DE60127347T2

DE60127347T2 - Tintenstrahldruckverfahren

Info

Publication number: DE60127347T2
Application number: DE60127347T
Authority: DE
Inventors: Noribumi Koitabashi; Hitoshi Tsuboi; Yasunori Fujimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2007-11-29
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: EP1172225A2; US6494569B2; US20020044185A1; DE60127347D1; EP1172225B1; EP1172225A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahldruckverfahren und insbesondere bezieht sie sich auf ein Tintenstrahldruckverfahren zum Drucken von Zeichen bzw. Buchstaben und Bildern auf einem Blatt Druckpapier, OHP-Papier oder ähnlichem unter Verwendung einer Tinte, die ein Farbmittel enthält, und einer Flüssigkeit zum Unlöslichmachen des in der Tinte enthaltenen Farbmittels (darauf wird nachstehend als Behandlungsflüssigkeit Bezug genommen).
In Beziehung stehender Stand der Technik
Ein Tintenstrahl-Drucksystem weist verschiedene Vorteile auf, einschließlich eines geringen Lärmpegels, niedriger Betriebskosten, der Möglichkeit zum Hochgeschwindigkeitsdrucken und zum maßstäblichen Verkleinern, der Leichtigkeit des Farbdruckens und ähnliches, und wird deshalb gegenwärtig weithin in verschiedenen Druckern und Kopiergeräten verwendet. Bei einem Drucker, der ein Tintenstrahl-Drucksystem nutzt, wird die Tinte im allgemeinen unter dem Gesichtspunkt des Tintenausstoßverhaltens, der Druckeigenschaften, einschließlich der Fixierbarkeit, und der Druckqualität, die die Unschärfe der gedruckten Bilder, die optische Reflexionsdichte und die Farbentwicklungseigenschaften einschließt, ausgewählt. Mittlererweile ist gut bekannt, dass es in Bezug auf das darin enthaltene Farbmittel zwei Arten von Tinte gibt. Es handelt sich dabei um Farbstofftinte und um Pigmenttinte.
Pigmenttinte weist unter dem Gesichtspunkt der Wasserfestigkeit und der Lichtechtheit Vorteile gegenüber der Farbstofftinte auf und kann klare Druckbuchstaben drucken und erreicht eine hohe Druckqualität. Andererseits erfordert Pigmenttinte mehr Zeit als Farbstofftinte zur Fixierung auf einem Druckmaterial und ist bezüglich der Abriebbeständigkeit des Bildes nach der Fixierung im Vergleich zur Farbstofftinte nicht zufrieden stellend. Außerdem ist jeder auf einem Druckmaterial mittels einer einzelnen Tintenausstoßoperation einer Düse erzeugte Tintenpunkt einer Pigmenttinte im Vergleich zu demjenigen einer Farbstofftinte relativ klein. Das in der Pigmenttinte enthaltene Pigment kann mittels elektrischer Abstoßung eines polymeren Dispersionsmittels zuverlässig und stabil in der Tinte dispergiert werden, um die intermolekularen Kräfte, die zwischen den Pigmentteilchen wirken und eine Aggregation verursachen, zu überwinden. Deshalb ist es bevorzugt, in Abhängigkeit vom Pigmentgehalt der Pigmenttinte ein polymeres Dispersionsmittel zu der Pigmenttinte zu geben.
Wenn ein Blatt Normalpapier mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens mit der Pigmenttinte bedruckt wird, aggregieren die in der Tinte enthaltenen Pigmentteilchen, wenn das Lösungsmittel der Tinte, wie Wasser, in das Papier eindringt und in der Luft verdampft. Danach wird, was das Verhalten der Tinte auf dem Papierblatt angeht, die Aggregationskraft der Tinte stärker, wenn das polymere Dispersionsmittel in einem höheren Gehalt in der Tinte enthalten ist. Als Ergebnis tritt die Tendenz auf, dass sich der Durchmesser eines jeden, mittels einer aus einem Tintenstrahlkopf mit vorgegebenen Volumen ausgestoßenen Tinte auf dem Druckmaterial erzeugten Tintenpunkts minimiert und ein verzerrtes Profil beibehält, das als Ergebnis der Kollision der Tinte mit der Oberfläche des Papierblatts gebildet wurde. Um Tintenpunkte mit einer Aufzeichnungsdichte zu erhalten, die zur Erzeugung eines Bildes auf dem Papierblatt erforderlich ist, und die einen Punktdurchmesser aufweisen, der zur Erzeugung eines Bildes ohne das Auftreten weißer Streifen notwendig ist, sollten deshalb einige Regelungen ergriffen werden, damit die aus dem Tintenstrahlkopf ausgestoßene Tinte ein relativ großes Volumen aufweist. Selbst mit solchen Regelungen kann die Fixierung der Tinte auf einem Druckmaterial jedoch eine lange Zeit benötigen und die Kratzfestigkeit des aufgezeichneten Bildes kann sich wegen der starken Aggregationskraft der von dem polymeren Dispersionsmittel adsorbierten Pigmentteilchen und dem resultierenden schlechten Eindringen der Tinte in das Papierblatt verringern.
Die Verwendung eines Eindringungsmittels kann vernünftig sein, um die Tintendurchlässigkeit des Druckmaterials zu verbessern, den Durchmesser des Tintenpunkts zu vergrößern und die Fixierung der Tinte an das Druckmaterial zu verbessern. Die Verwendung eines Eindringungsmittels kann jedoch mit dem Problem einhergehen, dass sich das Profil des Tintenpunkts verschlechtert (ein verschlechtertes Umfangsprofil eines jeden einzelnen Tintenpunkts, wie ein Verlaufen) und dass das Eindringen der Tinte bis zur Rückseite des Blatts fortschreitet (so genanntes Durchschlagen bzw. Back-Through), was für die Erzeugung hochqualitativer aufgezeichneter Bilder unerwünscht ist. Außerdem kann, wenn der Durchmesser des Tintenpunkts relativ groß ist, die OD (optische Dichte) des Tintenpunktes nicht erhöht werden, da das Farbmittel der Tinte in das Druckmaterial eindringen kann. Zudem tritt das Problem auf, dass für Tintenstrahldrucker für geschäftliche Anwendungen eine höhere Druckgeschwindigkeit erforderlich ist, wobei erwartet wird, dass es zu einem dramatischen Anstieg der Nachfrage nach diesen Tintenstrahldrucker kommen wird. Wenn die Fixierung der Tinte an das Aufzeichnungsmaterial in einem Verfahren der aufeinander folgenden Ausgabe bedruckter Papierblätter aus einem Tintenstrahldrucker und dem aufeinander folgenden Übereinanderlegen ungenügend ist, kann ein zweites aus dem Tintenstrahldrucker ausgegebenes Blatt Papier auf dem erste Blatt Papier zum Liegen kommen, wobei dann, wenn die Tinte auf der Oberfläche des ersten Blatts Papier nicht ausreichend fixiert ist, das Problem auftreten kann, dass das Bild auf dem ersten Blatt Papier unscharf wird bzw. verschwimmt und/oder die Tinte auf dem ersten Blatt Papier an der Rückseite des zweiten Blatts Papier haften bleibt.
Mittlererweile wurde eine Tinte vorgeschlagen, die ein Pigment vom selbstdispergierenden Typ enthält. Mit solch einer Tinte ergeben die auf einem Blatt Papier erzeugten Tintentropfen einen vergrößerten Punktdurchmesser, was vermutlich darauf zurückzuführen ist, dass das in der Tinte enthaltene Pigment eine Aggregationskraft aufweist, die schwächer als diejenige eines üblichen Tintenpigments ist, das mittels eines polymeren Dispersionsmittels gelöst wurde, wenn es auf die Papieroberfläche aufgebracht wird. Der vergrößerte Punktdurchmesser ist jedoch noch nicht zufrieden stellend.
Wie vorstehend dargelegt, weisen die gegenwärtig erhältlichen Tintenstrahldruckverfahren in verschiedener Hinsicht noch viel Raum für Verbesserungen auf, was die Qualität des aufgezeichneten Bildes angeht, und die Fixierung der Tinte, die Vergrößerung des Tintendurchmessers, die Einheitlichkeit der Dichte eines jeden Tintenpunktes und eine hohe optische Dichte der Tintenpunkte einschließt.
Andererseits wurden auf dem Gebiet der Tintenstrahldrucktechnologie Verfahren zum Aufbringen von Tinte und einer Behandlungsflüssigkeit, die mit der aufgebrachten Tinte reagiert, vorgeschlagen, um die Qualität der gedruckten Zeichen bzw. Buchstaben und Bilder (z.B. hinsichtlich der Wasserfestigkeit und der optischen Dichte des auf dem Druckmaterial erzeugten Bildes) dadurch zu verbessern, dass die aufgebrachte Tinte und die Behandlungsflüssigkeit veranlasst werden, miteinander auf günstige Weise auf dem Druckmaterial zu reagieren. Einige dieser Verfahren fanden praktische Anwendung.
Die europäische Patentschrift EP 0 739 743 A1 beschreibt ein Tintenstrahldruckverfahren, das einen Schritt der Abscheidung einer Reaktionslösung und einer Tintenzusammensetzung auf einem Aufzeichnungsmaterial umfasst, wobei die Reaktionslösung ein mehrwertiges Metallsalz umfasst und die Tintenzusammensetzung ein Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel in einem wässrigen Medium umfasst. Die Reaktionslösung gemäß diesem Dokument kann zuerst auf dem Aufzeichnungsmaterial abgeschieden werden, gefolgt von einem Aufbringen der Tintenzusammensetzung auf dem Aufzeichnungsmaterial mit der darauf abgeschiedenen Reaktionslösung.
Die Patentschrift WO 96/18696 A1 beschreibt ein Pigment vom selbstdispergierenden Typ für die Verwendung in einer wässrigen Tintenzusammensetzung.
Unter den vorstehend genannten Umständen führten die Erfinder der vorliegenden Erfindung intensive Forschungen zur Entwicklung einer Tintenstrahlaufzeichnungstechnologie durch, bei der in Kombination eine Pigmenttinte und eine Behandlungsflüssigkeit, die die Dispergierbarkeit der Pigmenttinte zum Zeitpunkt der Aufzeichnung zerstört, verwendet werden. Im Laufe der Forschungen experimentierten die Erfinder mit einem Aufzeichnungsverfahren des Aufbringens einer Behandlungsflüssigkeit auf die Oberfläche eines Druckmaterials und des anschließenden Aufbringens einer Pigmenttinte auf eine Weise, dass letztere mit der Behandlungsflüssigkeit im flüssigen Zustand auf dem Druckmaterial gemischt wird. Als Ergebnis wurde gefunden, dass einige der erhaltenen Bilder eine Bildqualität zeigten, die keineswegs zufrieden stellend und manchmal sogar schlechter als die Qualität der unter Verwendung von lediglich einer Pigmenttinte erzeugten Bilder war. Genauer gesagt wiesen im Falle einer Kombination aus einer Pigmenttinte, die ein in einem wässrigen Medium mittels eines polymeren Dispersionsmittels dispergiertes Pigment enthielt, und einer zur Reaktion mit solch einer Tinte geeigneten Behandlungsflüssigkeit die erzeugten Tintenpunkte vermutlich wegen dem kleinen Flächenfaktor (area factor) der Tintenpunkte eine niedrige optische Dichte (OD) auf. Warum dieses Phänomen auftrat, ist nicht klar; die Erfinder nehmen aber an, dass die Aggregation des Pigments in der Tinte durch die Behandlungsflüssigkeit auf dem Druckmaterial in großem Ausmaß beschleunigt wurde.
Der Flächenfaktor kann erhöht und die OD durch eine Zunahme der Menge der aufgespritzten Pigmenttinte vergrößert werden. Die Fixierung der Tinte kann sich jedoch dann manchmal verschlechtern. Im Falle einer Kombination aus einer Pigmenttinte, die ein Pigment vom selbstdispergierenden Typ bzw. ein selbstdispergierendes Pigment enthält, und einer zur Reaktion mit solch einer Pigmenttinte geeigneten Behandlungsflüssigkeit, zeigten die auf dem Druckmaterial erzeugten Punkte das Phänomen einer so genannten Ausschwitzung oder eines Schleiers entlang ihrer Umrisse und die Profile der Punkte verschwammen. 1 der beigefügten Zeichnungen zeigt schematisch einen Punkt, der solch eine Ausschwitzung oder solch einen Schleier aufweist. Wie in 1 gezeigt ist, kann das Phänomen einer Ausschwitzung oder eines Schleiers entlang der Reaktionszone einer Pigmenttinte 8, die im Zentrum gelegen ist, und einer umgebenden Behandlungsflüssigkeit 6 beobachtet werden. Die 2A bis 2C der beigefügten Zeichnungen zeigen schematisch den angenommenen Mechanismus des Auftretens dieses Phänomens.
Nachdem die Behandlungsflüssigkeit S auf dem Druckmaterial P (insbesondere ein Blatt Normalpapier) aufgebracht wurde, wird eine Pigmenttinte Ip, die ein selbstdispergierendes Pigment, aber kein polymeres Dispersionsmittel enthält, auf die Behandlungsflüssigkeit S aufgebracht. Danach reagieren die Behandlungsflüssigkeit S und die Pigmenttinte Ip miteinander und beginnen ein Reaktionsprodukt 9 (siehe 2B) zu erzeugen. Mit dem Fortschreiten der Umsetzung tritt radial von dem kreisförmigen Tintenpunkt wie in 2C gezeigt eine Ausschwitzung des Reaktionsproduktes auf und lässt den gesamten Punkt erscheinen als wäre er von einem Schleier umgeben. Solch eine Ausschwitzung oder solch ein Schleier werden offensichtlich als Verlaufen des Tintenstrichs wahrgenommen, was ein bekanntes Phänomen ist, und dementsprechend die Druckqualität verschlechtert.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung vermuten, dass solch eine Ausschwitzung oder solch ein Schleier ein Phänomen darstellt, das auf die nachstehend beschriebene Weise mit chemischen oder mikrodimensionalen Begriffen erklärt werden kann. Die Pigmenttinte, die kein Dispersionsmittel enthält, reagiert mit der Behandlungsflüssigkeit mit einer relativ hohen Reaktionsgeschwindigkeit, so dass einige der dispergierten Pigmentteilchen sofort eine Dispersionszerstörung erfahren und zusammen mit Mikroteilchen des Reaktionsprodukts Cluster des Reaktionsproduktes bilden. Danach beginnen die Teilchen des Reaktionsprodukts auszufließen, wenn sich die Eindring- bzw. Permeationsfront SP in dem Druckmaterial ausdehnt, wodurch eine Ausschwitzung oder ein Schleier auftritt.
