. Die Gesamtmenge der einwertigen Kationen wird z.B. durch eine Kombination von Plasmaemissionsspektrometrie zur quantitativen Analyse von Metallionen und Ionenchromatographie zur quantitativen Analyse von Ammoniumionen gemessen. Die einwertigen Kationen schließen Alkalimetallionen und Ammoniumionen ein. Beispiele für Alkalimetallionen schließen ein Lithiumion, ein Natriumion und ein Kaliumion ein.
Wenn die Tinte, die 0,1 bis 0,5 mol/l an einwertigen Kationen enthält, von einer Düse ausgestoßen wird, gefolgt von einem Aussetzen des Ausstoßes für eine festgelegte Zeit, wird angenommen, dass sich ein dünner Film aus Ruß und Kationen an dem Düsenabschnitt ausbildet, was eine Verdampfung der Tinte von der Düse unterdrückt. Allerdings sind die Gründe für die vorstehend beschriebenen überlegenen Eigenschaften der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung nicht vollständig klar.
In der vorliegenden Erfindung ist es mehr bevorzugt, wenigstens eines von einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel und einem Befeuchtungsmittel zu der Tinte zuzugeben, da die Ausstoßfähigkeit der Tinte stark verbessert werden kann. Die Ausstoßfähigkeit einer Tinte kann verbessert werden, indem nur wenigstens eines von einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel und einem Befeuchtungsmittel zugegeben wird, aber die hier beobachtete Verbesserung der Ausstoßfähigkeit übersteigt die Wirkung, die erzielbar ist, indem wenigstens eines von einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel und einem Befeuchtungsmittel zugegeben wird. Der Grund, warum die Ausstoßfähigkeit stark verbessert werden kann, wird immer noch untersucht, und es wird angenommen, dass die Wirkung, die erzielt wird, indem die Gesamtmenge der einwertigen Kationen in der Tinte bestimmt wird, und die Wirkung, die erzielt wird, indem wenigstens eines von einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel und einem Befeuchtungsmittel zu der Tinte zugegeben wird, synergetisch wirken.
Ein Verfahren zum Einregeln der Gesamtmenge der einwertigen Kationen ist die Zugabe der vorstehend beschriebenen Kationen als Salze. In solch einem Fall schließen Beispiele für bevorzugte Kationen der Salze Ammonium (am bevorzugtesten), Natrium und Lithium ein, und Beispiele für bevorzugte Gegenionen (Anionen) der Salze schließen Halogenionen, z.B. Chlorid, Acetat und Benzoat ein. Ein aus einem bevorzugten Kation und einem bevorzugten Gegenion gebildetes Salz weist eine große Affinität zu dem selbstdispergierenden Ruß auf, und somit weist die resultierende Tinte eine überlegene stoßweise Ausstoßfähigkeit auf.
K_a-Wert
Ein Parameter, der die Eindringfähigkeit einer Tinte in ein Aufzeichnungsmedium bezeichnet, ist der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte K_a-Wert. Das Volumen V pro m² (ml/m² = μm) der Tinte, das über eine vergangene Zeit t nach dem Ausstoß der Tinte in das Aufzeichnungsmedium eindringt, wird durch die folgende Bristow-Gleichung ausgedrückt: V = Vr + Ka (t – tw)1/2 wobei tw der konstante Zeitpunkt ist, zu der die Tinte nur in ungleichmäßigen Abschnitten (mit Rauheit) auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums adsorbiert und noch nicht in das Aufzeichnungsmedium eingedrungen ist, direkt nachdem die Tinte aus das Aufzeichnungsmedium ausgestoßen wurde, und Vr ist das Volumen der Tinte, das in den unebenen Abschnitten auf dem Aufzeichnungsmedium absorbiert ist. Wenn die vergangene Zeit die Kontaktzeit übersteigt, nimmt das Volumen der Tinte, die in das Aufzeichnungsmedium eingedrungen ist, proportional zu der Potenz ½ der Differenz (t – tw) zu. Der K_a-Wert ist der Koeffizient dieser Volumenzunahme und entspricht der Eindringgeschwindigkeit. Der K_a-Wert kann durch ein dynamisches Eindringtestgerät für Flüssigkeit durch das Bristow-Prüfverfahren gemessen werden, z.B. durch ein von Toyo Seiki Co., Ltd. hergestelltes dynamisches Eindringprüfgerät S. Für die in den vorstehenden bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschriebene Tinte ist es bevorzugt, dass der K_a-Wert auf weniger als 1,5 und mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,2 bis weniger als 1,5 eingeregelt ist, um die Qualität der aufgezeichneten Bilder weiter zu verbessern. Wenn der K_a-Wert der Tinte weniger als 1,5 beträgt, tritt zu einem frühen Zeitpunkt des Eindringvorgangs der Tinte in das Aufzeichnungsmedium eine Trennung nach fest und flüssig auf, und somit weist das resultierende Bild ein verringertes Verlaufen und eine hohe Qualität auf. Der Ka-Wert wird in der vorliegenden Erfindung durch das Bristow-Prüfverfahren unter Verwendung von ungestrichenem Papier, wie etwa von Canon Kabushiki Kaisha hergestelltes PB-Papier für elektrofotografische Kopiergeräte, Seitendrucker (Laserstrahldrucker) und Tintenstrahldrucker, oder PPC-Papier für elektrofotografische Kopiergeräte gemessen. Die Prüfung wird in einer typischen Büroumgebung durchgeführt, z.B. bei einer Temperatur von 20 bis 25°C und einer Feuchtigkeit von 40 bis 60%. Die Einheit des K_a-Wertes ist [ml·m^–2·ms^–1/2].
