DE60132408T2

DE60132408T2 - Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60132408T2
Application number: DE60132408T
Authority: DE
Inventors: Masao Ohta-ku Kato; Nobuyuki Ohta-ku Matsumoto; Daisaku Ohta-ku Ide; Yoichi Ohta-ku Takada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-09-04
Filing date: 2001-09-03
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: KR20020018983A; EP1184186A3; ATE383954T1; EP1184186B1; US6679585B2; CN1345664A; EP1184186A2; CN1254380C; DE60132408D1; US20020054187A1; KR100485293B1

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zum Aufzeichnen eines Bildes durch Ausstoßen von Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium.
VERWANDTER STAND DER TECHNIK
In dem Bereich des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes und des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes ist es herkömmlicher Weise bekannt, Pigment enthaltende schwarze Tinte zum Erzeugen eines schwarzen Bildes mit exzellenter Druckdichte, Druckqualität, Feuchtigkeitsbeständigkeit und Lichtbeständigkeit insbesondere auf Normalpapier zu verwenden, oder einen Tintensatz zu verwenden, der dazu fähig ist, ein Phänomen des Ausblutens zu verhindern, das an der Grenze eines mit schwarzer Tinte gedruckten Bildbereiches und eines mit Farbtinte gedruckten Bildbereiches erzeugt wurde, oder eine ungleichmäßige weiße Bildabweichung (hiernach „weißer Schleier" genannt), die in einer schwarzen Bildfläche an der Grenze mit der Farbtinte erzeugt wird, zu verhindern.
Als repräsentative Technologien offenbaren die offengelegten japanischen Patentanmeldung Nrn. 6-106841 , 9-11850 , 11-334101 und 11-343441 und die US Patente Nrn. 5,428,383 , 5,488,402 und 5,976,230 einen Tintensatz, der dazu fähig ist, das Phänomen des Ausblutens zu verringern, und aus schwarzer Tinte und Farbtinten zusammengesetzt ist, von welchen wenigstens eine gegenseitig reaktionsfähig mit der schwarzen Tinte ist, während der Rest nicht mit der schwarzen Tinte reaktionsfähig ist, und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines solchen Tintensatzes. Um das Ausbluten an der Grenze zwischen einem Druckbereich mit der schwarzen Tinte und einem Druckbereich mit einer mit der schwarzen Tinte nicht reaktionsfähigen Farbtinte zu verhindern, ist insbesondere ein Druckverfahren offenbart, in welchem die Farbtinte mit der Reaktionsfähigkeit in einer überlagerten Art und Weise in dem Druckbereich der schwarzen Tinte gedruckt wird (ein solches Verfahren wird hiernach „Unterdrucken" genannt).
Als die schwarze Tinte und die damit gegenseitig reaktionsfähige Farbtinte, die in einem solchen Verfahren des Unterdruckens anzuwenden sind, ist eine Kombination einer schwarzen Tinte, die ein schwarzes Farbmaterial einschließlich eines hydrophilen Radikals enthält, und eine gegenseitig reaktionsfähige Farbtinte, die ein aus einem Metallion bestehendes reaktionsfähiges Mittel enthält, bekannt. Wenn diese Tinten auf das Aufzeichnungsmedium beschichtet werden und darauf gemischt werden, um eine Reaktion zwischen dem hydrophilen Radial und dem Metallion zu induzieren, wird ein Niederschlag eines schwarzen färbenden Materials erzeugt. Auf diese Weise kann das schwarze färbende Material davor geschützt werden, sich zu dem Druckbereich der nicht reaktionsfähigen Tinte angrenzend an den Druckbereich der schwarzen Tinte zu bewegen, wodurch das Phänomen des Ausblutens verringert wird, das zwischen dem Druckbereich der schwarzen Tinte und dem Druckbereich der nicht reaktionsfähigen Farbtinte erzeugt wird.
Die Untersuchung der gegenwärtigen Erfinder hat jedoch die folgenden Nachteile des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes und des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes neu deutlich gemacht, die in einem solchen Verfahren des Unterdruckens angewendet werden.
Ein erster Nachteil ist, dass eine höhere Konzentration von Metallionen in der Farbtinte zum Steigern der gegenseitigen Reaktionsfähigkeit mit der schwarzen Tinte zum Verringern des Phänomens des Ausblutens oder des Phänomens des weißen Schleiers wünschenswert ist, aber zu einer Verschlechterung der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes durch die in dem Tintennebel enthaltenen Metallionen, die auf dem Tintenausstoßkopf abgeschieden werden, oder zu einer erhöhten Viskosität der Tinte, die sich aus einer höheren Konzentration der zu der Tinte zugegebenen Metallionen ergibt, führt, wodurch die Ausstoßstabilität der Tinte verschlechtert wird. Um einen solchen Nachteil zu vermeiden, ist es notwendig, die gesamte Menge der zu der Farbtinte zugegebenen Metallionen so gut wie möglich zu verringern, während die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers verringert werden.
Ein zweiter Nachteil ist, dass das Aggregat der in der reaktionsfähigen Tinte enthaltenen Metallionen an der Endoberfläche eines Wischers abgeschieden wird, welcher in dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät für das Wischen der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes vorgesehen ist, wodurch die Wiederherstellung der Leistungsfähigkeit des Aufzeichnungskopfes durch den Wischer gehemmt wird. Es ist schon bekannt, Wischereinigungseinrichtungen zum Reinigen des Wischers vorzusehen, wodurch die Wischleistungsfähigkeit des Wischers wieder hergestellt wird, aber es ist weiterhin schwierig, das Aggregat durch solche Wischerreinigungseinrichtungen zu entfernen, wenn es einmal gebildet wurde, und die Wischerreinigungseinrichtung wird kostenintensiv, wenn eine solche Entfernungsfunktion zugesetzt wird.
Ein dritter Nachteil ist, dass die Verringerung der Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers abhängig von der Gestaltung der Anordnungen der Ausstoßöffnungen in dem Tinte ausstoßenden Aufzeichnungskopf zu einer verringerten Druckgeschwindigkeit führen können.
EP-A-0 791 473 offenbart ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, wobei eine Lösung, die ein mehrwertiges Metallsalz und/oder ein Polyallylamin enthält, in Kombination mit einer Tinte verwendet wird, die ein organisches Oxidkolloid und optional eine Epoxid enthaltende Verbindung enthält, verwendet wird. Aufgrund der Reaktion des anorganischen Oxidkolloids mit dem mehrwertigen Metallsalz und/oder dem Polyallylamin werden Agglomerate gebildet.
In Anbetracht des Vorhergehenden ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches dazu fähig ist, die gesamte Menge der zu der Farbtinte zugegebenen Metallionen zu minimieren, während die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers verringert werden. Es ist ebenso ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches dazu fähig ist, die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers zu verringern, während der Verlust der Aufzeichnungsgeschwindigkeit verhindert wird.
Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches dazu fähig ist, die Abscheidung des Koagulats aus den in der reaktionsfähigen Tinte enthaltenen Metallionen auf der Endoberfläche des Wischers zu verhindern. Es ist ebenso ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Verfügung zu stellen, welches dazu fähig ist, die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers zu verringern, während der Verlust der Aufzeichnungsgeschwindigkeit verhindert wird.
Die vorher erwähnten Ziele können gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren erreicht werden, wie es in Patentanspruch 1 definiert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zur Verfügung gestellt, der mit mehreren Anordnungen von Ausstoßöffnungen für den Ausstoß mehrerer Tinten in wenigstens drei Sorten versehen ist, in welchem eine erste Tinte und wenigstens eine der anderen Tinten gegenseitig reaktionsfähig sind, wobei in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ kürzeren Abstand von einer Anordnung der Ausstoßöffnung für die vorher erwähnte erste Tinte eine Tinte eingeführt wird, die eine gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, die gleich oder relativ höher als die der Tinte ist, die in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ größeren Abstand von der vorher erwähnten Anordnung der Ausstoßöffnungen eingeführt wird.
In einem solchen Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung ist die gegenseitige Reaktionsfähigkeit mit der ersten Tinte der in die anderen Anordnungen von Ausstoßöffnungen eingeführten Tinten als die Anordnung für die erste Tinte die höchste in der Tinte, die in die Anordnung mit dem kürzesten Abstand von der Anordnung der Ausstoßöffnungen für die erste Tinte eingeführt wird, und wird mit dem Anstieg des Abstandes weniger. Solche gegenseitige Reaktionsfähigkeiten der Tinten, die in die anderen Anordnungen der Ausstoßöffnungen als die Anordnung für die erste Tinte eingeführt werden, welche sukzessive mit dem Anstieg des Abstandes von der Anordnung für die erste Tinte verringert werden, ermöglichen es, die gesamte Konzentration der reaktionsfähigen Mittel (Metallionen) in der reaktionsfähigen Tinte zu verringern, während die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers verringert werden, wodurch simultan höhere Qualität des gedruckten Bildes und höhere Funktionssicherheit des Aufzeichnungskopfes erreicht werden.
Ebenso kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die vorher erwähnte erste Tinte eine schwarze Tinte ist und die anderen Tinten als die erste Tinte Farbtinten sind.
Ebenso kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die vorher erwähnten Farbtinten, welche die gegenseitige Reaktionsfähigkeit mit der vorher erwähnten schwarzen Tinte zeigen, nur in eine Anordnung der Ausstoßöffnungen mit dem kürzesten Druckabstand von dem schwarzen Druck durch die Anordnung der Ausstoßöffnungen für die erste Tinte eingeführt werden.
Zusätzlich kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die vorher erwähnte Farbtinte, welche die gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, Metallionen enthält.
Darüber hinaus kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher das vorher erwähnte Metallion wenigstens ein mehrwertiges Metallkation ist, das aus Mg²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, La³⁺, Nd³⁺, Y³⁺ und Al³⁺ ausgewählt wird.
Ferner kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die vorher erwähnte Farbtinte, welche die gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, ein Metallsalz in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Farbtinte enthält.
Darüber hinaus kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die schwarze Tinte ein Salz enthält und ein schwarzes Pigment als das färbende Material anwendet.
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, an welchem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf montiert ist, der mit mehreren Anordnungen von Ausstoßöffnungen für den Ausstoß mehrerer Tinten in wenigstens drei Sorten versehen ist, in welchem eine erste Tinte und wenigstens eine der anderen Tinten gegenseitig reaktionsfähig sind und so angepasst sind, Aufzeichnen durch den Ausstoß von Tinte aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und Abscheiden solcher Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium auszuführen, wobei der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf so konstruiert ist, dass in einer Anordnung der Ausstoßöffnung mit einem relativ kürzeren Abstand von einer Anordnung der Ausstoßöffnung für die vorher erwähnte erste Tinte eine Tinte eingeführt wird, die eine gegenseitige Reaktionsfähigkeit gleich oder relativ höher als die der Tinte zeigt, die in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ längeren Abstand von der vorher erwähnten Anordnung der Ausstoßöffnungen eingeführt wird.
Ebenso kann eine Konfiguration eingesetzt werden, in welcher die vorher erwähnte erste Tinte schwarze Tinte ist und die anderen Tinten als die erste Tinte Farbtinten sind.
Ebenso ist an dem Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung montiert und so angepasst, um Aufzeichnen durch den Ausstoß von Tinte aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und Abscheiden der Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium auszuführen.
Ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, an dem der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf montiert, und so angepasst ist, um Aufzeichnen durch den Ausstoß von Tinte aus dem Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und Abscheiden der Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium auszuführen, ist ferner mit Verdrahtungseinrichtungen für das Bewegen eines Wischers in Kontakt mit der Tintenausstoßfläche des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes versehen, wodurch die Tintenstrahlausstoßfläche gereinigt wird, wobei der Wischer beim Wischen des Abschnitts der mehreren anderen Anordnungen der Ausstoßöffnungen als die Anordnung für die vorher erwähnte erste Tinte auf der Tintenstrahlausstoßfläche einen Wischvorgang auf den Anordnungen der Ausstoßöffnung sukzessive in der ansteigenden Ordnung des Druckabstandes von dem Druck durch die Anordnung der Ausstoßöffnungen für die erste Tinte ausführt.
In dem zuvor beschriebenen Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät wird der Wischvorgang sukzessive von einer Anordnung der Tintenstrahlausstoßöffnungen, in welcher eine Tinte mit einer relativ hohen Konzentration des reaktionsfähigen Mittels (Metallionen) eingeführt ist, zu einer Anordnung der Ausstoßöffnungen, in welcher eine Tinte mit einer relativ niedrigen Konzentration des reaktionsfähigen Mittels eingeführt ist, ausgeführt, wodurch die Tinte von relativ hoher Konzentration des reaktionsfähigen Mittels, die zuerst in den Wischer eindringt, mit der Tinte einer relativ niedrigen Konzentration des reaktionsfähigen Mittels verdünnt wird, die später in den Wischer eindringt, so dass die Konzentration des reaktionsfähigen Mittels wenigstens in dem Endabschnitt des Wischers (in Kontakt mit der die Ausstoßöffnung tragenden Fläche des Aufzeichnungskopfes) niedriger wird, wodurch die Abscheidung des Aggregats des reaktionsfähigen Mittels auf der Endoberfläche des Wischers leicht verhindert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfs, in welchem der Flüssigkeitsausstoßkopf montiert und verwendet werden kann.
2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F sind Querschnittsansichten eines Flüssigkeitsausstoßgerätes, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, zusammen mit dem Flüssigkeitsflussweg davon, welche Schritte von charakteristischen Phänomenen darin zeigen.
3, 4 und 5 sind schematische Ansichten, welche Beispiele der Konfiguration von Anordnungen der Ausstoßöffnungen in dem Aufzeichnungskopf zeigen, der die vorliegende Erfindung zum Ausdruck bringt.
6A, 6B und 6C sind Ansichten, welche Bilder zur Auswertung zeigen, die auf einem Aufzeichnungsblatt gedruckt werden.
7A und 7B sind Ansichten, welche das Verfahren für das Wischen der Tintenausstoßfläche des Tintenausstoßkopfes zeigen.
Nun wird die vorliegende Erfindung im Detail durch ihre bevorzugten Ausführungsformen klargestellt, aber die vorliegende Erfindung wird in keiner Weise durch solche Ausführungsformen begrenzt, sondern ist Gegenstand für verschiedene Modifikationen, solange diese im Schutzbereich der vorliegenden Patentansprüche bleiben.
Konfiguration des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgeräts
1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche ein Beispiel des Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerätes zeigt, in welchem der später zu erläuternde Flüssigkeitsausstoßkopf (ebenso Aufzeichnungskopf genannt) montiert und genutzt werden kann.
Bezug nehmend auf 1 ist ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf auf einem Schlitten 107 montiert, der mit einer spiralförmigen Nut 106 einer Gewindespindel 105 eingreift, welche durch die Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen eines Antriebsmotors 102 durch Energieübertragungsritzel 103, 104 gedreht wird und in den Richtungen a und b zusammen mit dem Schlitten 107 entlang einer Führung 108 durch die Energie des Antriebsmotors 102 hin- und herbewegt wird. Eine Druckplatte 110 für ein Druckblatt P (Aufzeichnungsmedium), welches durch eine nicht dargestellte Beförderungsvorrichtung für das Aufzeichnungsmedium auf eine Schreibwalze 109 befördert wird, drückt das Druckblatt P über die Bewegungsrichtung des Schlittens zu der Schreibwalze 109 hin.
In der Umgebung eines Endes der vorher erwähnten Gewindespindel 105 sind Optokoppler 111, 112 vorgesehen, welche Erfassungseinrichtungen für die Ruheposition zum Bestätigen der Anwesenheit eines Hebels 107a des Schlittens 107 in diesem Bereich aufbauen, wodurch die Drehrichtung des Antriebsmotors 102 umgeschaltet wird. Es werden ebenso ein Trägerbauteil 113 zum Tragen eines Kappenbauteils 114 für das Abdecken der Vorderfläche mit den Ausstoßöffnungen des vorher erwähnten Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes 101 und Tintenabsaugeinrichtungen 115 zum Absaugen der Tinte, die zum Beispiel durch einen ungenutzten Ausstoß des Kopfes 101 ausgestoßen wurde und in dem Kappenbauteil 114 vorhanden ist, gezeigt. Die Absaugeinrichtung 115 führt Absaugwiederherstellung des Kopfes 101 durch eine Apertur 116 in der Kappe aus. Es werden ebenso ein Reinigungswischer 117 und ein bewegliches Bauteil 118 für das Bewegen des Wischers 117 gezeigt und der Wischer 117 und das bewegliche Bauteil 118 werden von einem Trägerbauteil 119 des Hauptkörpers getragen. Der Wischer 117 ist nicht auf die dargestellte Form begrenzt, sondern kann aus jedem anderen bekannten Reinigungswischer zusammengesetzt sein. Ein Hebel 120, der für das Beginnen des Vorgangs der Absauwiederherstellung verwendet wird, wird durch eine Nocke 121 bewegt, die mit dem Schlitten 107 eingreift, wodurch die Übertragung der Antriebsenergie des Motors 102 durch bekannte Übertragungseinrichtungen wie eine Kupplung gesteuert werden. Eine Tintenstrahl-Aufzeichnungs-Steuereinheit für das Versorgen von Wärme erzeugenden Elementen (nicht gezeigt), die in dem Aufzeichnungskopf 101 vorgesehen sind, mit Antriebssignalen und das Steuern der Funktion des vorher erwähnten Mechanismus ist in dem Hauptkörper des Geräts bereitgestellt und ist folglich nicht dargestellt.
Das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät 100 der vorstehend beschriebenen Konfiguration führt durch die Hin- und Herbewegung des Aufzeichnungskopfes 101 über die gesamte Breite des Druckblattes P Aufzeichnen auf dem Druckblatt (Aufzeichnungsmedium) P aus, welches auf die Schreibwalze 109 durch die nicht dargestellte Beförderungsvorrichtung für das Aufzeichnungsmedium befördert wird.
Konfiguration des Flüssigkeitsausstoßkopfes
2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F sind Querschnittsansichten eines Flüssigkeitsausstoßkopfes, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, zusammen mit seinen Flüssigkeitsflusswegen, welche Schritte von charakteristischen Phänomenen darin zeigen.
Der Flüssigkeitsausstoßkopf, welcher in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, ist als ein Ausstoßenergie erzeugendes Element für den Ausstoß von Flüssigkeit mit einem Wärme erzeugenden Bauteil 52 zum Aufbringen thermischer Energie auf die Flüssigkeit auf einem ebenen Elementsubstrat 51 versehen und ein Flüssigkeitsflussweg 10 ist entsprechend zu dem Wärme erzeugenden Bauteil 52 auf dem Elementsubstrat 51 bereitgestellt. Der Flüssigkeitsflussweg 10 steht mit einer Ausstoßöffnung 18 und ebenso mit einer gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 für die Versorgung mehrerer Flüssigkeitsflusswege 10 mit Flüssigkeit in Verbindung und empfängt Flüssigkeit mit einer Menge entsprechend zu jener der aus der Ausstoßöffnung 18 ausgestoßenen Flüssigkeit. Ein Meniskus M wird in der Umgebung der Ausstoßöffnung 18 zwischen einer Kapillarkraft, die durch die Innenwand der Ausstoßöffnung 18 und dem damit in Verbindung stehenden Flüssigkeitsflussweg 10 erzeugt wurde, und einem normaler Weise negativen Innendruck der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 im Gleichgewicht gehalten.
Der Flüssigkeitsflussweg 10 wird durch ein aneinander grenzendes Elementsubstrat 51, welches mit dem Wärme erzeugenden Bauteil 52 versehen ist, und einer oberen Platte 50 gebildet und ein Blasen erzeugender Bereich 11 zum Erzeugen einer Blase in der Ausstoßflüssigkeit durch schnelles Erhitzen des Wärme erzeugenden Bauteils 52 ist in der Umgebung der Grenze zwischen dem Wärme erzeugenden Bauteil 52 und der Ausstoßflüssigkeit vorhanden. In dem Flüssigkeitsflussweg 10 mit dem Blasen erzeugenden Bereich 11 ist ein bewegliches Bauteil 31 so bereitgestellt, dass wenigstens ein Teil davon dem Wärme erzeugenden Bauteil 52 gegenüberliegt. Das bewegliche Bauteil 31 hat ein freies Ende 32 an der stromabwärtigen Seite näher an der Ausstoßöffnung 18 und wird durch ein Trägerbauteil 34, das an der stromaufwärtigen Seite vorgesehen ist, getragen. Insbesondere ist in der vorliegenden Ausführungsform, um das Wachstum der stromaufwärtigen Hälfte der Blase zu unterdrücken, welche die Rückwärtswelle zu der stromaufwärtigen Seite und die Massenkraft der Flüssigkeit beeinflusst, das freie Ende 32 in der ungefähren Mitte des Blasen erzeugenden Bereiches 11 positioniert. Mit dem Wachstum der in dem Blasen erzeugenden Bereich 11 erzeugten Blase wird das bewegliche Bauteil 31 in Bezug auf das Trägerbauteil 34 beweglich. Ein Drehpunkt 33 für eine solche Bewegung stellt den Trägerabschnitt des beweglichen Bauteils 31 durch das Trägerbauteil 34 dar.
Über dem Mittelabschnitt des Blasen erzeugenden Bereiches 11 ist ein Anschlag (begrenzender Abschnitt) 64 zum Begrenzen der Bewegung des beweglichen Bauteils 31 innerhalb eines gewissen Bereiches vorgesehen, um das Wachstum der stromaufwärtigen Hälfte der Blase zu unterdrücken. In dem Flüssigkeitsfluss von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zu der Ausstoßöffnung 18 ist an der stromaufwärtigen Seite des Anschlags 64 ein Bereich 65 mit niedrigem Flusswiderstand vorgesehen, in welchem der Flusswiderstand relativ niedriger als in dem Flüssigkeitsflussweg 10 ist. In einem solchen Bereich 65 hat der Flussweg eine Struktur ohne die obere Wand oder mit einem größeren Querschnitt, um den Widerstand gegen die Flüssigkeitsbewegung zu verringern.
Die zuvor beschriebene Konfiguration stellt eine konventionell nicht erhältliche charakteristische Kopfstruktur zur Verfügung, in welcher der Flüssigkeitsflussweg 10 einschließlich des Blasen erzeugenden Bereiches 11 durch den Kontakt des verschobenen beweglichen Bauteils 31 und des Anschlags 64 einen im Wesentlichen geschlossenen Raum aufbaut, welcher die Ausstoßöffnung 18 ausschließt.
Im Folgenden wird eine detaillierte Erläuterung des Vorgangs des Flüssigkeitsausstoßes des Flüssigkeitsausstoßkopfes der vorliegenden Ausführungsform gegeben.
2A zeigt einen Zustand vor dem Aufbringen von Energie, wie beispielsweise elektrische Energie, auf das Wärme erzeugenden Bauteil 52, also vor der Wärmeerzeugung durch das Wärme erzeugende Bauteil. Es ist wichtig, zu bemerken, dass das bewegliche Bauteil 31 in einer solchen Position vorgesehen ist, dass es der stromaufwärtigen Hälfte der Blase gegenüberliegt, welche durch die Wärme des Wärme erzeugenden Bauteils 52 erzeugt wurde, und dass der Anschlag 64 zum Begrenzen der Bewegung des beweglichen Bauteils 31 über der Mitte des Blasen erzeugenden Bereiches 11 vorgesehen ist. Auf diese Weise wird die stromaufwärtige Hälfte der Blase durch das bewegliche Bauteil 31 durch die Anordnung davon und die Struktur des Flüssigkeitsflussweges unterdrückt.
2B zeigt einen Zustand, bei dem ein Teil der Flüssigkeit in dem Blasen erzeugenden Bereich 11 durch das Wärme erzeugende Bauteil 52 erhitzt wird und eine Blase, die sich aus dem Filmsieden ergibt, nahezu zum Maximum gewachsen ist. In diesem Zustand schreitet eine Druckwelle, die sich aus der Erzeugung der Blase 40 ergibt, in den Flüssigkeitsflussweg 10 voran, wodurch sich die Flüssigkeit von dem Mittelabschnitt des Blasen erzeugenden Bereiches zu den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten bewegt und an der stromaufwärtigen Seite das bewegliche Bauteil 31 durch den Flüssigkeitsfluss, der sich aus dem Wachstum der Blase 40 ergibt, verschoben wird, während in der stromabwärtigen Seite ein Ausstoßtropfen 66 bereit ist, aus der Ausstoßöffnung 18 ausgestoßen zu werden. Die Flüssigkeitsbewegung in der stromaufwärtigen Seite, nämlich zu der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 hin, wird aufgrund der Gegenwart des Bereiches 65 mit niedrigem Flusswiderstand ein großer Fluss, wo der Widerstand des Flussweges gegen die Flüssigkeitsbewegung kleiner als in der stromabwärtigen Seite ist und die Flüssigkeitsbewegung wird dadurch erleichtert, aber, wenn das bewegliche Bauteil 31 zu einer Position nahe am oder in Kontakt mit dem Anschlag 64 verschoben wird, wird die Verschiebung über einen solchen Zustand hinaus begrenzt und die Flüssigkeitsbewegung zu der stromaufwärtigen Seite hin wird signifikant begrenzt. Als ein Ergebnis wird das Wachstum der Blase 40 zu der stromaufwärtigen Seite hin ebenso durch das bewegliche Bauteil 31 begrenzt. In dieser Art und Weise wird ein maximaler Flusswiderstand an der stromaufwärtigen Seite des Blasen erzeugenden Bereiches gebildet, wodurch das Wachstum der Blase an der stromaufwärtigen Seite im Wesentlichen konstant aufrecht erhalten wird. Eine solche Konfiguration ermöglicht es, die Bildung des Ausstoßflüssigkeitstropfens zu stabilisieren und die Eigenschaften selbst abhängig von der Antwortfrequenz zu verbessern.