Wie vorstehend beschrieben kam es, als eine Pigmenttinte und eine Behandlungsflüssigkeit einfach kombiniert wurden, zu der von den Erfindern der vorliegenden Erfindung nicht vorhersehbaren Situation, so dass es schwierig war, durch eine Tintenstrahlaufzeichnung ein hochqualitatives Bild zu erhalten. Als Ergebnis wurde den Erfindern bewusst, dass weitere Anstrengungen zur technologischen Entwicklung erforderlich waren, um die Anfangsaufgabe der Beseitigung der Nachteile der Pigmenttinte zu lösen, wobei ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit und unter Nutzung der Vorteile einer Pigmenttinte eingesetzt wurde.
Des Weiteren ist, wie vorstehend hervorgehoben wurde, für Tintenstrahldrucker für geschäftliche Anwendungen, wo die Nachfrage nach Tintenstrahldruckern vermutlich dramatisch ansteigen wird, eine höhere Druckgeschwindigkeit erforderlich. Eines der Hauptprobleme von Hochgeschwindigkeitsdruckern ist die Fixierung der Tinte auf dem Druckmaterial. Wenn die Fixierung der Tinte an ein Aufzeichnungsmaterial in einem Verfahren der aufeinander folgenden Ausgabe bedruckter Papierblätter aus einem Tintenstrahldrucker und des aufeinander folgenden Übereinanderlegens nicht zufrieden stellend ist, kann ein zweites aus dem Tintenstrahldrucker ausgegebenes Papierblatt auf dem ersten Papierblatt zum Liegen kommen, und wenn die Tinte auf der Oberfläche des ersten Papierblattes nicht ausreichend fixiert ist, kann das Problem auftreten, dass das Bild auf dem ersten Papierblatt verschwimmt und/oder die Tinte auf dem ersten Papierblatt an der Rückseite des zweiten Papierblatts haften bleibt und dementsprechend das Aussehen der bedrucken Papierblätter Schaden erleidet.
Somit beruht die Erfindung auf den technologischen Entdeckungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung. Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tintenstrahldruckverfahrens zur Erzeugung höherwertiger Druckbilder unter Nutzung einer Tintenstrahlaufzeichnungstechnologie, in der eine Pigmenttinte und eine Behandlungsflüssigkeit angewendet werden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tintenstrahldruckverfahrens, in dem eine Hochgeschwindigkeitsfixierung der Tinte auf dem Aufzeichnungsmaterial ohne Preisgabe der Qualität des Druckbildes erreicht werden kann.
In einem Aspekt der Erfindung können die vorstehenden Aufgaben durch die Bereitstellung eines Tintenstrahldruckverfahrens gelöst werden, das für ein Verfahren der Aufzeichnung eines Bildes auf einem Druckmaterial verwendet wird, und die nachstehenden Schritte umfasst:
einen ersten Schritt des Aufbringens einer Tinte auf dem Druckmaterial mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens, und
einen zweiten Schritt des Aufbringens einer Behandlungsflüssigkeit, die mindesten ein mehrwertigen Metallion oder ein Salz davon enthält;
wobei der erste Schritt auf dem zweiten Schritt folgend durchgeführt wird, um die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit zu veranlassen, in flüssigem Zustand miteinander auf dem Druckmaterial in Kontakt zu kommen;
wobei die Tinte ein erstes Pigment, ein zweites Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel zur Dispergierung des zweiten Pigments in einem wässrigen Medium enthält, wobei das erste Pigment und das zweite Pigment in der Tinte im dispergierten Zustand enthalten sind;
wobei das erste Pigment ein selbstdispergierendes Pigment mit mindestens einer direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundenen anionischen Gruppe ist, und das zweite Pigment geeignet ist, mittels des polymeren Dispersionsmittels in dem wässrigen Medium dispergiert zu werden;
wobei das polymere Dispersionsmittel mindestens ein polymeres Dispersionsmittel mit der gleichen Polarität wie diejenige der an die Oberfläche des ersten Pigments gebundenen Gruppe oder ein nichtionisches polymeres Dispersionsmittel enthält;
wobei die Behandlungsflüssigkeit, die mindestens ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält, die Dispersionsstabilität von mindestens einem der in der Tinte enthaltenen Pigmente destabilisiert, wenn die Behandlungsflüssigkeit und die Tinte so auf dem Druckmaterial aufgebracht werden, dass sie in flüssigem Zustand miteinander in Kontakt kommen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ebenfalls ein Tintenstrahldruckverfahren zur Verfügung gestellt, das einen Schritt des Aufbringens einer ersten Tinte, einer zweiten Tinte und einer Behandlungsflüssigkeit auf eine Weise umfasst, dass sie in flüssigem Zustand auf der Oberfläche eines Druckmaterials miteinander in Kontakt kommen;
wobei die erste Tinte als erstes Pigment ein selbstdispergierendes Pigment mit mindestens einer direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundenen anionischen Gruppe aufweist;
wobei die zweite Tinte ein zweites Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel zum Dispergieren des zweiten Pigments in einem wässrigen Medium enthält, und das zweite Pigment geeignet ist, mittels des polymeren Dispersionsmittels in dem wässrigen Medium dispergiert zu werden, wobei das polymere Dispersionsmittel mindestens ein polymeres Dispersionsmittel mit der gleichen Polarität wie diejenige der an die Oberfläche des ersten Pigments gebundenen Gruppe oder ein nichtionisches polymeres Dispersionsmittel enthält;
wobei die Behandlungsflüssigkeit mindestens ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält und die Dispersionsstabilität von mindestens einem der in der Tinte enthaltenen Pigmente destabilisiert, wenn die Behandlungsflüssigkeit und jede der Tinten so auf dem Druckmaterial aufgebracht werden, dass sie in flüssigem Zustand miteinander in Kontakt kommen, wobei die Behandlungsflüssigkeit vor dem Aufbringen der ersten Tinte und der zweiten Tinte auf dem Druckmaterial aufgebracht wird.
Die vorstehenden Verfahren können ein hochqualitatives Bild mit einem großen Flächenfaktor und einem hohen OD-Wert liefern und sind deutlich frei von einem Schleier. Außerdem ist das erhaltene Bild in Bezug auf die Kratzfestigkeit, die Fixierung und verschiedene andere Aspekten ausgezeichnet.
Obwohl die Gründe für die vorstehenden Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht klar sind, bestätigten die Erfinder die nachstehenden Fakten als Ergebnis einer Reihe von Experimenten, die sie zum Zwecke der Erfindung durchführten.
Erstens, wenn eine Tinte, die ein erstes Pigment und ein zweites Pigment enthält, auf solch eine Weise auf die Fläche eines Druckmaterials aufgebracht wird, auf die eine Behandlungsflüssigkeit aufgebracht worden ist, das ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält, dass die Tinte in flüssigem Zustand mit der Behandlungsflüssigkeit überlappt, oder mit letzterer in Kontakt tritt, dehnt sich der Tintenpunkt in der Fläche, wo die Behandlungsflüssigkeit aufgebracht wurde, beträchtlich aus und erzeugt einen Tintenpunkt mit einem großen Durchmesser.
Eine Technik zur Unterdrückung des Phänomens gemischter Farben (Ausbluten bzw. Verlaufen) entlang der Grenzlinien verschiedener Farben eines Bildes durch Aufbringen einer Pigmenttinte vom polymeren Dispersionstyp und einer Tinte, die ein mehrwertiges Metallsalz enthält, auf eine Weise, dass sie auf einem Druckmaterial miteinander in Kontakt kommen, um die Dispersionsstabilität des Pigments zu destabilisieren, ist in einer Anzahl von Patentdokumenten offenbart, die das U.S. Patent Nr. 5,518,534 einschließen. Als Ergebnis einer Anzahl von Experimenten, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, war es für jede der in den vorstehend offengelegten Patentdokumenten beschriebenen Tintenkombinationen unmöglich, Tintenpunkte mit einem so großen Durchmesser zu erzeugen, wie sie mittels der vorstehend beschriebenen Verfahren der Erfindung erhalten werden können.
Auf Grundlage der vorstehenden Entdeckungen vermuten die Erfinder, dass die Wirkung der Aggregation eines mehrwertigen Metallions und jedes der Pigmente als Ergebnis der Koexistenz des ersten Pigments, des zweiten Pigments und der Behandlungsflüssigkeit, die Ionen eines mehrwertigen Metalls oder eines Salzes davon enthält, erleichtert wird, wobei alle Pigmente und Ionen des mehrwertigen Metalls miteinander reagieren, um ein aggregiertes Produkt zu bilden.
Genauer gesagt unterscheiden sich die Aggregation, die von der Umsetzung des ersten Pigments und des mehrwertigen Metallions verursacht wird, und die Umsetzung, die von dem zweiten Pigment (das das polymere Dispersionsmittel einschließt) und dem mehrwertigen Metallion verursacht wird, in Bezug auf die Stärke, so dass die Aggregationswirkung der stärkeren Umsetzung durch die schwächere Umsetzung gemildert und außerdem die starke intermolekulare Kraft des zweiten Pigments in der reaktiven Lösung durch das Vorhandensein des ersten Pigments abgeschwächt wird. Als Ergebnis tritt die Tendenz auf, dass sich die Tinte auf einem Blatt Papier horizontal verteilt.
In dem Fall, in dem die Behandlungsflüssigkeit, die ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält, mit dem ersten Pigment reagiert, wird kaum ein Schleier beobachtet. Somit zeigt das erzeugte Bild trotz der Zunahme des Punktdurchmessers scharfe Ränder ohne Schleier oder ähnliches.
Außerdem zeigt die Tinte ausgezeichnete Fixiereigenschaften, da ein großer Punktdurchmesser mit einer kleinen Tintenmenge erreicht werden kann, wie vorstehend dargelegt wurde. Da die Verwendung des ersten Pigments des Weiteren eine Verringerung der Menge des polymeren Dispersionsmittels in der Tinte ermöglicht, verbessern sich die Fixiereigenschaften weitaus besser.
Die Fixiereigenschaften und der Punktdurchmesser werden des Weiteren verbessert, wenn eine Behandlungsflüssigkeit verwendet wird, die mit erhöhter Geschwindigkeit in das Druckmaterial eindringen kann. Dies deshalb, weil eine Behandlungsflüssigkeit, die in das Druckmaterial eindringen kann, rasch in dem Druckmaterial verteilt wird, und eine Art Tintenaufnahmeschicht auf der Oberfläche des Druckmaterials gebildet wird. Dementsprechend kann die Tinte leicht eindringen und sich entlang der Oberfläche des Druckmaterials ausbreiten, und bildet Punkte, während sie mit der Behandlungsflüssigkeit reagiert, wobei rasch ein großer Punkt auf der Oberfläche des Druckmaterials erzeugt wird.
Um die Bildqualität zu verbessern, ist es des Weiteren bevorzugt, die Konzentration des mehrwertigen Metallions oder eines Salzes davon in der Behandlungsflüssigkeit und die Menge der auf dem Druckmaterial aufgebrachten Behandlungsflüssigkeit zu optimieren.
Die optische Dichte (OD) des auf dem Druckmaterial erzeugten Bildes ist zufrieden stellend hoch, wenn die Konzentration des mehrwertigen Metallions oder eines Salzes davon ungefähr 1/3 derjenigen des Pigments in der Tinte beträgt. Es ist nicht erforderlich, die Konzentration übermäßig hoch einzustellen.
Die Fixierung der Tinte wird verbessert, wenn die Konzentration des mehrwertigen Metallions oder eines Salzes davon kleiner als die Konzentration des Pigments ist. Außerdem kann die Behandlungsflüssigkeit bevorzugt in einer Menge von 1/8 bis 1/2 der Menge der aufgebrachten Tinte aufgebracht werden, da sich die optische Dichte und die Randschärfe des erzeugten Bildes verbessern.
Mittels des vorstehenden Ansatzes ist die Erzeugung eines hochqualitativen Bildes mit einem hohen Wert der optischen Dichte und ausgezeichneten Fixiereigenschaften innerhalb einer kurzen Fixierdauer auf einem Druckmaterial möglich, ohne dass ein Schleier verursacht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische und mutmaßliche Darstellung der Ausschwitzung bzw. des Austretens eines Reaktionsprodukts, zu dem es kommt, wenn die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit zu einer Reaktion miteinander veranlasst werden.
2A, 2B und 2C sind schematische und mutmaßliche Darstellungen, die zeigen, wie ein Tintenpunkt erzeugt wird, wenn eine Behandlungsflüssigkeit auf ein Druckmaterial aufgebracht wird und anschließend eine Tinte darauf aufgebracht wird, um die Behandlungsflüssigkeit und die Tinte miteinander reagieren zu lassen.
3 ist eine schematische Seitenansicht einer Druckvorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt werden kann.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems der Druckvorrichtung von 3.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen Druckvorrichtung mit der ein erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt werden kann.
6 ist eine schematische Seitenansicht einer anderen, weiteren Druckvorrichtung mit der ein erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt werden kann.