Wässriges Medium
Das wässrige Medium, welches der Tinte die vorstehend beschriebenen Eigenschaften verleiht, ist eine Lösungsmittelmischung aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. Das wasserlösliche organische Lösungsmittel hat die Wirkung, dass ein Austrocknen der Tinte verhindert wird. Bevorzugtes Wasser ist entsalztes Wasser. Unbehandeltes Wasser, das verschiedene ionische Spezies enthält, ist nicht wünschenswert.
Wasserlösliche organische Lösungsmittel
Beispiele für in der vorliegenden Erfindung verwendete wasserlösliche organische Lösungsmittel schließen Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, z.B. Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol, Amide, z.B. Dimethylformamid und Dimethylacetamid, Ketone und Ketoalkohole, z.B. Aceton und Diacetonalkohol, Ether, z.B. Tetrahydrofuran und Dioxan, Polyalkylenglykole, z.B. Polyethylenglykol und Polypropylenglykol, Alkylenglykole, die aus einer Alkylengruppe oder Alkylengruppen mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen bestehen, z.B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol, niederes Alkyletheracetat, z.B. Polyethylenglykolmonomethyletheracetat, Glycerin, niedere Alkylether mehrwertiger Alkohole, z.B. Ethylenglykolmonomethyl- (oder -monoethyl)ether, Diethylenglykolmethyl- (oder -ethyl)ether und Triethylenglykolmonomethyl- (oder -monoethyl)ether, mehrwertige Alkohole, z.B. Trimethylolpropan Trimethylolethan und verschiedene Lösungsmittel, z.B. N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und Acetylenalkohol ein. Diese wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können alleine oder in Kombination verwendet werden.
Der Gehalt der wasserlöslichen organischen Lösungsmittel in der Tinte ist nicht beschränkt und liegt bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 50% des Gesamtgewichts der Tinte. Der Wassergehalt in der Tinte liegt bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.-%.
Zweckmäßige Mengen eines eindringfähigen Lösungsmittels und eines oberflächenaktiven Mittels wie etwa eines Ethylenoxidaddukts von Acetylenglykol, das durch die folgende Formel dargestellt wird, sind zu der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung zugegeben, um den K_a-Wert auf weniger als 1,5 einzuregeln:
Die wässrige Pigmenttinte gemäß der vorliegenden Erfindung kann andere Zusatzstoffe wie etwa oberflächenaktive Mittel, Entschäumer, Antiseptika, Fungizide, etc. enthalten, um die Eigenschaften der Tinte zu stabilisieren. Die wässrige Farbmitteltinte kann des Weiteren einen käuflich erhältlichen Farbstoff enthalten.
Die wässrige Pigmenttinte gemäß der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt beim Tintenstrahlaufzeichnen verwendet, bei dem eine Tinte ausgestoßen wird, indem eine mechanische Kraft oder thermische Energie auf die Tinte ausgeübt wird, um in der Tinte Blasen zu erzeugen.
(Tintenstrahlaufzeichnungsgerät und Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren)
Die 1 und 2 zeigen einen Kopfaufbau, welcher der Hauptabschnitt eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes ist, das thermische Energie einsetzt. Die 1 ist eine Querschnittsansicht entlang des Tintenkanals eines Kopfes 13, und die 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II in 1. Der Kopf 13 wird hergestellt, indem eine Platte an ein Heizelementsubstrat 15 gebunden wird. Die Platte besteht aus Glas, Keramik, Silicium oder Kunststoff und ist mit einem Tintenkanal oder einer Düse 14 versehen. Das Heizelementsubstrat 15 schließt Elektroden 17-1 und 17-2, die aus Aluminium, Gold oder einer Aluminium/Kupfer-Legierung gebildet sind, eine exotherme Elementschicht 18, die aus einem Metall mit hohem Schmelzpunkt wie etwa HfB₂, TaN oder TaAl gebildet ist, eine wärmeakkumulierende Schicht 19, die aus Siliciumoxid oder Aluminiumoxid gebildet ist, und ein Substrat 20 ein, das aus einem wärmeableitenden Material wie etwa Silicium, Aluminium oder Aluminiumnitrid gebildet ist.
Wenn ein gepulstes elektrisches Signal zwischen die Elektroden 17-1 und 17-2 angelegt wird, wird ein Bereich des Heizelementsubstrats 15, der durch den Buchstaben n angegeben ist, schnell erwärmt, so dass in der Tinte, die mit dem Bereich in Kontakt steht, Blasen erzeugt werden. Der Meniskus 23 treibt durch den Druck der Blasen vorwärts und wird als Tintentröpfchen 24 aus einer Ausstoßöffnung 22 in Richtung eines Aufzeichnungselements 23 ausgestoßen.
Die 3 ist eine schematische isometrische Ansicht eines Verbundkopfes mit einer Vielzahl von in 1 gezeigten Düsen. Der Verbundkopf wird gebildet, indem eine Glasplatte 27 mit vielen Düsen 26 und ein Heizkopf 28 wie in der in 1 gezeigten Ausführungsform verbunden werden.