Da die Flüssigkeit eine große Bewegungskraft zu der stromaufwärtigen Seite hin hat, wird ebenso in einem solchen Zustand das bewegliche Bauteil 31 einer großen Zugspannung zu der stromaufwärtigen Seite hin unterworfen. Ebenso läuft ein Teil der Blase 40, von welcher das Wachstum durch das bewegliche Bauteil 31 begrenzt ist, durch schmale Zwischenräume zwischen den seitlichen Kanten des beweglichen Bauteils 31 und den seitlichen Wänden, welche den Flüssigkeitsflussweg 10 aufbauen, und häuft sich zu den Oberflächenseite des beweglichen Bauteils 31 hin auf. Eine solche Blase wird hiernach „aufgehäufte Blase (41)" genannt.
In diesem Zustand hat der gesamte Flüssigkeitsflussweg von dem beweglichen Bauteil 31 zu der Ausstoßöffnung eine Struktur des graduellen Ausbreitens von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite hin.
In der vorliegenden Ausführungsform hat ein Abschnitt des Flüssigkeitsflussweges zwischen der Blase 40 an der Seite der Ausstoßöffnung und der Ausstoßöffnung einen „linearen Verbindungszustand", in welchem der Flussweg in Bezug auf den Flüssigkeitsfluss gerade ist. Bevorzugter wird die Ausbreitungsrichtung der bei der Blasenbildung erzeugten Druckwelle so eingestellt, dass sie linear mit der Richtung des sich ergebenden Flüssigkeitsflusses und des Ausstoßes zusammenfällt, wodurch ein idealer Zustand realisiert wird, in welchem die Ausstoßzustände wie beispielsweise die Ausstoßrichtung und die Ausstoßgeschwindigkeit des Tropfens 66 in einem extrem hohen Niveau stabilisiert werden. In der vorliegenden Erfindung kann als eine Bedingung zum Realisieren oder im Wesentlichen Realisieren eines solchen idealen Zustands eine Konfiguration eingesetzt werden, in der die Ausstoßöffnung 18 und das Wärme erzeugende Bauteil 52, insbesondere der stromabwärtige Abschnitt (an der Seite der Ausstoßöffnung) des Wärme erzeugenden Bauteils, mit Einfluss auf die stromabwärtige Seite der Blase linear verbunden sind. Eine solche Konfiguration entspricht einem Zustand, in dem, in Abwesenheit der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsflussweg, das Wärme erzeugende Bauteil, insbesondere die stromabwärtige Seite davon, von der Außenseite der Ausstoßöffnung beobachtet werden kann.
Da andererseits die Verschiebung des beweglichen Bauteils 31 durch den Anschlag 64 begrenzt ist, verbleibt der stromaufwärtige Abschnitt der Blase 40 in einer kleinen Größe, was das bewegliche Bauteil 31 durch die Massekraft des Flüssigkeitsflusses in einer konvexen Form zu der stromaufwärtigen Seite hin biegt und das bewegliche Bauteil 31 mit einer Spannung darin belastet. In diesen Bereichen wird die Menge der in den stromaufwärtigen Bereich eindringenden Blase durch den Anschlag 64, die Scheidewand 53 des Flüssigkeitsflussweges, das bewegliche Bauteil 31 und den Drehpunkt 33 im Wesentlichen als nicht vorhanden aufrecht erhalten (obwohl eine teilweise aufgehäufte Blase durch einen 10 μm nicht übersteigenden Zwischenraum zwischen dem beweglichen Bauteil 31 und der Scheidewand 53 toleriert wird).
In dieser Art und Weise wird der Flüssigkeitsfluss zu der stromaufwärtigen Seite hin signifikant begrenzt, wodurch der Nebensignaleffekt der Flüssigkeit auf die benachbarten Ausstoßöffnungen und ebenso der entgegengesetzte Flüssigkeitsfluss und die Druckvibration in dem Flüssigkeitszufuhrweg verhindert werden, welche das Wiedereinfüllen der Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit hindern, wie später erläutert werden wird.
2C zeigt einen Zustand, in dem nach dem vorher erwähnten Filmsieden der negative Druck in der Blase die Flüssigkeitsbewegung in dem Flüssigkeitsflussweg zu der stromabwärtigen Seite hin überwindet, wodurch die Blase 40 beginnt, sich zusammenzuziehen. Da die Kraft der Flüssigkeitsbewegung in der stromaufwärtigen Richtung, welche sich aus dem Blasenwachstum ergibt, in diesem Punkt weiter stark verbleibt, verbleibt das bewegliche Bauteil 31 für einen gewissen Zeitraum nach dem Beginn des Zusammenziehens der Blase 40 in Kontakt mit dem Anschlag 64, wodurch das Zusammenziehen der Blase hauptsächlich eine Flüssigkeitsbewegung von der Ausstoßöffnung 18 zu der stromaufwärtigen Seite hin erzeugt. Da das bewegliche Bauteil 31 in konvexer Form zu der stromaufwärtigen Seite hin gebogen ist und mit einer Spannung darin in dem in 2B gezeigten Zustand beaufschlagt ist, neigt es dazu, in dem in 2C gezeigten Zustand solche Spannung zu entspannen und zu der stromaufwärtigen Seite hin eine konkave Form anzunehmen, wodurch der Flüssigkeitsfluss von der stromaufwärtigen Seite zurückgezogen wird. Daher überwindet an einem gewissen Punkt die Rückzugkraft des beweglichen Bauteils die vorher erwähnte Bewegungskraft der Flüssigkeit zu der stromaufwärtigen Seite hin, wodurch ein leichter Flüssigkeitsfluss von der stromaufwärtigen Seite zu der Ausstoßöffnung hin erzeugt wird, wodurch das bewegliche Bauteil 31 seine Biegung verringert und die Verschiebung zu der konkaven Form zu der stromaufwärtigen Richtung hin beginnt. Auf diese Weise wird temporär ein nicht im Gleichgewicht befindlicher Zustand zwischen den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seiten der Blase 40 erzeugt, in welchem die Flüssigkeit im Gesamten in dem Flussweg zu der Ausstoßöffnung hin fließt.
Unmittelbar danach wird der Flüssigkeitsflussweg 10, welcher den Blasen erzeugenden Bereich 11 einschließt, weiterhin als ein im Wesentlichen geschlossener Raum, welcher die Ausstoßöffnung 18 ausschließt, durch den weiterhin verbleibenden Kontakt des verschobenen beweglichen Bauteils 31 mit dem Anschlag 64 aufrecht erhalten, so dass die Energie des Zusammenziehens der Blase 40 stark eine Kraft zum Bewegen der Flüssigkeit in der Umgebung der Ausstoßöffnung 18 zu der stromaufwärtigen Seite hin ausübt. An diesem Punkt wird folglich der Meniskus M signifikant von der Ausstoßöffnung 18 in den Flüssigkeitsflussweg 10 hin eingezogen, wobei eine mit dem Ausstoßtropfen 66 verbundene Flüssigkeitssäule umgehend mit einer starken Kraft abgeschnitten wird. Als ein Ergebnis wird, wie in 2D gezeigt wird, der Untertropfen oder Satellit 67, welcher außerhalb der Ausstoßöffnung 18 verbleibt, verringert.
2D zeigt einen Zustand, in dem der Vorgang des Verschwindens der Blase nahezu abgeschlossen ist und der Ausstoßtropfen 66 von dem Meniskus M abgetrennt ist. In dem Bereich 65 mit niedrigem Flusswiderstand überwinden die abstoßende Kraft des beweglichen Bauteils 31 und die Kontaktkraft der Blase 40 in dem Vorgang des Verschwindens die Bewegungskraft der Flüssigkeit zu der stromaufwärtigen Richtung hin, wodurch eine abwärtige Bewegung des beweglichen Bauteils 31 und des sich ergebenden Flusses zu der stromabwärtigen Seite in dem Bereich 65 mit niedrigem Flusswiderstand initiiert, wodurch das bewegliche Bauteil 31 und der Anschlag 64 von dem Kontakt oder im Wesentlichen Kontaktzustand freigegeben werden. Als ein Ergebnis wird der Flüssigkeitsfluss der stromabwärtigen Seite hin zu dem Bereich 65 mit niedrigem Flusswiderstand aufgrund des niedrigen Flusswiderstandes sehr schnell ein großer Fluss, wodurch er durch den Abschnitt des Anschlags 64 in den Flüssigkeitsflussweg 10 eintritt. Auf diese Weise nimmt der Flüssigkeitsfluss, der sehr schnell den Meniskus M in den Flüssigkeitsfluss 10 hinein zieht, ab und der Meniskus M beginnt, mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit zu der Position vor der Erzeugung der Blase zurückzukehren, mit einem so gut wie möglichen Abtrennen der außerhalb der Flüssigkeitsausstoßöffnung 18 bleibenden oder mit einer konvexen Form zu der Ausstoßöffnung 18 hin gebildeten Flüssigkeitssäule. Insbesondere werden der zurückkehrende Fluss des Meniskus M und der wieder auffüllende Flüssigkeitsfluss von der stromaufwärtigen Seite vereinigt, um zwischen der Ausstoßöffnung 18 und dem Heizer 2 einen Bereich zu bilden, in dem die Flussgeschwindigkeit nahezu Null ist, wodurch eine umgehende Konvergenz des Meniskus M erreicht wird. Auf diese Weise ermöglicht es die vorliegende Erfindung, den durch Abtrennung der Flüssigkeitssäule gebildeten Satelliten zu verringern, der auf dem Druck abgeschieden wurde, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird, oder der in der Umgebung der Ausstoßöffnung abgeschieden wurde, wodurch die Ausstoßrichtung des Flüssigkeitstropfens nachteilig beeinflusst wird oder zu einem fehlerhaften Ausstoß führt, obwohl solche Phänomene ebenso von der Viskosität und der Oberflächenspannung der Tinte abhängen.
Da ebenso der Meniskus M selbst beginnt, zurückzukehren, bevor er signifikant in den Flüssigkeitsflussweg hinein gezogen wird, und das Zurückkehren in einer kurzen Zeit abschließt, obwohl sogar die Bewegungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit selbst nicht so groß ist, wird angenommen, dass es möglich ist, das Überschießen des Meniskus zu verringern, nämlich die Bewegung des Meniskus zu der Außenseite hin über die Ausstoßöffnung 18 hinaus und innerhalb einer extrem kurzen Zeitspanne die dämpfende Vibration abzuschließen, welche nach einem solchen Überschießen auftritt und an der Ausschlussöffnung 18 konvergiert. Da eine solche dämpfende Vibration ebenso die Druckqualität sehr schädlich beeinflusst, ermöglicht die vorliegende Erfindung das Drucken mit hoher Geschwindigkeit in einer stabilen Art und Weise.
Da darüber hinaus der vorher erwähnte Flüssigkeitsfluss in dem Flüssigkeitsflussweg 10 durch den Abschnitt zwischen dem beweglichen Bauteil 31 und dem Anschlag 64 die Flussgeschwindigkeit an der Wand der oberen Platte 50 steigert, wie in 2D gezeigt wird, können kleine Blasen, welche in diesem Bereich verbleiben, extrem verringert werden, so dass die Stabilität des Flüssigkeitsausstoßes verbessert wird.
Andererseits sind einige der Satelliten 67, welche unmittelbar nach den Ausstoßtropfen 66 erzeugt wurden, durch das in 2C gezeigte schnelle Ziehen des Meniskus sehr nahe daran und werden einem sogenannten Phänomen des Nachlaufstroms unterworfen, in welchem ein solcher Satellit durch die dahinter erzeugten Luftwirbel zu dem Ausstoßtropfen 66 hin gezogen wird.
Im Folgenden wird das vorher erwähnte Phänomen im größeren Detail erläutert. In dem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf wird der Flüssigkeitstropfen zum Zeitpunkt des Ausstoßes aus der Ausstoßöffnung keine Kugel (Sphäre), sondern wird in einem Zustand nahe an einer Flüssigkeitssäule mit einem sphärischen Abschnitt am führenden Ende ausgestoßen. Es ist ebenso bekannt, dass ein Endabschnitt, wenn er von dem Haupttropfen gezogen wird und der Meniskus davon abgeschnitten wird, einen Satellitenpunkt bildet, welcher zusammen mit dem Haupttropfen zu dem Aufzeichnungsmedium hin fliegt. Ein solcher Satellitenpunkt, welcher nach dem Haupttropfen fliegt und eine niedrige Fluggeschwindigkeit hat, weil er durch den Meniskus gezogen wird, landet an einer von der Landeposition des Haupttropfens unterschiedlichen Position, wodurch die Druckqualität verschlechtert wird. In dem Flüssigkeitsausstoßkopf mit einer größeren den Meniskus ziehenden Kraft als in dem herkömmlichen Flüssigkeitsausstoßkopf wird der dem Haupttropfen folgende Endabschnitt stark zurückgezogen, so dass der Endabschnitt und der Meniskus einer stärkeren trennenden Kraft unterworfen werden und früher getrennt werden. Konsequenter Weise wird der von dem Endabschnitt gebildete Satellit kleiner und ist näher am Haupttropfen. Da darüber hinaus der Endabschnitt nicht weiterhin durch den Meniskus gezogen wird, wird die Ausstoßgeschwindigkeit nicht niedriger und der Satellit 67 wird durch das sogenannte Phänomen des Nachlaufstroms zu dem Ausstoßtropfen 66 hin gezogen.
