DE602005002059T2

DE602005002059T2 - Tinte für den Tintenstrahldruck und ihr Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE602005002059T2
Application number: DE200560002059
Authority: DE
Inventors: Yutaka Yoshida-cho Haibara-gun Sakasai
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2004-01-27
Filing date: 2005-01-26
Publication date: 2008-05-15
Anticipated expiration: 2025-01-27
Also published as: EP1559757B1; EP1559757A1; DE602005002059D1; US20050173307A1; JP2005213294A; ATE370999T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte und ein Herstellungsverfahren hierfür. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tinte, die zur Verwendung in einem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, das eine Tinte unter Erzeugung von Schriftzeichen oder Bildern auf ein Aufzeichnungsmedium, z. B. ein Aufzeichnungspapier ausstoßen kann, und ein Herstellungsverfahren für die Tinte.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren zum Erzeugen aufgezeichneter Bildpunkte durch Ausstoßen einer Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium zur Durchführung des Druckens hat die Aufmerksamkeit als Nicht-Stoßaufzeichnungsverfahren an sich gezogen, das eine Färbung mit Leichtigkeit und direktes Aufzeichnen auf Normalpapier ermöglicht, und verschiedene Drucker, die auf den Verfahren basieren, sind in die Praxis gelangt. Als das Tintenstrahlaufzeichnungssystem sind On-Demand-Ausstoßsysteme und kontinuierliche Ausstoßsysteme bekannt gewesen, wie z. B. in Takeshi Agui, et al., Real Color Hard Copy, Sangyo Tosho Co., Ltd. (1993), Shin Ohno, Non-impact Printing-Technologies and Materials-, CMC Publishing Co., Ltd. (1986), und Takeshi Amari, Inkjet Printers-Technologies and Materials-, veröffentlich von CMC Publishing Co., Ltd. (1998) beschrieben. Ferner schließt der kontinuierliche Typ elektrostatische Systeme (Sweettyp und Herztyp) ein, und der On-Demandtyp bzw. Auf-Anforderungstyp schließt Aufzeichnungssysteme, die ein piezoelektrisches System, ein piezoelektrisches System im Schermodus und ein thermisches Tintenstrahlsystem genannt werden, ein. Als eines der Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren vom On-Demandtyp ist z. B. ein Aufzeichnungssystem bekannt, das Tintenstrahl- oder Schlitzjet vom elektrostatischen Beschleunigungstyp genannt wird, wie z. B. in Susumu Ichinose und Yuji Ohba, Denshi Tsushin Gakkai Rombunnshi, Band J66-C (Nr. 1), Seite 47 (1983), Tadayoshi Ohno und Mamoru Mizuguchi, Gazo Denshi Gakkaishi, Band 10 (Nr. 3), Seite 157 (1981) beschrieben.
In dem System wird eine Spannung über eine Mehrzahl von Aufzeichnungselektroden, die zu einem Aufzeichnungsmedium hin angeordnet sind, und einer Gegenelektrode, die hinter dem Aufzeichnungsmedium bereitgestellt ist, angelegt, und die zwischen den Elektroden erzeugte Potentialdifferenz erzeugt eine elektrostatische Kraft, die auf eine Tinte wirkt, die den Aufzeichnungselektroden zugeführt wird, um die Tinte auf das Aufzeichnungsmedium auszustoßen. Spezifische Ausführungsformen hierfür werden z. B. in JP-A-56-170 (der Ausdruck "JP-A", wie hierin verwendet, bedeutet eine "ungeprüfte veröffentlichte japanische Patentanmeldung"), JP-A-56-4467 und JP-A-57-151374 offenbart. In dem System wird ein langer und schmaler Schlitz ähnlicher Tintenausstoßausgangsabschnitt mit vielen Aufzeichnungselektroden in der Innenseitenwand anstelle der Düsen in herkömmlichen Tintenstrahlköpfen verwendet, eine Tinte wird in die schlitzähnliche Tintenkammer zugeführt, und eine hohe Spannung wird selektiv auf diese Elektroden angelegt, wodurch die Tinte in der Nachbarschaft der Elektrode auf das Aufzeichnungspapier ausgestoßen wird, das eng an den schlitzähnlichen Kopf positioniert ist, um Aufzeichnen durchzuführen.
So besteht eine geringe Möglichkeit, dass Tinte verstopft, und eine Verringerung der Produktionskosten kann aufgrund der einfachen Struktur des Kopfes erwartet werden und zudem ist das System vorteilhaft, um einen sogenannten Langzeilenkopf mit einer Länge, die ausreicht, um einen breiten Bereich eines Aufzeichnungsmediums in der Breitenrichtung abzudecken, vorteilhaft.
Ein Beispiel für den Vollfarbaufzeichnungskopf vom Tropfen auf Anorderungstyp, der auf einem solchen Tintenstrahlaufzeichnungssystem vom elektrostatischen Beschleunigungstyp basiert, wird z. B. in JP-B-60-59569 (der Ausdruck "JP-B", wie hierin verwendet, bedeutet eine "geprüfte japanische Patentveröffentlichung") und Denshi Tsusin Gakkai Rombunshi, Band J68-C, 2 (1985), Seiten 93-100 offenbart.
In dem Tintenstrahlkopf vom elektrostatischen Beschleunigungstyp wird eine auf Öl basierende Tinte, worin ein Farbstoff in einem organischen Lösungsmittel aufgelöst ist, vorzugsweise verwendet. Zum Beispiel wird eine Tinte mit bestimmten physikalischen Eigenschaften, d. h. einem spezifischen Volumenwiderstand (spezifischer elektrischer Widerstand) von 10⁷ bis 10⁸ Ω·cm, einer Oberflächenspannung von 22 mN/m und einer Viskosität von 3,1 bis 6,9 cP verwendet, obwohl Details bezüglich der Zusammensetzungsmaterialien für die Tinte nicht offenbart sind.
Jedoch besitzt eine solche auf Öl basierende Tinte eine kleinere Oberflächenspannung im Vergleich mit einer wässrigen Tinte, die gewöhnlich in anderen Tintenstrahlaufzeichnungssystemen verwendet wird, und somit zeigt diese ein große Permeabilität in Aufzeichnungspapier, insbesondere im Fall des Druckens auf Normalpapier, das Probleme dadurch entstehen, dass eine Verringerung der Druckdichte, Verwischen und Durchschlagen wahrscheinlich stattfinden.
Ein elektrostatisches System von einem färbenden Materialkonzentrationsentladungstyp ohne Verwendung eines schlitzähnlichen Aufzeichnungskopfes wird in Patentdruckschrift 1 ( JP-A-9-193389 ) und Patentdruckschrift 2 ( JP-A-10-138493 ) offenbart. In dem System sind eine Mehrzahl von individuellen Elektroden zum Ermöglichen, dass eine elektrostatische Kraft auf eine färbende Materialkomponente in einer Tinte wirkt, aus einem Steuerungselektrodensubstrat zusammengesetzt, das aus einer isolierenden Platte mit einem darin erzeugten Durchloch und einer Steuerungselektrode, die entsprechend dem Durchloch gebildet ist und einer konvexen Tinteführung, die in der im Wesentlichen Mittelposition des Durchloches angeordnet ist, zusammengesetzt, die Tinte wird auf der Oberfläche der konvexen Tintenführung zu einer Tintentropfenausstoßposition durch eine Oberflächenspannung getragen, und eine vorgeschriebene Spannung wird auf die Steuerelektrode zum Ausstoßen von Tintentropfen auf ein Aufzeichnungsmedium angelegt, wodurch Aufzeichnen durchgeführt wird.
In dem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungssystem vom färbenden Materialkonzentrationsentladungstyp werden Teilchen aus dem färbenden Material bei einem Ausstoßausgangsabschnitt durch Elektrophorese gesammelt, und Tintentröpfchen werden in einem hochkonzentrierten Zustand der Teilchen aus färbendem Material ausgestoßen. Daher werden anders als in dem Fall des vorstehend beschriebenen Systems die Tintentröpfchen in einem Zustand ausgestoßen, worin die Teilchen des färbenden Materials aggregiert sind und die Menge der flüssigen Komponente klein ist, und nicht in einem Zustand, worin Tintenzusammensetzungskomponenten gleichförmig in einer großen Menge an flüssiger Komponente vorhanden sind, so dass die vorstehend beschriebenen Probleme, dass es wahrscheinlich ist, das eine Verringerung der Druckdichte, Verschwimmen und Durchschlagen auftreten, gelöst werden. Zu dem stellt die Verwendung eines Pigments als färbendes Material vorteilhafte Ergebnisse hinsichtlich der Wasserbeständigkeit und Lichtechtheit von gedruckten Bildern genauso wie im Vergleich mit herkömmlichen Tintenstrahlsystemen unter Verwendung eines Farbstoffes bereit.
In der Tinte für das elektrostatische Tintenstrahlaufzeichnungssystem vom färbenden Materialkonzentrationsentladungstyps ist zunächst erforderlich, dass die Tinte einen ausreichend großen spezifischen Volumenwiderstand besitzt, um gute Druckeigenschaften zum Erhalten einer hohen Druckdichte ohne Verwischen und Durchschlagen zu erhalten. Dies ermöglicht, dass das durch die Spannung erzeugte elektrische Feld, das über die Aufzeichnungselektrode und die Gegenelektrode angelegt wird, die Teilchen aus färbendem Material erreicht. In dem Fall, dass der spezifische Volumenwiderstand der Tinte zu niedrig ist, leidet die Tinte an Ladungseinspritzen, und nimmt so aufgrund der durch die Aufzeichnungselektrode angelegten Spannung eine Ladung an, und es ist wahrscheinlich, dass die Tinte in einem Zustand ausgestoßen wird, in dem eine große Menge an einer flüssigen Komponente aufgrund einer elektrostatischen Abstoßungskraft enthalten ist. Als nächstes müssen die Teilchen aus färbendem Material eine ausreichende Ladungsmenge besitzen, d. h. eine positive oder negative hohe Teilchenleitfähigkeit besitzen, da es notwendig ist, die Teilchen aus färbendem Material an dem Ausstoßauslassabschnitt bei einer ausreichenden Geschwindigkeit durch Elektrophorese zu sammeln.
In den letzten Jahren ist mit der Zunahme der Anforderungen für Drucker zum Hochgeschwindigkeitsaufzeichnen mit hoher Bildqualität für den vorstehend beschriebenen Tintenstrahlkopf vom Farbmaterialkonzentrationsentladungstyp auch eine Technik zum Drucken eines hochgenauen Bildes bei einer hohen Geschwindigkeit durch Ausstoßen feiner Tintentröpfchen, worin das färbende Material stabil und bei hoher Geschwindigkeit für eine lange Zeitdauer hoch konzentriert ist, erforderlich gewesen.
Es ist bestätigt worden, dass solche Druckleistungen einer Tinte erheblich von den physikalischen Eigenschaften der Tinte abhängen. Um ausreichende Druckleistungen zu erhalten, ist es notwendig, bei der Herstellung der Tinte eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 100 pS/cm oder mehr den Teilchen eines färbenden Materials zu verleihen, während der spezifische Volumenwiderstand der Tintenzusammensetzung auf einem hohen Niveau, vorzugsweise z. B. von 10⁸ Ω·cm oder mehr beibehalten wird. Wenn die elektrische Leitfähigkeit der Teilchen aus färbendem Material weniger als 100 pS/cm beträgt, können die Teilchen aus färbendem Material nicht auf den Ausstoßausgangsabschnitt, d. h. auf die Spitze der Ausstoßelektrode, bei einer hohen Geschwindigkeit durch Elektrophorese übertragen werden, und somit können die Teilchen aus färbendem Material nicht ausreichend zugeführt werden, was zu einer Verschlechterung der Aggregationseigenschaften der Teilchen aus färbendem Material und der Verringerung der Ausstoßreaktionsfrequenz führt.
Ferner haften die Teilchen aus färbendem Material an, und scheiden sich auf der Ausstoßelektrode aufgrund der schwachen Abstoßungskraft zwischen der Oberfläche der Ausstoßelektrode und den Teilchen des färbenden Materials ab, was zu einem instabilen Ausstoß führt. So entstehen Probleme, dass eine ausreichende Druckdichte nicht erhalten werden kann und dass stabiles und Hochgeschwindigkeitsdrucken nicht durchgeführt werden kann.