Die 4 ist eine isometrische Ansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts mit diesem Kopf. Ein Blatthalter fixiert ein Ende eines Blatts 61 als einen Wischer, so dass das Blatt 61 als ein Ausleger wirkt. Das Blatt 61 ist in der Nachbarschaft des Aufzeichnungsbereichs eines Aufzeichnungskopfs 65 angeordnet. In dieser Ausführungsform ragt das Blatt 61 in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 hinein.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ist mit einem Deckel 62 für die Düsenfläche des Aufzeichnungskopfes 66 versehen. Der Deckel 62 bewegt sich in einer Richtung senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes 65, so dass er mit der Tintenausstoßfläche in Kontakt tritt und diese bedeckt. Ein Tintenabsorber 63 ist angrenzend an das Blatt 61 bereitgestellt und ragt in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 hinein, so wie es das Blatt 61 tut. Das Blatt 61, der Deckel 62 und der Tintenabsorber 63 bilden einen Ausstoßwiederherstellungsabschnitt 64, und das Blatt 61 und der Tintenabsorber 63 entfernen Wasser und Staub von der Düsenfläche.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät schließt des Weiteren einen Aufzeichnungskopf 65 mit einer Ausstoßenergie erzeugenden Einrichtung zum Ausstoßen der Tinte auf ein Aufzeichnungselement, das der Düsenfläche gegenüber steht, und einen Schlitten 66 zum Bewegen des Aufzeichnungskopfes 65 ein. Der Schlitten 66 kann auf einer Führungsachse 67 gleiten, und ein Teil des Schlittens 66 ist mit einem Band 69 verbunden, das durch einen Motor 78 angetrieben wird (die Verbindung ist in der Zeichnung nicht gezeigt). Somit kann sich der Schlitten 66 entlang der Führungsachse 67 in dem Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungskopfes 65 und den anderen Bereichen in der Nachbarschaft davon bewegen. Darüber hinaus schließt das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eine Papierzufuhr 51 zum Zuführen eines Aufzeichnungsmediums und eine Zufuhrwalze 52 ein, die durch einen Motor angetrieben wird (in der Zeichnung nicht gezeigt).
Das Aufzeichnungsmedium wird zu einer Position gegenüber der Düsenfläche des Aufzeichnungskopfes 65 zugeführt und wird von einem Ausstoßabschnitt, der mit einer Ausstoßwalze 53 versehen ist, ausgestoßen. Wenn der Aufzeichnungskopf 65 nach Vervollständigung des Aufzeichnens in die Grundposition zurückkehrt, zieht sich der Deckel 62 des Ausstoßwiederherstellungsabschnitts 64 aus dem Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 zurück, während das Blatt 61 in den Bewegungspfad hineinragt. Im Ergebnis wird die Düsenfläche des Aufzeichnungskopfes gewischt. Wenn der Deckel 62 mit der Düsenfläche des Aufzeichnungskopfes 65 in Kontakt steht, bewegt sich der Deckel so, dass er in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 hineinragt. Wenn sich der Aufzeichnungskopf 65 aus der Grundposition zu der Startposition zum Aufzeichnen bewegt, befinden sich der Deckel 63 und das Blatt 61 an Positionen, welche die gleichen sind, wie jene im Wischmodus. Im Ergebnis wird die Düsenfläche des Aufzeichnungskopfes 65 auch in diesem Bewegungsmodus gewischt.
Der Aufzeichnungskopf kehrt zudem in die an den Aufzeichnungsbereich angrenzende Grundposition in einem festgelegten Zeitabstand zurück, um gewischt zu werden, wenn sich der Aufzeichnungskopf beim Aufzeichnen in dem Aufzeichnungsbereich bewegt.
Die 5 ist eine längliche Querschnittsansicht einer Tintenkartusche 45, die als ein Element zum Zuführen von Tinte zu dem Aufzeichnungskopf bereitgestellt ist. Die Tintenkartusche enthält Tinte, die zum Beispiel von einer Röhre zugeführt wird. Die Tintenkartusche 45 weist einen Tintenbehälter wie etwa einen Tintenbeutel auf, und der Oberteil der Tintenkartusche 45 ist mit einem Kunststoffstopfen 42 bedeckt. Eine Nadel (in der Zeichnung nicht gezeigt) ist in den Stopfen 42 eingeführt, um die Tinte in dem Tintenbehälter 40 zu dem Kopf zuzuführen. Ein Tintenabsorber 44 ist bereitgestellt, um überschüssige Tinte zu absorbieren. Bevorzugt ist die Fläche des Tintenbehälters, die mit der Tinte in Kontakt steht, aus einem Polyolefin, insbesondere aus Polyethylen gebildet.
In der vorliegenden Erfindung wird zudem bevorzugt anstelle des vorstehenden Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das unabhängig einen Kopf und eine Tintenkartusche aufweist, ein in 6 gezeigtes Tintenstrahlaufzeichnungsgerät verwendet, bei dem ein Kopf und eine Tintenkartusche einstückig ausgebildet sind. In 6 schließt eine Aufzeichnungseinheit 70 einen Tintenbehälter, z.B. einen Tintenabsorber, ein, und die Tinte in dem Tintenabsorber wird als Tröpfchen von einem Kopfabschnit 71 mit einer Vielzahl an Öffnungen ausgestoßen. In der vorliegenden Erfindung ist der Tintenabsorber bevorzugt aus Polyurethan gebildet.