2E zeigt einen Zustand, in dem der in 2D gezeigte Zustand weiter fortschreitet. Der Satellit 67 kommt immer dichter zu dem Tropfen 66 und die anziehende Kraft durch das Phänomen des Nachlaufstroms steigt ebenso an. Andererseits induziert die Flüssigkeitsbewegung von der stromaufwärtigen Seite zu der Ausstoßöffnung 18 hin einen Flüssigkeitszug von der stromaufwärtigen Seite und ein Flüssigkeitsherausdrücken zu der Ausstoßöffnung 18 hin durch den Abschluss der Extinktion der Blase 40 und das Überschießen in der Bewegung des beweglichen Bauteils 31 zu einer niedrigeren Position als die anfängliche Position. Daneben steigt der Flüssigkeitsfluss zu der Ausstoßöffnung 18 hin durch einen Anstieg des Querschnitts des Flüssigkeitsflussweges einschließlich des Anschlags 64 an, wodurch die Rückkehr des Meniskus M zu der Ausstoßöffnung 18 beschleunigt wird. Diese Tatsachen verbessern die Wiederauffülleigenschaften der vorliegenden Ausführungsform drastisch.
Ebenso wird in dem Fall, dass eine Kavitation beim Verschwinden der Blase erzeugt wird, da der Punkt des Verschwindens der Blase und die Ausstoßöffnung 18 durch die abwärtige Bewegung des beweglichen Bauteils 31 getrennt werden, die Einschlagwelle, welche von einer solchen Kavitation herrührt, nicht direkt zu der Ausstoßöffnung 18 übertragen, sondern wird hauptsächlich durch die das bewegliche Bauteil 31 absorbiert. Auf diese Weise werden kleine Tropfen, Mikropunkte genannt, kaum von dem Meniskus durch die den Meniskus erreichende Einschlagwelle der Kavitation erzeugt und es wird angenommen, dass es möglich ist, die Phänomen der Abscheidung von solchen Mikropunkten auf dem Druck, was zu der Verschlechterung der Bildqualität führt, oder in der Umgebung der Ausstoßöffnung 18, was die Stabilität des Flüssigkeitsausstoßes verschlechtert, drastisch zu verringern.
Ebenso wird die Position der Kavitation, welche sich aus dem Verschwinden der Blase ergibt, durch das bewegliche Bauteil 31 zu der Drehachse hin verschoben, wodurch der Schaden an dem Heizer 2 verringert wird. Ebenso wird eine erzwungene Bewegung der viskosierten Tinte zwischen dem beweglichen Bauteil 31 und dem Heizer 2 induziert, was solche Tinte von dem geschlossenen Bereich ausschließt, wodurch die Beständigkeit der Ausstoßfähigkeit verbessert wird. Zur gleichen Zeit verringert dieses Phänomen die Kogation auf dem Heizer in diesem Bereich, wodurch die Stabilität des Flüssigkeitsausstoßes verbessert wird.
2F zeigt einen Zustand, in dem der in 2E gezeigte Zustand weiter fortschreitet und der Satellit 67 in den Ausstoßtropfen 66 eingefangen wird. Ein solches Vereinigen des Ausstoßtropfens 66 und des Satelliten 67 tritt nicht in notwendiger Weise bei jedem Ausstoß in anderen Ausführungsformen auf und kann abhängig von verschiedenen Bedingungen auftreten oder nicht. Durch wenigstens Verringern oder vollständiges Eliminieren des Satelliten jedoch werden die Landepositionen des Haupttropfens und des Satelliten auf dem Aufzeichnungsmedium kaum verschoben, wodurch der Einfluss auf die Druckqualität extrem klein wird. Es wird daher als möglich angesehen, die Bildschärfe zu steigern, wodurch die Druckqualität verbessert wird, und die Nachteile des Verschmierens des Druckmediums oder des Inneren des Aufzeichnungsgerätes durch den von solchen Satelliten gebildeten Nebel zu verringern.
Andererseits beginnt das bewegliche Bauteil 31 nach dem Überschießen, sich zu dem Anschlag 64 zu bewegen und eine solche Bewegung konvergiert durch die dämpfende Vibration, welche durch die Form und den E-Modul (Young's modulus) des beweglichen Elements 31 und die Viskosität und spezifische Dichte der Flüssigkeit in dem Flussweg bestimmt wird, und das bewegliche Bauteil 31 hält abschließend an der anfänglichen Position an.
Die aufwärtige Bewegung des beweglichen Bauteils 31 steuert den Flüssigkeitsfluss von der gemeinsamen Flüssigkeitskammer 13 zu der Ausstoßöffnung 18 hin, wodurch die Bewegung des Meniskus M umgehend in der Umgebung der Ausstoßöffnung konvergiert. Es wird folglich als möglich angesehen, Faktoren signifikant zu verringern, welche den Ausstoßzustand instabil machen und die Druckqualität verschlechtern, wie beispielsweise das Phänomen des Überschießens des Meniskus.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf den Flüssigkeitsausstoßkopf der zuvor beschriebenen Konfiguration anwendbar, sondern auch auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, in welchem die auf dem Wärme erzeugenden Bauteil erzeugte Blase durch die Ausstoßöffnung mit der Luft in Verbindung steht, oder auf einen Flüssigkeitsausstoßkopf, welcher ein elektromechanisch umwandelndes Element wie ein Piezoelement als das die Ausstoßenergie erzeugende Einrichtung anwendet.
Konfiguration der Anordnung der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfes
Die 3 bis 5 sind schematische Ansichten, die Beispiele der Konfiguration der Anordnung der Ausstoßöffnungen in verschiedenen Aufzeichnungsköpfen zeigen, welche die vorliegende Erfindung realisieren. Diese Zeichnungen zeigen einen Zustand, der durch den Aufzeichnungskopf auf die Druckoberfläche des Druckblatts blickt, wobei HAUPT die Hauptscannrichtung (Richtung der Blattbeförderung) anzeigt und UNTER die Unterscannrichtung anzeigt.
(1) Aufzeichnungskopf 1
Wie in 3 gezeigt wird, ist der Aufzeichnungskopf 1 mit einer Ausstoßöffnungsanordnung Bk1 für die schwarze Tinte als die erste Tinte und Ausstoßöffnungsanordnungen C1, C2, C3 für die Farbtinten versehen, die gegenseitig parallel in der Unterscannrichtung stehen. Die Ausstoßöffnungsanordnungen C1, C2, C3 dienen für den Ausstoß der Farbtinte von gegenseitig unterschiedlichen Farben und sind entlang der Hauptscannrichtung linear angeordnet. Die Breite der Ausstoßöffnungsanordnung Bk1 für die schwarze Tinte ist ungefähr die gleiche wie die der linearen Ausrichtung der drei Farbausstoßöffnungsanordnungen C1, C2, C3.
Der Aufzeichnungskopf 1 der zuvor beschriebenen Konfiguration stellt eine repräsentative Konfiguration eines Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dar, in welchem der Geschwindigkeit des schwarzen Drucks und den Herstellungskosten des Aufzeichnungskopfes Priorität gegeben wird.
(2) Aufzeichnungskopf 2
Wie in 4 gezeigt wird, ist der Aufzeichnungskopf 2 mit einer Ausstoßöffnungsanordnung Bk2 für die schwarze Tinte als die erste Tinte und Ausstoßöffnungsanordnungen C4, C5, C6 für die Farbtinten versehen, die gegenseitig parallel in der Unterscannrichtung stehen. Die Ausstoßöffnungsanordnungen Bk2, C4, C5, C6 haben die gleiche Breite.
Der Aufzeichnungskopf 2 der zuvor beschriebenen Konfiguration stellt eine repräsentative Konfiguration des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes dar, in welcher der Druckgeschwindigkeit sowohl des Schwarz als auch der Farben Priorität gegeben wird.
(3) Aufzeichnungskopf 3
Wie in 5 gezeigt wird, ist der Aufzeichnungskopf 3 mit Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 für die schwarze Tinte als die erste Tinte und fünf Ausstoßöffnungsanordnungen C7 bis C11 für die Farbtinten versehen, die gegenseitig parallel in der Unterscannrichtung stehen. Die Ausstoßöffnungsanordnungen C7 bis C11 für die Farbtinten haben die gleiche Breite, während die Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 für die schwarze Tinte eine Breite etwa zweimal jene der Ausstoßöffnungsanordnungen C7 bis C11 für die Farbtinten hat.
Eine solche Konfiguration des Aufzeichnungskopfes 3 verbessert nicht nur die Geschwindigkeit des schwarzen Drucks, sondern ermöglicht es ebenso, die gleiche sequentielle Abfolge von Farbtinten, die auf das Aufzeichnungsblatt ausgestoßen werden, in jeder Scannrichtung des Aufzeichnungskopfes 3 durch Anwenden von Tinten der gleichen Farbe in C7 und C11 und in C8 und C10 zu erhalten. Spezieller kann die sequentielle Abfolge der auf das Aufzeichnungsblatt ausgestoßenen Farbtinten durch den Ausstoß der Farbtinten in der Abfolge von C7, C8 und C9 im Fall des Scannens des Aufzeichnungskopfes 3 in einer Richtung a und in der Abfolge von C11, C10 und C9 im Fall des Scannens des Aufzeichnungskopfes 3 in einer Richtung b gleich gemacht werden.
Im Gegensatz zu anderen Aufzeichnungsköpfen (zum Beispiel dem in 4 gezeigten), in welchen die sequentielle Abfolge der Farbe zwischen der Vorwärts- und Rückwärtsscannbewegung unterschiedlich ist, ist der Aufzeichnungskopf 3 frei von dem Unterschied in der Farberzeugung, was sich aus der unterschiedlichen sequentiellen Überlegungsabfolgen der Tinten auf die Aufzeichnungsblätter ergibt, welche durch das Umschalten der Scannrichtung hervorgerufen wird, wodurch ein zufrieden stellendes Drucken in beide Scannrichtungen und Erreichen von Farbdruck mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht wird.
Im Fall des Ausführens des schwarzen Drucks nur mit dem Aufzeichnungskopf 3, wird die schwarze Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 über ihre gesamte Breite aktiviert, wodurch ein Druckvorgang mit hoher Geschwindigkeit stattfindet. Andererseits wird in dem Fall, dass der schwarze Druck und der Farbdruck gemischt werden, die schwarze Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 nur in einer Hälfte davon an der stromaufwärtigen Seite der Farbausstoßöffnungsanordnungen C7 bis C11 in der Richtung der Blattbeförderung (nämlich ein Abschnitt A in 5) verwendet, so dass der schwarze Druck ausgeführt wird, wodurch ein schwarzer Druckbereich vor den Farbdrucken gebildet wird. Dann wird das Aufzeichnungsmedium in der Richtung der Blattbeförderung um Hälfte der Breite der schwarzen Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 befördert und der Farbdruck wird auf der vorher erwähnten schwarzen Druckbereich ausgeführt.
Tinte
(1) Schwarze Tinte
Als das schwarze Pigment in der schwarzen Tinte kann zum Beispiel Kohlenschwarz (Ruß) in vorteilhafter Weise angewendet werden. Das Kohlenschwarz kann in der Tinte durch Selbstdispersion oder einen Dispergator dispergiert werden.
Selbst dispergierendes Kohlenschwarz
Das selbst dispergierende Kohlenschwarz kann zum Beispiel Kohlenschwarz sein, in welchem wenigstens ein hydrophiles Radikal (anionisch oder kationisch) als ein ionisches Radikal an der Oberfläche des Kohlenschwarzes entweder direkt oder durch eine andere atomare Gruppe gebunden ist. Ein solches selbst dispergierendes Kohlenschwarz ermöglicht es, die Zugabe eines Dispergators für das Dispergieren des Kohlenschwarzes zu verringern oder vollständig darauf zu verzichten.
Für das Kohlenschwarz, in welchem ein anionisches Radikal an die Oberfläche entweder direkt oder durch eine andere atomare Gruppe gebunden ist, schließen Beispiele des oberflächlich gebundenen hydrophilen Radikals -COO(M2), -SO₃(M2), -PO₃H(M2) und -PO₃(M2)₂ ein, wobei M2 ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammoniumradikal oder organisches Ammoniumradikal darstellt. Unter diesen kann selbst dispergierendes Kohlenschwarz, welches durch oberflächliches Binden von -COO(M2) oder -SO₃(M2) anionisch geladen ist, in der vorliegenden Erfindung aufgrund der zufrieden stellenden Dispersionseigenschaften in der Tinte besonders vorteilhaft verwendet werden. Ebenso schließen in dem vorher erwähnten M2 Beispiele des Alkalimetalls Li, Na, K, Rb und Cs ein. Beispiele des organischen Ammoniumradikals schließen Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Methanolammonium, Dimethanolammonium und Trimethanolammonium ein. Die Tinte der vorliegenden Ausführungsform, welche selbst dispergierendes Kohlenschwarz enthält, in welchem M2 ein Ammoniumradikal oder ein organisches Ammoniumradikal ist, kann die Feuchtigkeitsbeständigkeit des aufgezeichneten Bildes verbessern und kann folglich insbesondere vorteilhaft in diesem Bezug angewendet werden. Dies ist vermutlich, weil das Ammoniumradikal zersetzt wird und Ammoniak verdampft, wenn eine solche Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium abgeschieden wird. Das selbst dispergierende Kohlenschwarz, in welchem M2 ein Ammoniumradikal ist, kann zum Beispiel durch Ersetzen von M2 in dem selbst dispergierenden Kohlenschwarz, in welchem M2 ein Alkalimetall ist, durch ein Ammoniumsalz durch ein Ionenaustauschverfahren oder durch Zugeben einer Säure, um einen H Typ zu erhalten, und dann Zugeben von Ammoniumhydroxid, um ein Ammoniumradikal als M2 zuzusetzen, erhalten werden.
Das selbst dispergierende Kohlenschwarz kann zum Beispiel durch Oxidieren von Kohlenschwarz mit Natriumhyprochlorit hergestellt werden, wodurch chemisch ein -COONa Radikal an die Oberfläche des Kohlenschwarzes gebunden wird.
Die verschiedenen vorher erwähnten hydrophilen Radikale können direkt an die Oberfläche des Kohlenschwarzes oder indirekt auf dem Wege einer anderen atomaren Gruppe gebunden werden. Beispiele einer solchen anderen atomaren Gruppe schließen ein lineares oder verzweigtes Alkylenradikal mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, ein substituiertes oder unsubstituiertes Phenylenradikal und ein substituiertes oder unsubstituiertes Naphthylenradikal ein. Der Substituent für das Phenylen- oder Naphthylenradikal kann zum Beispiel ein lineares oder verzweigtes Alkylradikal mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sein. Ebenso schließen Beispiele der Kombination von anderen atomaren Gruppe und des hydrophilen Radikals -C₂H₄COO(M2), -Ph-SO₃(M2) und -Ph-COO(M2) ein, wobei Ph ein Phenylradikal darstellt.