Die Teilchen aus färbendem Material sind vorzugsweise aus einem färbenden Material, z. B. Pigment und einem Harz zusammengesetzt. Harze zum Abdecken des färbenden Materials sollen (1) die Oberfläche von Pigmentteilchen ausreichend abdecken, um eine färbende Materialmischung zu erzeugen, und eine geeignete Fluidität beim Erhitzen zu zeigen, (2) die Teilchen aus färbendem Material durch Abdecken der Oberfläche der Teilchen gut zu dispergieren (3) so transparent wie möglich zu sein, (4) auf ein Aufzeichnungsmedium durch ein Fixierverfahren zum Verleihen einer ausreichenden Kratzbeständigkeit und mit der Tinte zum elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnen fixiert zu werden, (5) eine positive oder negative hohe elektrische Leitfähigkeit den Teilchen eines färbenden Materials zu verleihen. Die Teilchen aus einem färbenden Material, die ein färbendes Material umfassen, das mit einem Harz bedeckt ist, können erzeugt werden, indem das färbende Material mit dem Harz abgedeckt wird, um eine gefärbte Mischung zu erzeugen, dann die gefärbte Mischung in einem nicht-wässrigen Lösung Lösungsmittel dispergiert wird. Tatsächlich kann ein gewöhnliches Dispergierverfahren jedoch grobe Teilchen aus dem färbenden Material erzeugen, oder winzige Teilchen aus dem färbenden Material erzeugen, und es ist schwierig, Teilchen aus färbendem Material mit einer gleichförmigen durchschnittlichen Teilchengröße zu erhalten.
EP 1 167 468 A1 betrifft eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die ein selbstdispergierbares Pigment mit einer anionischen Gruppe oder kationischen Gruppe, das an die Oberfläche davon direkt oder durch eine andere Atomgruppe gebunden ist, ein Pigment, das in einem wässrigen Medium mit einem Polymerdispergiermittel dispergiert werden kann, und einem Polymerdispergiermittel in einem wässrigen Medium einschließt. Die Pigmentdispersionslösung kann durch die Verwendung von zwei Arten von Ultrafiltermembranen mit einem Abschneidemolekulargewicht von jeweils 50 nm und 500 nm hergestellt werden, um eine Teilchendurchmesserverteilung des dispergierten Pigments von 50 bis 500 nm zu erhalten.

Patentdruckschrift 1: JP-A-9-193389
Patentdruckschrift 2: JP-A-10-138493

Ein erfindungsgemäßes Ziel ist es, eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die die Ausstoßleistung verbessern kann, um Bilder mit hoher Bildqualität stabil zu zeichnen, sogar wenn Aufzeichnen für eine lange Zeitdauer durchgeführt wird und herausragende Betriebskosten besitzt, und ein Herstellungsverfahren für die Tintenstrahlaufzeichnungstinte bereitzustellen.
Als Folge intensiver Untersuchungen hat der Erfinder herausgefunden, dass das vorstehend beschriebene Ziel erreicht werden kann, indem der Gehalt von winzigen Teilchen die in färbenden Materialteilchen vorhanden sind, verringert wird, und so die Erfindung vervollständigt.
Im Einzelnen ist die Erfindung wie folgt.

(1) Ein Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die ein Dispersionsmedium, ein Dispergiermittel und färbende Materialteilchen, die mindestens ein färbendes Material enthalten, umfasst, wobei das Verfahren einen Schritt zum Entfernen winziger färbender Materialteilchen aus den färbenden Materialteilchen umfasst, worin durch den Schritt zum Entfernen winziger färbender Materialteilchen aus den färbenden Materialteilchen der Gehalt an färbenden Materialteilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers der färbenden Materialteilchen um 5 Vol.-% oder weniger, basierend auf der Gesamtmenge der färbenden Materialteilchen, verringert wird.
(2) Das Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in vorstehendem (1) beschrieben, worin der Schritt des Entfernens winziger färbender Materialteilchen aus den färbenden Materialteilchen mittels der Verwendung von Gravität, Zentrifugalkraft, Grenzflächeneigenschaften des färbenden Materialteilchens oder deren Kombination durchgeführt wird.
(3) Das Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in Vorstehendem (2) beschrieben, worin die Gravität verwendende Einrichtung eine Einrichtung unter Verwendung eines spontanen Ausfällungsverfahrens ist.
(4) Das Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in Vorstehendem (2) beschrieben, worin die Zentrifugalkraft verwendende Einrichtung eine Zentrifuge oder ein Flüssigkeitszyklon ist.
(5) Das Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, wie in Vorstehendem (2) beschrieben, worin die Richtung, die Grenzflächeneigenschaften des färbenden Materialteilchens verwendet, eine Einrichtung unter Verwendung von Elektrophorese ist.
(6) Eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die durch das Herstellungsverfahren für eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte wie in dem Vorstehenden (1) beschrieben, erhalten wird.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konstruktionsausführungsform für einen Tintenstrahlkopf zur Verwendung in einem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren zeigt, und insbesondere einen Querschnitt einer Ausstoßelektrode, die einem Aufzeichnungsbildpunkt entspricht, zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Konstruktionsausführungsform eines Tintenzirkulationssystems für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zur erfindungsgemäßen Verwendung zeigt.
3 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines elektrophoretischen Einteilungsgeräts, das in Beispiel 7 verwendet wird.

1: Tintenbehälter
2: Ausstoßkopf
3: Pumpe
4: Filter
5: Akkumulator
6: Tintenkonzentrationsdetektor
7: Auffülltintenbehälter
8: Behälter, der konzentrierte Tinte einschließt
9: Behälter, der verdünnte Tinte einschließt
10: Ventil
11: Niveausensor
75: Elektrophoretisches Einteilungsgerät
80: Tintendurchgang
88: Parallele Elektrode
90: Spannungsquelle
92: Tintenwiedergewinnungsunterbehälter
94: Tintenentledigungsunterbehälter
100: Tinte
102: Kopfsubstrat
103: Ausstoßelektrodensubstrat
109: Ausstoßelektrode
110: Tintentröpfchenausstoßposition
111: Tintezirkulationssystem
112: Tintezuführungssystem
113: Tintenwiedergewinnungssystem
123: Biasspannungsquelle
124: Singalspannungsquelle

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als Folge intensiver Untersuchungen hat der Erfinder herausgefunden, dass es einen engen Zusammenhang zwischen der Ausstoßleistung und dem Gehalt winziger Teilchen gibt, die in färbenden Materialteilchen vorhanden sind. Im Einzelnen ist herausgefunden worden, dass ein Verschwimmen der Tinte und ein unerwünschter Ausstoß aus der Nachbarschaft der Kopftinte auftreten, wenn eine große Menge an winzigen Teilchen in den färbenden Materialteilchen vorhanden sind. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass die Teilchengrößenverteilung der färbenden Materialteilchen eng und gleichförmig ist. So wird durch Entfernen winziger färbender Materialteilchen aus den färbenden Materialteilchen eine gute Ausstoßleistung ohne Tintenverstopfung erreicht, wodurch Drucken von Bildpunkten mit hoher Dichte ohne Verschwimmen bei hoher Geschwindigkeit und stabil möglich wird. Ferner wird ein stabiler Ausstoß für eine lange Zeitdauer möglich.
Erfindungsgemäß werden eine Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die die Ausstoßleistung von Tinte stabil ausstoßen kann, um stabile Tinte mit hoher Bildqualität stabil zu zeichnen, sogar wenn Tintenstrahlaufzeichnen für eine lange Zeitdauer durchgeführt wird und bezüglich der Betriebskosten herausragend ist, und ein Herstellungsverfahren für die Tintenstrahlaufzeichnungstinte bereitgestellt.
Die Erfindung wird nachstehend detailliert beschrieben.
Nun werden die Zusammensetzungskomponenten der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte nachstehend beschrieben.
Das Dispersionsmedium zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungstinte ist vorzugsweise ein nicht-polares isolierendes Lösungsmittel mit einer relativen dielektrischen Konstante von 1,5 bis 20 und einer Oberflächenspannung von 15 bis 60 nm/m (bei 25°C). Weiter erwünschte Eigenschaften für das Dispersionsmedium schließen eine niedrige Toxizität, eine niedrige Entflammbarkeit und einen geringen Geruch ein.
Beispiele für das Dispersionsmedium schließen Lösungsmittel ein, die aus geradkettigen oder verzweigten aliphatischen Kohlenwasserstoffen, alicyclischen Kohlenwasserstoffen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, Petroleumnaphtas und Halogen substituierten Produkten davon ausgewählt sind. Spezifische Beispiele hierfür schließen Lösungsmittel ein, die aus Hexan, Octan, Isooctan, Decan, Isodecan, Decalin, Nonan, Dodecan, Isododecan, Isopar E, Isopar G, Isopar H und Isopar L (hergestellt von Exxon Corp.),. Solutol (hergestellt von Phillips Oil Co.), IP Lösungsmittel (hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.), und Peptroleumnaphthas, die S.B.R., Shellsol 70 und Shellsol 71 (hergestellt von Shell Petrochemical Co.) und Vegasol (hergestellt von Mobil Oil Co.) ausgewählt sind. Die Lösungsmittel können individuell oder als Mischung verwendet werden.
Das Kohlenwasserstofflösungsmittel ist vorzugsweise ein Isoparaffinkohlenwasserstoff mit hoher Reinheit mit einem Siedepunkt in dem Bereich von 150 bis 350°C. Beispiele für kommerziell verfügbare Produkte hiervon schließen Isopar G Isopar H, Isopar L, Isopar M und Isopar V (Markennamen, hergestellt von Exxon Chemical Co.), Norpar 12, Norpar 13 und Norpar 15 (Marken, hergestellt von Exxon Chemical Co.), IP Lösungsmittel 1620 und IP Lösungsmittel 2028 (Marken, hergestellt von Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.), Isosol 300 und Isosol 400 (Marken, hergestellt von Nippon Petrochemicals Co.), und Amsco QMS und Amsco 460 Lösungsmittel (Marken, hergestellt von American Mineral Spirits Corp.) ein. Diese Produkte sind aus einem aliphatischen gesättigten Kohlenwasserstoff mit einer extrem hohen Reinheit zusammengesetzt und besitzen eine Viskosität von 3 cST bei 25°C, eine Oberflächenspannung von 22,5 bis 28,0 mN/m bei 25°C und einem spezifischen Volumenwiderstand von 10¹⁰ Ω·cm oder mehr bei 25°C zusammengesetzt. Ferner besitzen diese Produkte Eigenschaften, dass sie aufgrund einer niedrigen Reaktivität stabil sind, sie aufgrund einer niedrigen Toxizität sicher sind und der Geruch gering ist.
Die Halogen substituierten Kohlenwasserstofflösungsmittel schließen Fluorkohlenstofflösungsmittel en. Beispiele hierfür schließen Perfluoralkane, die durch C_nF_2n + 2, z. B., C₇F₁₆ und C₈F₁₈ (z. B. Fluorinert PF5080 und Fluoriner PF5070 (Marken, hergestellt von Sumitomo 3M Co.)) dargestellt werden, auf Fluor basierte inerte Flüssigkeiten (z. B. Fluorinert FC Series (Marken, hergestellt von Sumitomo 3M Co.)), Fluorkohlenstoffe (z. B. Krytox GPL Series (Marken, hergestellt von DuPont Japan Ltd.)), Flons (z. B. HCFC-141b (Marke, hergestellt von Daikin Industries, Ltd.), und iodierte Fluorkohlenstoffe, z. B. F(CF₂)₄CH₂CH₂I und F(CF₂)₆I (z. B. 1-1420 und 1-1600 (Marken, hergestellt von Daikin Fine Chemical Laboratory, Ltd.)) ein.
Als das Dispergiermittel zur erfindungsgemäßen Verwendung können auch höhere Fettsäureester und Siliconöle verwendet werden. Spezifische Beispiele für das Siliconöl schließen synthetische Dimethylpolysiloxane, mit niedriger Viskosität, die kommerziell verfügbare Produkte, z. B. KF96L (Marke, hergestellt von Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) und SH200 (Marke, hergestellt von Dow Corning Toray Silicone Co., Ltd.) ein.