Alternativ kann der Tintenbehälter ein Tintenbeutel sein, der keinen Tintenabsorber, sondern darin eine Feder aufweist. Die Aufzeichnungseinheit 70 weist ein Verbindungsloch auf, durch welches das Innere der Kartusche mit der Luft verbunden ist. Diese Aufzeichnungseinheit 70 wird anstelle des in 4 gezeigten Aufzeichnungskopfes 65 verwendet und ist auf den Schlitten 66 aufsetzbar und davon abnehmbar.
Ein Beispiel für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das mechanische Kraft einsetzt, ist ein On-Demand-Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einem eine Düse ausbildenden Substrat, das mit einer Vielzahl von Düsen versehen ist, einem Druck erzeugenden Element, das aus einem piezoelektrischen Material und einem leitfähigen Material besteht und den Düsen gegenübersteht, und einer Tinte, welche die Peripherie des Druck erzeugenden Elements füllt. Eine Spannung wird angelegt, um eine Versetzung des Druck erzeugenden Elements hervorzurufen, und Tintentröpfchen werden von der Düse ausgestoßen. Die 7 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Aufzeichnungskopfes dieses Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts.
Bezogen auf 7 schließt der Kopf einen Tintenkanal 80, der mit einer Tintenkammer (in der Zeichnung nicht gezeigt) verbunden ist, eine Öffnungsplatte 81 zum Ausstoßen von Tintentröpfchen mit vorgegebenen Volumina, eine Schwingungsplatte 82 zum direkten Ausüben eines Drucks auf die Tinte, ein piezoelektrisches Element 83, das durch elektrische Signale verformt wird, und ein Substrat 84 zum Fixieren der Öffnungsplatte 81 und der Schwingungsplatte 82 ein.
Der Tintenkanal 80 ist aus einem lichtempfindlichen Harz gebildet. Die Öffnungsplatte 81 ist aus einem Metall wie etwa aus rostfreiem Stahl oder Nickel gebildet, das eine Düse 85 aufweist, die durch Elektrogießen, Stanzverarbeitung oder Perforation gebildet ist. Die Schwingungsplatte 82 ist aus einem Metallfilm aus rostfreiem Stahl, Nickel oder Titan oder aus einem stark federnden Harzfilm gebildet. Das piezoelektrische Element 83 ist aus einem dielektrischen Material wie etwa Bariumtitanat oder PZT (Bleizirkonattitanat) gebildet.
In einem Aufzeichnungsmodus des Aufzeichnungskopfes werden gepulste Spannungen an das piezoelektrische Element 83 angelegt, um eine Dehnungsspannung zu erzeugen. Die mit dem piezoelektrischen Element 83 verbundene Schwingungsplatte 82 wird durch die Energie der Dehnungsspannung verformt und übt vertikal auf die Tinte in dem Tintenkanal 80 einen Druck aus, so dass Tintentröpfchen (in der Zeichnung nicht gezeigt) von der Düse 85 der Öffnungsplatte 81 ausgestoßen werden.
Solch ein Aufzeichnungskopf kann in ein in 4 gezeigtes Aufzeichnungsgerät eingesetzt werden. Der Betrieb des Aufzeichnungsgerätes ist der gleiche wie der vorstehende.
Tintensatz
Die Tinte gemäß den vorstehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist eine schwarze Tinte. Diese schwarze Tinte kann in Kombination mit wenigstens einer Farbtinte ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einer Farbtinte, die ein gelbes Pigment enthält, einer Farbtinte, die ein magentafarbenes Pigment enthält, einer Farbtinte, ein cyanfarbenes Pigment enthält, einer Farbtinte, die ein rotes Pigment enthält, einer Farbtinte, die ein blaues Pigment enthält, und einer Farbtinte, die ein grünes Pigment enthält, einen Tintensatz bilden. Dieser Tintensatz kann verwendet werden, um hochqualitative Farbbilder zu erzeugen.
Wie vorstehend beschrieben haben Produkte des Tintenstrahlaufzeichnens gemäß der vorliegenden Erfindung immer eine hohe Dichte und hohe Kantenschärfe. Das hochqualitative Tintenstrahlen ist während des Betriebs stabil.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nun detaillierter mit Bezug auf die folgenden, nicht beschränkenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. In den nachfolgenden Abschnitten bezieht sich "Gew.-%" auf Gewichtsprozent, solange es ist anderweitig angegeben ist.
Herstellung einer Pigmentdispersion
Zu einer Lösung von 5,3 g Wasser und 5 konzentrierter Schwefelsäure wurden bei 5°C 1,58 g Anthranylsäure zugegeben. Unter Rühren der Lösung in einem Eisbad, um die Lösung bei oder unterhalb von 10°C zu halten, wurden eine Lösung von 8,7 g Wasser bei 5°C und 1,78 g Natriumnitrit zugegeben. Die Lösung wurde für 15 Minuten gerührt, und dann wurden 10 g Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 320 m²/g und einer DBP-Absorption von 120 ml/100 g zu der Lösung zugegeben, die für weitere 15 Minuten gerührt wurde. Die resultierende Aufschlämmung wurde durch ein Toyo Roshi Nr. 2 Filterpapier (hergestellt von Advantis K.K.) filtriert, und die Pigmentteilchen wurden ausgiebig mit Wasser gewaschen und in einem Ofen bei 110°C getrocknet. Wasser wurde zu dem Pigment zugegeben, um eine wässrige Pigmentlösung mit einem Pigmentgehalt von 10 Gew.-% herzustellen. Eine Pigmentdispersion eines selbstdispergierenden Rußes mit -Ph-COONa-Gruppen auf seinen Oberflächen wurde hergestellt.
Beispiel 1