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer anderen, noch weiteren Druckvorrichtung, mit der ein erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckverfahren durchgeführt werden kann.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Ausführungsform 1-1 der Erfindung)
In einem die Erfindung verkörpernden Tintenstrahldruckverfahren werden eine Tinte, die ein erstes Pigment und ein zweites Pigment enthält, und eine Behandlungsflüssigkeit, die geeignet ist, mit der Tinte zu reagieren und ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält, eingebracht. Das Verfahren umfasst ein Verfahren, in dem die Behandlungsflüssigkeit zuerst auf das Druckmaterial aufgebracht wird und anschließend die Tinte ebenfalls auf das Druckmaterial auf eine Weise aufgebracht wird, dass die Behandlungsflüssigkeit und die Tinte auf dem Druckmaterial in flüssigem Zustand in Kontakt miteinander kommen und miteinander reagieren, um einen Bildpunkt zu erzeugen.
(Tinte)
Eine Tinte, die in dieser Ausführungsform verwendet werden kann, enthält ein erstes Pigment und ein zweites Pigment im dispergierten Zustand in einem wässrigen Medium. Das erste Pigment ist ein selbstdispergierendes Pigment mit mindestens einer direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundenen anionischen Gruppe, und das zweite Pigment ist geeignet, mittels eines polymeren Dispersionsmittels, das nichtionisch sein kann, in dem wässrigen Medium dispergiert zu werden. Die Tinte enthält des Weiteren mindestens ein Dispersionsmittel, ausgewählt aus einem polymeren Dispersionsmittel mit der gleichen Polarität wie diejenige der an die Oberfläche des ersten Pigments gebundenen Gruppe und einem nichtionischen polymeren Dispersionsmittel, um das zweite Pigment zu dispergieren. Die Tintenbestandteile werden nachstehend aufeinander folgend beschrieben.
(Erstes Pigment)
Das selbstdispergierende Pigment bezieht sich auf ein Pigment, das in Wasser, einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel oder einer Mischflüssigkeit davon auf stabile Weise in einem dispergierten Zustand gehalten werden kann, ohne dass ein Dispersionsmittel, wie ein wasserlösliches Polymer, verwendet wird, und ohne dass sich Aggregate aus Pigmenten in der Flüssigkeit bilden, die einen normalen Ausstoß der Tinte aus einer Öffnung mittels einer Tintenstrahlaufzeichnungstechnik verhindern könnten.
(Selbstdispergierender anionischer Ruß)
Solch ein Pigment enthält mindestens eine direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an die Oberfläche des ersten Pigments gebundene anionische Gruppe. Spezielle Beispiele schließen ein Pigment ein, das Ruß enthält, der mindestens eine direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundene anionische Gruppe enthält.
Beispiele für die an solch einen Ruß gebundenen anionischen Gruppen schließen -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂ (worin M für ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, Ammonium oder eine organische Ammoniumverbindung steht) ein.
Beispiele für die vorstehend durch M wiedergegebenen Alkalimetalle schließen Lithium, Natrium und Kalium ein. Beispiele für die vorstehend durch M wiedergegebenen organischen Ammoniumverbindungen schließen Mono-, Di- und Trimethylammonium, Mono-, Di- und Triethylammonium und Mono-, Di- und Trimethanolammonium ein.
Unter den vorstehenden anionischen Gruppen ist die Verwendung von -COOM oder -SO₃M bevorzugt, da sie für die Stabilisierung des Dispersionszustands des Rußes hochwirksam sind.
Mittlererweile ist es für den Zweck der Erfindung bevorzugt, Ruß zu verwenden, an dessen Oberfläche die vorstehend aufgelisteten anionischen Gruppen mittels einer weiteren Atomgruppe gebunden sind. Beispiele für die Atomgruppen schließen lineare und verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, substituierte und unsubstituierte Phenylengruppen und substituierte und unsubstituierte Naphthylengruppen ein. Beispiele für Substituenten, die für den Zweck der Erfindung an eine Phenylengruppe oder eine Naphthylengruppe gebunden sein können, schließen lineare und verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ein.
Beispiele für die an die Oberfläche des Rußes mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundene anionische Gruppe schließen -C₂H₄COOM, -PhSO₃M und PhCOOM ein, worin Ph für eine Phenylgruppe steht und M wie vorstehend definiert ist. Für die anionische Gruppe gibt es jedoch keine Einschränkung.
Der Ruß, an dessen Oberfläche eine anionische Gruppe direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe gebunden ist, kann typischerweise auf eine wie nachstehend beschriebene Weise hergestellt werden.
Ein Verfahren zum Einführen von -COONa in die Oberfläche von Ruß schließt ein Verfahren der Behandlung eines im Handel erhältlichen Rußes mit hypochloriger Säure ein.
Ein Verfahren zum Einführen einer -Ar-COONa-Gruppe (worin Ar für eine Arylgruppe steht) schließt ein Verfahren zur Erzeu gung eines Diazoniumsalzes durch die Veranlassung einer Umsetzung einer -NH₂-Ar-COONa-Gruppe mit salpetriger Säure und der anschließenden Kupplung des Diazoniumsalzes an die Oberfläche des Rußes ein, wiewohl die Erfindung keineswegs darauf beschränkt ist.
Für den Zweck der Erfindung weisen 80% oder mehr des selbstdispergierenden Pigments (erstes Pigment), das in dieser Ausführungsform der Erfindung enthalten sein soll, bevorzugt einen Teilchendurchmesser zwischen 0,05 und 0,3 μm, bevorzugter zwischen 0,1 und 0,25 μm auf. Ein Verfahren zur Regulierung der Tinte, um den vorstehenden Anforderungen gerecht zu werden, wird in den nachstehenden Beispielen diskutiert.
(Zweites Pigment)
Das zweite Pigment, das in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet werden soll, wird aus Pigmenten ausgewählt, die durch die Wirkung eines polymeren Dispersionsmittels in dem Dispersionsmedium der Tinte dispergiert werden können, bei dem es sich typischerweise um ein wässriges Medium handelt. Anders ausgedrückt, können Pigmente, die nur dann in einem wässrigen Medium stabil gelöst werden können, wenn ein polymeres Dispersionsmittel an der Oberfläche der Pigmentteilchen adsorbiert wird, bevorzugt für den Zweck der Erfindung verwendet werden. Solche schwarzen Pigmente schließen typischerweise Rußpigmente, wie Ofenruß, Lampenruß, Acetylenruß und Channel-Black ein. Die speziellen Beispiele für Rußpigmente, die nachstehend aufgelistet sind, können alleine oder in Kombination verwendet werden.
Rußpigmente:

Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000 ULTRA, Raven 3500, Raven 2000, Raven 1500, Raven 1250, Raven 1200, Raven 1190 ULTRA-II, Raven 1170, Raven 1255 (Handelsnamen, von Columbia erhältlich).
Black Pearls L, Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mogul L, Monarch 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300, Monarch 1400, Valcan XC-72R (Handelsnamen, von Cabot erhältlich).
Color Black FW1, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black 18, Color Black FW200, Color Black S150, Color Black S160, Color Black S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4 (Handelsnamen, von Degussa erhältlich).
No. 25, No. 33, No. 40, No. 47, No. 52, No. 900, No. 2300, MCF-88, MA600, MA7, MA8, MA100 (Handelsnamen, von Mitsubishi Chemical Co. erhältlich).

Andere schwarze Pigmente, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen magnetische Mikroteilchen von Magnetit und Ferrit und Titanschwarz ein.
Zusätzlich zu den vorstehend aufgelisteten schwarzen Pigmenten können auch blaue Pigmente und rote Pigmente für den Zweck der Erfindung verwendet werden.
(Gehalt und Verhältnis der Farbmittel)
Für den Zweck der Erfindung liegt der Gehalt an den Farbmitteln, die das erste und das zweite Pigment einschließen, bevorzugt zwischen 0,1 und 15 Gew.-%, bevorzugter zwischen 1 und 10 Gew.-%. Das Verhältnis von dem ersten Pigment zu dem zweiten Pigment liegt bevorzugt zwischen 5/95 und 97/3, bevorzugter zwischen 10/90 und 95/5. Am bevorzugtesten liegt das Verhältnis von dem ersten Pigment zu dem zweiten Pigment zwischen 9/1 bis 4/6.
Unter einem anderen Gesichtspunkt ist es bevorzugt, dass das erste Pigment in einem großen Ausmaß enthalten ist. Wenn das erste Pigment in einem großen Ausmaß enthalten ist, ist es möglich, eine hohe Dispersionsstabilität der Tinte, eine hohe Ausstoßstabilität des Tintenstrahlkopfes und eine hohe Stabilität hinsichtlich der Zuverlässigkeit auf Grund einer hohen Ausstoßeffizienz, und eine kaum feuchte Oberfläche der Ausstoßöffnung zu erreichen.
Angesichts der Tatsache, dass eine Tinte, die das zweite Pigment an dem polymeren Dispersionsmittel adsorbiert in einem kleinen Ausmaß enthält, sich wirkungsvoll über die Papieroberfläche ausbreiten kann, wird zudem angenommen, dass sich ein einheitlicher dünner Film des polymeren Dispersionsmittels auf der Oberfläche bildet, so dass das auf der Oberfläche des Papiers erzeugte Bild eine hohe Kratzfestigkeit aufweist.
Das polymere Dispersionsmittel, das entworfen wurde, um das zweite Pigment in dem wässrigen Medium zu dispergieren, weist bevorzugt die Funktion auf, so an die Oberfläche der Teilchen des zweiten Pigments adsorbiert zu werden, dass das zweite Pigment auf stabile Weise in dem wässrigen Medium dispergiert wird. Beispiele für die polymeren Dispersionsmittel, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen anionische polymere Dispersionsmittel und nichtionische polymere Dispersionsmittel ein.
(Anionisches polymeres Dispersionsmittel)
Beispiele für die anionischen polymeren Dispersionsmittel, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen Polymere, die aus einem Monomer, das als hydrophile Gruppe fungiert, und einem Monomer, das als hydrophobe Gruppe fungiert, erhalten wurden, und Salzen davon ein. Spezielle Beispiele für die Monomere, die als hydrophile Gruppe fungieren, schließen Styrolsulfonsäure, α,β-ethylenisch ungesättigte Carbonsäure, Derivate von α,β-ethylenisch ungesättigter Carbonsäure, Acrylsäure, Derivate von Acrylsäure, Methacrylsäure, Derivate von Methacrylsäure, Maleinsäure, Derivate von Maleinsäure, Itaconsäure, Derivate von Itaconsäure, Fumarsäure und Derivate von Fumarsäure ein. Spezielle Beispiele für Monomere, die als hydrophile Gruppe fungieren, schließen Styrol, Derivate von Styrol, Vinyltoluol, Derivate von Vinyltoluol, Vinylnaphthalin, Derivate von Vinylnaphthalin, Butadien, Derivate von Butadien, Isopren, Derivate von Isopren, Ethylen, Derivate von Ethylen, Propylen, Derivate von Propylen, Alkylester von Acrylsäure und Alkylester von Methacrylsäure ein.
Für den Zweck der Erfindung schließen die Salze ohne Beschränkung darauf Oniumverbindungen von Wasserstoff, Alkalimetalle, Ammoniumion, organisches Ammoniumion, Phosphoniumion, Sulfoniumion, Oxoniumion, Stiboniumion, Stannoniumion, Iodoniumion und andere Opiumionen ein. Des Weiteren können, sofern geeignet, eine Polyoxyethylengruppe, eine Hydroxylgruppe, Acrylamid, Acrylamidderivate, Dimethylaminoethylmethacrylat, Ethoxyethyl-methacrylat, Butoxyethyl-methacrylat, Ethoxytriethylen-methacrylat, Methoxypolyethylenglykol-methacrylat, Vinylpyrrolidon, Vinylpyridin, Vinylalkohol oder Alkylether zu einem der vorstehenden Polymere oder einem der Salze davon gegeben werden.
(Nichtionisches polymeres Dispersionsmittel)
Beispiele für die nichtionischen polymeren Dispersionsmittel, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen Polyvinylpyrrolidon, Polypropylenglykol und Vinylpyrrolidon-Vinylacetat-Copolymer ein.
Eine geeignet ausgewählte Kombination aus dem ersten Pigment, dem zweiten Pigment und dem polymeren Dispersionsmittel wird in einem wässrigen Medium dispergiert und gelöst, um eine Tinte zu erhalten, die in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet werden soll. Wenn ein selbstdispergierendes Pigment, das mindestens eine direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an die Oberfläche des ersten Pigments gebundene anionische Gruppe enthält, als das erste Pigment verwendet wird, kann die Stabilität der Tinte durch die Zugabe von mindestens einem Dispersionsmittel, ausgewählt aus einem anionischen polymeren Dispersionsmittel und einem nichtionischen polymeren Dispersionsmittel, in Kombination mit dem polymeren Dispersionsmittel gewährleistet werden.
Obwohl das Verhältnis von dem zweiten Pigment zu dem polymeren Dispersionsmittel zum Dispergieren des ersteren bevorzugt zwischen 5 : 0,5 und 5 : 2 liegt, bezogen auf das Gewicht, ist die Erfindung in keinster Weise darauf beschränkt.
(Wässriges Medium)
Das als Medium zum Dispergieren der ersten und zweiten Pigmente zu verwendende wässrige Medium kann einfach Wasser sein oder sowohl Wasser als auch ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthalten. Beispiele für wasserlösliche organische Lösungsmittel, die für den Zweck der Erfindung verwendet werden können, schließen Alkylalkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol und n-Pentanol; Amide, wie Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone und Ketoalkohole, wie Aceton und Diacetonalkohol; Ether, wie Tetrahydrofuran und Dioxan; Oxyethylen- oder Oxypropylen-Copolymere, wie Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole mit einer Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Trimethylenglykol, Triethylenglykol und 1,2,6-Hexantriol; Glycerol; niedere Alkylether, wie Ethylenglykolmonomethyl(oder ethyl)ether, Diethylenglykolmonomethyl(oder ethyl)ether und Triethylenglykolmonomethyl(oder ethyl)ether; niedere Dialkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie Triethylenglykoldimethyl(oder diethyl)ether und Tetraethylenglykoldimethyl(oder diethyl)ether; Alkanolamine, wie Monoethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin; Sulforan, N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon ein. Jedes der vorstehend aufgelisteten wasserlöslichen organischen Lösungsmittel kann unabhängig oder als Mischung verwendet werden. Obwohl es für den Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels für den Zweck der Erfindung keine Einschränkung gibt, beträgt er bevorzugt weniger als 60 Gew.-%, liegt bevorzugter zwischen 5 und 40 Gew.-% der Tinte.