Die Siliconöle sind nicht auf diese spezifischen Beispiele begrenzt. Als die Dimethylpolysiloxane sind diejenigen mit einem sehr breiten Viskositätsbereich abhängig von ihrem Molekulargewicht verfügbar, aber diejenigen mit einer Viskosität bei 25°C in dem Bereich von 1 bis 20 cSt werden vorzugsweise verwendet. Ähnlich zu den Isoparffinkohlenwasserstoffen besitzen die Dimethylpolysiloxane einen spezifischen Volumenwiderstand bei 25°C von 10¹⁰ Ω·cm oder mehr und besitzen Eigenschaften, z. B. hohe Stabilität, hohe Sicherheit und Geruchlosigkeit. Ferner sind die Dimethylpolysiloxane dadurch gekennzeichnet, dass sie eine niedrige Oberflächenspannung besitzen, d. h. die Oberflächenspannung von 18 bis 21 mN/m bei 25°C beträgt.
Beispiele für Lösungsmittel, die zusammen mit den vorstehend beschriebenen organischen Lösungsmitteln verwendet werden können, schließen Alkohole (z. B. Methylalkohol, Ethylalkohol, Propylalkohol, Butylalkohol und fluorierten Alkohol), Ketone (z. B. Aceton, Methylethylketon und Cyclohexanon), Carbonsäureester (z. B. Methylacetat, Ethylacetat, Propylacetat, Butylacetat, Methylpropionat und Ethylpropionat), Ether (z. B. Diethylether, Dipropylether, Tetrahydrofuran, und Dioxan), und halogenierte Kohlenwasserstoffe (z. B. Methylendichlorid, Chloroform, Kohlenstofftetrachlorid, Dichlorethan und Methylchloroform) ein.
Nun wird das färbende Material zur erfindungsgemäßen Verwendung nachstehend detailliert beschrieben.
Das färbende Material ist nicht besonders begrenzt, und beliebige organische Pigmente und anorganische Pigmente, die gewöhnlicherweise kommerziell verfügbar sind, können verwendet werden.
Beispiele für das Pigment, das eine gelbe Farbe zeigt, schließen Monoazopigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 1 (z. B. Fast Yellow G) und C.I. Pigment Yellow 74; Disazopigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 12 (z. B. Disazo Yellow AAA) und C.I. Pigment Yellow 17; Nicht-Benzidin-Azopigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 180; Azobeizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 100 (z. B. Tartrazin Yellow Lake); kondensierte Azopigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 95 (z. B. kondensiertes Azo Yellow GR); säure Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 115 (z. B. Quinolin Yellow Lake); basische Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 18 (z. B. Thioflavin Lake); Anthrachinonpigmente, z. B. Flavanthron Yellow (Y-24); Isoindolinonpigmente, z.B. Isoindolinon Yellow 3RLT (Y-110); Guinophthalonpigmente, z. B. Quinophthalon Yellow (Y-138); Isoindolinpigmente, z. B. Isoindolin Yellow (Y-139); Nitrosopigmente, z. B., C.I. Pigment Yellow 153 (z. B. Nickel Nitroso Yellow); und Metallkomplexazomethinpigmente, z. B. C.I. Pigment Yellow 117 (z. B. Kupferazomethin Yellow) ein.
Beispiele für das Pigment, das eine Magentafarbe zeigt, schließen Monoazopigmente, z. B. C.I. Pigment Red 3 (z. B. Toluidin Red); Disazopigmente, z. B., C.I. Pigment Red 38 (z. B. Pyrazolon Red B); Azobeizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 53:1 (z. B. Lake Red C) und C.I. Pigment Red 57:1 (Brilliant Carmine 6B); kondensierte Azopigmente, z. B. C.I. Pigment Red 144 (z. B. kondensierte Azo Lake BR); saure Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 174 (z. B. Phloxin B Lake); basische Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 81 (z. B. Rhodamin 6G' Lake); Anthrachinonpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 177 (z. B. Dianthrachinonyl Red); Thioindigopigmente, z. B. C.I. Pigment Red 88 (z. B. Thioindigo Bordeaux, etc.); Perinonpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 194 (z. B. Perinon Red); Perylenpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 149 (z. B. Perylene Scarlet); Chinacridonpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 122 (z. B. Chinacridon Magenta); Isoindolinonpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 180 (z. B. Isoindolinon Red 2BLT); und Arizalinbenzolfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Red 83 (z. B. Madder Lake) ein.
Beispiele für das Pigment, das eine Cyanfarbe zeigt, schließen Disazopigmente, z. B. C.I. Pigment Blue 5 (z. B. Dianisidin Blue); Phthalocyaninpigmente, z. B., C.I. Pigment Blue 15 (z. B. Phthalocyanin Blue, etc.); saure Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Blue 24 (z. B. Peacock Blue Lake); basische Beizenfarbstoffpigmente, z. B. C.I. Pigment Blue 1 (z. B. Victoria Pure Blue BO Lake); Anthrachinonpigmente, z. B. C.I. Pigment Blue 60 (z. B. Indanthron Blue); und blaue Alkalipigmente, z. B. C.I. Pigment Blue 18 (z. B. Alkali Blue V-5:1) ein.
Beispiele für das Pigment, das eine schwarze Farbe zeigt, schließen organische Pigmente, z. B. Anilinschwarzpigmente, z. B. BK-1 (Anilinschwarz), Eisenoxidpigmente, und Rußpigmente, z. B. Ofenschwarz, Lampenschwarz, Acytelenschwarz und Kanalschwarz ein.
Zudem können Metallpulver, zur Durchführung der Farbwiedergabe, z. B. Gold-, Silber- oder Kupferfarbe verwendet werden.
Das färbende Material zur Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichnungstinte wird gewöhnliche einer Oberflächenbehandlung unterzogen.
Die Oberflächenbehandlungsverfahren eines färbenden Materials werden in Pigment Dispersing Technologies, Kapitel 5, Technical Information Institute Co., Ltd. beschrieben und Beispiele hierfür schließen Rosinbehandlung, Polymerbehandlung, Auftropfbehandlung und Plasmabehandlung ein. Jede der Behandlungsverfahren wird nachstehend detailliert beschrieben.
Die "Rosinbehandlung", wie hierin bezeichnet, schließt z. B. ein Verfahren, worin ein Pigment und ein Rosin mechanisch geknetet werden, um die Oberfläche des Pigments mit Rosin zu behandeln, und ein Verfahren, worin nach der Zugabe einer wässrigen Alkalilösung aus Rosin zu einer wässrigen Aufschlämmung eines Pigments, ein Erdalkalimetallsalz oder eine Säure zu der Mischung gegeben wird, um ein kaum lösliches Salz oder freie Säure aus Rosin auf der Oberfläche von Pigmentteilchen abzuscheiden. Bei der Rosinbehandlung wird das Rosin gewöhnlich in einer Menge von einigen Gew.-% bis 20 Gew.-%, basierend auf dem Pigment, verwendet. Die Rosinbehandlung bewirkt die folgenden großen Effekte: (1) feines und hochtransparentes Pigment wird aufgrund des Effektes zur Verhinderung von Kristallwachstum des Pigments erhalten; (2) mechanische Dispersion wird leicht wegen einer kleinen Kohäsivkraft des Teilchens beim Trocknen durchgeführt; und (3) die Benetzungseigenschaft an ein auf Öl basierenden Träger wird verbessert, indem die Oleophilizität auf der Pigmentoberfläche erhöht wird. Insbesondere wird die Rosinbehandlung auf breite Weise auf dem Gebiet der Drucktinte verwendet.
Die "Aufpfropfbehandlung", wie hierin verwendet, ist zum Durchführen einer Aufpfropfreaktion einer funktionalen Gruppe, z. B. einer Hydroxygruppe, einer Carboxygruppe oder einer Aminogruppe, die auf der Oberfläche von Ruß, einem anorganischen Feinteilchen, z. B. Siliciumdioxid oder Titandioxid, oder einem organischen Pigment mit einem Polymer vorhanden sind. Die Aufpfropfreaktion des Polymers an die Pigmentoberfläche schließt (1) ein Verfahren, worin ein Vinylmonomer in Gegenwart von Pigmentfeinteilchen unter Verwendung eines Polymerisationsinitiators polymerisiert wird, und das Wachstum des Polymers, das in dem System erzeugt wird, an der funktionalen Gruppe auf der Oberfläche des Pigmentfeinteilchens beendet wird, (2) ein Verfahren, worin eine Pfropfkette aus einer Polymerisationsinitiationsgruppe, die auf der Oberfläche eines Pigmentfeinteilchens eingeführt wurde, wächst und (3) ein Verfahren einer Polymerreaktion zwischen der funktionalen Gruppe auf der Oberfläche eines Pigmentfeinteilchens und einer endständigen funktionalen Gruppe des Polymers ein.
Die "Plasmabehandlung", sie hierin bezeichnet, ist zum Durchführen einer Modifikation der Pigmentpulveroberfläche mit Niedrigtemperaturplasma oder thermischem Plasma. Spezifische Beispiele für die Behandlung der Pigmentoberfläche mit Niedrigtemperaturplasma schließen (1) Modifizierung durch Plasmabestrahlung mit einem nicht-polymerisierbaren Gas, z. B. Sauerstoff oder Stickstoff, (2) Modifizierung durch Erzeugung eines Plasma polymerisierten Films unter Verwendung eines polymerisierbaren Gases und (3) Modifikation durch eine zweistufige Plasmainitiationspfropfpoylmerisationsreaktion, die eine erste Stufe zum Erzeugen eines aktiven Spezies auf der Pigmentoberfläche durch Plasmabestrahlung und einer zweiten Stufe zum in Kontakt bringen der aktiven Spezies mit einem Monomer zum Voranschreiten der Pfropfpolymerisation als die Nachreaktion ein.
Zur Verbesserung der Dispergierfähigkeit des Pigments ist die Polymerbehandlung, die nachstehend beschrieben wird, bevorzugt.
Repräsentative Verfahren für die Polymerbehandlung schließen ein chemisches Verfahren der Verwendung eines in-situ Polymerisationsverfahrens, wie in Pigment Dispersing Technologies, Seite 99, et seq., Technical Information Institute Co., Ltd., ein Verfahren zur Verwendung eines Phasenseparierungsverfahrens (Koazervierung), und ein Verfahren zur Durchführung einer Behandlung mit einer mechanischen Kraft während der Pigmentdispersion ein.
Das in-situ Polymerisationsverfahren schließt ein Verfahren, worin ein System aus Pigment und Polymer dispergiert wird, gefolgt von Unterziehen einer Suspensionspolymerisation, ein Verfahren, worin ein Pigment in einem wässrigen System in Gegenwart eines Dispergiermittels dispergiert wird und zu der Dispersion ein polares Polymer, ein Vinylpolymer und ein polyfunktionales Vernetzungspolymer zum Unterziehen einer Polymerisation gegeben werden, und ein Verfahren, worin eine Dispersion eines Monomers und eines Pigments einer Massenpolymerisation unterzogen wird und dann einer Suspensionspolymerisation oder Emulsionspolymerisation, wodurch die Adsorption auf das Pigment gründlich erreicht wird.
Das Phasenseparierungsverfahren (Koazervierung) schließt ein Verfahren ein, worin ein Pigment in einer Polymerlösung dispergiert wird, und die Löslichkeit des Polymers durch ein geeignetes Verfahren zur Abscheidung des Polymers aus dem Lösungssystem auf das Pigmentteilchen verringert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer aus einem bereiten Bereich im Vergleich mit dem chemischen Verfahren (in-situ Polymerisationsverfahren), ausgewählt werden kann. Es werden weithin ein Verfahren verwendet, worin ein Nicht-Lösungsmittel zu einer Harzlösung, die ein Pigment, das darin dispergiert ist, enthält zugegeben wird und ein Verfahren, worin ein Pigment fein in einem wasserlöslichen Polymer oder einer wasserlöslichen Harzlösung dispergiert wird, dann der pH-Wert davon eingestellt wird, um das Polymer oder Harz auf der Pigmentoberfläche abzuscheiden, verwendet. Wenn ein Pigment in einer Säurelösung eines säurelöslichen stickstoffhaltigen Acrylharzes dispergiert wird und dann der pH-Wert davon erhöht wird, um das Polymer auf der Pigmentoberfläche unlöslich zu machen, werden Effekte, z. B. eine Verhinderung der Koagulierung und Verbesserungen der Fluidität, des Glanzes und der Färbungskraft erkannt.