In der vorliegenden Erfindung können zwei oder mehr Sorten des vorher erwähnten selbst dispergierenden Kohlenschwarzes geeignet als das färbende Material der Tinte ausgewählt werden. Ebenso liegt die zugegebene Menge des selbst dispergierenden Kohlenschwarzes bevorzugt in einer Größenordnung von 0,1 bis 15 Gew.-% insbesondere 1 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Innerhalb eines solchen Bereiches kann das selbst dispergierende Kohlenschwarz einen zufrieden stellenden Dispersionszustand in der Tinte aufrecht erhalten. Ebenso kann ein Farbstoff als das färbende Material zusätzlich zu dem selbst dispergierenden Kohlenschwarz zugegeben werden, zum Beispiel um die Farbe der Tinte einzustellen.
Gewöhnliches Kohlenschwarz
Als das färbende Material für die schwarze Tinte kann ebenso gewöhnliches Kohlenschwarz des nicht selbst dispergierenden Typs angewendet werden. Solches Kohlenschwarz kann zum Beispiel Ofenschwarz, Lampenschwarz, Acetylenschwarz oder Kanalschwarz wie beispielsweise 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 (die Vorhergehenden werden von Columbia Inc. hergestellt), 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 (die Vorhergehenden werden von Cabott Inc. hergestellt), Farbschwarz FW1, Farbschwarz FW2, Farbschwarz FW2V, Farbschwarz FW18, Farbschwarz FW200, Farbschwarz S150, Farbschwarz S160, Farbschwarz S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Spezialschwarz 6, Spezialschwarz 5, Spezialschwarz 4A, Spezialschwarz 4 (die Vorhergehenden werden von Degussa Inc. hergestellt), Nr. 25, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 47, Nr. 52, Nr. 900, Nr. 2300, MCF-88, MA600, MA7, MA8, MA100 (die Vorhergehenden werden von Mitsubishi Chemical Co. hergestellt) etc. sein, aber diese Beispiele sind nicht einschränkend und es kann herkömmlich bekanntes Kohlenschwarz angewendet werden. Ebenso können magnetische Teilchen wie Magnetit oder Ferrit oder Titanschwarz als das schwarze Pigment angewendet werden.
Im Fall des Anwendens solches herkömmlichen Kohlenschwarzes als das Farbmaterial der schwarzen Tinte wird ein Dispergator bevorzugt in die Tinte zugegeben, um eine stabile Dispersion in der wässrigen Lösung zu erreichen. Zu diesem Zweck wird in vorteilhafter Weise ein Dispergator angewendet, welcher zum Beispiel mit einem ionischen Radikal versehen ist und dazu fähig ist, durch dessen Funktion Kohlenschwarz in dem wässrigen Medium stabil zu dispergieren. Beispiele eines solchen Dispergators schließen Styren-Acrylsäure-Copolymer, Styren-Acrylsäure-Alkylacrylateester-Copolymer, Styren-Maleinsäure-Copolymer, Styren-Maleinsäure-Alkylacrylatester-Copolymer, Styren-Methacrylsäure-Copolymer, Styren-Methacrylsäure-Alkylacrylatester-Copolymer, Styren-Maleinsäurehalbester-Copolymer, Vinylnaphthalen-Acrylsäure-Copolymer, Vinylnaphthalen-Maleinsäure-Copolymer, Styren-Maleinsäureanhydrid-Maleinsäurehalbester-Copolymer und Salze davon ein. Unter diesen sind Bevorzugte solche, die ein gewichtsgemitteltes Molekulargewicht in einer Größenordnung von 1.000 bis 30.000 insbesondere von 3.000 bis 15.000 haben.
Salz in der schwarzen Tinte
Ein Salz kann in der schwarzen Tinte enthalten sein, um eine Fluktuation der Bildqualität abhängig von der Sorte des Aufzeichnungsmediums zu verhindern und ein Bild mit hoher Qualität mit einer extrem hohen Dichte in stabiler Art und Weise zur Verfügung zu stellen.
Ebenso verhindert in dem Fall, in dem ein nur durch die schwarze Tinte gebildeter Abschnitt und ein durch die Mischung der schwarzen Tinte und der Farbtinte gebildeter Abschnitt in dem schwarzen Bereich in einem gleichen Dokument gemischt werden, ein in der Tinte enthaltenes Salz einen gegenseitigen Unterschied in der schwarzen Bilddichte zwischen diesen Abschnitten, wodurch ein Bild ohne visuell unerfreuliches Gefühl bereitgestellt wird.
Das in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung zu enthaltende Salz ist bevorzugt wenigstens eines, das aus (M1)₂SO₄, CH₃COO(M1), Ph-COO(M1), (M1)NO₃, (M1)Cl, (M1)Br, (M1)I, (M1)₂SO₃, und (M1)₂CO₃ ausgewählt wird, wobei M1 ein Alkalimetall, ein Ammoniumradikal oder ein organisches Ammoniumradikal darstellt und Ph ein Phenylradikal darstellt. Beispiele des Alkalimetalls schließen Li, Na, K, Rb und Cs ein. Beispiele des organischen Ammoniumradikals schließen Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Trimethanolammonium, Dimethanolammonium, Trimethanolammonium, Ethanolammonium, Diethanolammonium und Triethanolammonium ein. Unter den vorher erwähnten Salzen ermöglichen es insbesondere Schwefelsäuresalze (wie Kaliumsulfat) und Benzoesäuresalze (wie Ammoniumbenzoat), das Tintenstrahl-Aufzeichnungsbild mit exzellenter Qualität auf verschiedenen Aufzeichnungsmedien aufgrund zufrieden stellender Kompatibilität mit selbst dispergierendem Kohlenschwarz, spezieller aufgrund eines exzellenten Fest-Flüssig-Trenneffekts, wenn sie auf dem Aufzeichnungsmedium abgeschieden werden, zu erzeugen.
Der Gehalt des färbenden Materials, zum Beispiel des selbst dispegierenden Kohlenschwarz, in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt in einer Größenordnung von 0,1 bis 15 Gew.-%, insbesondere 1 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Ebenso ist der Gehalt des Salzes bevorzugt in einer Größenordnung von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Die Gehalte des färbenden Materials und des Salzes in der schwarzen Tinte in den vorher erwähnten Größenordnungen ermöglichen es, exzellentere Effekte bereitzustellen.
Wässriges Medium in der schwarzen Tinte
Das in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung anzuwendende wässrige Medium kann zum Beispiel Wasser oder eine Mischung von Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel sein. Als das wasserlösliche organische Lösungsmittel ist insbesondere ein Lösungsmittel mit einem Effekt des Verhinderns der Tintentrocknung bevorzugt. Beispiele von solchen Lösungsmitteln schließen Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol oder tert-Butylalkohol; Amide wie beispielsweise Dimethylformamid oder Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole wie beispielsweise Aceton oder Diacetonalkohol; Ether wie beispielsweise Tetrahydrofuran oder Dioxan; Polyalkylenglycole wie beispielsweise Polyethylenglycol oder Polypropylenglycol; Alkylenglycole mit 2 bis 6 Kohlenstoffatome wie beispielsweise Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol oder Diethylenglycol; niedere Alkyletheracetate wie beispielsweise Polyethylenglycolmonomethyletheracetat; Glycerin; nieder Alkylether oder mehrwertige Alkohole wie Ethylenglycolmonomethyl (oder Ethyl) ether, Diethylenglycolmethyl (oder Ethyl) ether, Triethylenglycolmonomethyl (oder Ethyl) ether; mehrwertige Alkohole wie Trimethylolpropan oder Trimethylolethan; N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon ein. Die vorher erwähnten wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können einzeln oder als eine Mischung angewendet werden. Wasser wird bevorzugt als deionisiertes Wasser verwendet.
Der Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders begrenzt, aber er ist bevorzugt in einer Größenordnung von 3 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Ebenso ist der Gehalt des in der Tinte enthaltenen Wassers bevorzugt in einer Größenordnung von 50 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Tinteneigenschaften: insbesondere Tintenstrahl-Ausstoßeigenschaften und Eindringfähigkeit in das Aufzeichnungsmedium
Die schwarze Tinte der vorliegenden Erfindung kann als Tinte für ein Schreibutensil oder als Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendet werden. Als das Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren sind ein Aufzeichnungsverfahren mit dem Aufbringen einer kinetischen Energie auf die Tinte, wodurch ein Tintentropfen ausgestoßen wird, und ein Aufzeichnungsverfahren mit dem Aufbringen thermischer Energie auf die Tinte und Ausstoßen eines Tintentropfens durch Blasenerzeugung in der Tinte bekannt und die Tinte der vorliegenden Erfindung ist insbesondere für solche Aufzeichnungsverfahren geeignet. Im Fall des Anwendens der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung bei der Tintenstrahlaufzeichnung hat eine solche Tinte bevorzugt Eigenschaften, die dazu befähigen, aus einem Tintenstrahlkopf ausgestoßen zu werden. In Bezug auf die Ausstoßfähigkeit aus dem Tintenstrahlkopf hat die Tinte bevorzugt eine Viskosität in einer Größenordnung von 1 bis 15 cps und eine Oberflächenspannung von wenigstens gleich 25 mN/m (Dyn/cm) und insbesondere eine Viskosität in einer Größenordnung von 1 bis 5 cps und eine Oberflächenspannung in einer Größenordnung von 25 bis 50 mN/m (Dyn/cm).
Ebenso ist für das Messen der Eindringfähigkeit der Tinte in das Aufzeichnungsmedium der Ka Wert bekannt, der durch das Bristov-Verfahren bestimmt wird. Die Eindringfähigkeit der Tinte, welche durch die Tintenmenge V pro 1 m², oder die Eindringmenge V (ml/m² = μm) der Tinte in das Aufzeichnungsmedium nach dem Ablauf einer vorbestimmten Zeit t nach dem Tintentropfenausstoß dargestellt wird, ist durch die folgende Bristov-Gleichung gegeben: V = Vr + Ka(t – tw)1/2
Unmittelbar nach der Abscheidung des Tintentropfens auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums wird die Tinte größtenteils in den Oberflächenunregelmäßigkeiten (Oberflächengrobheit) des Aufzeichnungsmediums absorbiert und dringt kaum in das Innere davon ein. Ein solcher Zeitraum wird durch eine Kontaktzeit tw dargestellt und die in den Unregelmäßigkeiten des Aufzeichnungsmediums absorbierte Tintenmenge in einer solchen Kontaktzeit ist Vr. Nach dem Ablauf der Kontaktzeit von der Tintenabscheidung steigt die Eindringmenge in das Aufzeichnungsmedium proportional zu einer Potenz 1/2 der Zeit an, welche eine solche Kontaktzeit übersteigt, nämlich (t – tw). Ka ist ein proportionaler Koeffizient eines solchen Anstiegs und entspricht der Eindringrate. Der Wert Ka kann durch einen dynamischen Eindringprüfer (zum Beispiel den dynamischen Eindringprüfer S hergestellt von Toyo Seiki Mfg. Co.) für eine Flüssigkeit unter Ausnutzung des Bristov-Verfahrens gemessen werden. In der Tinte der vorhergehenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird der Ka Wert bevorzugt bei weniger als 1,5 insbesondere bevorzugt wenigstens gleich 0,2 und weniger als 1,5 aufrecht erhalten, um die Qualität des aufgezeichneten Bildes weiter zu verbessern. Ein Ka Wert von weniger als 1,5 wird so in Betracht gezogen, dass er die Flüssig-Fest-Trennung in einem frühen Zustand der Tinteneindringung in das Aufzeichnungsmedium induziert, wodurch ein Bild mit hoher Qualität mit extrem geringem Auslaufen gebildet wird. Der Ka Wert durch das Bristov-Verfahren in der vorliegenden Erfindung wird durch Anwenden von Normalpapier (zum Beispiel ein PB Blatt, das in einem elektrophotographischen Kopiergerät, einem Seitendrucker (Laserstrahldrucker) oder einem Tintenstrahlaufzeichnungsdrucker hergestellt von Canon Co. verwendet wird, oder ein PPC Blatt, das in einem elektrophotographischen Kopiergerät angewendet wird) als das Aufzeichnungsmedium gemessen. Ebenso wird für die Umgebung der Messung die normale Büroumgebung angenommen, zum Beispiel eine Temperatur von 20 bis 25°C und eine Luftfeuchtigkeit von 40 bis 60%.
Die bevorzugte Zusammensetzung des wässrigen Mediums, das dazu fähig ist, die vorher erwähnten Eigenschaften zu haben, enthält zum Beispiel Glycerin, Trimethylolpropan, Thiodiglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Isopropylalkohol und Acetylenalkohol.
(2) Farbtinte
Als das in der Farbtinte der vorliegenden Erfindung anwendbare färbende Material können bekannte Farbstoffe und Pigmente angewendet werden. Als der Farbstoff kann zum Beispiel ein saurer Farbstoff, ein Direktfarbstoff etc. angewendet werden. Zum Beispiel können die meisten der anionischen Farbstoffe verwendet werden, solange sie geeignete Farbe und Dichte haben, ungeachtet, ob sie bereits bekannt oder neu synthetisiert sind. Ebenso können diese Farben als eine Mischung verwendet werden.
Im Folgenden werden spezifische Beispiele der anionischen Farbe gegeben:
(i) Gelbes färbendes Material