(Tintendurchlässigkeit des Aufzeichnungsmaterials)
Was die Durchlässigkeit des Druckmaterials für die Tinte angeht, die die vorstehend beschriebenen Bestandteile enthält, so ist es möglich, wenn der Ka-Wert auf weniger als 1 (ml·m^–2·ms^–1/2) eingestellt wird, unter gleichzeitiger Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit, wie nachstehend beschrieben, Bildpunkte mit einer sehr einheitlichen Dichte und scharfen Rändern zu erzeugen, mit einer ausgezeichneten Fixiergeschwindigkeit und einer ausgezeichneten Fixierwirkung gegenüber dem Druckmaterial. Nachstehende wird nun die Tintenpermeabilität bzw. das Eindringvermögen der Tinte in das Druckmaterial diskutiert.
Wenn das Eindringvermögen der Tinte als Volumen der Tinte pro 1 m² ausgedrückt wird, ist bekannt, dass das Eindringvolumen der Tinte V (Milliliter/m² = μm), das in das Aufzeichnungsmaterial pro Flächeneinheit zur Zeit t nach dem Ausstoß der Tintentröpfchen eindringt, durch die nachstehend gezeigte Bristow-Formel ausgedrückt werden kann: V = Vr + Ka(t – tw)1/2,worin t > tw ist.
Unmittelbar nachdem die Tintentröpfchen auf die Oberfläche des Druckmaterials gefallen sind, wird die Tinte größtenteils durch die Unebenheiten bzw. Welligkeiten der Oberfläche (die groben Bereiche der Oberfläche) des Aufzeichnungsmaterials absorbiert und dringt praktisch nicht ins Innere des Druckmaterials ein. Die Dauer dieser Stufe wird durch tw (Nasszeit) ausgedrückt und das von den Welligkeiten der Oberfläche des Druckmaterials absorbierte Volumen der Tinte wird durch Vr ausgedrückt. Wenn die seit dem Auftreffen der Tintentröpfchen verstrichene Zeit tw überschreitet, nimmt das eingedrungene Volumen der Tinte V um eine Menge zu, die proportional zur 1/2-ten Potenz der Zeit (t – tw) ist. Ka ist die Proportionalitätskonstante für diese Zunahme, die entsprechend der Permeations- bzw. Eindringgeschwindigkeit bestimmt wird.
Der Ka-Wert wurde in einem Experiment mittels einer dynamischen Permeabilitätsprüfapparatur S für Flüssigkeiten, die die Bristow-Formel nutzt (von Toyo Seiki erhältlich) bestimmt. In dem Experiment wurde PB-Papier, das von Canon erhältlich ist, das der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung ist, als Druckmaterial (Aufzeichnungspapier) ver wendet. Mit PB ist ein Aufzeichnungspapier gemeint, das sowohl für Kopiergeräte als auch für Laserdrucker (LBPs), die die Elektrofotografie nutzen, und für Druckoperationen unter Verwendung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung verwendet werden kann.
In dem Experiment wurde auch PPC-Papier verwendet, das von Canon erhältlich ist und ebenfalls für die Elektrofotografie entwickelt wurde, und es wurden ähnliche Ergebnisse erhalten.
Der Ka-Wert wird in Abhängigkeit von der Art und der Menge des verwendeten grenzflächenaktiven Mittels bestimmt. Beispielsweise nimmt das Eindringvermögen zu, wenn ein nichtionisches grenzflächenaktives Mittel zugegeben wird, das Ethylenoxid-2,4,7,9-tetramethyl-5-decyne-4,7-diol (nachstehend durch Acetylenol EH ausgedrückt, Handelsname, von Kawaken Fine Chemical erhältlich) enthält.
Eine Tinte, die kein Acetylenol EH (Gehalt: 0%) enthält, zeigt ein geringes Eindringvermögen, so dass die Tinte die Merkmale einer Tinte vom Überlagerung- bzw. Überlappungsstyp aufweist, die nachstehend definiert wird. Eine Tinte, die Acetylenol EH in einer Menge von 1% enthält, zeigt ein hohes Eindringvermögen, so dass die Tinte rasch in das Aufzeichnungsmaterial eindringt und die Eigenschaften einer stark eindringenden Tinte aufweist, die nachstehend ebenfalls definiert wird. Eine Tinte, die Acetylenol EH in einem Gehalt von 0,35% enthält, zeigt ein mittleres Eindringvermögen, so dass die Tinte auf gemäßigte Weise in das Aufzeichnungsmaterial eindringt und die Eigenschaften einer gemäßigt eindringenden Tinte aufweist, die nachstehend ebenfalls definiert wird.
Die nachstehende Tabelle 1 zeigt den Ka-Wert, den Gehalt (%) an Acetylenol EH und die Oberflächenspannung (mN/m) einer Tinte vom Überlappungstyp, einer gemäßigt eindringenden Tinte und einer stark eindringenden Tinte. Eine Tinte mit einem höheren Ka-Wert zeigt ein höheres Eindringvermögen in das Druckmaterial oder das Aufzeichnungspapier, d.h. eine Tinte mit einer geringen Oberflächenspannung zeigt ein höheres Eindringvermögen.
Wie vorstehend dargelegt, wurden die Werte von Ka in einem Experiment mittels einer dynamischen Permeabilitätsprüfapparatur S für Flüssigkeiten ermittelt, die die Bristow-Formel nutzt (von Toyo Seiki erhältlich). In dem Experiment wurde PB-Papier, das von Canon erhältlich ist, als Druckmaterial (Aufzeichnungspapier) verwendet. In dem Experiment wurde auch PPC-Papier verwendet, das von Canon erhältlich ist, und es wurden die gleichen Ergebnisse erhalten.
Eine als stark eindringende Tinte definierte Tinte enthält Acetylenol EH in einem Gehalt von kleiner 0,7% und durch solch eine Tinte wurden in Bezug auf das Eindringvermögen gute Ergebnisse erhalten. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Bezugswert des Eindringvermögens der Tinte bevorzugt kleiner als der Ka-Wert der Tinte vom Überlappungstyp, oder 1,0 (ml·m^–2·ms^–1/2), bevorzugter kleiner als 0,4 (ml·m^–2·ms^–1/2).
(Zugabe von Farbstoffen)
Es kann auch ein Farbstoff zu der Tinte in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform der Erfindung gegeben werden. Eine Tinte, die zusätzlich zu dem ersten Pigment, dem zweiten Pigment und dem Dispersionsmittel zum Dispergieren des ersten und des zweiten Pigments in einem wässrigen Medium einen Farbstoff enthält, kann innerhalb einer kurzen Fixier dauer unter gleichzeitiger Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit ausgezeichnete Bildpunkte auf einem Druckmaterial erzeugen, wie nachstehend beschrieben wird. Wiewohl die Aggregationskraft des zweiten Pigments durch das Vorhandensein des ersten Pigments wie vorstehend beschrieben geschwächt wird, wird sie durch die Zugabe des Farbstoffs weiter geschwächt, so dass das Auftreten eines auf Grund von Rissen, zu denen es auf einem Aufzeichnungsmaterial mit einem Tintenabsorptionsvermögen kommt, das kleiner als das von Normalpapier ist, verursachten ungleichmäßigen Druckbildes wirkungsvoll verhindert werden kann. Der Farbstoff, der für den Zweck der Erfindung verwendet wird, weist bevorzugt die gleiche Polarität wie die Gruppe auf, die an die Oberfläche des ersten Pigments gebunden ist. Somit kann es sich bei dem Farbstoff um einen anionischen Farbstoff handeln.
(Anionische Farbstoffe)
Der anionische Farbstoff, der für den Zweck der Erfindung verwendet wird und in einem wässrigen Medium löslich ist, kann aus bekannten Säurefarbstoffen, Direktfarbstoffen und Reaktivfarbstoffen ausgewählt sein. Der Farbstoff weist bevorzugt eine chemische Struktur mit der Struktur eines Disazo- oder Trisazo-Skeletts auf. Es ist auch bevorzugt, zwei oder mehrere Farbstoffe mit unterschiedlichen chemischen Strukturen zu verwenden. Für den Zweck der Erfindung kann außer dem schwarzen Farbstoff ein anderer Farbstoff verwendet werden, wie ein cyanfarbener, magentafarbener oder gelber Farbstoff, wenn er den Farbton der Tinte nicht wesentlich beeinträchtigt.
(Verhältnis der zugegebenen Farbstoffe)
In dieser Ausführungsform der Erfindung kann ein Farbstoff in einer Menge zwischen 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die gesamten Farbmittel, zu der Tinte gegeben werden. Unter dem Gesichtspunkt der Nutzung der Kombinationswirkung des ersten und des zweiten Pigments wird der Farbstoff jedoch in einem Anteil von weniger als 50% zugegeben, bezogen auf die gesamten Farbmittel. Im Falle einer Tinte, die für Normalpapier verwendet werden soll, wird bei Betonung der Druckeigenschaften der Farbstoff in einem Anteil zwischen 3 und 30 Gew.-% zugegeben, bezogen auf die gesamten Farbmittel.
(Behandlungsflüssigkeit)
Die Behandlungsflüssigkeit, die in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann, enthält ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon, das geeignet ist, mit mindestens einem der Pigmente in der Tinte zu reagieren. Ein Beispiel für das mehrwertige Metallion schließt ein mehrwertiges Kation ein, und Beispiele für das mehrwertige Kation schließen Ca⁺⁺, Cu⁺⁺, Ni⁺⁺, Mg⁺⁺, Zn⁺⁺, Ba⁺⁺, Al⁺⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, Co⁺⁺, Fe⁺⁺, La⁺⁺, Nd⁺⁺⁺ und Y⁺⁺⁺ ein. Anionen, die mit diesen Kationen gekoppelt werden können, um ein Salz zu bilden, schließen typischerweise Cl^–, NO₃ ^–, I^–, Br^–, ClO₃ ^– und CH₃COO^– ein, obwohl sie nicht darauf beschränkt sind. Eine Lösung, die die vorstehend aufgelisteten mehrwertigen Metallkationen enthält, weist eine Salzkonzentration von bevorzugt zwischen 0,01 und 10 Gewichts-%, bevorzugter zwischen 1 und 5 Gewichts-%, am bevorzugtesten zwischen 1 und 3 Gewichts-% auf.
Die Behandlungsflüssigkeit zeigt im wesentlichen einen Farbton, der den Farbton des durch die Tinte, die mit der Flüssigkeit verwendet wird, erzeugten Bildes nicht beeinträchtigt. Sie kann beispielsweise farblos sein. In dieser Ausführungsform der Erfindung wird jedoch veranlasst, dass die Behandlungsflüssigkeit durch die Zugabe eines Farbmittels dazu positiv zum Bilderzeugungsverfahren beiträgt. Farbmittel, die verwendet werden können, um die Behandlungsflüssigkeit zu färben, schließen Direktfarbstoffe, Säure farbstoffe, basische Farbstoffe, Dispersionsfarbstoffe und Pigmente ein. Unter dem Gesichtspunkt, dass die Behandlungsflüssigkeit mindestens ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält und die Dispersion der Pigmente in der Tinte destabilisiert, die mit der Behandlungsflüssigkeit verwendet werden soll, reagiert das in der Behandlungsflüssigkeit enthaltene Farbmittel bevorzugt nicht mit dem mehrwertigen Metall oder Salz davon, sondern behält seine Löslichkeit bei. Beispiele für Farbmittel, die für die Behandlungsflüssigkeit verwendet werden können, schließen ein: CI Säuregelb (C.I. Acid Yellow) 23; CI Säurerot 52, 289; CI Säureblau 9; CI Reaktivrot (C.I. Reactive Red) 180; C.I. Direktblau (C.I. Direct Blue) 189, 199; C.I. Basischgelb (C.I. Basic Yellow) 1, 2, 11, 13, 14, 19, 21, 25, 32, 33, 36, 51; CI Basischorange 2, 15, 21, 22; CI Basischrot 1, 2, 9, 12, 13, 37, 38, 39, 92; CI Basischviolett 1, 3, 7, 10, 14; CI Basischblau 1, 3, 5, 7, 9, 19, 24, 25, 26, 28, 29, 45, 54, 65; CI Basischgrün 1, 4; CI Basischbraun 1, 12; CI Basischschwarz 2, 8 und Magentafarbstoffe, die durch die nachstehend gezeigte allgemeine Formel (I) wiedergegeben werden:
worin "S" für -SO₃X steht (worin X für ein Alkalimetall oder ähnliches steht).
Für den Zweck der Erfindung kann einer der vorstehenden wasserlöslichen Farbstoffe alleine verwendet werden oder es können zwei oder mehrere davon in Kombination verwendet werden. Der Gehalt des/der wasserlöslichen Farbstoffs/Farbstoffe liegt bevorzugt zwischen 0,1 und 20 Masse-%, bezogen auf die gesamte Behandlungsflüssigkeit.