Als das Verfahren der Polymerbehandlung durch eine mechanische Kraft, wird ein Verfahren beispielhaft genannt, worin ein Polymer und ein Pigment zuvor vermischt werden, so dass der Pigmentgehalt von 5 bis 95 % beträgt, die Mischung geknetet wird, z. B. durch eine Knetvorrichtung oder drei Walzen, während erhitzt wird, und die geknetete Mischung wird dann z. B. durch eine Stiftmühle polymerisiert. Ein Verfahren, das Spülungsharzbehandlung genannt wird, ist auch in dem mechanischen Polymerbehandlungsverfahren eingeschlossen.
Als das Harz, das bei der Polymerbehandlung verwendet wird, kann ein beliebiges Harz, das die Dispergierfähigkeit eines Pigments in einem Dispersionsmedium verstärken kann, ohne besondere Begrenzung verwendet werden.
Harze mit einem Segment, das sich mit einem Lösungsmittel auflöst, ein Segment, das sich kaum mit einem Lösungsmittel auflöst und einem eine polare Gruppe enthaltenen Segment sind für die Zwecke des Adsorbierens eines färbenden Materials und Besitzens einer Funktion des guten Dispergierens des färbenden Materials in dem Dispersionsmedium bevorzugt. Beispiele für das Monomer, das sich mit einem Lösungsmittel nach Polymerisation auflöst, schließen Laurylmethacrylat, Stearylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat und Cetylmethacrylat ein. Beispiele für das Monomer, das sich kaum mit einem Lösung nach Polymerisation auflöst, schließen Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Styrol und Vinyltoluol ein. Beispiel für das Polargruppen enthaltende Monomer schließen ein saure Gruppen enthaltendes Monomer, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Styrolsulfonsäure und ein Alkalimetallsalz davon und ein Basisgruppen enthaltendes Monomer, z. B., Dimethylamonoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Vinylpyridin, Vinylpyrrolidin, Vinylpiperidin und Vinyllactam ein.
Spezifische Beispiele für das Harz zur Verwendung bei der Polymerbehandlung schließen Olefinpolymere und Copolymere (z. B. Polyethylen, Polypropylen, Polyisobutylen, Ethyl-Vinylacetatcopolymer, Ethylen-Acrylatcopolymer, Ethylen-Methacrylatcopolymer und Ethylen-Methacrylsäurecopolymer), Polymere und Copolymere von Styrol und ihren Derivaten (z. B., Butadien-Styrolcopolymer, Isoprene-Styrolcopolymer, Styrol-Methacrylatcopolymer und Styrol-Acrylatcopolymer), Acrylsäureesterpolymere und Copolymere, Methacrylsäureesterpolymere und Copolymere, Itaconsäurediesterpolymere und Copolymere, Maleinanhydridcopolymere, Rosinharze, hydrierte Rosinharze, Petroleumharze, hydrierte Petroleumharze, Maleinsäureharze, Terpenharze, hydrierte Terpenharze, Chrom-Indenharze, Kautschuk-Methacrylsäureestercopolymere und cyclisierte Kautschuk-Acrylsäureestercopolymere ein.
Erfindungsgemäß ist ein Gewichtsverhältnis des färbenden Materials zum Harz, das bei der Polymerbehandlung verwendet wird, vorzugsweise in dem Bereich von 95/5 bis 5/95, weiter bevorzugt von 80/20 bis 10/90.
Ferner können als das oberflächenbehandelte färbende Material ein gewöhnlich kommerziell verfügbares bearbeitetes Pigment verwendet werden. Spezifische Beispiele für das kommerziell verfügbare bearbeitete Pigment schließen Microlithpigmente, die von Ciba Specialty Chemicals Inc. hergestellt werden, ein. Bevorzugte Beispiele für das bearbeitete Pigment schließen Microlith-T Pigment, in welchem Pigment mit einem Rosinesterharz bedeckt ist, ein.
In einem erfindungsgemäßen Dispersionsschritt wird das vorstehend beschriebene oberflächenbehandelte färbende Material in dem Dispersionsmedium in dem Zustand von feinen Teilchen dispergiert.
Zum Dispergieren des oberflächenbehandelten färbenden Materials in dem Zustand von feinen Teilchen und zur Stabilisierung der Dispersion in dem Dispersionsmedium wird ein Dispergiermittel in dem Dispersionsschritt verwendet.
Als das Dispergiermittel zur erfindungsgemäßen Verwendung werden herkömmliche Pigmentdispergiermittel, die in dem Dispersionsmedium verwendet werden können, verwendet. Beliebige Pigmentdispergiermittel können verwendet werden, soweit sie mit dem vorstehend beschriebenen Dispersionsmedium kompatibel sind und das Pigment in dem Zustand von feinen Teilchen stabil dispergieren können.
Spezifische Beispiele für das Pigmentdispergiermittel schließen nicht-ionische Tenside, z. B. Sorbitanfettsäureester (z. B. Sorbitanmonooleate, Sorbitanmonolaurat, Sorbitansesquioleat und Sorbitantrioleat), Polyoxyethylensorbitanfettsäureestern (z. B. Polyoxyethylensorbitanmonostearat und Polyoxyethylensorbitanmonooleat), Polyethylenglycolfettsäureestern (z. B. Polyethylenglycolmonostearat und Polyethylenglycoldiisostearat), Polyoxyethylenalkylphenylether (z. B. Polyoxyethylennonylphenylether und Polyoxyethylenoctylphenylether) und aliphatische Diethanolamide ein. Ferner sind als hochmolekulare Dispergiermittel hochmolekulare Verbindungen mit einem Molekulargewicht von 1000 oder mehr bevorzugt. Beispiele hierfür schließen Styrol-Maleinsäureharze, Styrol-Acrylharze, Rosine, BYK-160, BYK-162, BYK-164 und BYK-182 (auf Urethan basierende hochmolekulare Verbindungen, hergestellt von BYK-Chemie), EFKA-47 und LP-4050 (auf Urethan basierende Dispergiermittel, hergestellt von EFKA), Solsperse 24000 (auf Polyester basierende hochmolekulare Verbindung, hergestellt von Zeneca PLC), und Solsperse 17000 (auf aliphatischen Diethanolamid basierende hochmolekulare Verbindung, hergestellt von Zeneca PLC) ein.
Andere Beispiele für das hochmolekulare Pigmentdispergiermittel schließen statistische Copolymere, die ein Monomer umfassen, das mit einem Lösungsmittel (z. B. Laurylmethacrylat, Stearylmethacrylat, 2-Ethylhexylmethacrylat und Cetylmethacrylat) solvatisiert, ein Monomer, das kaum mit einem Lösungsmittel (z. B., Methylmethacrylat, Ethylmethacrylat, Isopropylmethacrylat, Styrol und Vinyltoluol) solvatisiert und ein polares Gruppen enthaltendes Monomer, und die Pfropfcopolymere, die in JP-A-3-188469 beschrieben sind, ein. Beispiele für das polare Gruppen enthaltende Monomer schließen ein saure Gruppen enthaltendes Monomer, z. B. Acrylsäure, Methacrylsäure, Itaconsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Styrolsulfonsäure und deren Alkalimetallsalz und eine basische Gruppe enthaltendes Monomer, z. B. Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Vinylpyridin, Vinylpyrrolidin Vinylpiperidin und Vinyllactam ein. Zudem werden Styrol-Butadiencopolymere und die Blockcopolymere von Styrol und ein langkettiges Alkylmethacrylat, wie in JP-A-60-10263 beschrieben, aufgezählt. Bevorzugte Beispiele für das Pigmentdispergiermittel schließen die Pfropfcopolymere, die in JP-A-3-188469 beschrieben sind, ein.
Die Menge des verwendeten Pigmentdispergiermittels beträgt vorzugsweise 0,1 bis 300 Gewichtsteile, basierend auf 100 Gewichtsteilen des färbenden Materials. Es ist bevorzugt, das Pigmentdispergiermittel in dem vorstehend beschriebenen Bereich zu verwenden, da ein ausreichender Effekt zum Dispergieren des Pigmentes erreicht werden kann.
Als ein Verfahren zur Verwendung des Pigmentdispergiermittels in dem Dispersionsschritt zum Dispergieren des oberflächenbehandelten färbenden Materials in dem Dispersionsmedium in dem Zustand von feinen Teilchen werden nachstehend beschriebene Verfahren verwendet und beliebige dieser Verfahren können die erwünschten Effekte erreichen.
Das Dispersionsmedium, färbende Material und Dispergiermittel, die als die erfindungsgemäßen fundamentalen Zusammensetzungsmaterialien verwendet werden, werden vorstehend beschrieben. Die erfindungsgemäße Tintenzusammensetzung kann ferner verschiedene Additive, wenn erwünscht einschließen. Beliebige solcher Additive können abhängig von der Art des Tintenstrahlaufzeichnungssystems oder Materials oder Struktur des Tintenstrahlausstoßkopfes, Tintenzuführungsteils und Tintenzirkulationsteils ausgewählt werden, und in die Tintenzusammensetzung eingebaut werden. Zum Beispiel können die Additive, die in Takeshi Amari, Inkjet Printers – Technologies and Materials –, Kapitel 17, CMC Publishing Co., Ltd. (1998) beschrieben sind, verwendet werden.
Spezifische Beispiele hierfür schließen Metallsalze von Fettsäuren (z. B. Monocarbonäuren und mehrbasigen Säuren, die jeweils 6 bis 32 Kohlenstoffatome besitzen, z. B. 2-Ethylhexynonsäure, Dodecenylsuccinsäure, Butylsuccinsäure, 2-Ethylcaproinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Elaidinsäure, Linolensäure, Ricinoleinsäure, Oleinsäure, Stearinsäure, Enanthinsäure, Naphthensäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Abietinsäure, Dehydroabietinsäure und hydriertes Rosin, Harzsäuren, Alkylphthalsäuren und Alkylsalicylsäuren (Beispiele für das Metallion schließen Na, K, Li, B, Al, Ti, Ca, Pb, Mn, Co, Zn, Mg, Ce, Ag, Zr, Cu, Fe und Ba ein), oberflächenaktive Verbindungen (z. B., Organophosphorsäuren oder deren Salze einschließlich Mono-, Di-, oder Tri-Alkylphosphorsäuren, die eine Alkylgruppe mit 3 bis 18 Kohlenstoffatomen enthalten, Organosulfonsäuren oder deren Salze einschließlich langkettigen aliphatischen Sulfonsäuren, langkettigen Alkylbenzolsulfonsäuren, Dialkylsulfsuccinsäuren und deren Metallsalze, amphotäre oberflächenaktive Verbindungen einschließlich Phosphorlipiden, z. B. Lecithin und Cephalin), Tenside mit einer Alkylgruppe, die ein Fluoratom- und/oder Dialkylsiloxanbindungsgruppe enthalten, aliphatische Alkohole (z. B. höhere Alkohole, die eine verzweigte Alkylgruppe mit 9 bis 20 Kohlenstoffatomen enthalten, Benzylalkohol, Phenethylalkohol und Cyclohexylalkohol), mehrwertige Alkohole (z. B. Alkylenglycole mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen (z. B. Ethylenglycol, 1,2-Propylenglycol, 1,3-Propylenglycol, 1,4-Butandiol, Neopentyglycol, 1,6-Hexandiol und Dodecandiol)}. Alkylenetherglycole mit 4. bis 1000 Kohlenstoffatomen (z. B. Diethylenglycol, Triethylenglycol, Dipropylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol und Polytetramethylenetherglycol), alicyclische Diole mit 5 bis 18 Kohlenstoffatomen (z. B. 1,4-Cyclohexandimethanol und hydriertes Bisphenol A), Addukte von Alkylenoxid mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen (z. B. Ethylenoxid, Propylenoxid, Butylenoxid oder α-Olefinoxid) mit Bisphenol mit 12 bis 23 Kohlenstoffatomen (Bisphenol A, Bisphenol F und Bisphenol S), Polyole, z. B. Glycerin, Trimethylolethan, Trimethylolpropan, Pentaerythritol und Sorbitol, dreiwertige oder mehrwertige Phenole (z. B. Trisphenol PA, Phenolnovolak und Kresolnovolak), Addukte des dreiwertigen oder mehrwertigen Polyphenols mit einem Alkylenoxid mit 2 bis 18 Kohlenstoffatomen (Additonsmolzahl: 2 bis 20), Etherderivate der mehrwertigen Alkohole (z. B. Polyglycolalkylether und Alkylarylpolyglycolether), Fettsäureesterderivate von mehrwertigem Alkohol, Etheroleatderivate von mehrwertigem Alkohol (z. B. Ethylenglycolmonoethylacetat, Diethylenglycolmonobutylacetat, Propylenglycolmonobutylpropionat und Sorbitanmonomethyldioxalat), Alkylnaphthalensulfonate und Alkylarylsulfonate ein. Jedoch sind die Additive nicht auf diese Verbindungen begrenzt. Die Additive werden vorzugsweise in Mengen verwendet, so dass die Oberflächenspannung der resultierenden Tintenzusammensetzung innerhalb eines Bereichs von 15 bis 60 mN/m (bei 25°C) fällt und die Viskosität der Zusammensetzung innerhalb eines Bereichs von 1,0 bis 40 cP fällt.