Die folgenden Komponenten wurde vermischt und die Mischung wurde ausgiebig gerührt. Die Lösung wurde unter Druck unter Verwendung eines Mikrofilters (hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, um eine Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.

vorstehende Pigmentdispersion	50 Gew.-%
Natriumchlorid	1 Gew.-%
Trimethylolpropan	6 Gew.-%
Glycerin	6 Gew.-%
Diethylenglykol	6 Gew.-%
Ethylenoxidaddukt von Acetylenglykol	0,2 Gew.-%
(Handelsbezeichnung: Acetylenol EH) Wasser	30,8 Gew.-%

Der gesamte Kationengehalt der Tinte, der mit einem induzierten gekoppelten Plasma(ICP)-Emissionsspektrometer (Handelsbezeichnung: SPS400, hergestellt von Seiko Instrument Inc.) und einem Ionenchromatographen (Handelsbezeichnung: Ion Chromatograph DX-199, hergestellt von DIONEX JAPAN) gemessen wurde, betrug 0,19 mol/Liter. Der durchschnittliche Absorptionskoeffizient K_a der Tinte gemäß dem Bristow-Prüfverfahren, der unter Verwendung eines von Toyo Seiki Co., Ltd. hergestellten dynamischen Eindringprüfgeräts S unter Verwendung der folgenden fünf ungestrichenen Papierblätter A, B, C, D und E für Kopieren gemessen wurde, betrug 1,1.