C. I. Direktgelb 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 100, 110, 132;
C. I. Säuregelb 1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98, 99;
C. I. Reaktivgelb 2, 3, 17, 25, 37, 42;
C. I. Lebensmittelgelb 3.

(ii) Rotes färbendens Material

C. I. Direktrot 2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31, 39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230;
C. I. Säurerot 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 106, 114, 115, 133, 134, 145, 158, 198, 249, 265, 289;
C. I. Reaktivrot 7. 12, 13, 15, 17, 20, 23, 24, 31, 42, 45, 46, 59;
C. I. Lebensmittelrot 87, 92, 94.

(iii) Blaues färbendes Material

C. I. Direktblau 1, 15, 22, 23, 25, 41, 76, 77, 80, 86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199, 226;
C. I. Säureblau 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40, 43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 117, 127, 138, 158, 161;
C. I. Reaktivblau 4, 5, 7, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 26, 27, 29, 32, 38, 40, 44, 100.

(iv) Schwarzes färbendes Material

C. I. Direktschwarz 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62, 71, 74, 112, 113, 154, 168, 195;
C. I. Säureschwarz 2, 48, 51, 52, 110, 115, 156;
C. I. Lebensmittelschwarz 1, 2.

Lösungsmittel
Das Lösungsmittel oder Dispersionsmedium für die Tinte, welche das vorher erwähnte färbende Material für die Farbtinte enthält, kann zum Beispiel Wasser oder eine Mischung von Wasser oder einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel sein. Das wasserlösliche organische Lösungsmittel kann ähnlich zu jenen sein, die vorher für die schwarze Tinte beschrieben wurden. Ebenso ist in dem Fall des Abscheidens einer solchen Farbtinte auf dem Aufzeichnungsmedium durch ein Tintenstrahlverfahren (zum Beispiel ein Blasenstrahlverfahren) die Tinte bevorzugt auf eine gewünschte Viskosität und Oberflächenspannung eingestellt, um zufrieden stellende Tintenstrahl-Ausstoßeigenschaften zu haben.
Gehalt des färbenden Materials
Der Gehalt des färbenden Materials in der Farbtinte kann geeignet ausgewählt werden, zum Beispiel in dem Fall der Verwendung in dem Tintenstrahl- Aufzeichnungsverfahren, so dass die Tinte die zufrieden stellenden Tintenstrahl-Ausstoßeigenschaften hat und ebenso die gewünschte Farbe und Dichte hat, aber als ein Standard ist es bevorzugt, dass dieser in einer Größenordnung von 3 bis 50 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte ausgewählt wird. Ebenso ist es in dem Fall, in dem Wert auf die visuelle Gleichmäßigkeit des schwarzen Bildes gelegt wird, insbesondere bevorzugt, die Konzentration des Farbstoffs in der Farbtinte so auszuwählen, dass sie 10 Gew.-% des Gewichts der Farbtinte nicht übersteigt. Ebenso wird die Menge des in der Tinte enthaltenen Wassers bevorzugt in einer Größenordnung von 50 bis 95 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte ausgewählt.
Eindringfähigkeit der Farbtinte
In der vorher erwähnten Farbtinte ist der Ka Wert von wenigstens gleich 5 beim Bilden eines Bildes mit hoher Qualität auf dem Aufzeichnungsmedium bevorzugt. Da die Tinte mit einem solchen Ka Wert eine hohe Eindringfähigkeit in das Aufzeichnungsmedium hat, kann Ausbluten zwischen den benachbarten Bildern selbst in dem Fall unterdrückt werden, in dem die Bilder aus wenigstens zwei Farben ausgewählt aus Gelb, Magenta und Cyan in gegenseitig angrenzender Art und Weise aufgezeichnet werden, und ebenso in dem Fall des Erzeugens eines Bildes einer Sekundärfarbe durch Überlagern dieser Tinten, kann das Ausbluten effektiv mit einem benachbarten Bild einer anderen Farbe unterdrückt werden, da jede Tinte eine hohe Eindringfähigkeit hat. Der Ka Wert der Farbtinte kann wie vorstehend erläutert durch ein bekanntes Verfahren wie beispielsweise die Zugabe eines oberflächenaktiven Mittels oder die Zugabe eines eindringenden Lösungsmittels wie Glycolether eingestellt werden. Die Menge der Zugabe kann natürlich geeignet ausgewählt werden.
Im Folgenden werden die in der vorliegenden Ausführungsform präparierten Tinten erläutert, wobei Teile und Prozentsätze, Gewichtsteile und Gewichtsprozente sind, wenn nicht anderweitig spezifiziert wird.
Zunächst wird die Präparation einer Pigmentdispersion 1 erläutert.
Pigmentdispersion 1
10 g Kohlenschwarz mit einer spezifischen Oberfläche von 230 cm²/g und einer DBP Absorptionsmenge von 70 ml/100 g und 3,41 g p-Amino-N-benzoesäure wurden in 72 g Wasser gemischt, dann wurden 1,62 g Salpetersäure tropfenweise zugegeben und die Mischung wurde bei 70°C heftig gerührt. Dann wurde eine Lösung, die durch Lösen von 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser erhalten wurde, ferner zugegeben und das heftige Rühren wurde für eine weitere Stunde fortgesetzt. Die erhaltene Aufschlämmung wurde mit Filterpapier (Togo Filterpapier Nr. 2, hergestellt von Advantis Co.) gefiltert und die gefilterten Pigmentteilchen wurden ausreichend mit Wasser gewaschen, dann in einem Ofen bei 90°C getrocknet und mit Wasser versetzt, um eine wässrige Pigmentdispersion mit einer Pigmentkonzentration von 10 Gew.-% zu erhalten. In dieser Art und Weise wurde das folgende hydrophile Radikal auf die Oberfläche des Kohlenschwarz eingeführt:

Dann wurde die vorher erwähnte Pigmentdispersion 1 angewendet, um die schwarze Tinte 1 mit der folgenden Formulierung zu präparieren: Schwarze Tinte 1

Pigmentdispersion 1	30 Teile
Ammoniumbenzoat	1 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerin	6 Teile
Diethylenglycol	6 Teile
Acetylenglycol-Ethylenoxid-Additionsprodukt ((Acetylenol EH (Handelsname) von Kawaken Fine Chemical Co.)	0,2 Teile
Wasser	Rest

In der schwarzen Tinte der vorhergehenden Formulierung hat das schwarze färbende Material eine hohe Dispergierfähigkeit, weil das vorher erwähnte hydrophile Radikal auf die Oberfläche des Kohlenschwarzes eingeführt wurde. Durch Mischen einer solchen schwarzen Tinte mit gegenseitig reaktionsfähiger Farbtinte, die ein Reaktionsmittel enthält, das aus später zu erläuternden Metallionen besteht, reagiert das hydrophile Radikal des schwarzen färbenden Materials mit dem Metallion, so dass ein Niederschlag des schwarzen färbenden Materials erzeugt wird. Das schwarze färbende Material wird auf diese Weise daran gehindert, sich zu dem Druckbereich der nicht reaktionsfähigen Farbtinte angrenzend an den Druckbereich der schwarzen Tinte zu bewegen, wodurch das Phänomen des Ausblutens zwischen dem Druckbereich der schwarzen Tinte und dem der nicht reaktionsfähigen Farbtinte verringert wird.

Ebenso wurden die Farbtinten mit verschiedenen Farben (gelbe Tinte 1, Magenta Tinte 1, Cyan Tinte 1) durch Mischen der folgenden Komponenten präpariert. Bei der Präparation wurden die Komponenten in Wasser unter ausreichend heftigem Rühren gelöst und die erhaltene Lösung wurde unter Druck durch einen Mikrofilter mit einer Porengröße von 3,0 μm gefiltert, welcher durch Fuji Photo Film Co. zugeliefert wurde. Gelbe Tinte 1

Acetylenglycol-Ethylenoxid-Additionsprodukt ((Acetylenol EH (Handelsname) von Kawaken Fine Chemical Co.)	1,0 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerin	6 Teile
2-Pyrrolidon	6 Teile
C. I. Säuregelb 23	3 Teile
Wasser	Rest

Magenta Tinte 1

Acetylenglycol-Ethylenoxid-Additionsprodukt ((Acetylenol EH (Handelsname) von Kawaken Fine Chemical Co.)	1,0 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerin	6 Teile
2-Pyrrolidon	6 Teile
C. I. Säurerot 52	3 Teile
Wasser	Rest

Cyan tinte 1

Acetylenglycol-Ethylenoxid-Additionsprodukt ((Acetylenol EH (Handelsname) von Kawaken Fine Chemical Co.)	1,0 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerin	6 Teile
2-Pyrrolidon	6 Teile
C. I. Säureblau 9	3 Teile
Wasser	Rest

Ebenso wurde Cyan Tinte 2 und 3 durch Zugeben von Magnesiumnitrat in den in Tabelle 1 gezeigten Mengen zu der zuvor erläuterten Cyan Tinte 1 präpariert. Die Menge des Wassers wurde jedoch gemäß der Menge der Zugabe des Magnesiumnitrats in einer solchen Art und Weise eingestellt, dass die Konzentrationen der anderen Komponenten die gleichen blieben wie in der ursprünglichen Cyan Tinte 1. Tabelle 1

zugegebene Menge an Mg-Nitrat Metallinonen-Konzentration

Cyan Tinte 2 0,30% 0,049%

Cyan Tinte 3 0,45% 0,075%
In der vorliegenden Erfindung wird Magnesiumnitrat als das zu der reaktionsfähigen Farbtinte zugegebene Metallsalz angewendet und ein zweiwertiges Magnesiumion (Mg²⁺) wird als Metallion darin gelöst, aber es kann ebenso wenigstens ein mehrwertiges Metallkation angewendet werden, welches aus Ca²⁺, Cu²⁺, Cu²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, La³⁺, Nd³⁺, Nd³⁺ und AI³⁺ ausgewählt wird.
Ebenso enthält in dem Vorhergehenden die reaktionsfähige Farbtinte das Metallsalz (Magnesiumnitrat) in einer Menge von 0,30 oder 0,45 Gew.-%, aber die Konzentration des in der reaktionsfähigen Farbtinte enthaltenen Metallsalzes kann in einer Größenordnung von 0,1 bis 15 Gew.-% ausgewählt werden.
Auswertung des Ausblutens und des weißen Schleiers
In den Ausstoßöffnungsanordnungen des in 1 gezeigten Aufzeichnungskopfes 1 wurden die vorher erwähnten Tinten in die in Tabelle 2 gezeigten Kombinationen 1 bis 5 eingeführt und drei der in 6A bis 6C gezeigte Auswertungsbilder wurden auf einem Aufzeichnungsblatt mit einer modifizierten Version des Canon Tintenstrahldruckers BJF800 aufgezeichnet. In 6A bis 6C wurde Bereich X mit schwarzer Tinte und reaktionsfähiger Farbtinte aufgezeichnet.