Ferner ist es bevorzugt, ein Ladungssteuerungsmittel zu der Tinte zuzugeben, um die Polarität und Ladungsmenge des Tintenteilchens zu steuern. Bevorzugte Beispiele für das Ladungssteuerungsmittel schließen Metallsalze aus organischen Carbonsäuren, z. B. Zirkonnaphthenat und Zirkonoctenat, Ammoniumsalze von organische n Carbonsäuren, z. B. Tetramethylammoniumstearat, Metallsalze von organischen Sulfonsäuren, z. B. Natriumdodecylbenzolsulfonat und Magnesiumdioctylsulfosuccint, Ammoniumsalze von organischen Sulfonsäuren, z. B. Tetrabutylammoniumtoluolsulfonat, Polymere mit Carbonsäuregruppen in ihren Seitenketten, z. B. ein Polymer, das Carbonsäuregruppen enthält, die durch Modifikation eines Copolymers aus Styrol und Maleinanhydrid mit einem Amin erhalten wurden, Polymeren mit Carbonsäureaniongruppen in ihren Seitenketten, z. B. ein Copolymer aus Stearylmethacrylat und Tetramethylammoniummethacrylat, Polymere mit Stickstoffatomen in ihren Seitenketten, z. B. ein Copolymer aus Styrol und Vinylpyridin, und Polymere mit Ammoniumgruppen in ihren Seitenketten, z. B. ein Copolymer aus Butylmethacrylat und N-(2-Methacroyloxyethyl)-N,N,N-trimethylammoniumtosilat ein. Ein Copolymer aus Octadecen und Maleinsäure halb Octadeylamid ist ein insbesondere bevorzugtes Ladungssteuerungsmittel. Die Ladung, die auf das Teilchen anzulegen ist, kann eine positive Ladung oder eine negative Ladung sein.
Nun wird das Herstellungsverfahren für die erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungstinte detailliert nachstehend beschrieben. Das färbende Materialteilchen (färbendes Materialharzteilchen), das ein färbendes Material umfasst, das mit einem Harz bedeckt ist, das in einem Dispersionsmedium unlöslich ist, kann hergestellt werden, indem das färbende Material mit dem Harz (Rinderharz) bedeckt wird, und so eine gefärbte Mischung hergestellt wird, und die gefärbte Mischung in dem Dispersionsmedium in dem Zustand von feinen Teilchen dispergiert wird. Zunächst wird der Schritt zum Bedecken eines färbenden Materials mit einem Rinderharz zur Herstellung einer gefärbten Mischung beschrieben. Die gefärbte Mischung wird z. B. gemäß den folgenden Verfahren hergestellt.

(1) Ein Verfahren zum Schmelzkneten eines färbenden Materials und eines Binderharzes bei einer Temperatur, die höher als ein Erweichungspunkt des Binderharzes, unter Verwendung einer Knetmaschine, z. B. einer Walzenmühle, einer Banbury-Mischvorrichtung oder einer Knetvorrichtung und, nach dem Abkühlen, Pulverisieren der Mischung zum Erhalt einer gefärbten Mischung.
(2) Ein Verfahren zum Auflösen eines Binderharzes in einem Lösungsmittel, Zugeben dazu eines färbenden Materials, Nassdispergieren der Mischung, z. B. durch eine Kugelmühle, einer Zerkleinerungsvorrichtung oder einer Sandmahlvorrichtung, und Verdampfen des Lösungsmittels zum Erhalt einer gefärbten Mischung oder Schütten der Dispersion in ein Nicht-Lösungsmittel für das vorstehend beschriebene Binderharz zum Erhalt einer ausgefallen Mischung, gefolgt von Trocknen der Mischung zum Erhalten einer gefärbten Mischung.
(3) Ein Verfahren zum Kneten einer wässrigen Paste (nasser Kuchen) aus einem färbenden Material zusammen mit einem Harz oder einer Harzlösung zum Ersetzen von Wasser durch das Harz oder die Harzlösung gemäß dem Sprühverfahren und dann Entfernen des Wassers und des Lösungsmittels durch Trocknen unter verringertem Druck zum Erhalt einer gefärbten Mischung.

Dann wird die vorstehend beschriebene gefärbte Mischung trocken-pulverisiert und einem Dispergierschritt unterzogen, worin das pulverisierte Produkt zusammen mit einem Dispergiermittel in einem Dispersionsmedium nass-dispergiert wird, wie vorstehend beschrieben. Eine Dispergiermaschine zur Verwendung in dem Dispergierschritt ist nicht besonders begrenzt und beliebige aus kommerziell verfügbaren nass-dispergierende Maschinen verwendet werden. Beispiele hierfür schließen eine Kugelmühle, eine Sandmühle und eine Zerkleinerungsvorrichtung ein. Zur Verhinderung einer Verdampfung des Lösungsmittels wird eine Dispergiermaschine vom geschlossenen Typ gewöhnlich verwendet. Die Sandmühle schließt einen vertikalen Typ und einen horizontalen Typ ein. In der Sandmühle wird ein Schaft, der mit Scheiben oder Stiften ausgestattet ist, bei einer peripheren Geschwindigkeit von 3 bis 15 m/s rotiert, um eine Dispersion durchzuführen. Eine Tintenzusammensetzung kann mit einer guten Effizienz erhalten werden, indem einige Sandmühlen vom kontinuierlichen Typ in Reihe angeordnet werden und eine Dispersion unter Änderung der Größe der Medien abhängig vom Dispersionsgrad durchgeführt wird. Zudem ist im Fall des Dispergierens eines Pigments mit einem großen Durchmesser unter Verwendung einer Sandmühle vom kontinuierlichen Typ eine Vordispersion notwendig, und in einem solchen Fall, wird eine Dispergiervorrichtung, eine Kugelmühle oder eine Sandmühle vom Batchtyp bzw. Chargentyp als eine Vordispergiermaschine verwendet.
Beispiele für die Sandmühle vom horizontalen Typ schließen eine Dyno-Mühle, Dyno-Mühle ECM (hergestellt von WAB, Switzerland), Pearl-Mühle, DCP-Mühle (hergestellt von Drais, Germany), Agitator-Mühle (hergestellt von Netzsch Germany), Super-Mühle (hergestellt von Susmeyer Belgium), Cobl-Mühle (hergestellt von Frem, Switzerland) und Spike-Mühle (hergestellt von Inoue Seisakusho Col.) ein.
Beispiele für die Medien für die Kugelmühle oder Sandmühle, die verwendet werden, schließen Medien aus verschiedenen Materialien, z. B. Zirkondixoid, Titandioxid, Aluminiumoxid, Glas, Stahl und Siliciumnitrid ein. Das Material der Medien wird angesichts der spezifischen Gravität und der Abrasionsbeständigkeit von Medien, abhängig von der Viskosität der Dispersionsflüssigkeit und des Grads der Vordispersion ausgewählt.
Die Mediengröße ist nicht besonders begrenzt und z. B. können Medien mit einem Durchmesser von 0,1 mm bis 10 mm verwendet werden. Im Allgemeinen für die Verwendung von Medien mit einer größeren Teilchengröße bei einer breiteren Teilchengrößenverteilung, und die Verwendung von Medien mit einer kleineren Teilchengröße führt zu der Tendenz zur Erzeugung einer Dispersion mit einer kleineren Teilchengröße. Zudem ist ein Packungsverhältnis der Medien nicht besonders begrenzt, und beträgt vorzugsweise 50 5 bis 90 %. Das Packungsverhältnis der Medien besitz einen engen Zusammenhang zur Dispersionsfähigkeit, und es ist bekannt, dass im Allgemeinen, wenn ein höheres Packungsverhältnis erreicht werden kann, die Dispergiereffizienz weiter verbessert ist. Im Vergleich mit einer Mühle vom vertikalen Typ ruft eine Mühle vom horizontalen Typ über kein Sperrphänomen der Medien beim Start hervor, und somit ist es bevorzugt, dass das Packungsverhältnis auf 80 bis 85 %, basierend auf dem Volumen des Behälters eingestellt.
Wie vorstehend beschrieben, können die färbenden Materialteilchen nach der Trockenpulverisierung der gefärbten Mischung durch Nassdispersion des pulverisierten Produkts unter Verwendung eines Dispergiermittels zusammen mit den Medien, z. B. Perlen in einem Dispersionsmedium erhalten werden. Jedoch sind die Verfahren zur Herstellung von färbenden Materialteilchen nicht auf diejenigen, die vorstehend beschrieben wurden, begrenzt. Im Einzelnen ist die vorliegende Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßleistung verbessert wird, indem winzige färbende Materialteilchen entfernt werden und so sollte das Verfahren zur Herstellung der färbenden Materialteilchen nicht begrenzt sein. Als andere Verfahren zur Herstellung von färbenden Materialteilchen kann z. B. ein Verfahren, worin ein monofunktionales Monomer einer Dispersionspolymerisation in Gegenwart eines Polymerisationsinitiators unter Verwendung von gefärbten Feinteilchen als Keimteilchen zum Erhalt gefärbter Harzteilchen unterzogen wird, verwendet werden.
Die Erfindung ist durch Umfassen des Schrittes des Entfernens winziger färbender Materialteilchen aus den färbenden Materialteilchen, z. B. denjenigen, die wie vorstehend beschrieben, hergestellt wurden, gekennzeichnet.
Verfahren zum Entfernen winziger färbender Materialteilchen (nachstehend auch als winzige Teilchen manchmal bezeichnet) aus den färbenden Materialteilchen schließen z. B. bekannte Einteilungsverfahren ein, und die folgenden verschiedenen Einteilungssysteme werden aufgeteilt. Zum Durchführen der Einteilung können kommerziell verfügbare praktische Geräte verwendet werden, aber ein beliebiges Verfahren, das theoretisch zum Durchführen der Einteilung möglich ist, kann angewendet werden. Obwohl sogar ein beliebiges Verfahren verwendet wird, ist es bevorzugt, dass winzige Teilchen entfernt werden, um eine durchschnittliche Teilchengröße zu erhöhen und die Teilchengrößenverteilung so eng und gleichförmig wie möglich zu machen.