A: PPC-Blatt NSK, hergestellt von Canon Kabushiki Kaisha
B: PPC-Blatt NDK, hergestellt von Canon Kabushiki Kaisha
C: PPC-Blatt 4024, hergestellt von Xerox Corporation
D: PPC-Blatt Provar Bond, hergestellt von Fox River Paper Company
E: Neusiedler PPC-Papier für Canon Kabushiki Kaisha

Beispiel 2

Die folgenden Komponenten wurden vermischt und die Mischung wurde ausgiebig gerührt. Die Lösung wurde unter Druck unter Verwendung eines Mikrofilters (hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, um eine Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.

vorstehende Pigmentdispersion	45 Gew.-%
Ammoniumbenzoat	5 Gew.-%
Trimethylolpropan	6 Gew.-%
Ethylenoxidaddukt von Acetylenglykol	0,15 Gew.-%
(Handelsbezeichnung: Acetylenol EH) Glycerin	5 Gew.-%
Ethylenglykol	5 Gew.-%
Wasser	33,85 Gew.-%

Der gesamte Kationengehalt der Tinte, der wie im Beispiel 1 gemessen wurde, betrug 0,38 mol/Liter. Der durchschnittliche Absorptionskoeffizient K_a der Tinte gemäß dem Bristow-Prüfverfahren unter Verwendung der ungestrichenen Papierblätter A, B, C, D und E, der wie im Beispiel 1 gemessen wurde, betrug 1,2.
Vergleichsbeispiel 1

Die folgenden Komponenten wurden vermischt und die Mischung wurde ausgiebig gerührt. Die Lösung wurde unter Druck unter Verwendung eines Mikrofilters (hergestellt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, um eine Tinte für Vergleichszwecke herzustellen.