Die Behandlungsflüssigkeit enthält ein mehrwertiges Metall oder ein Salz davon, Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel. Sie kann zusätzlich ein oder mehrere andere Additive enthalten. Das wasserlösliche organische Lösungsmittel kann aus der Gruppe ausgewählt sein, die aus Amiden, wie Dimethylformamid, Dimethylacetamid; Ketonen, wie Aceton; Ethern, wie Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylenglykolen, wie Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykolen, wie Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol; niederen Alkylethern von mehrwertigen Alkoholen, wie Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmonomethylether und Triethylenglykolmonomethylether und einwertigen Alkoholen, wie Ethanol, Isopropylalkohcl, n-Butylalkohol und Isobutylalkohol, als auch Glycerol, N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethylimidazolidinon, Triethanolamin, Sulforan und Dimethylsulfoxid besteht. Obwohl der Gehalt an dem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel keinerlei Beschränkungen unterliegt, beträgt er bevorzugt zwischen 5 und 60 Gew.-%, bevorzugter zwischen 5 und 40 Gew.-% der gesamten Behandlungsflüssigkeit.
In dieser Ausführungsform der Erfindung wird die Behandlungsflüssigkeit bevorzugt so eingestellt, dass sie in großem Ausmaß in das Druckmaterial eindringen kann, um die Fixiergeschwindigkeit und die Fixierbarkeit der Bildpunkte auf dem Druckmaterial zu verbessern. Genauer gesagt weist die Behandlungsflüssigkeit bevorzugt einen Ka-Wert von nicht kleiner als 5,0 (ml·m^–2·ms^–1/2)auf, wie er mittels der Bristow-Formel für die Eindringgeschwindigkeit erhalten wird.
Was die Reihenfolge des Aufbringens der Tinte und der Behandlungsflüssigkeit auf das Druckmaterial in dieser Aus führungsform der Erfindung angeht, so wird die Behandlungsflüssigkeit grundsätzlich vor dem Aufbringen der Tinte aufgebracht, um die beabsichtigte Wirkung zu erreichen.
Was die Durchführung zum Erreichen der vorstehenden Reihenfolge des Aufbringens angeht, so liegt auch der Fall, in dem mehrere Male ein Überstreichen der gleichen Fläche unter Papierzufuhr erfolgt, beispielsweise wenn ein Kopf vom seriellen-Typ (serial type head) verwendet wird, ebenfalls im Geltungsbereich der Erfindung.
Wie vorstehend beschrieben wird unmittelbar nach dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit auf dem Druckmaterial eine Tinte auf das Druckmaterial aufgebracht. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass es nicht erforderlich ist, zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein Tintentröpfchen aufzubringen.
Beispielsweise können zwei Tintentröpfchen unmittelbar nach dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit aufgebracht werden. Wenn dies der Fall ist, ist es bevorzugt, dass das Tintentröpfchen, das zuerst aufgebracht werden soll, mehr von dem zweiten Pigment als von dem ersten Pigment enthält, während das Tintentröpfchen, das als zweites aufgebracht werden soll, mehr von dem ersten Pigment als von dem zweiten Pigment enthält.
Wenn mehrere Tintentröpfchen auf die vorstehend beschriebene Weise aufgebracht werden, wird bevorzugt veranlasst, dass das Gesamtvolumen der aufgebrachten Tinte im wesentlichen gleich der Menge der Tinte ist, die beim Aufbringen eines Tintentröpfchens anfällt. Anders ausgedrückt wird in dieser Ausführungsform der Erfindung, wenn ein gegebenes Volumen der Tinte geteilt und mehrere Male aufgebracht wird, das Volumen eines jeden Tröpfchens kleiner, wenn die Malzahl zunimmt, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.
Es gibt grundsätzlich, wie im Falle der Reihenfolge der Aufbringung, keine Einschränkungen für die Zeitdauer zwischen dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit und dem Aufbringen der Tinte in dieser Ausführungsform der Erfindung, solange das beabsichtigte Ergebnis erhalten wird.
Die Umsetzung der aufgebrachten Tinte und der Behandlungsflüssigkeit kann in Abhängigkeit von der Zeitdauer zwischen dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit und dem Aufbringen der Tinte unterschiedlich verlaufen. Selbst wenn die Zeitdauer kurz ist, wurde beobachtet, dass jeder durch das aufeinander folgende Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit und der Tinte auf dem Druckmaterial. erzeugte Punkt zu einer Umfangsfläche oder zu einer Randfläche führt, in der die Pigmente und die Behandlungsflüssigkeit auf zufrieden stellende Weise miteinander reagieren und eine Wirkung der Minimierung des Auftretens eines Schleiers hervorrufen.
Auf Grundlage dieser Entdeckungen bezieht sich die Umsetzung zwischen der Tinte und der Behandlungsflüssigkeit nicht nur auf die Gesamtreaktion, sondern auch auf jede Teilreaktion, die in einem Teil einer Fläche auftreten kann, in der die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit nacheinander aufgebracht werden. Solch ein Teil kann ein Randabschnitt eines Tintenpunktes sein. Als dem Zweck der Erfindung dienlich ist jede Art und Weise der Umsetzung zwischen der Tinte und der Behandlungsflüssigkeit definiert, die in eine Kategorie fällt, in der sie in flüssigem Zustand miteinander in Kontakt kommen.
Die Farbtöne (Arten) und die Dichte der für diese Ausführungsform zu verwendenden Tinte, die Anzahl der Farbtöne und die Anzahl des Dichtegrads kann variieren, solange die vorstehend beschriebene Reihenfolge der Aufbringung angewandt wird. Beispielsweise werden im allgemeinen schwarz (Bk), gelb (Y), magenta (M) und cyan (C) verwendet und jede Tinte kann dunkel oder blass sein. Beispielsweise können eine gelbe Tinte, eine magentafarbene Tinte und/oder eine cyanfarbene Tinte als Mischtinte zusammen mit einer Behandlungsflüssigkeit in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet, und diese Tinten und die Behandlungsflüssigkeit in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge aufgebracht werden.
Am bevorzugtesten wird in dieser Ausführungsform der Erfindung eine schwarze Tinte in Form einer Mischtinte zur Verfügung gestellt, die sowohl das erste Pigment als auch das zweite Pigment enthält, da solch ein Ansatz die Wirkung der Erhöhung des OD-Werts und der Minimierung des Schleiers unter dem Gesichtspunkt der Qualität der gedruckten Buchstaben und anderer Zeichen maximiert.
Die Tinte kann durch Auftragen auf das Druckmaterial oder mittels eines Verfahrens, in dem die Tinte direkt in Kontakt mit dem Druckmaterial gebracht wird, oder mittels eines anderen Verfahrens innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung aufgebracht werden. Am bevorzugtesten wird jedoch ein Tintenstrahldruckverfahren unter Verwendung von Druckköpfen für den Zweck der Erfindung verwendet. Die Kombination und die Anordnung der Druckköpfe, die als Ausstoßöffnungen operieren, kann gemäß der Kombination der Tintenarten und der Behandlungsflüssigkeit, als auch gemäß der vorstehend beschriebenen Reihenfolge der Aufbringung festgelegt werden.
Genauer gesagt kann die vorstehend beschriebene Reihenfolge des Aufbringens durch eine Anordnung der Köpfe für die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit entlang der Richtung, in die der Druckkopf in Bezug auf das Druckmaterial bewegt wird, erreicht werden.
Der Druckkopf, der zum Aufbringen der Tinten und der Behandlungsflüssigkeit für den Zweck der Erfindung verwendet werden kann, schließt einen so genannten Vielfach-Druckkopf (full-multi-type printing head), dessen Ausstoßöffnungen in einer Fläche angeordnet sind, die der Gesamtbreite der zu bedruckenden Fläche des Druckmaterials entspricht, und einen Druckkopf vom seriellen Typ(serial type printing head) ein, der sich bewegt, um das Druckmaterial zu überstreichen.
Obwohl jedes bekannte Tintenausstoßverfahren, wie ein Piezoverfahren, für den Druckkopf verwendet werden kann, kann für den Zweck der Erfindung am bevorzugtesten ein Verfahren zur Erzeugung von Blasen in der Tinte oder in der Behandlungsflüssigkeit unter Nutzung von Wärmeenergie, um die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit durch den Druck der Blasen auszustoßen, angewandt werden.
Die Flächen, in denen die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit, die durch die entsprechenden Druckköpfe ausgestoßen wurden, nebeneinander liegen, werden normalerweise für jeden der Bildpunkte des gedruckten Bildes auf solch eine Weise gesteuert, dass die Tinten und die Behandlungsflüssigkeit auf der selben Fläche aufgebracht werden und einander überlappen. Die Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Tintenpunkt nur teilweise mit dem entsprechenden Tröpfchen der Behandlungsflüssigkeit überlappen, wenn das beabsichtigte Ergebnis erhalten wird. Gleichermaßen kann die Behandlungsflüssigkeit in Bezug auf die Daten eines jeden Bildpunkts in vergrößertem Abstand aufgebracht werden, so dass die Pigmente mit der Behandlungsflüssigkeit, die aus benachbarten gelegenen Bildpunkten austritt oder ausfließt, reagieren können. Mit anderen Worten liegt jede Form der Nutzung der Reaktion der Tinte und der Behandlungsflüssigkeit innerhalb des Geltungsbereichs der Erfindung.
(Ausführungsform 1-2 der Erfindung)
Nun wird nachstehend eine weitere Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
In dieser Ausführungsform der Erfindung wird im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsform eine stark eindringende Behandlungsflüssigkeit eingesetzt, um eine höhere Fixiergeschwindigkeit zu erreichen.
Eine höhere Fixiergeschwindigkeit ist zum Erhalt einer hohen Druckgeschwindigkeit und zur Verbesserung des Durchsatzes unverzichtbar. Der Durchsatz kann direkt durch eine Erhöhung der Ansteuerungsfrequenz des Druckkopfes und der Bewegungsgeschwindigkeit des Druckmaterials verbessert werden. Wenn die auf das Druckmaterial ausgestoßene Tinte nach der Beendigung der Druckoperation jedoch nicht gut fixiert wird, werden die darauf folgenden Operationen beschwerlich. Wenn die ausgegebenen Papierblätter außerdem aufeinander zu liegen kommen, kann die auf den Blättern nicht fixierte Tinte das Druckmaterial verschmieren.
Von den verschiedenen Faktoren, die in Beziehung zur Zunahme der Druckgeschwindigkeit stehen, ist die Ausgabegeschwindigkeit des Papierblattes, auf dem die Druckoperation beendet wurde, wichtig und hängt von der Transportgeschwindigkeit des Druckmaterials und/oder der Überstreichgeschwindigkeit des Druckkopfes ab.
Im Falle einer Tintenstrahldruckvorrichtung, die einen so genannten Vielfach-Druckkopf umfasst, bezieht sich die Transportgeschwindigkeit des Druckmaterials bei der Druckoperation direkt auf die Ausgabegeschwindigkeit des Papierblatts. Im Falle einer Tintenstrahldruckvorrichtung, die einen so genannten Druckkopf vom seriellen Typ umfasst, steht die Überstreichgeschwindigkeit des Druckkopfes in Bezug zu der Ausgabegeschwindigkeit des Druckmaterials nach der Beendigung der Druckoperation. Die Transportgeschwindigkeit des Druckmaterials korreliert mit der Auflösung des gedruckten Bilds oder dem Tintenausstoßzyklus für die Bildpunkte, wie sie unter Anwendung des Parameters der Punktdichte ausgedrückt werden. Im Falle einer Anordnung, in der ein einzelner Bildpunkt mittels einer Tinte gedruckt wird, die aus mehreren Druckköpfen ausgestoßen wird, korrelieren der Ausstoßzyklus für den Bildpunkt und die vorstehende Transportgeschwindigkeit miteinander, vorausgesetzt, dass die Auflösung unveränderlich bzw. invariabel ist.
In dieser Ausführungsform der Erfindung kann eine relativ hohe Fixiergeschwindigkeit unter Verwendung einer Behandlungsflüssigkeit mit einer hohen Eindringgeschwindigkeit in das Druckmaterial erreicht werden, selbst wenn die Mischtinte eine kleine Eindringgeschwindigkeit aufweist, um den OD-Wert zu verbessern.
(Ausführungsform 2 der Erfindung)
Eine Tinte, die das erste Pigment und das zweite Pigment enthält, wird in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet; zwei Tinten, die das erste bzw. das zweite Pigment enthalten, werden in dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet.
(Ausführungsform 2-1 der Erfindung)
In dieser Ausführungsform der Erfindung gemäß dem Anspruch 27, werden eine erste Tinte, die eine erstes Pigment enthält, eine zweite Tinte, die ein zweites Pigment enthält, und eine Behandlungsflüssigkeit, die geeignet ist, mit den ersten und zweiten Tinten zu reagieren, auf die Oberfläche des Druckmaterials auf eine Weise aufgebracht, dass die Tinten und die Behandlungsflüssigkeit auf der Oberfläche des Druckmaterials in einem flüssigen Zustand miteinander in Kontakt kommen. Die Behandlungsflüssigkeit wird vor dem Aufbringen der ersten Tinte und der zweiten Tinte auf dem Druckmaterial aufgebracht, um die vorstehend beschriebenen Wirkungen der Erfindung zur Verfügung zu stellen. Die erste Tinte, die das erste Pigment enthält, und die zweite Tinte, die das zweite Pigment enthält, können unter Verwendung der vorstehend für die erste Ausführungsform der Erfindung aufgelisteten Bestandteile hergestellt worden. Die Bedingungen für die Dichte eines jeden der Pigmente, wie sie für die erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben wurden, sind auch auf diese Ausführungsform der Erfindung anwendbar.
Beispiele
Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, obwohl die Erfindung in keinster Weise darauf beschränkt ist, und sie auf verschiedene, unterschiedliche Arten kombiniert und für unterschiedliche technologische Gebiete, die mit den gleichen Problemen konfrontiert sind, eingesetzt werden kann.