Das Einteilungsverfahren unter Verwendung von Gravität schließt z. B. Gravitationseinteilung, mechanische Einteilung und hydraulische Einteilung ein. Von diesen ist ein besonders bevorzugtes Verfahren die Gravitationseinteilung, die eine spontane Ausführung verwendet. Im Einzelnen werden durch Dispersion erhaltene färbende Materialteilchen in einen geeigneten Behälter gefüllt und stehen gelassen, um so die Teilchen aufgrund von Gravität spontan auszufällen. Die Teilchen mit einer hohen Ausfällungsgeschwindigkeit akkumulieren sich in einer unteren Schicht und eine Flüssigkeit, die eine Menge der winzigen Teilchen mit langsamer Ausfällungsgeschwindigkeit enthält, verbleibt als die obere Schicht. Dann wird die Flüssigkeit, die eine Menge der winzigen Teilchen in der oberen Schicht enthält, entfernt und die in der unteren Schicht akkumulierten Teilchen werden durch Redispersion mit einem Dispersionsmedium akkumuliert, oder nur die Teilchen, die in der unteren Schicht akkumuliert sind, werden vom Boden des Behälters genommen, so dass sie aus den winzigen Teilchen in der oberen Schicht separiert werden können. Die Bedingung für die spontane Ausfällung (insbesondere die Zeit) kann abhängig von der Viskosität der Dispersion und spezifischen Gravität und Teilchengröße der färbenden Materialteilchen bestimmt werden.
Das Einteilungsverfahren unter Verwendung von Zentrifugalkraft schließt Zentrifugaleinteilung ein, und eine Vielzahl von Zentrifugen und Flüssigkeitszyklonen sind kommerziell für solch einen Zweck verfügbar. Ein insbesondere bevorzugtes Verfahren ist ein Verfahren unter Verwendung von Zentrifugalausfällung und Zentrifugen sind für das Verfahren kommerziell verfügbar. Das Verfahren kann die großen Teilchen von den winzigen Teilchen in einer kurzen Zeit aufgrund der Verwendung von Zentrifugalkraft separieren, was ein Unterschied zu dem spontanen Ausfällungsverfahren ist. Im Einzelnen umfasst das Verfahren das in Betrieb setzen einer Zentrifuge nach dem Einstellen einer Rotationszahl und einer Zeit für die Zentrifuge, Entfernen der überstehenden Flüssigkeit, die winzige Teilchen als eine obere Schicht enthält, Sammeln der Teilchen, die sich in der unteren Schicht akkumuliert haben, zur Wiedergewinnung, und Redispergieren der Teilchen mit einem Dispersionsmedium. Eine kontinuierliche Zentrifuge wird weiter bevorzugt verwendet, worin die winzigen Teilchen in der oberen Schicht kontinuierlich entladen werden und die großen Teilchen, die sich in der unteren Schicht akkumuliert haben, werden automatisch nach einer bestimmten Zeitdauer nach der Zugabe eines Dispersionsmediums dispergiert und entladen. Im Einzelnen sind die folgenden Geräte kommerziell verfügbar; NANO-CUT und MICRO-CUT (Markennamen), hergestellt von KRETTEK VERFAHRENSTECHNIK GMBH.
Das Flüssigkeitszyklon mit einer Einteilungsvorrichtung, die in große und kleine Teilchen einteilen kann, indem nur eine Dispersionsflüssigkeit darin in einem Ruhezustand zugeführt wird. Im Einzelnen tritt bei Zuführung der Dispergierflüssigkeit bei einer hohen Geschwindigkeit in der Umlaufrichtung eines zylindrischen Behälters eine Rotation unter Erzeugung einer Zentrifugalkraft auf, so dass die Dispersionsflüssigkeit unter Separierung ausgefällt werden kann. Das Flüssigkeitszyklon besitzt das Merkmal, dass ein Grad der Separierung einfach und frei gewählt werden kann, indem eine Zuführungsrate (Zuführungsdruck oder Stromvolumen) oder ein Stromverhältnis an dem Auslassteil geändert wird. Im Einzelnen sind die folgenden Geräte, kommerziell verfügbar: Hydrozyklon (Markenname), hergestellt von Japan Chemical Engineering & Machinery Co., Ltd.
Das Einteilverfahren unter Verwendung der Grenzflächeneigenschaften der färbenden Materialteilchen schließt z. B. ein Verfahren unter Verwendung von Elektrophorese, homogene Aggregation oder heterogene Aggregation ein. Von diesen ist das Einteilverfahren unter Verwendung von Elektrophorese insbesondere bevorzugt. Das Verfahren verwendet die Tatsache, dass bei Zunahme der Teilchengröße eine elektrophoretische Geschwindigkeit der Teilchen zunimmt. Indem ein Gerät verwendet wird, das Teilchen abhängig von dem Wert der elektrophoretischen Geschwindigkeit einteilen kann, kann die Einteilung durchgeführt werden.
Als andere Einteilungsverfahren wird ein Einteilverfahren unter Verwendung von Chromatographie beispielhaft dargestellt. Zum Beispiel gibt es ein Verfahren zum Einteilen von Teilchen in ein Zentrifugalkraftfeld, das zu einem Stromlinienstrom senkrecht ist. Im Einzelnen werden ein Feldstromfraktionierungsverfahren, worin große Teilchen zur Außenseite strömen und die zentralen Teilströme schnell unter Entladung kleiner Teilchen strömen, und ein hydrodynamisches Chromatographieverfahren, worin große Teilchen schnell in dem zentralen Teil strömen, indem die Eigenschaft verwendet wird, dass Teilchen sich einer Wandoberfläche nicht länger als ihre Radien annähern können, als das erfindungsgemäße Verfahren zum Entfernen winziger Teilchen aufgezählt.
Ein Volumendurchschnitts-Durchmesser der färbenden Materialteilchen kann durch ein Zentrifugallichttransmissionsverfahren unter Verwendung z. B. eines automatischen Teilchengrößenverteilungsmessgeräts vom Superzentrifugaltyp (CAPA-70, hergestellt von Horiba, Ltd.) gemessen werden. Der durchschnittliche Durchmesser wird unter Verwendung eines Volumendurchschnitts oder Gesichtsdurchschnitts abhängig von dem Berechnungsverfahren ausgedrückt. Erfindungsgemäß ist ein bevorzugter Volumendurchschnitts-Durchmesser der färbenden Materialteilchen in einem Bereich von 0,3 bis 4,0 μm. Wenn der Volumendurchschnitts-Durchmesser auf 0,3 μm oder größer eingestellt wird, wird eine Konzentration der färbenden Materialteilchen in ausreichender Weise erreicht und folglich tritt ein Verschwimmen der Tinte beim Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium kaum auf. Der unerwünschte Ausstoß aus einem Teil in der Nachbarschaft der Kopfspitze wird auch verhindert. Andererseits tritt, wenn der Volumendurchschnitts-Durchmesser auf 4,0 μm oder kleiner eingestellt wird, das Verstopfen des Ausstoßauslasses des Kopfes kaum auf. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der färbenden Materialteilchen beträgt weiter bevorzugt 0,5 bis 3 μm.
Erfindungsgemäß beträgt der Gehalt der färbenden Materialteilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers der färbenden Materialteilchen 5 Vol.-% oder weniger, basierend auf den gesamten färbenden Materialteilchen. Durch Einstellen des Gehalts der färbenden Materialteilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger eines Volumendurchschnitts-Durchmessers der färbenden Materialteilchen auf 5 Vol.-% oder weniger wird die Konzentration der färbenden Materialteilchen ausreichend erreicht und folglich tritt beim Aufzeichnen auf ein Aufzeichnungsmedium ein Verschwimmen der Tinte kaum auf. Ferner wird der unerwünschte Ausstoß aus einem Teil in der Nachbarschaft der Kopfspitze auch verhindert. Der Gehalt von solchen färbenden Materialteilchen beträgt weiter bevorzugt 3 Vol.-% oder weniger und insbesondere bevorzugt 1 Vol.-% oder weniger.
Nun wird ein elektrostatisches Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, worin die Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die erfindungsgemäß hergestellt wurde, vorzugsweise verwendet wird, nachstehend beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Konstruktionsausführungsform eines Tintenstrahlkopfes zur Verwendung in dem elektrostatischen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren zeigt, und insbesondere einen Querschnitt einer Ausstoßelektrode, die einem Aufzeichnungspunkt entspricht, zeigt. In 1 wird Tinte 100 aus einem Tintenzirkulationssystem 11 einschließlich einer Pumpe zu einem Raum zwischen einem Kopfsubstrat 102 und einem Ausstoßelektrodensubstrat 103 durch ein Tintenzuführungssystem 112, das mit einem Kopfblock 101 verbunden ist, zugeführt, und zu dem Tintenzirkulationssystem 111 durch ein Tintenwiedergewinnungssystem 113, das auch in dem Kopfblock 101 gebildet ist, wiedergewonnen. Das Ausstoßelektrodensubstrat 103 ist aus einem isolierenden Substrat 104 mit einem Durchlauf 107 und einer Ausstoßelektrode 109, die um das Durchloch 107 herum zu einem Aufzeichnungsmedium gebildet ist, aufgebaut. Andererseits ist eine konvexe Tintenführung 108 ungefähr in der Mitte des Durchloches 107 auf dem Kopfsubstrat 102 angeordnet. Die konvexe Tintenführung 108 ist aus einem Isolierungselement, z. B. einem Kunststoffharz oder Keramik hergestellt. Jede konvexe Tintenführung ist mit der gleichen Linienbeabstandung und Abstand angeordnet, so dass deren Zentrum dem Zentrum von jedem Durchloch 107 entspricht, und durch ein vorgeschriebenes Verfahren auf dem Kopfsubstrat 102 gehalten wird. Jede konvexe Tintenführung 108 besitzt eine Form, so dass eine Spitze der flachen Platte mit einer konstanten Dicke in eine dreieckige oder trapezförmige Form geschnitten wird, und deren Spitzenteil bildet eine Tintentröpfchenflugposition 110. Jede Tintenführung 108 kann einen schlitzähnlichen Kanal aus einem spitzen Teil bilden, und die Tintenzuführung zu der Tintentröpfchen fliegenden Position 110 wird aufgrund der Kapillarität des Schlitzes glatt geleitet, wodurch eine Verstärkung der Aufzeichnungsfrequenz ermöglicht wird. Ferner kann jede Oberfläche der Tintenführung eine Leitfähigkeit, wenn erwünscht, besitzen. In einem solchen Fall ist es durch Herstellung des leitenden Teils in einem elektrisch aufschwimmenden Zustand möglich, ein elektrisches Feld an der Tintentröpfchenflugposition mittels der Auftragung einer niedrigen Spannung auf die Ausstoßelektrode effektiv zu bilden. Jede konvexe Tintenführung 108 dringt fast vertikal aus dem entsprechenden Durchloch um einen vorgeschriebenen Abstand in die Richtung eines fliegenden Tintentröpfchens. Ein Aufzeichnungsmedium 121, z. B. ein Aufzeichnungspapier, wird zu der Spitze der konvexen Tintenführung 108 platziert, und eine Gegenelektrode 122, die auch als eine Plattenwalze fungiert, die das Aufzeichnungsmedium 121 führt, ist auf der rückwärtigen Oberfläche des Aufzeichnungsmediums 121 in Beziehung auf das Kopfsubstrat 102 angeordnet. Zudem ist eine Wanderelektrode 140 in dem Bodenabschnitt eines Raums gebildet, der durch das Kopfsubstrat 102 und die Ausstoßelektrodenplatte 103 gebildet wird. Indem eine vorgeschriebene Spannung auf die Wanderelektrode 140 angelegt wird, werden die geladenen Teilchen in der Tinte Elektrophorese in der Richtung der Ausstoßposition in der Tintenführung unterzogen, wodurch eine Verstärkung der Reaktionsfähigkeit des Ausstoßes ermöglicht wird.
Als nächstes wird eine spezifische Aufbauausführungsform des Ausstoßelektrodensubstrats 103 beschrieben. Eine Mehrzahl von Ausstoßelektroden sind in zwei Zeilen in einer Reihenform in der Hauptabtastrichtung ausgerichtet, ein Durchloch 107 ist in dem Zentrum von jeder Ausstoßelektrode gebildet, und die individuelle Ausstoßelektrode 109 ist um das Durchloch 107 herum gebildet. In dieser Ausführungsform ist das isolierende Substrat 104 aus Polyimid mit einer Dicke von 25 bis 200 μm hergestellt, die Ausstoßelektrode 109 ist aus einer Kupferfolie mit einer Dicke von 10 bis 100 μm hergestellt, und der innere Durchmesser des Durchlochs 107 beträgt von 150 bis 200 μmϕ.