vorstehende Pigmentdispersion	50 Gew.-%
Trimethylolpropan	6 Gew.-%
Ethylenoxidaddukt von Acetylenglykol	0,15 Gew.-%
(Handelsbezeichnung: Acetylenol EH) Glycerin	5 Gew.-%
Ethylenglykol	5 Gew.-%
Wasser	33,85 Gew.-%

Der gesamte Kationengehalt der Tinte, der wie im Beispiel 1 gemessen wurde, betrug 0,02 mol/Liter. Der durchschnittliche Absorptionskoeffizient K_a der Tinte gemäß dem Bristow-Prüfverfahren unter Verwendung der ungestrichenen Papierblätter A, B, C, D und E, der wie im Beispiel 1 gemessen wurde, betrug 0,6.
Die Tabelle 1 fasst die Eigenschaften der schwarzen Tinten der Beispiele 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1 zusammen.
Tabelle 1
Die Tinten der Beispiel 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts BJF-600 (hergestellt von Canon Kabushiki Kaisha) mit einem On-Demand-artigen Aufzeichnungskopf mit vielen Düsen, der die Tinten durch thermische Energie gemäß Aufzeichnungssignalen ausstößt, wie folgt bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
(1) Stoßweise Ausstoßfähigkeit
Man ließ das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das jede Tinte enthielt, für eine Stunde in einer Thermohygrostatkammer bei 15°C/10% stehen. Tinte, die einem Punkt entspricht, wurde von jeder Düse ausgestoßen. Nach einer fünfsekündigen Pause wurde die Tinte auf die gleiche Weise ausgestoßen. Dieser Ausstoßvorgang wurde insgesamt zehnmal wiederholt, und die Drucke wurden gemäß dem folgenden Standard bewertet.

a: Über 10 Druckzyklen wurden keine Fehlstellen beobachtet.
b: Über 10 Druckzyklen wurden geringfügige Fehlstellen beobachtet.
c: Über 10 Druckzyklen wurden kleine Fehlstellen beobachtet, aber diese waren bei der tatsächlichen Verwendung vernachlässigbar.
d: Über 10 Druckzyklen wurden deutliche Fehlstellen beobachtet.

(2) Dichte von gedruckten Schriftzeichen
Auf die vorstehenden ungestrichenen Papierblätter A, B, C, D und E wurde unter Verwendung des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das jede der Tinten enthielt, gedruckt, und die Dichten der gedruckten Schriftzeichen wurden mit einem Macbeth-Densitometer gemessen und gemäß dem folgenden Standard bewertet.

a: Die durchschnittliche Dichte auf den ungestrichenen Papierblättern A bis E betrug 1,4 oder mehr.
b: Die durchschnittliche Dichte auf den ungestrichenen Papierblättern A bis E betrug 1,3 bis weniger als 1,4.
c: Die durchschnittliche Dichte auf den ungestrichenen Papierblättern A bis E betrug weniger als 1,3.

(3) Fixiereigenschaft
Unter Verwendung des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das jede Tinte enthielt, wurden alphanumerische Zeichen kontinuierlich auf die ungestrichenen Papierblätter A bis E gedruckt. Ein Anhaften von Tinte an der Rückseite eines jeden Blatts, von der auf das vorausgehende Blatt ausgestoßenen Tinte, wurde visuell beobachtet und auf der Grundlage des folgenden Standards bewertet.

a: Im Wesentlichen kein Anhaften wurde auf der Rückseite eines jeden Blatts beobachtet.
b: Geringfügiges Anhaften wurde auf der Rückseite eines jeden Blatts beobachtet.
c: Ein bemerkenswertes Anhaften wurde auf der Rückseite eines jeden Blatts beobachtet.

Tabelle 2
Während die vorliegende Erfindung mit Bezug auf das, was als die bevorzugten Ausführungsformen angesehen wird, beschrieben worden ist, ist es so zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil ist es für die Erfindung beabsichtigt, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abzudecken, die in den Geist und Umfang der angefügten Ansprüche eingeschlossen sind. Dem Umfang der folgenden Ansprüche ist die breiteste Interpretation einzuräumen, so dass er alle solche Modifikation und äquivalenten Strukturen und Funktionen umfasst.
Eine Tinte enthält ein Farbmittel und ein wässriges Medium. Das Farbmittel besteht aus einem selbstdispergierenden Ruß. Wenigstens eine hydrophile Gruppe ist direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des Rußes gebunden. Der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte K_a-Wert der Tinte beträgt weniger als 1,5, und die Gesamtmenge an einwertigen Kationen in der Tinte liegt im Bereich von 0,05 bis 1 mol/Liter. Diese Tinte zeigt überlegene Eigenschaften beim Tintenstrahlaufzeichnen.