(Beispiel 1-1)
3 ist eine schematische Seitenansicht einer in diesem Beispiel verwendeten Druckvorrichtung 1 vom Voll-Linien-Typ (full-line type printing apparatus), die schematisch deren Struktur zeigt. In der Druckvorrichtung 1 werden ein Tinten strahldruckverfahren angewandt, in dem mehrere Druckköpfe vom Voll-Linien-Typ an jeweiligen vorgegebenen Positionen entlang der Transportrichtung des Aufzeichnungsmaterials oder des Druckmaterials (wie durch den Pfeil A in 3 angegeben ist) angeordnet sind, um die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit auszustoßen. Die Vorrichtung wird unter Steuerung eines Steuerkreises, wie in 4 gezeigt, betrieben und wird nachstehend beschrieben.
Die Gruppe aus Köpfen 101g der Vorrichtung schließt die Druckköpfe 101S, 101Bk, 101C, 101M und 101Y ein, die jeweils ungefähr 7.200 Tintenausstoßöffnungen umfassen, die in Querrichtung zu dem Aufzeichnungspapier 103 angeordnet sind, das in der Richtung A in 3 transportiert wird (in der Richtung senkrecht zu der Zeichnung) und an den Druck eines Bildes auf einem Blatt eines Aufzeichnungspapiers mit A3-Größe als größte Größe angepasst sind. Das Aufzeichnungspapier 103 wird mittels eines Paares aus Registerwalzen 114, die von einem Transportmotor angetrieben werden, in die Richtung A transportiert, und so von einem Paar aus Führungsplatten 115 geleitet, dass sein vorderes Ende ausgerichtet wird, bevor es von dem Übertragungsband 111 transportiert wird. Bei dem Übertragungsband 111 handelt es sich um ein Endlosband, das von einem Paar aus den Walzen 112 und 113 getragen wird, und eine vertikale Verlagerung seines oberen Bereichs wird durch das Plattenelement 104 eingeschränkt. Das Aufzeichnungspapier 103 wird transportiert, wenn die Walze 113 angetrieben wird und sich dreht. Das Aufzeichnungspapier 103 haftet durch elektrostatische Elektrizität an dem Übertragungsband 111. Die Walze 113 wird mittels einer Antriebsquelle, wie einem Motor (nicht gezeigt), angetrieben und dreht sich in die Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers, die durch die Richtung des Pfeils A wiedergegeben wird. Während das Aufzeichnungspapier 103 auf dem Über tragungsband 111 transportiert wird, wird von der Gruppe aus Aufzeichnungsköpfen 101g ein Bild aufgezeichnet und danach wird das Aufzeichnungspapier 103 auf einen Stocker 116 ausgegeben.
Wie vorstehend dargelegt schließt die Gruppe aus Aufzeichnungsköpfen 101g einen Kopf 101S für den Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit, einen Kopf 101Bk für den Ausstoß einer schwarzen Tinte, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben, und Farbtintenköpfe (einen Kopf 101C für cyan, einen Kopf 101M für magenta und einen Kopf 101Y für gelb) ein, die in der Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers angeordnet sind, wie in 3 gezeigt ist. Schwarze Buchstaben und/oder Farbbilder können durch den Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit und der Farbtinten aus den entsprechenden Druckköpfen gedruckt werden.
4 ist ein schematisches Blockdiagramm des Steuersystems der Druckvorrichtung 1 von 3.
Es wird auf 4 Bezug genommen. Eine Systemsteuervorrichtung 201 umfasst einen Mikroprozessor, einen ROM zur Speicherung des in der Vorrichtung zu verwendenden Steuerprogramms und einen RAM zur Bereitstellung von Arbeitsspeicher für die Verarbeitungsoperationen des Mikroprozessors, und ist an die Steuerung der gesamten Druckoperation der Vorrichtung angepasst. Ein Motor 204 wird mittels einer Ansteuereinrichtung 202 zum Zwecke seinen Antriebs angesteuert, und eingesetzt, um die Walze 113 von 3 zum Rotieren zu bringen, wodurch das Aufzeichnungspapier befördert wird.
Ein Hostcomputer 206 übermittelt die gesamte für die Druckoperation der Druckvorrichtung 1 benötigte Information und steuert die Druckoperation. Ein Aufnahmepuffer 207 speichert die Daten von dem Hostcomputer 206 temporär bis die Daten von der Systemsteuervorrichtung 201 gelesen werden. Ein Frame-Speicher 208 wird verwendet, um die für die Druckoperation zu verwendenden Daten in Bilddaten umzuwandeln und weist eine für die Druckoperation erforderliche Speichergröße auf. Obwohl der Frame-Speicher 208 in diesem Beispiel ein Speichervermögen zur Speicherung der Daten für ein Blatt des Aufzeichnungspapiers aufweist, wird die Erfindung in keinster Weise von dem Speichervermögen des Frame-Speichers eingeschränkt.
Die Puffer 209S und 2009P speichern die für die Druckoperation zu verwendenden Daten temporär und ihr Speichervermögen variiert in Abhängigkeit von der Anzahl der Ausstoßöffnungen der Druckköpfe. Ein Drucksteuerabschnitt 210 steuert auf geeignete Weise die Ansteuerungsoperation der Druckköpfe gemäß den Anweisungen der Systemsteuervorrichtung in Bezug auf die Ansteuerfrequenz, die für das Drucken zu verwendenden Daten und ähnliches, und bereitet die Daten auf, die zum Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit erforderlich sind. Eine Ansteuervorrichtung 211 steuert den Druckkopf 101S zum Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit und die Druckköpfe 101Bk, 101C, 101M und 101Y zum Ausstoß der Tinte der entsprechenden Farben, und wird von Signalen aus dem Drucksteuerabschnitt 210 gesteuert.
Mittels der vorstehend beschriebenen Anordnung werden Druckdaten aus dem Hostcomputer an den Aufnahmepuffer 207 übermittelt und temporär in letzterem gespeichert. Danach liest die Systemsteuervorrichtung 201 die gespeicherten Druckdaten aus und sendet sie zu den Puffern 209S und 209P. Es ist auch möglich, mittels verschiedener Ermittlungssignale eines Anormalitätssensors 222 jeden anormalen Zustand in der Vor richtung zu ermitteln, einschließlich eines Papierstaus, eines Ausgehens der Tinte und eines Ausgehens des Papiers.
Der Drucksteuerabschnitt 210 bereitet auf Grundlage der den Puffern 209S und 209P zugesandten Bilddaten die Daten auf, die für den Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit notwendig sind. Danach steuert der Drucksteuerabschnitt 210 die Ausstoßoperation eines jeden Druckkopfs entsprechend den Druckdaten und den Daten, die die Behandlungsflüssigkeit betreffen, die in den Puffern 209S und 209P gespeichert sind.
In diesem Beispiel wurde eine Tinte mit einer geringen Eindringgeschwindigkeit (nachstehend wird darauf als Tinte vom Überlappungstyp Bezug genommen) für die schwarze Tinte verwendet, die aus dem Kopf 101Bk ausgestoßen wurde, und es wurden eine Behandlungsflüssigkeit und Tinten mit einer hohen Eindringgeschwindigkeit (darauf wird nachstehend als stark eindringende Tinte Bezug genommen) für die Behandlungsflüssigkeit bzw. die cyanfarbene Tinte, die magentafarbene Tinte und die gelbe Tinte verwendet, die von den jeweiligen Köpfen 101S, 101C, 101M und 101 ausgestoßen wurden.
Die in diesem Beispiel verwendete Behandlungsflüssigkeit und verwendeten Tinten wiesen die nachstehend aufgelisteten, entsprechenden Zusammensetzungen auf. Der Gehalt der Bestandteile wird in Gewichtsteilen ausgedrückt (die Gesamtheit der Bestandteile beträgt 100 Gewichtsteile, das gleiche gilt nachstehend).
Der Ka-Wert der schwarzen Tinte betrug 0,33 (ml·m^–2·ms^–1/2). Die Pigmentdispersionslösungen 1 und 2 wurden auf eine wie nachstehend beschriebene Weise hergestellt.
Pigmentdispersionslösung 1
10 g Ruß mit einer Oberfläche von 230 m²/g und einer absorbierten DBP-Ölmenge von 70 ml/100 g, 3,41 p-Aminobenzoesäure und 72 g Wasser wurden gut gemischt, und anschließend wurden tropfenweise 1,62 g Salpetersäure dazugegeben. Danach wurde die Mischung bei 70°C gerührt. Mehrere Minuten danach wurde zu der Mischung eine Lösung gegeben, die durch Lösen von 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser erhalten worden war, und die Mischung wurde dann eine Stunde lang weiter gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde durch ein Toyo-Filterpapier (Toyo Filter Paper No. 2, Handelsname, von Adventis erhältlich) filtriert. Die resultierenden Pigmentteilchen wurden sorgfältig mit Wasser gewaschen und bei 90°C in einem Ofen getrocknet, und anschließend wurde Wasser zu dem Pigment gegeben, um eine wässrige Lösung des Pigments mit einer Pigmentkonzentration von 10 Gewichts-% herzustellen. Mittels des vorstehenden Verfahrens war es möglich, die Pigmentdispersionslösung 1 zu erhalten, die anionisch geladenen selbstdispergierenden Ruß im dispergierten Zustand enthielt, in dem eine hydrophile Gruppe mittels einer Phenylgruppe, wie durch die nachstehend gezeigte Formel wiedergegeben wird, an die Oberfläche gebunden ist.
Pigmentdispersionslösung 2
Die Pigmentdispersionslösung 2 wurde auf die nachstehend beschriebene Weise hergestellt. 14 Teile Styrol-Acrylsäure-Ethylacrylat-Copolymer (Säurezahl: 180, mittleres Molekulargewicht: 12.000), 4 Teile Monoethanolamin und 72 Teile Wasser wurden gemischt und in einem Wasserbad auf 70°C erwärmt, um den Harzanteil vollständig zu lösen. Da das Harz nicht perfekt gelöst werden kann, wenn die Harzkonzentration niedrig ist, kann zuvor eine hochkonzentrierte Harzlösung hergestellt und verdünnt werden, um eine Harzlösung mit dem gewünschten Konzentrationsniveau zu erzeugen. 10 Teile eines Rußes (MCF-88: Handelsname, pH-Wert: 8,0, von Mitsubishi Chemical Co. erhältlich), der geeignet ist, lediglich durch die Wirkung eines Dispersionsmittels in einem wässrigen Medium gelöst zu werden, wurde. zu der Lösung gegeben und einem 30 minütigen Vormischen unterzogen. Anschließend wurde die Lösung dem nachstehenden Verfahren unterzogen, um die Pigmentdispersionslösung 2 zu erhalten, in der der Ruß (MCF-88) mittels des Dispersionsmittels dispergiert worden war.
Dispersionsvorrichtung: Side Grinder (von Igarashi Kikai Co. erhältlich)
Mahlkörper: Zirkoniumdioxidperlen (Durchmesser: 1 mm)
Füllungsfaktor des Mahlkörpers: 50 Volumen-%
Mahldauer: 3 Stunden
Zentrifugalabscheidungsbehandlung: 12.000 Umdrehungen/min, 20 Minuten.
Unter Verwendung des Rußes aus diesem Beispiel reagiert eine Behandlungsflüssigkeit, die zwei unterschiedliche kationische Verbindungen mit unterschiedlichen Polaritäten enthält, mit einer Tinte, die selbstdispergierenden Ruß, einen Ruß, der nur mittels eines polymeren Dispersionsmittels dispergiert werden konnte, und ein polymeres Dispersionsmittel in einem gemischten und dispergierten Zustand enthält.
In diesem Beispiel sind die Ausstoßöffnungen eines jeden Druckkopfes mit einer Dichte von 600 Punkten/2,54 cm angeordnet und es wird ein Bild mit einer Punktdichte von 600 Punkten/2,54 cm in der Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers gedruckt. Als Ergebnis beträgt die Punktdichte des mittels der Druckoperation auf dem Aufzeichnungspapier erzeugten Bildes sowohl in Richtung der Zeilen als auch in Richtung der Spalten 600 Punkte/2,54 cm. Die Ausstoßfrequenz eines jeden Kopfes beträgt 4 Hz und somit wird das Aufzeichnungspapier mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 170 mm/s transportiert. Der Abstand Di (siehe 3), der den Tintenkopf 1001Bk für die Mischtinte und den Kopf 101S für die Behandlungsflüssigkeit trennt, beträgt 40 mm und somit beträgt die Zeitdauer zwischen dem Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit und dem Ausstoß der Tinte ungefähr 0,24 s.
Jeder der Druckköpfe stößt 15 pl (Pikoliter) Tinte bei jedem Ausstoß aus. Ein Zusatztest wurde durch Verkürzen der Zeitdauer zwischen dem Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit S und dem Ausstoß der schwarzen Tinte Bk auf 0,1 s durchgeführt, und es wurde ein ähnliches Ergebnis erhalten.
(Beispiel 1-2)
Das gesamte Verfahren von Beispiel 1-1 wurde in diesem Beispiel durchgeführt, außer dass die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit und diejenige der schwarzen Tinte von Beispiel 1-1 auf die nachstehend gezeigte Weise modifiziert worden waren.
Der Ka-Wert der schwarzen Tinte betrug 0,33 (ml·m^–2·ms^–1/2).
(Beispiel 1-3)
Das gesamte Verfahren von Beispiel 1-1 wurde in diesem Beispiel durchgeführt, außer dass die Zusammensetzung der Behandlungsflüssigkeit und diejenige der schwarzen Tinte von Beispiel 1-1 auf die nachstehend gezeigte Weise modifiziert worden waren.
Der Ka-Wert der schwarzen Tinte betrug 0,33 (ml·m^–2·ms^–1/2).
(Vergleichsbeispiel 1)
Um sie mit den Beispielen 1-1 bis 1-3 zu vergleichen, wurde eine Tinte, die lediglich die nachstehend aufgezählten Bestandteile enthielt, unter Verwendung der Pigmentdispersionslösung 2, die auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1-1 hergestellt worden war, hergestellt. Die hergestellte Tinte wurde für eine Druckoperation verwendet, die unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1-1 durchgeführt wurde. In diesem Vergleichsbeispiel wurde keine Behandlungsflüssigkeit verwendet.