Als nächstes wird die Aufzeichnungswirkung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung eines elektrostatischen Systems nachstehend beschrieben. Eine Ausführungsform wird beschrieben, worin eine Tinte, die positiv geladene Teilchen enthält, verwendet wird, aber die Erfindung sollte nicht als hierauf begrenzt verstanden werden. Zur Zeit des Aufzeichnens wird die Tinte 100, die aus dem Tintenzirkulierungssystem 111 durch das Tintenzuführungssystem 112 zugeführt wird, zu der Tintentröpfchenflugposition 110 der Spitze der konvexen Tintenführung 108 durch das Durchloch 107 zugeführt, und ein Teil der Tinte 100 wird in das Tintenzirkulationssystem 111 durch das Tintenwiedergewinnungssystem 113 wiedergewonnen. Eine Spannung, z. B. von +1,5 kV als ein kontinuierlicher Bias wird auf die Ausstoßelektrode 109 aus einer Biasspannungsquelle 123 angelegt, und beim Anschalten wird eine Pulsspannung von +500 V als eine Signalspannung, die einem Bildsignal entspricht, aus einer Signalspannungsquelle 124 auf die Ausstoßelektrode 109 überlagert. Zu dieser Zeit wird eine Spannung von +1,8 kV auf die Wanderelektrode 140 angelegt. Andererseits wird die Gegenelektrode 122, die auf der rückwärtigen Seite des Aufzeichnungsmediums 121 bereitgestellt ist, bei einer Grundspannung von 0 V, wie in 1 gezeigt, eingestellt. In einigen Fällen kann die Seite des Aufzeichnungsmediums 121 z. B. bei –15 kV zum Anlegen einer Biasspannung aufgeladen werden. In einem solchen Fall wird eine isolierende Schicht auf die Oberfläche der Gegenelektrode 122 bereitgestellt, das Aufzeichnungsmedium wird z. B. mittels einer Koronaaufladungsvorrichtung aufgeladen, eine Scorotronaufladungsvorrichtung oder ein Feststoffionengenerator, die Ausstoßelektrode 109 wird z. B. geerdet, und beim Einschalten wird eine Pulsspannung von +500 V als eine Signalspannung, die einem Bildsignal aus der Signalspannungsquelle 124 entspricht, auf die Ausstoßelektrode 109 überlagert. Zu dieser zeit wird eine Spannung von +200 V auf die Wanderelektrode 140 angelegt. Wenn die Ausstoßelektrode 109 in dem angeschalteten Zustand ist (in dem Zustand, worin +500 V angelegt wird), und eine Spannung von +2 kV insgesamt (die Pulsspannung von +500 V wird auf die Biasspannung von DC +1,5 kV überlagert) angelegt wird, wird ein Tintentröpfchen 115 aus der Tintentröpfchenflugposition 110 der Spitze der konvexen Elektrode 108 ausgestoßen, wird in die Richtung zu der Gegenelektrode 122 gezogen, und fliegt und erreicht so das Aufzeichnungsmedium 121 zur Erzeugung eines Bildes.
Um den Flug des Tintentröpfchens nach dem Ausstoß genau zu steuern, so die Bildpunktplatzierungsgenauigkeit auf dem Aufzeichnungsmedium zu verstärken, werden häufig Maßnahmen getroffen, z. B. die Bereitstellung einer Zwischenelektrode zwischen der Ausstoßelektrode und dem Aufzeichnungsmedium und die Bereitstellung einer Führungselektrode zum Unterdrücken der elektrischen Feldinterferenz zwischen den Ausstoßelektroden. Solche Maßnahmen können natürlich vorzugsweise erfindungsgemäß verwendet werden, wenn erwünscht. Zudem kann ein poröses Element zwischen dem Kopfsubstrat 102 und dem Ausstoßelektrodensubstrat 103 bereitgestellt werden. In einem solchen Fall kann nicht nur der Einfluss durch die Änderung des inneren Tintendrucks aufgrund der Bewegung des Tintenstrahlkopfes etc. verhindert werden, sondern es kann auch die Tintenzuführung zu dem Durchloch 107 nach Ausstoß des Tintentröpfchens schnell erreicht werden. Folglich kann der Flug des Tintentröpfchens 115 stabilisiert werden, wodurch ein gutes Bild mit gleichförmiger Dichte bei hoher Geschwindigkeit auf dem Aufzeichnungsmedium 121 aufgezeichnet werden kann.
2 ist eine schematische Ansicht, die eine Aufbauausführungsform eines Tintenzirkulationssystems für ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät zeigt, worin die Tintenstrahlaufzeichnungstinte, die erfindungsgemäß hergestellt wurde, vorzugsweise verwendet wird.
Das Tintenzirkulationssystem 111 ist mit einem Tintenbehälter 1 vom geschlossenen Typ zur Lagerung einer Tinte, die ein färbendes Material, das in einem Dispersionsmedium dispergiert ist, umfasst, einen Ausstoßkopf 2 zum Ausstoßen der Tinte entsprechend einem Eingangssignal und einer Pumpe 3 zum Zuführen der Tinte in den Tintenbehälter zum Ausstoßkopf ausgestattet, und besitzt zudem ein Tintenzuführungssystem 112, das von dem Tintenbehälter zu dem Ausstoßkopf durch die Pumpe läuft, und ein Tintenwiedergewinnungssystem 113 zum Wiedergewinnen der Tinte aus dem Ausstoßkopf zu dem Tintenbehälter, das von dem Ausstoßkopf zu dem Tintenbehälter läuft. Es ist bevorzugt, dass das Tintenzirkulationssystem mindestens in einer Position davon mit einer magnetischen Pulverentfernungsvorrichtung, die magnetisches Pulver durch die Anlegung eines magnetischen Feldes einfangen kann, ausgestattet ist.
Die Pumpe 3 schließt diejenigen von zwei Arten, d. h. einem volumetrischen Typ und einem zentrifugalen Typ ein. Die Pumpe vom volumetrischen Typ schließt einen reziproken Typ, einen Rotationstyp und andere Typen ein. Die Pumpe vom reziproken Typ schließt z. B. eine Diaphragmapumpe, eine Bimor-Pumpe, eine Kolbenpumpe und eine ventillose Pumpe ein. Die Pumpe vom Rotationstyp schließt z. B. eine externe Schaltpumpe, eine interne Schaltpumpe, eine Röhrenpumpe ein. Eine andere Art von Pumpe schließt eine Fingerpumpe ein. Die Pumpe vom Zentrifugaltyp schließt z. B. eine Scrollpumpe und eine diagonale Strompumpe ein. In dem Fall der Verwendung einer beliebigen Pumpe besteht die Tendenz, dass Verstopfung auftritt, wenn magnetisches Pulver in der Tinte vorhanden ist. Insbesondere im Fall der Verwendung einer Pumpe, die zu der Schaltpumpe oder Scrollpumpe gehört und ein Magnetantriebstyp ist, haftet magnetisches Pulver in der Tinte an ein magnetisches Antriebselement an, was zu dem Auftreten von Verstopfung bei der frühen Stufe führt. Daher kann bei Entfernung von magnetischem Pulver aus der Dispersion oder Tinte ein bemerkenswerter Verbesserungseffekt erhalten werden, insbesondere im Fall der Verwendung der Pumpe, die zu der Schaltpumpe oder Scrollpumpe gehört, und ist ein Magnetantriebstyp.
Das Tintenzuführungssystem 112 wird z. B. mit einem Filter 4, einem Tintenkonzentrationsdetektor 6 und einem Akkumulator 5 ausgestattet.
Das Tintenzirkulationssystem 111 wird mit einem Auffülltintenbehälter 7, der einen Behälter 8, der eine konzentrierte Tinte einschließt, und einem Behälter 9, der eine verdünnte Tinte einschließt, und einen Niveaumessfühler 11 umfasst, und ist so aufgebaut, dass ein Auffüllen der Tinte zu dem Tintenbehälter durch ein Ventil 10 auf geeignete Weise durchgeführt wird.
Die Erfindung wird detaillierter anhand der folgenden Beispiele beschrieben, aber die Erfindung sollte nicht als hierauf begrenzt verstanden werden.
Vergleichsbeispiel 1: Tintenzusammensetzung IJ-1
20 Gewichtsteile Linol Blue FG-7350 (Pigment Blue 15:3, hergestellt von Toyo Ink MFG. Co., Ltd.) als ein blaues Pigment und 40 Gewichtsteile eines Copolymer aus Styrol/Vinyltoluol/Laurylmethacrylate/Butylacrylate/Trimethyl ammoniumethylmethacrylat (Anion: p-Toluolsulfonation) (25/27/2/27/18 bezogen auf das Gewicht, Gewichtsdurchschnitts-Molekulargewicht: 11000) als ein Harz wurden pulverisiert und in eine Triomischvorrichtung (hergestellt von Trio Science Co., Ltd.) gut vermischt, dann durch Erhitzen bei 85°C für 120 Minuten in einer Tischknetvorrichtung (PBV-0,1, hergestellt von Irie Shokai Co., Ltd.) schmelzgeknetet. Das resultierende Pigmentharz geknetete Produkt wurde grob in der Triomischvorrichtung pulverisiert und dann fein in einer Probenmühle (Modell SK-M10, hergestellt von Kyoritsu Riko Co., Ltd.) fein pulverisiert. Anschließend wurden 30 Gewichtsteile des pulverisierten Pigmentharz gekneteten Produktes 32,5 Gewichtsteile Isopar G, 37,5 Gewichtsteile einer 20 gew.-%igen Lösung, die durch Auflösen von Pigmentdispergiermittel (D-1), das nachstehend gezeigt wird, in Isopar G unter Erhitzen hergestellt wurde, und 400 Gewichtsteile Glasperlen mit einem Durchmesser von ungefähr 3 mm wurden in eine 500 ml Mayonnaiseflasche gefüllt und durch eine Farbschüttelvorrichtung (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) 30 Minuten vordispergiert. Nach dem Entfernen der Glasperlen wurde die resultierende Dispersion zusammen mit Zirkondioxidkeramikperlen mit einem Durchmesser von 0,6 mm in einer Dyno-Mühle Modell KDL (hergestellt von Shinmaru Enterprises Co., Ltd.) bei einer Rotationszahl von 2000 U/min dispergiert, während die Temperatur der Dispersionsflüssigkeit bei 30°C unter Verwendung einer thermostatischen Kammer, NESLABRTE 7 (hergestellt von M&S Instruments Trading Inc.) 6 Stunden gesteuert wurde, dann bei 40°C für eine Stunde und ferner bei 45°C für 3 Stunden gesteuert wurde. Nach dem Entfernen der Zirkondioxidkeramikperlen aus der resultierenden Dispersionsflüssigkeit wurden 330 Gewichtsteile Isopar G und 0,043 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer, als ein Ladungssteuerungsmittel zu der Dispersionsflüssigkeit zugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJR-1) mit einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% erhalten wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte wurde durch ein automatisches Teil chengrößenverteilungsmessgerät vom Superzentrifugaltyp (CAPA-700, herstellt von Horiba, Ltd.) gemessen. Folglich wurde herausgefunden, dass dieser 1,0 μm betrug. Zudem beträgt der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers 5,1 Vol.-%. Pigmentdispergiermittel (D-1)

(Copolymerisationsverhältnisse werden bezogen auf das Gewicht angegeben)

Die Tintenzusammensetzung besaß eine Viskosität von 1,5 mPa·sec (gemessen durch ein Viskometer vom E-Typ bei 20°C), einer Oberflächenspannung von 23 mN/m (gemessen durch ein automatisches Oberflächenspannungsmessgerät, hergestellt von Kyowa Interface Science Co., Ltd. bei 20°C), eine relative dielektrische Konstante von 2,30 (gemessen durch ein LCR Messgerät AG-4311, hergestellt von Ando Electronic Co., Ltd.), und eine spezifische Leitfähigkeit der ganzen Tinte von 800 pS/cm. Die Tinte zeigte eine unterscheidbare positive Ladung. Die positive Leitfähigkeit der Tinte wurde unter den Bedingungen einer angelegten Spannung von 5 V und einer Frequenz von 1 kHz unter Verwendung des vorstehend beschriebenen LCR-Messgeräts und einer Elektrode für Flüssigkeit (Modell LP-05, hergestellt von Kawaguchi Electric Works Co., Ltd.) gemessen. Unter Verwendung einer Tintenzusammensetzung (IJR-1), wurde Tintenstrahlaufzeichnen durchgeführt. Im Einzelnen wurde unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das mit 64 Kanal (100 dpi) elektrostatischen Tintenstrahlköpfen ausgestattet war, die jeweils die Struktur, wie in 1 gezeigt, besaßen, nach dem Entfernen von Stäuben auf der Oberfläche des beschichteten Aufzeichnungspapiers als ein Aufzeichnungsmedium durch Pumpenansaugen, der Ausstoßkopf zu einer Zeichnungsposition zu dem beschichteten Aufzeichnungspapier bewegt und die Tinte wurde bei einer Zeichnungsauflösung von 600 dpi zum Zeichnen eines Bildes gestoßen. Das gezeichnete Bild besaß viele verschwommene Stellen und ungleichförmige Bildpunkte und ein Bild mit ausreichender Dichte konnte nicht erhalten werden. Ferner war der Ausstoß aus dem Tintenkopf instabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat häufig auf.