Die schwarze Tinte wurde mit einer Ausstoßdichte von 600 × 600 dpi und mit einer Ausstoßmenge von 300 ng pro Tropfen ausgestoßen, während die Farbe mit einer Ausstoßdichte von 1200 × 600 dpi und mit einer Ausstoßmenge von 6,5 ng pro Tropfen ausgestoßen wurde. Ebenso wurde der schwarze Druckbereich durch die Farbtinte mit in Tabelle 3 gezeigten Abgaben (%) unterdruckt. Tabelle 2

Kombination der Tintendüsen-Anordnung	Bk 1	C1	C2	C3
1	schwarze Tinte 1	Cyan Tinte 3	Cyan Tinte 1	Cyan Tinte 1
2	schwarze Tinte 1	Cyan Tinte 1	Cyan Tinte 3	Cyan Tinte 1
3	schwarze Tinte 1	Cyan Tinte 1	Cyan Tinte 1	Cyan Tinte 3
4	schwarze Tinte 1	Cyan Tinte 3	Cyan Tinte 2	Cyan Tinte 1
5	schwarze Tinte 1	Cyan Tinte 1	Cyan Tinte 2	Cyan Tinte 3

Tabelle 3

	Kombination der Tintendüsen-Anordnung	C1	C2	C3
Bedingung 1	1	20%	0%	0%
Bedingung 2	2	0%	20%	0%
Bedingung 3	3	0%	0%	20%
Bedingung 4	4	10%	10%	0%
Bedingung 5	5	0%	10%	10%

Bei gemischtem Drucken von schwarzer Tinte und Farbtinten ist der Betrag einer Blattzufuhr gleich zu der Breite einer Farbausstoßöffnungsanordnung, so dass für das schwarze Drucken nur ein Abschnitt (Abschnitt B in 3) der schwarzen Ausstoßöffnungsanordnung Bk1 entsprechend der Breite einer Farbausstoßöffnungsanordnung von dem stromaufwärtigen Ende in der das Blatt ausgebenden Richtung (Hauptscannrichtung) verwendet wurde.
Die drei in 6A und 6B gezeigten Muster wurden auf jedem der Normalpapiere von verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Sorten aus verschiedenen Ländern aufgezeichnet (PB Blatt zugeliefert von Canon, Brillant Weiß Papier (Brilliant White) von Canon, Großweiß Tintenstrahl (Great White Inkjet) von Union Camp, Strahldruck (Jetprint) von Hammermill, Xerox 4024 von Xero, Leuchtweiß Tintenstrahl Papier (Bright White Ink Jet) von Hewlett Packard und Rey Jet von Aussedat Rey) und die Auswertung wurde mit der Probe des Aufzeichnungsblattes gemacht, die als unterstes Niveau jeder Bedingung beurteilt wurde.
Die Ergebnisse wurden ausgewertet als:

o Ausbluten und weißer Schleier sind kaum bemerkbar und praktisch akzeptabel;
Ausbluten und weißer Schleier sind unbemerkbar.