(Vergleichsbeispiel 2)
Eine wie in Vergleichsbeispiel 1 hergestellte Tinte wurde verwendet. Das Druckverfahren von Vergleichsbeispiel 1 wurde durchgeführt, außer dass ein Bk-Kopf mit einer Tintenausstoßmenge von ungefähr 30 pl pro Ausstoß verwendet und die Tinte in einer Menge von 30 pl pro Bildpunkt bzw. Pixel aufgebracht wurde. Die Beurteilungen, die für die bedruckten Gegenstände der Beispiele 1-1 bis 1-3 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 abgegeben wurden, sind in der nachstehenden Tabelle 12 gezeigt.
In jedem der Beispiele 1-1 bis 1-3 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde ein vorgegebenes Bild auf PB-Papier gedruckt, das von Canon erhältlich ist, und der OD-Wert in den schwarzen Bereichen wurde ermittelt. Es wird auf Tabelle 12 Bezug genommen. Der OD-Wert wurde mittels eines Macbeth-Densimeters ermittelt. Die zum Erreichen von Wasserfestigkeit benötigte Zeitdauer bezieht sich auf die Zeit nach der keinerlei Verzerrung des gedruckten Bildes visuell zu beobachten ist, wenn Wasser auf den bedruckten Gegenstand, der als Ergebnis der Druckoperation erzeugt wurde, getropft wird. Die Fixierung bezieht sich auf die Zeitdauer, nach der keine Tinte auf die Rückseite des ausgegebenen bedruckten Gegenstands übertragen wird. Was das Verlaufen des Tintenstrichs angeht, so wurden die Tintenpunkte durch ein Vergrößerungsglas betrachtet, um nach Schleierbereichen um den Punkten als auch einem Verlaufen des Tintenstrichs Ausschau zu halten, und jede Probe wurde mit "A", wenn kein Verlaufen des Tintenstrichs zu beobachten war, und mit "B" bewertet, wenn ein Verlaufen des Tintenstrichs zu beobachten war.
Wie aus Tabelle 12 ersichtlich ist, waren die in den vorstehenden Beispielen erhaltenen, bedruckten Gegenstände insbesondere in Bezug auf den OD-Wert und die zum Erreichen von Wasserbeständigkeit und zur Fixierung benötigte Zeitdauer besser als jeder existierende, vergleichbare, unter Verwendung einer herkömmlichen Pigmenttinte bedruckte Gegenstand.
Was den OD-Wert angeht, so trat in jedem vorstehend angeführten Beispiel, in dem eine Behandlungsflüssigkeit für eine Tinte eingesetzt wird, die ein Pigment, das kein Dispersionsmittel erfordert, ein Pigment, das geeignet ist, mittels eines Dispersionsmittels dispergiert zu werden, und ein polymeres Dispersionsmittel enthält, die vorstehend beschriebene Wirkung auf und lieferte einen im Vergleich mit den Vergleichsbeispielen, in denen lediglich ein Pigment oder ein Farbstoff nach dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit aufgebracht worden war, höheren OD-Wert.
Wenn die Proben der Beispiele und der Vergleichsbeispiele in Bezug auf das Verlaufen des Tintenstrichs (Schleier und Ausschwitzung) und die Schärfe der Randabschnitte in Hinsicht auf die Zeitdauer zwischen dem Ausstoß aus dem Kopf 101S und dem Ausstoß aus dem Kopf 101Bk verglichen wurden, wurde gefunden, dass die Proben der Beispiele denen der Vergleichs beispiele äußerst überlegen waren. Ein ähnliches Ergebnis wurde erhalten, wenn die Zeitdauer zwischen dem Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit und dem Ausstoß der schwarzen Tinte Bk in Tabelle 12 auf 0,1 Sekunden eingestellt worden war.
Eine Vielfachdruckvorrichtung mit einer wie vorstehend beschriebenen Struktur wird auf eine Weise betrieben, dass die Druckköpfe während der Druckoperation stationär gehalten werden und die Zeitdauer, die zum Transport des Aufzeichnungspapiers erforderlich ist, somit beinahe gleich der Zeitdauer ist, die für die Druckoperation erforderlich ist. Deshalb ist solch eine Vorrichtung für eine hohe Druckgeschwindigkeit besonders geeignet. Somit wird durch den Einsatz der Erfindung auf solch eine Hochgeschwindigkeits-Druckvorrichtung das Hochgeschwindigkeits-Druckverhalten solch einer Vorrichtung weiter verbessert und ermöglicht das Drucken hochqualitativer Bilder, die einen hohen OD-Wert aufweisen und frei von einem Ausbluten und einem Schleier sind.
Obwohl die in den vorstehenden Beispielen verwendete Druckvorrichtung vom weitest verbreiteten Typ ist, kann sie ohne Probleme durch ein Kopiergerät oder den Druckabschnitt eines Faxgeräts ersetzt werden.
Die in Tabelle 12 aufgelisteten Wirkungen können erreicht werden, wenn zwei Köpfe für eine gemischte schwarze Tinte, wobei jeder der beiden Köpfe ungefähr 8 pl Tinte auf einmal ausstößt und somit die Gesamtmenge der ausgestoßenen Tinte gleich ungefähr 16 pl wird, anstelle eines einzelnen Kopfes für die gemischte schwarze Tinte verwendet werden.
(Beispiel 2)
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht der in Beispiel 2 verwendeten Druckvorrichtung vom seriellen Typ (serial type printing apparatus), die deren Struktur wiedergibt. Das Verfahren der Erfindung, in dem die Behandlungsflüssigkeit zuerst auf dem Druchmaterial aufgebracht wird und anschließend eine Tinte darauf aufgebracht wird, um eine Umsetzung miteinander zu veranlassen, kann offenbar nicht nur für eine Druckvorrichtung vom Voll-Linien-Typ verwendet werden, sondern auch für eine Druckvorrichtung vom seriellen Typ. Die Bestandteile in 5, die denjenigen in 3 entsprechen, werden jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben. Es wird auf 5 Bezug genommen. Das Aufzeichnungspapier 103 oder das Druckmaterial wird aus einem Pahierzufuhrabschnitt 105 zugeführt und von einem Druckabschnitt 126 ausgegeben. In diesem Beispiel wird für das Aufzeichnungspapier 103 billiges, weit verbreitetes Normalpapier verwendet und der Schlitten 107 des Druckabschnitts 126 ist mit den Druckköpfen 101S, 101Bk, 101C, 101M und 101Y ausgerüstet und wird mittels eines Motors (nicht gezeigt) so angetrieben, dass er sich entlang einer Führungsschiene 109 hin- und herbewegt. Der Druckkopf 101S stößt die wie vorstehend unter Bezugnahme auf das Beispiel 1 beschriebene Behandlungsflüssigkeit aus. Die Druckköpfe 101Bk, 101C, 101M und 101Y stoßen jeweils eine schwarze Tinte, eine cyanfarbene Tinte, eine magentafarbene Tinte und ein gelbe Tinte in der vorstehend erwähnten Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 103 aus.
Den Köpfen werden die entsprechenden Tinten und die Behandlungsflüssigkeit aus den entsprechenden Tintenbehältern 108S, 108Bk, 108C, 108M und 108Y zugeführt. Zum Zeitpunkt des Tintenausstoßes wird jedem der Elektrizitäts/Wärme-Wandler oder den Heizelementen, die an den Ausstoßöffnungen der entsprechenden Köpfe angeordnet sind, ein Ansteuerungssignal übermittelt, um Wärmeenergie auf die Tinten und die Behandlungsflüssigkeit einwirken zu lassen, um darin Blasen zu erzeugen, so dass die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit durch den Druck der Blasen ausgestoßen werden. Jeder der Köpfe ist mit 64 Ausstoßöffnungen versehen, die mit einer Dichte von 360 Punkten/2,54 cm im wesentlichen in der Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers 103 oder der Richtung senkrecht zu der Überstreichrichtung eines jeden der Köpfe angeordnet sind. Tinte in einer Menge von 25 pl wird auf einmal aus jeder Ausstoßöffnung ausgestoßen.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung weist jeder der benachbarten Köpfe einen Abstand von 12,7 mm (1/2 Inch) auf und somit sind die Köpfe 101S und der Kopf 101Bk 12,7 mm (1/2 Inch) voneinander getrennt, wobei die Druckdichte in der Überstreichrichtung 720 Punkte/2,54 cm und die Ausstoßfrequenz eines jeden Kopfes 7,2 kHz beträgt, so dass 0,05 s nach dem entsprechenden Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit aus dem Kopf 101S schwarze Tinte aus dem Kopf 101Bk ausgestoßen wird.
(Beispiel 3)
6 ist eine schematische Seitenansicht der in diesem Beispiel verwendeten Druckvorrichtung, die getrennt eine Tinte, die ein erstes Pigment enthält, und eine Tinte, die ein zweites Pigment enthält, ausstößt, im Gegensatz zu der Vorrichtung der 3 und 5, die eine Mischtinte ausstößt, die sowohl das erste als auch das zweite Pigment enthält. Es wird auf die 6 Bezug genommen. Die Gruppe aus Druckköpfen 101g schließt einen Kopf 101S zum Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit, einen Kopf 101Bk1 zum Ausstoß der Tinte, die das erste Pigment enthält, einen Kopf 101Bk2 zum Ausstoß der Tinte, die das zweite Pigment enthält, einen Kopf 101C zum Ausstoß einer cyanfarbenen Tinte, einen Kopf 101M zum Ausstoß einer magentafarbenen Tinte und einen Kopf 101Y zum Ausstoß einer gelben Tinte ein, die in der Transportrich tung A des Aufzeichnungspapiers 103 angeordnet sind, wie in 6 gezeigt ist. Schwarze Zeichen und/oder Farbbilder werden durch den Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit und der Tinten aus den entsprechenden Druckköpfen gedruckt.
In diesem Beispiel wurde eine Tinte mit einer geringen Eindringgeschwindigkeit (darauf wird nachstehend als Tinte vom Überlappungstyp Bezug genommen) für die schwarzen Tinten verwendet, die jeweils das erste Pigment und das zweite Pigment enthielten und aus den Köpfen 101Bk1 und 101Bk2 ausgestoßen wurden, und eine Behandlungsflüssigkeit und Tinten mit einer hohen Eindringgeschwindigkeit (nachstehend wird darauf als stark eindringende Tinte Bezug genommen) jeweils für die Behandlungsflüssigkeit, die cyanfarbene Tinte, die magentafarbene Tinte und die gelbe Tinte verwendet, die aus den entsprechenden Köpfen 101S, 101C, 101M und 101 ausgestoßen wurden.
Die in diesem Beispiel verwendete Behandlungsflüssigkeit und die in diesem Beispiel verwendeten Tinten wiesen die nachstehend aufgelisteten jeweiligen Zusammensetzungen auf. Tabelle 13 (Behandlungsflüssigkeit)
Unter Verwendung der schwarzen Tinte, die das erste Pigment enthält, und der schwarzen Tinte, die das zweite Pigment enthält, vermischten sich nach dem Aufbringen der Behandlungsflüssigkeit auf dem Aufzeichnungspapier das erste Pigment, das zweite Pigment und das polymere Dispersionsmittel, die jeweils die gleiche Polarität aufwiesen, und reagierten miteinander.
In diesem Beispiel sind der Kopf 101S für die Behandlungsflüssigkeit und der Kopf 101Bk für die schwarze Tinte, die das erste Pigment enthält, durch den Abstand Di (siehe 6) getrennt, der 40 mm entspricht, und deshalb wird die schwarze Tinte Bk1, die das erste Pigment enthält, 0,24 s nach dem entsprechenden Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit aus dem entsprechenden Bk-Kopf ausgestoßen. Jeder Druckkopf stößt auf einmal Tinte in einer Menge von 15 pl aus, ausgenommen die Bk-Köpfe, die auf einmal Tinte in einer Menge von 10 pl ausstoßen. Somit werden auf einmal ungefähr 20 pl der schwarzen Tinte aus dem Bk1-Kopf und dem Bk2-Kopf ausgestoßen und erzeugen einen einzelnen Bildpunkt.
Die unter Verwendung der vorstehenden Vorrichtung und der vorstehenden Tinten erhaltenen bedruckten Gegenstände wurden wie in Beispiel 1-1 bis 1-3 beurteilt, um zu entdecken, dass sie im wesentlichen gleich bewertet wurden wie ihre Gegenstücke in den vorangegangenen Beispielen, außer dass sich der OD-Wert für jede Probe leicht verbesserte.
(Beispiel 4)
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht der Druckvorrichtung 5 vom seriellen Typ, die in dem Verfahren dieses Beispiels verwendet wurde, in dem die Tinte, die das erste Pigment enthält, und die Tinte, die das zweite Pigment enthält, in Bereichen des Aufzeichnungsmaterials gemischt wurden, in denen die Behandlungsflüssigkeit aufgebracht worden war. Das Verfahren der Erfindung kann offenbar nicht nur für eine Druckvorrichtung vom Voll-Linien-Typ verwendet werden, sondern auch für eine Druckvorrichtung vom seriellen Typ. Die Bestandteile in 7, die denjenigen in 6 entsprechen, werden jeweils durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet und werden nicht weiter beschrieben.