Claims

Tinte, umfassend ein Farbmittel, einwertige Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallionen und einem Ammoniumion, und ein wässriges Medium, das Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, wobei das Farbmittel einen selbstdispergierenden Ruß umfasst, bei dem wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des Rußes gebunden ist, wobei der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte Ka-Wert der Tinte weniger als 1,5 beträgt, die Gesamtmenge der einwertigen Kationen in der Tinte in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mol/l liegt und die Tinte kein Dispergiermittel umfasst.
Tinte nach Anspruch 1, wobei die hydrophile Gruppe aus der Gruppe bestehend aus -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂ ausgewählt ist, wobei M ein Alkalimetall oder Ammonium ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei das einwertige Kation ein Ammoniumion ist.
Tinte nach Anspruch 1, wobei der Ka-Wert im Bereich von 0,2 bis weniger als 1,5 liegt.
Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte in einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät mit einer Einrichtung zum Ausüben von Energie auf eine Tinte in einem Tintenkanal eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, um die Tinte aus einer Öffnung auszustoßen, wobei die Tinte einen selbstdispergierenden Ruß, einwertige Kationen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallionen und einem Ammoniumion und ein wässriges Medium umfasst, das Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, der durch das Bristow-Prüfverfahren bestimmte Ka-Wert der Tinte weniger als 1,5 beträgt, die Gesamtmenge der einwertigen Kationen in der Tinte im Bereich von 0,1 bis 0,5 mol/l liegt und die Tinte kein Dispergiermittel umfasst.
Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte nach Anspruch 5, wobei wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine weitere Atomgruppe an die Oberfläche des selbstdispergierenden Rußes gebunden ist.
Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte nach Anspruch 5, wobei die hydrophile Gruppe aus der Gruppe bestehend aus -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂ ausgewählt ist, wobei M ein Alkalimetall oder Ammonium ist.
Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte nach Anspruch 5, wobei das monovalente Kation ein Ammoniumion ist.
Verfahren zur Verbesserung der stoßweisen Ausstoßfähigkeit einer Tinte nach Anspruch 5, wobei der Ka-Wert im Bereich von 0,2 bis weniger als 1,5 liegt.
Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes mit einem Schritt des Ausübens einer Energie auf eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, um die Tinte von einem Aufzeichnungskopf auszustoßen, damit die Tinte an ein Aufzeichnungsmedium anhaftet.
Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes nach Anspruch 10, wobei die Energie thermische Energie ist.
Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes nach Anspruch 10, wobei die Energie mechanische Energie ist.
Verfahren zum Aufzeichnen eines Bildes nach Anspruch 10, wobei das Aufzeichnungsmedium ungestrichenes Papier ist.
Aufzeichnungseinheit mit einem Tintenreservoir, das eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält, und einem Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen der Tinte.
Tintenkartusche mit einem Tintenreservoirabschnitt, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält.
Druckgerät mit einer Aufzeichnungseinheit mit einem Tintenreservoir, das eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält, und einem Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen der Tinte.
Druckgerät mit einem Aufzeichnungskopf mit einer Tintenkartusche, die eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 enthält, und einem Aufzeichnungskopf zum Ausstoßen der Tinte.
Bildaufzeichnendes Gerät nach Anspruch 17, das des Weiteren einen Tintenzufuhrabschnitt zum Zuführen der Tinte von der Tintenkartusche zu dem Aufzeichnungskopf umfasst.
Tintensatz, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und eine Farbtinte umfasst, die wenigstens ein Farbmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem cyanfarbenen Farbmittel, einem magentafarbenen Farbmittel, einem gelben Farbmittel, einem roten Farbmittel, einem grünen Farbmittel und einem blauen Farbmittel enthält.