Die Ergebnisse der Auswertung werden in Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Wie in dem Vorhergehenden erläutert wurde, ist ein Anstieg der gegenseitigen Reaktionsfähigkeit mit der schwarzen Tinte durch die Gegenwart eines Metallsalzes mit einer hohen Konzentration in der Farbtinte zum Verringern des Ausblutens und des weißen Schleiers wünschenswert, aber in Bezug auf die Funktionssicherheit nicht wünschenswert, weil die Metallionen, die in dem Tintennebel enthalten sind, der sich auf der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes abscheidet, dazu neigen, die Tintenausstoßfläche zu verschlechtern und weil ebenso eine höhere Konzentration des zu der Tinte zugegebenen Metallsalzes die Tintenviskosität steigert, wodurch die Ausstoßstabilität der Tinte schädigend beeinflusst wird. Es ist folglich wünschenswert, das Ausbluten und den weißen Schleier zu verringern, während die Metallionenkonzentration in der gegenseitig reaktionsfähigen Tinte bei einem niedrigen Niveau aufrecht erhalten wird.
Die in Tabelle 4 gezeigten Ergebnisse zeigen an, dass zufrieden stellende Ergebnisse für das Ausbluten und den weißen Schleier in den Bedingungen 1 und 4 erhalten werden konnten. Die Konfiguration des Aufzeichnungskopfes in den Bedingungen 1 und 4 ist so, dass die Konzentration der Metallionen in der aus der Tintenausstoßanordnung C1 ausgestoßenen Tinte am höchsten ist und sukzessive in der Tinte von der Anordnung C2 und in der Tinte aus der Anordnung C3 niedriger wird. Die Metallionenkonzentration kann in den angrenzenden Anordnungen der Ausstoßöffnungen die gleiche sein, aber ist in der Ausstoßöffnungsanordnung an der stromabwärtigen Seite in der das Blatt ausgebenden Richtung (Hauptscannrichtung) nicht höher als in der Anordnung an der stromaufwärtigen Seite.
Wie in dem Vorhergehenden erläutert wurde, ist die Konzentration der Metallionen, die in der Tinte enthalten sind, welche aus der Farbausstoßöffnungsanordnung C1, C2 oder C3 ausgestoßen wird, höher als der Druckabstand des Drucks von dem schwarzen Druck, der durch den Tintenausstoßabschnitt (Abschnitt B) in der schwarzen Tintenausstoßöffnungsanordnung Bk1 gebildet wurde. Es wird folglich als möglich erachtet, die Metallionenkonzentration den reaktionsfähigen Tinten als Ganzes zu verringern und ebenso das Ausbluten und den weißen Schleier zu verringern, wodurch eine höhere Qualität des gedruckten Bildes und höhere Funktionssicherheit des Aufzeichnungskopfes zur gleichen Zeit erreicht werden können.
Es wurde ebenso gefunden, dass sehr zufrieden stellende Ergebnisse für das Ausbluten und den weißen Schleier durch Verändern des Druckverfahrens sogar in den Bedingungen 2, 3 und 5 erhalten werden können.
Es ist zum Beispiel möglich, das Ausbluten und den weißen Schleier durch ein Aufzeichnungsverfahren für das Abscheiden der reaktionsfähigen Tinte mit einer hohen Metallionenkonzentration auf dem Aufzeichnungsmedium vor der schwarzen Tinte durch ein erstes Zuführen des Blattes zum Abscheiden der reaktionsfähigen Tinte mit einer hohen Metallionenkonzentration, dann Zurückführen des Blattes und Ausführen der Aufzeichnung mit der schwarzen Tinte zu verringern. Im Fall des Anwendens dieses Druckverfahrens auf die Konfiguration der Bedingung 3 wird das Aufzeichnungsmedium zu einer Position vorgebracht, wo der Aufzeichnungsbereich mit der Ausstoßöffnungsanordnung 3 des Aufzeichnungskopfes aufgezeichnet werden kann und die Aufzeichnung durch die Anordnung C3 (einschließlich der Beschichtung in dem schwarzen Bereich) ausgeführt wird. Dann wird das Aufzeichnungsmedium zurückgebracht und die Aufzeichnung wird mit dem Abschnitt B der Anordnung Bk1 und der Anordnung C1 des Aufzeichnungskopfes ausgeführt. Nachfolgend wird das Aufzeichnungsmedium vorgebracht und die Aufzeichnung wird durch die Anordnung C2 ausgeführt. Eine solche Konfiguration wird eine Bedingung 6 genannt und das Ergebnis der Auswertung wird in Tabelle 5 gezeigt. Wie in Tabelle 5 gezeigt wird, stellt das Aufzeichnungsverfahren der Bedingung 6 zufrieden stellende Ergebnisse für das Ausbluten und den weißen Schleier zur Verfügung, aber die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird viel niedriger als in der Bedingung 6.
Tabelle 5
Ebenso kann als ein anderes Druckverfahren eine Aufzeichnung mit mehreren Durchläufen ausgeführt werden, welche Aufzeichnung in zwei oder mehr Wegen anwendet. Die Aufzeichnung mit mehreren Durchläufen bedeutet ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem das Bild in dem Aufzeichnungsbereich durch n fache Scannbewegungen der Düsenanordnung jeder Farbe abgeschlossen wird. Bei einem solchen geteilten Aufzeichnen wird die Anzahl der Scanns die Anzahl der Durchläufe der Aufzeichnung genannt und die Aufzeichnungsabgabe pro Scann wird gemäß des Anstieges der Anzahl der Durchläufe verringert, wodurch das Bild so ergänzt wird, dass es durch n Scanns abgeschlossen wird. In einem solchen Verfahren, da die gesamte Abscheidungsmenge der Tinte auf das Aufzeichnungsmedium pro Scann verringert wird, um die Tintenfixierung an dem Aufzeichnungsmedium in jedem Scann im Vergleich mit der Aufzeichnung mit einem Durchlauf zu verbessern, können dadurch das Ausbluten und der weiße Schleier verringert werden.
Eine solche Aufzeichnung mit mehreren Durchläufen (4 Durchläufe) unter der Bedingung 3 wird eine Bedingung 7 genannt und das Ergebnis der Auswertung wird in Tabelle 5 gezeigt. Wie in Tabelle 5 gezeigt wird, stellt diese Bedingung zufrieden stellende Ergebnisse für das Ausbluten und den weißen Schleier zur Verfügung, aber die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird im Vergleich mit der der Bedingung 3 sehr niedrig.
Wie in dem Vorhergehenden erläutert wurde, können das Ausbluten und der weiße Schleier in gewissen Aufzeichnungsverfahren verringert werden, aber die Aufzeichnungsgeschwindigkeit wird in diesen Fällen erniedrigt. Im Gegensatz dazu kann ein zufrieden stellendes Niveau der Ausblutung und des weißen Schleiers, während der Verlust der Aufzeichnungsgeschwindigkeit verhindert wird, durch die Kopfkonfiguration realisiert werden, in welcher die Konzentration der Metallionen, welche in der Tinte enthalten sind, die aus den Ausstoßöffnungsanordnungen C1, C2 oder C3 ausgestoßen wird, ansteigt wie der Druckabstand von dem schwarzen Druck, der durch den Tintenausstoßabschnitt (Abschnitt B) der schwarzen Tintenausstoßöffnungsanordnung Bk1 gebildet wird, kürzer wird.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall, des Einführens von Cyan Tinten mit gegenseitig unterschiedlichen Zugabemengen von Magnesiumnitrat in die Ausstoßöffnungsanordnungen C1, C2 und C3 erläutert, aber die Farbe der Tinten ist nicht begrenzt und kann beliebig ausgewählt werden, wenn die Konzentration der Metallionen, die in den Tinten enthalten sind, die aus den Anordnungen C1, C2 oder C3 ausgestoßen werden, ansteigt, wenn der Druckabstand von dem schwarzen Druck kürzer wird.
Durch Anwenden des vorher erwähnten Aufzeichnungskopfes 1 und Einführen der schwarzen Tinte 1 in die Ausstoßöffnungsanordnung Bk1, der Cyan Tinte 3 (Metallionenkonzentration 0,075%) in die Ausstoßöffnungsanordnung C1 und der Magenta Tinte 1 (Metallionenkonzentration 0% in die Ausstoßöffnungsanordnung C2 und der gelben Tinte 1 (Metallionenkonzentration 0%) in die Ausstoßöffnungsanordnung C3, konnte zum Beispiel eine Bedingung ähnlich zu der vorher erwähnten Bedingung 1 in Bezug auf die Metallionenkonzentrationen in den Farbtinten erreicht werden und es konnten zufrieden stellende Ergebnisse ähnlich zu jenen der in Tabelle 4 gezeigten Bedingung 1 erhalten werden.
Ebenso ist die vorliegende Erfindung nicht nur auf den Aufzeichnungskopf 1 der in 3 gezeigten Konfiguration anwendbar. Zum Beispiel steigt in dem Aufzeichnungskopf 2 der in 4 gezeigten Konfiguration der Druckabstand von dem schwarzen Druck, welcher durch die schwarze Ausstoßöffnungsanordnung Bk2 gebildet wird (nämlich der Abstand davon) in der Abfolge der Anordnungen C4, C5 und C6 an, so dass die Metallionenkonzentrationen in den Tinten, die in die Ausstoßöffnungsanordnungen eingeführt werden, in der Abfolge von C4, C5 und C6 verringert werden.
Ebenso steigt in dem Aufzeichnungskopf 3 der in 5 gezeigten Konfiguration der Druckabstand von dem schwarzen Druck, welcher durch Abschnitt A der schwarzen Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 gebildet wird, in der Abfolge der Anordnungen C7, C8 und C9 im Fall des Farbdruckens in der Scannrichtung an, während der Druckabstand von dem schwarzen Druck, der durch Abschnitt B der schwarzen Ausstoßöffnungsanordnung Bk3 gebildet wird, in der Abfolge der Anordnungen C11, C10 und C9 im Fall eines Farbdrucks in der Scannrichtung B ansteigt, so dass die Metallionenkonzentrationen in den Tinten, die in die Ausstoßöffnungsanordnungen eingeführt werden, in der Abfolge von C7, C8 und C9 und in der Abfolge von C11, C10 und C9 verringert wird. Anders ausgedrückt muss die Metallionenkonzentration in den Tinten der äußeren Ausstoßöffnungsanordnungen am höchsten gemacht werden und zu den inneren Anordnungen hin niedriger gemacht werden.
Darüber hinaus wurden in der vorliegenden Ausführungsform die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers zwischen Schwarz und Farbe erläutert, aber die Farbkombination ist natürlich nicht auf einen solchen Fall begrenzt. Ebenso wurde die Reaktionsfähigkeit in der vorliegenden Ausführungsform durch die Reaktion zwischen dem Metallion und dem Pigment erläutert, aber die Kopfkonfiguration und das Aufzeichnungsgerät sind natürlich auf jegliche gegenseitige Reaktionsfähigkeit anwendbar.
In der vorliegenden Ausführungsform wurde ein Fall erläutert, in dem die Ausstoßöffnungsanordnungen für die entsprechenden Tinten in einer einzelnen Kopfeinheit gebildet wurden, aber die Intention der vorliegenden Erfindung kann ebenso in dem Fall erreicht werden, dass die Ausstoßöffnungsanordnungen in verschiedenen Kopfeinheiten gebildet sind und das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät kann so konstruiert sein, dass es dazu fähig ist, auf dem Aufzeichnungsmedium mit einer solchen Konfiguration der Ausstoßöffnungsanordnungen aufzuzeichnen.
Wischen der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes
Im Folgenden wird das Verfahren zum Wischen der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes in Bezug auf die 7A und 7B erläutert, in welchen W die Wischrichtung anzeigt.
Das in 7A gezeigte Beispiel wendet den in 1 gezeigten Aufzeichnungskopf 1 an, in welchem die Metallionenkonzentration in der Tinte, die in die entsprechenden Farbtintenausstoßöffnungsanordnung eingeführt wird, in der Anordnung C1 die höchste ist und in der Abfolge von C1, C2 und C3 abnimmt.
Das Wischen der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes 1 wird durch Bewegen eines in dem Aufzeichnungsgerät vorgesehenen Wischers in einer in 7A gezeigten Richtung ausgeführt. Bei diesem Vorgang läuft der Wischer 4 an den Farbtintenausstoßöffnungsanordnungen sukzessive in der Abfolge von C1, C2 und C3 vorbei. Die Tinten kommen aus den Ausstoßöffnungen heraus und der Wischer 4 wird mit den Tinten in der Abfolge der Tinte von der Anordnung C1, der von der Anordnung C2 und der von der Anordnung C3 imprägniert. Als ein Ergebnis wird die Tinte mit einer relativ hohen Metallionenkonzentration, die früher in den Wischer 4 imprägniert wurde, mit der der relativ niedrigen Metallionenkonzentration verdünnt, die später in dem Wischer 4 imprägniert wurde, wodurch die Metallionenkonzentration wenigstens in den Endabschnitt erniedrigt wird (welcher in Kontakt mit der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes kommt), wodurch die Bildung eines Aggregats der Additivsubstanz unterdrückt wird.
Solches sukzessives Wischen von der Ausstoßöffnungsanordnung, welche die Tinte mit einer relativ hohen Metallionenkonzentration anwendet, zu der Ausstoßöffnungsanordnung, welche die Tinte mit einer relativ niedrigen Metallkonzentration anwendet, ermöglicht es, die enthaltene Metallionenkonzentration wenigstens in dem Endabschnitt des Wischers 4 zu verringern, wodurch leicht die Abscheidung des Aggregats der Metallionen auf der Endoberfläche des Wischers verhindert wird.
Das Wischverfahren der vorliegenden Erfindung ist nicht nur auf den Aufzeichnungskopf 1 der in der 3 gezeigten Konfiguration anwendbar. Zum Beispiel wird in dem Aufzeichnungskopf 2 der in 4 gezeigten Konfiguration, in welcher die Metallionenkonzentration der Tinte in der Farbtintenausstoßöffnungsanordnung in der Abfolge von C4, C5 und C6 abnimmt, der Wischer von links nach rechts bewegt, wie in 2B gezeigt wird, um den Wischvorgang in der Abfolge der Anordnungen Bk1, C4, C5 und V6 auszuführen, wodurch die wenigstens in dem Endabschnitt des Wischers 4 enthaltene Metallionenkonzentration verringert wird und leicht die Abscheidung des Aggregats der Metallionen auf der Endoberfläche des Wischers verhindert wird.
Ebenso wird in dem Aufzeichnungskopf 3 der in 5 gezeigten Konfiguration, in welcher die Metallionenkonzentration der Tinte in der Farbtintenausstoßöffnungsanordnung in der Abfolge von C7, C8 und C9 und in der Abfolge von C11, C10 und C9 abnimmt, der Wischer zunächst von links nach rechts bewegt, um die Wischoperation in der Abfolge der Anordnungen Bk3, C7, C8 und C9 und dann in der Abfolge der Anordnungen C11, C10 und C9 auszuführen, wodurch die wenigstens in dem Endabschnitt des Wischers 4 enthaltene Metallionenkonzentration verringert wird und leicht die Abscheidung des Aggregats der Metallionen auf der Endoberfläche des Wischers verhindert wird.
Wie in dem Vorhergehenden erläutert wurde, sind der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung und das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät, in dem ein solcher Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf montiert ist, so konstruiert, dass in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ kürzeren Druckabstand von dem Druck, der durch eine Anordnung der Ausstoßöffnung einer ersten Tinte erhalten wurde, dort eine Tinte eingeführt wird, die eine gegenseitige Reaktionsfähigkeit gleich oder höher als die der Tinte zeigt, die in eine Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ größeren Druckabstand von dem Druck eingeführt wurde, der durch die vorher erwähnte Anordnung der Ausstoßöffnungen erhalten wurde, oder dass in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ kürzeren Abstand von einer Anordnung der Ausstoßöffnung für eine erste Tinte dort eine Tinte eingeführt wird, die eine gegenseitige Reaktionsfähigkeit gleich oder höher als die der Tinte aufweist, die in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ längeren Abstand von der vorher erwähnten Anordnung der Ausstoßöffnungen eingeführt wurde, wodurch die Konzentration des Reaktionsmittels (Metallion) in der reaktionsfähigen Tinte als Ganzes verringert wird und ebenso die Phänomene des Ausblutens und des weißen Schleiers verringert werden.
Ebenso ist das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät der vorliegenden Erfindung so konstruiert, dass, wenn ein Wischer einen anderen Abschnitt von mehreren Anordnungen der Ausstoßöffnungen als die Anordnung für eine erste Tinte auf der Tintenausstoßoberfläche wischt, der Wischvorgang an solchen Anordnungen in der ansteigenden Abfolge des Druckabstandes davon von dem Druck, der durch die vorher erwähnte Anordnung der Ausstoßöffnungen für die erste Tinte gebildet wird, wodurch die enthaltene Metallionenkonzentration wenigstens in dem Endabschnitt (welcher in Kontakt mit der Tintenausstoßfläche des Aufzeichnungskopfes kommt) des Wischers 4 verringert wird und leicht die Abscheidung des Aggregats der Metallionen auf der Endoberfläche des Wisches verhindert wird.
Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf 1 der Erfindung ist mit einer schwarzen Tintendüsenanordnung Bk1 für schwarze Tinte, die die erste Tinte darstellt, und mehreren Farbtintendüsenanordnungen C1 bis C3 für den Ausstoß von Farbtinten versehen. In einer Farbtintendüsenanordnung C1 mit dem kürzesten Druckabstand von dem schwarzen Druck, der durch die schwarze Tintendüsenanordnung Bk1 dargestellt wird, wird eine Farbtinte eingeführt, welche die höchste gegenseitige Reaktionsfähigkeit mit der schwarzen Tinte zeigt, und eine Farbtinte, welche die nächsthöhere gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, wird in eine Düsenanordnung C2 mit dem nächst kürzeren Druckabstand eingeführt und eine Farbtinte, welche die niedrigste gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, wird in einer Düsenanordnung C2 mit dem längsten Druckabstand eingeführt.

Claims

Tintenstrahlaufzeichungsverfahren unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes (101, 1; 2; 3), der mit mehreren Anordnungen von Ausstoßöffnungen (C1, C2, C3, BK1; C4, C5, C6, BK2; C7, C8, C9, C10, C11, BK3) für den Ausstoß mehrerer Tinten in wenigstens drei Sorten versehen ist, in welchem eine erste Tinte und wenigstens eine der anderen Tinte gegenseitig reaktionsfähig sind; wobei, in einer Anordnung der Ausstoßöffnungen mit einem relativ kürzerem Abstand von einer Anordnung der Ausstoßöffnung für die vorher erwähnte erste Tinte in der Scanrichtung des Kopfes eine Tinte ausgestoßen wird, die eine gegenseitige Reaktivität zeigt, die höher als die der Tinte ist, die von einer Anordnung der Ausstoßöffnungen (C1, C2, C3, BK1; C4, C5, C6, BK2; C7, C8, C9, C10, C11, BK3) mit einem relativ längerem Abstand von der vorher erwähnten Anordnung der Ausstoßöffnungen in der Scanrichtung des Kopfes ausgestoßen wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Tinte eine schwarze Tinte und die reaktionsfähige Tinte eine Farbtinte ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die Farbtinte, die eine gegenseitige Reaktionsfähigkeit mit der schwarzen Tinte zeigt, die aus den mehreren Anordnungen der Ausstoßöffnungen (C1, C2, C3, BK1; C4, C5, C6, BK2; C7, C8, C9, C10, C11, BK3) nur in einer Anordnung mit dem kürzesten Abstand von der Anordnung der Ausstoßöffnungen der ersten Tinte ausgestoßen wird.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 3, wobei die Tinte, die die gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, ein Metallion enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 4, wobei das Metallion wenigstens ein mehrwertiges Kation ausgewählt aus Mg²⁺, Ca²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Fe²⁺, La³⁺, Nd³⁺, Y³⁺ und Al³⁺ ist.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 4, wobei die Tinte, die die gegenseitige Reaktionsfähigkeit zeigt, ein Metallsalz in einer Menge von 0,1 bis 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte enthält.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 2, wobei die schwarze Tinte ein Salz enthält und ein schwarzes Pigment als ein färbendes Material einsetzt.
Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Wischelemente (117; 4) zur Reinigung einer Tintenausstoßfläche des Tintenstrahlaufzeichnungskopfs (101, 1; 2; 3) durch Bewegung eines Wischers (117; 4) in Kontakt mit der Tintenausstoßfläche verwendet werden, wobei der Teilbereich der mehreren Anordnungen der Ausstoßöffnungen (C1, C2, C3, BK1; C4, C5, C6, BK2; C7, C8, C9, C10, C11, BK3) auf der Tintenausstoßfläche, die unterschiedlich zu der Anordnung der Ausstoßöffnungen der ersten Tinte sind, in der ansteigenden Reihenfolge des Abstands von der Anordnung der Ausstoßöffnungen für die erste Tinte gewischt wird.