Es wird auf 7 Bezug genommen. Das Aufzeichnungspapier 103 oder das Druckmaterial wird aus einem Papierzufuhrabschnitt 105 zugeführt und von einem Druck abschnitt 126 ausgegeben. In diesem Beispiel wird für das Aufzeichnungspapier 103 billiges, weit verbreitetes Normalpapier verwendet und der Schlitten 107 des Druckabschnitts 126 ist mit den Druckköpfen 101S, 101Bk, 101C, 101M und 101Y ausgerüstet und wird mittels eines Motors (nicht gezeigt) so angetrieben, dass er sich entlang einer Führungsschiene 109 hin- und herbewegt. Der Druckkopf 101S stößt die Behandlungsflüssigkeit aus. Der Druckkopf 101Bk1 stößt die Tinte aus, die das erste Pigment enthält, und der Druckkopf 101Bk2 stößt die Tinte aus, die das zweite Pigment enthält. Die Druckköpfe 101C, 101M und 101Y stoßen jeweils eine cyanfarbene Tinte, eine magentafarbene Tinte und eine gelbe Tinte in der vorstehend erwähnten Reihenfolge auf das Aufzeichnungspapier 103 aus. Den Köpfen werden die entsprechenden Tinten und die Behandlungsflüssigkeit aus den entsprechenden Tintenbehältern 108S, 108Bk1, 108Bk2, 108C, 108M und 10Y zugeführt. Zum Zeitpunkt des Tintenausstoßes wird jedem der Elektrizitäts/Wärme-Wandler oder den Heizelementen, die an den Ausstoßöffnungen der entsprechenden Köpfe angeordnet sind, ein Ansteuerungssignal übermittelt, um Wärmeenergie auf die Tinten und die Behandlungsflüssigkeit einwirken zu lassen, um darin Blasen zu erzeugen, so dass die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit durch den Druck der Blasen ausgestoßen werden. Jeder der Köpfe ist mit 64 Ausstoßöffnungen versehen, die mit einer Dichte von 360 Punkten/2,54 cm im wesentlichen in der Transportrichtung des Aufzeichnungspapiers 103 oder der Richtung senkrecht zu Überstreichrichtung eines jeden der Köpfe angeordnet sind. Jede der schwarzen Tinten wird auf einmal in einer Menge von 15 pl aus der entsprechenden Ausstoßöffnung ausgestoßen, wohingegen jede der restlichen Tinten auf einmal in einer Menge von 23 pl aus jeder der entsprechenden Ausstoßöffnungen ausgestoßen wird.
In der vorstehend beschriebenen Anordnung weist jeder der benachbarten Köpfe einen Abstand von 12,7 mm (1/2 Inch) auf und somit sind der Kopf 101S und der Kopf 101Bk1 12,7 mm (1/2 Inch) voneinander getrennt, wobei die Druckdichte in der Überstreichrichtung 720 Punkte/2,54 cm und die Ausstoßfrequenz eines jeden Kopfes 7,2 kHz beträgt, so dass 0,05 s nach dem entsprechenden Ausstoß der Behandlungsflüssigkeit aus dem Kopf 101S schwarze Tinte aus dem Kopf 101Bk1 ausgestoßen wird.
(Vorteile der Erfindung)
Wie vorstehend beschrieben ist es erfindungsgemäß möglich, unter Verwendung einer Tinte, die ein erstes Pigment, ein zweites Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel für das zweite Pigment enthält, und einer Behandlungsflüssigkeit, die ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält, und geeignet ist, mit der Tinte zu reagieren, ein Bild mit einem hohen OD-Wert und ausgezeichneter Randschärfe zu erhalten. Außerdem können die Nachteile einer langsamen Fixiergeschwindigkeit und einer unzureichenden Fixierung einer herkömmlichen Pigmenttinte durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in großem Ausmaß beseitigt werden. Außerdem kann das Phänomen des Verlaufens des Tintenstrichs als Ergebnis der Verwendung einer Tinte mit einer geringen Eindringgeschwindigkeit minimiert werden. Des Weiteren kann das Problem einer Ausschwitzung und eines Schleiers, die um jeden Bildpunkt herum auftreten können, mittels des Verfahrens der Erfindung wirkungsvoll minimiert werden.
Eine relativ gute Fixierwirkung kann erhalten werden, wenn die Behandlungsflüssigkeit ein hohes Eindringvermögen aufweist. Die Behandlungsflüssigkeit weist ein hohes Eindringvermögen auf und die Eindringgeschwindigkeit verbessert sich deutlich, wenn ein Ka-Wert von nicht kleiner als 5,0 (ml·m^–2·ms^–1/2), wie er durch das Bristow-Verfahren ausgedrückt wird, für die Eindringgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit gewählt wird.
Unter Verwendung einer relativ stark eindringenden Behandlungsflüssigkeit weist das Reaktionsprodukt der ersten Tinte und der zweiten Tinte mit der Behandlungsflüssigkeit ebenfalls ein starkes Eindringvermögen auf und dementsprechend nimmt die Gesamteindringgeschwindigkeit zu. Als Ergebnis kann die Fixiergeschwindigkeit ebenfalls zunehmen und ein Hochgeschwindigkeitsdruck realisiert werden.
Tabelle 1
Tabelle 2 (Behandlungsflüssigkeit)
Tabelle 3 (Gelbe (Y) Tinte)
Tabelle 4 (Magentafarbene (M) Tinte)
Tabelle 5 (Cyanfarbene (C) Tinte)
Tabelle 6 (Schwarze (BK) Tinte)
Tabelle 7 (Behandlungsflüssigkeit)
Tabelle 8 (Schwarze (BK) Tinte)
Tabelle 9 (Behandlungsflüssigkeit)
Tabelle 10 (Schwarze (BK) Tinte)
Tabelle 11 (Schwarze (BK) Tinte)
Tabelle 13 (Behandlungsflüssigkeit)
Tabelle 14 (Schwarze Tinte, die das erste Pigment enthält (Bk1))
Tabelle 15 (Schwarze Tinte, die das zweite Pigment enthält (Bk2))
Ein Tintenstrahldruckverfahren zur Erreichung höher qualitativer Druckbilder unter Nutzung einer Tintenstrahlaufzeichnungstechnologie unter Verwendung einer Pigmenttinte und einer Behandlungsflüssigkeit wird durch die vorliegenden Ansprüche definiert. In diesem Verfahren wird eine Behandlungsflüssigkeit zur Destabilisierung des Dispersionszustands des Pigments in dem wässrigen Medium auf dem Druckmaterial aufgebracht und anschließend entweder eine Tinte, die ein selbstdispergierendes Pigment und ein Pigment enthält, das mittels eines polymeren Dispersionsmittels dispergiert wird, oder eine Tinte, die ein selbstdispergierendes Pigment enthält, und eine Tinte, die ein Pigment enthält, das mittels eines polymeren Dispersionsmittels dispergiert wurde, zusammen auf solche eine Weise auf das Druckmaterial aufgebracht, dass die Behandlungsflüssigkeit und die Tinten sich im flüssigen Zustand auf dem Druckmaterial vermischen und die Pigmente unlöslich machen.

Claims

Tintenstrahldruckverfahren zur Verwendung in einem Verfahren zur Aufzeichnung eines Bildes auf einem Druckmaterial, das die nachstehenden Schritte umfasst: einen ersten Schritt des Aufbringens einer Tinte auf dem Druckmaterial mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungsverfahrens, und einen zweiten Schritt des Aufbringens einer Behandlungsflüssigkeit, die mindesten ein mehrwertigen Metallion oder ein Salz davon enthält; wobei der erste Schritt auf dem zweiten Schritt folgend durchgeführt wird, um die Tinte und die Behandlungsflüssigkeit zu veranlassen, in flüssigem Zustand miteinander auf dem Druckmaterial in Kontakt zu kommen; wobei die Tinte ein erstes Pigment, ein zweites Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel zur Dispergierung des zweiten Pigments in einem wässrigen Medium enthält, wobei das erste Pigment und das zweite Pigment in der Tinte im dispergierten Zustand enthalten sind; wobei das erste Pigment ein selbstdispergierendes mit einer direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundenen anionischen Gruppe ist, und das zweite Pigment geeignet ist, mittels des polymeren Dispersionsmittels in dem wässrigen Medium dispergiert zu werden; wobei das polymere Dispersionsmittel mindestens ein anionisches polymeres Dispersionsmittel oder ein nichtionisches polymeres Dispersionsmittel enthält; wobei die Behandlungsflüssigkeit die Dispersionsstabilität von mindestens einem der in der Tinte enthaltenen Pigmente destabilisiert, wenn die Behandlungsflüssigkeit und die Tinte so auf dem Druckmaterial aufgebracht werden, dass sie in flüssigem Zustand miteinander in Kontakt kommen.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 1, in dem das mehrwertige Metallion mindestens ein mehrwertiges Metallkation ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Ca⁺⁺, Cu⁺⁺, Ni⁺⁺, Mg⁺⁺, Zn⁺⁺, Ba⁺⁺, Al⁺⁺⁺, Fe⁺⁺⁺, Cr⁺⁺⁺, Co⁺⁺, Fe⁺⁺, La⁺⁺, Nd⁺⁺⁺ und Y⁺⁺⁺ besteht.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, in dem das Salz aus mindestens einem Anion, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cl^–, NO₃ ^–, I^–, Br^–, ClO₃ ^– und CH₃COO^– besteht, und dem mehrwertigen Metallkation gebildet ist.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem die Konzentration des Salzes in einem Bereich von 0,01 bis 10 Gewichts-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Behandlungsflüssigkeit.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 4, in dem die Konzentration des Salzes in einem Bereich von 1 bis 5 Gewichts-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Behandlungsflüssigkeit.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 5, in dem die Konzentration des Salzes in einem Bereich von 1 bis 3 Gewichts-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Behandlungsflüssigkeit.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, in dem die Permeationsgeschwindigkeit der Behandlungsflüssigkeit, ausgedrückt als Ka-Wert, bei Anwendung des Bristow-Verfahrens nicht weniger als 5,0 (ml·m^–2·ms^–1/2) beträgt.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, in dem die Permeationsgeschwindigkeit der Tinte, ausgedrückt als Ka-Wert, bei Anwendung des Bristow-Verfahrens weniger als 1 (ml·m^–2·ms^–1/2) beträgt.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, in dem die anionische Gruppe mindestens eine anionische Gruppe ist, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus den nachstehenden Anionen bestehts: -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂ (worin M unabhängig für ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, Ammonium oder ein organisches Ammonium steht).
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, in dem die Atomgruppe aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Alkylengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einer substituierten oder unsubstituierten Phenylengruppe und einer substituierten oder unsubstituierten Naphthylengruppe besteht.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in dem 80% oder mehr der Teilchen des ersten Pigments einen Teilchendurchmesser von 0,05 bis 0,3 μm aufweisen.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 11, in dem 80% oder mehr der Teilchen des ersten Pigments einen Teilchendurchmesser von 0,1 bis 0,25 μm aufweisen.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, in dem das zweite Pigment durch Absorbieren des polymeren Dispersionsmittels an seine Oberfläche dispergiert wird.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, in dem das polymere Dispersionsmittel mindestens ein polymeres Dispersionsmittel ist, ausgewählt aus einem polymeren Dispersionsmittel vom Sulfonsäure-Typ und einem polymeren Dispersionsmittel vom Carbonsäure-Typ.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in dem das zweite Pigment mindestens zwei Pigmente mit unterschiedlichen Strukturen enthält.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, in dem die in der Tinte enthaltene Gesamtmenge aus dem ersten und dem zweiten Pigment in einem Bereich von 0,1 bis 15 Gewichts-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 16, in dem die in der Tinte enthaltene Gesamtmenge aus dem ersten und dem zweiten Pigment in einem Bereich von 1 bis 10 Gewichts-% liegt, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, in dem das Gewichtsverhältnis von dem ersten Pigment zu dem zweiten Pigment in einem Bereich von 5/95 bis 97/3 liegt.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 18, in dem das Gewichtsverhältnis von dem ersten Pigment zu dem zweiten Pigment in einem Bereich von 10/90 bis 95/5 liegt.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 19, in dem das Gewichtsverhältnis von dem ersten Pigment zu dem zweiten Pigment in einem Bereich von 9/1 bis 4/6 liegt.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, in dem das erste Pigment in größerer Menge als das zweite Pigment enthalten ist.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, in dem mindestens das erste Pigment oder das zweite Pigment Ruß ist.
Tintenstrahldruckverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 22, in dem die Tinte des Weiteren einen Farbstoff enthält.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 23, in dem der Farbstoff ein anionischer Farbstoff ist.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 24, in dem der anionische Farbstoff mindestens ein Farbstoff ist, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Säurefarbstoff, einem Direktfarbstoff und einem Reaktivfarbstoff besteht.
Tintenstrahldruckverfahren nach Anspruch 24, in dem der anionische Farbstoff eine chemische Struktur mit einem Disazo- oder einem Trisazo-Skelett aufweist.
Tintenstrahldruckverfahren, das einen Schritt des Aufbringens einer ersten Tinte, einer zweiten Tinte und einer Behandlungsflüssigkeit auf eine Weise, dass sie in flüssigem Zustand auf der Oberfläche eines Druckmaterials miteinander in Kontakt kommen, umfasst; wobei die erste Tinte als erstes Pigment ein selbstdispergierendes Pigment enthält, und das selbstdispergierende Pigment mindestens eine direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an seine Oberfläche gebundene anionische Gruppe aufweist; wobei die zweite Tinte ein zweites Pigment und ein polymeres Dispersionsmittel zum Dispergieren des zweiten Pigments in einem wässrigen Medium enthält, und das zweite Pigment geeignet ist, mittels des polymeren Dispersionsmittels in dem wässrigen Medium dispergiert zu werden, wobei das polymere Dispersionsmittel mindestens ein anionisches polymeres Dispersionsmittel oder ein nichtionisches polymeres Dispersionsmittel enthält; wobei die Behandlungsflüssigkeit mindestens ein mehrwertiges Metallion oder ein Salz davon enthält und die Dispersionsstabilität von mindestens einem der in der Tinte enthaltenen Pigmente destabilisiert, wenn die Behandlungsflüssigkeit und jede der Tinten so auf dem Druckmaterial aufgebracht werden, dass sie in flüssigem Zustand miteinander in Kontakt kommen, wobei die Behandlungsflüssigkeit vor dem Aufbringen der ersten Tinte und der zweiten Tinte auf dem Druckmaterial aufgebracht wird.