Beispiel 1: Tintenzusammensetzung IJ-1
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G zugegeben und die resultierende Dispersionsflüssigkeit wurde in eine ein Liter Mayonnaiseflasche gefüllt und 2 Tage stehen gelassen. Die überstehende Flüssigkeit wurde vorsichtig aus der Dispersionsflüssigkeit durch ein Dekantierverfahren entfernt, und zu den ausgefallenen Teilchen, die sich an dem Boden der Flasche angesammelt hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% zugegeben, dann wurden 0,06 Gewichtsteile des Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJ-1) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der ganzen Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 1,02 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 4,8 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung der Tintenzusammensetzung (IJ-1) wurde herausgefunden, dass ein Verschwimmen auf dem gezeichneten Bild verringert wurde und die Bildpunktdichte im Vergleich mit der Tintenzusammensetzung (IJR-1) in Vergleichsbeispiel 1 verbessert wurde. Ferner war der Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat nicht auf.
Beispiel 2: Tintenzusammensetzung IJ-2
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G gegeben und die resultierende Dispersionsflüssigkeit wurde in eine ein Liter Mayonnaiseflasche gefüllt und 3 Tage stehen gelassen. Die überstehende Flüssigkeit wurde vorsichtig aus der Dispersionsflüssigkeit durch ein Dekantierverfahren entfernt, und zu den ausgefallenen Teilchen, die sich am Boden der Flasche akkumuliert hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% gegeben, dann wurden 0,007 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJ-2) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der ganzen Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser von Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 1,02 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 4,0 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung einer Tintenzusammensetzung (IJ-2) wurde herausgefunden, dass ein Verschwimmen auf dem gezeichneten Bild verringert wurde und die Bildpunktdichte im Vergleich mit der Tintenzusammensetzung (IJR-1) in Vergleichsbeispiel l verbessert wurde. Ferner war ein Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat nicht auf.
Beispiel 3: Tintenzusammensetzung IJ-3
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G gegeben und die resultierende Dispersionsflüssigkeit wurde in eine ein Liter Mayonnaiseflasche gefüllt und 14 Tage stehen gelassen. Die überstehende Flüssigkeit wurde vorsichtig aus der Dispersionsflüssigkeit durch ein Dekantierverfahren entfernt, und zu den ausgefallenen Teilchen, die sich am Boden der Flasche akkumuliert hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% gegeben, dann wurden 0,10 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJ-3) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der ganzen Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser von Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 1,0 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 1,0 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung der Tintenzusammensetzung (IJ-3) wurde festgestellt, dass ein Verschwimmen des gezeichneten Bildes überhaupt nicht auftrat, und das Bildpunktbild mit einer ausreichenden Dichte erhalten wurde. Ferner war der Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat nicht auf.
Beispiel 4: Tintenzusammensetzung IJ-4
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G gegeben und die resultierende verdünnte Dispersion wurde in einer Zentrifugalseparierung unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskühlzentrifuge mit kleiner Größe (Modell SRX-202, hergestellt von Tomy Seiko Co., Ltd.) bei einer Rotationszahl von 3000 U/min für 15 Minuten unterzogen. Die überstehende Flüssigkeit wurde vorsichtig aus der Dispersionsflüssigkeit durch ein Dekantierverfahren entfernt, und zu den ausgefallenen Teilchen, die sich am Boden akkumuliert hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% gegeben, dann wurden 0,10 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJ-4) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der gesamten Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 1,0 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 0,7 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung einer Tintenzusammensetzung (IJ-4) wurde herausgefunden, dass ein Verschwimmen auf dem gezeichneten Bild überhaupt nicht auftrat und das Bildpunktbild mit einer ausreichenden Dichte erhalten wurde. Ferner war ein Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat überhaupt nicht auf.
Vergleichsbeispiel 2: Tintenzusammensetzung IJR-2
Ein Presskuchen aus Toner BG, hergestellt von Clariant Ltd.) als ein blaues Pigment und eine 33 %ige Toluollösung aus einem Copolymer von Styrol/Vinyltoluol/Laurylmethacrylate/Trimethylammoniumethylmethacrylat (Anion: p-Toluolsulfonation) (29/66/2/3 Gew.-%, Gewichtsdurchschnitts-Molekulargewicht: 17000) als ein Harz mit der zweifachen Menge des blauen Pigmentes wurden eine Farbschüttelvorrichtung gerührt, gefolgt von Erhitzen und Erniedrigen des Drucks zur Entfernung von Feuchtigkeit und des Lösungsmittels, um einen blauen Block mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 1 Gew.-% zu erhalten. Der blaue Block wurde in Vakuum getrocknet, um Feuchtigkeit vollständig zu eliminieren und dann durch eine Probenmühle pulverisiert, und so blaues Pulver von 0,01 bis 0,1 mm erhalten.
Dann wurden 30 Gewichtsteile des pulverisierten Pigmentharz gekneteten Produktes, 32,5 Gewichtsteile Isopar G, 37,5 Gewichtsteile einer 20 gew.-%igen Lösung, die durch Auflösen die durch Auflösen eines Pigmentdispergiermittel (D-1), das in Vergleichsbeispiel 1 gezeigt wird, in Isopar G unter Erhitzen und 400 Gewichtsteile Glasperlen mit einem Durchmesser von ungefähr 3 mm in eine 500 ml Mayonnaiseflasche gefüllt und mit einer Farbschüttelvorrichtung (hergestellt von Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) 30 Minuten vordispergiert. Nach dem Entfernen der Glasperlen wurde die resultierende Dispersion zusammen mit Zirkondioxidkeramikperlen mit einem Durchmesser von 0,6 mm in einer Dyno-Mühle Modell KDL (hergestellt von Shinmaru Enterprises Co., Ltd.) bei einer Rotationszahl von 2000 U/min unter Steuerung der Temperatur der Dispersionsflüssigkeit bei 25°C unter Verwendung einer thermostatischen Kammer, NESLABRTE 7 (hergestellt von M&S Instruments Trading Inc.) 1 Stunden dispergiert. Nach dem Entfernen der Zirkondioxidkeramikperlen aus der resultierenden Dispersionsflüssigkeit wurden 330 Gewichtsteile Isopar G und 0,05 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer, als ein Ladungssteuerungsmittel zu der Dispersionsflüssigkeit zugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJR-2) mit einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% erhalten wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte wurde durch ein automatisches Teil chengrößenverteilungsmessgerät vom Superzentrifugaltyp (CAPA-700, herstellt von Horiba, Ltd.) gemessen. Als Folge wurde dieser mit 2,0 μm festgestellt. Zudem beträgt der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers 8,0 Vol.-%.
Die Tinteneigenschaften der Tintenzusammensetzung wurden auf die gleiche Weise wie in Vergleichsbeispiel 1 gemessen und folglich wurde herausgefunden, dass eine Viskosität 1,5 mPa·sec, einer Oberflächenspannung von 23 mN/m, eine relative dielektrische Konstante 2,35 und eine spezifische Leitfähigkeit der gesamten Tinte 800 pS/cm betrug. Die Tintenzusammensetzung zeigte eine unterscheidbare positive Ladung. Unter Verwendung der Tintenzusammensetzung (IJR-2) wurde Zeichnen durch das gleiche Tintenstrahlaufzeichnungsgerät, wie in Vergleichsbeispiel 1 beschrieben, durchgeführt. Das gezeichnete Bild besaß viele verschwommene Stellen und ungleichförmige Bildpunkte und ein Bild mit ausreichender Dichte konnte nicht erhalten werden. Ferner war der Ausstoß aus dem Tintenkopf instabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat häufig auf.
Beispiel 5: Tintenzusammensetzung IJ-5
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 2 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G gegeben und die resultierende Dispersionsflüssigkeit wurde im gleichen Ausfällungsseparierungsverfahren wie in Beispiel 1 unterzogen. Zu den ausgefallenen Teilchen, die sich am Boden akkumuliert hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% zugegeben, dann wurden 0,007 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch eine Tintenzusammensetzung (IJ-5) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der gesamten Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 2,0 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 4,0 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 2 außer der Verwendung einer Tintenzusammensetzung (IJ-5) wurde herausgefunden, dass verschwommene Stellen auf dem gezeichneten Bild verringert wurden und die Bildpunktdichte im Vergleich mit der Tintenzusammensetzung (IJR-2) in Vergleichsbeispiel 2 verbessert wurde. Ferner war ein Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat nicht auf.
Beispiel 6: Tintenzusammensetzung IJ-6
Zu der Dispersion, die durch Entfernen von Zirkondioxidkeramikperlen in Vergleichsbeispiel 2 erhalten wurde, wurden 330 Gewichtsteile Isopar G zugegeben und die resultierende verdünnte Dispersion wurde einer Zentrifugalseparierung unter Verwendung einer Hochgeschwindigkeitskühlzentrifuge mit kleiner Größe (Modell SRX-201, hergestellt von Tomy Seiko Co., Ltd.) mit einer Rotationszahl von 2000 U/min, für 15 Minuten unterzogen. Die überstehende Flüssigkeit wurde vorsichtig aus der Dispersionsflüssigkeit durch ein Dekantierverfahren entfernt und zu den ausgefallenen Teilchen, die sich am Boden akkumuliert hatten, wurde Isopar G zur Einstellung einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-% zugegeben, dann wurden 0,20 Gewichtsteile Octadecen-Maleinsäure halb Octadecylamidcopolymer als ein Ladungssteuerungsmittel hinzugegeben, wodurch Tintenzusammensetzung (IJ-6) mit einer spezifischen Leitfähigkeit der gesamten Tinte von 800 pS/cm hergestellt wurde. Der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte betrug 2,2 μm und der Gehalt der winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers beträgt 0,2 Vol.-%. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung einer Tintenzusammensetzung (IJ-6) wurde herausgefunden, dass verschwommene Stellen auf dem gezeichneten Bild überhaupt nicht auftraten und das Bildpunktbild mit einer ausreichenden Dichte erhalten wurde. Ferner war ein Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat überhaupt nicht auf.
Beispiel 7: Tintenzusammensetzung IJ-7
Die Tintenzusammensetzung (IJR-1) mit einer Teilchenkonzentration von 7 Gew.-%, die im Vergleichsbeispiel 1 erhalten wurde, wurde zur Einteilung mittels eines elektrophoretischen Einteilgeräts wie nachstehend beschrieben, unterzogen.
3 ist eine schematische Ansicht zur Veranschaulichung eines elektrophoretischen Einteilgeräts, das in dem Beispiel verwendet wird. Das elektrophoretische Einteilgerät 75 ist mit einem Tintendurchtritt 80, das aus einem einer Hauptkanallinie 80a und Verzweigungskanallinien 80b und 80c aufgebaut ist, eine Parallelelektrode 88, die aus zwei Elektrodenplatten 88a und 88b aufgebaut ist, und einer Spannungsquelle 90 ausgestattet.
Der Tintendurchgang 80 ist aus der Hauptkanallinie 80a und der Verzweigungskanallinien 80b und 80c, die aus der Hauptkanallinie 80a in einer Y-Form verzweigt sind, aufgebaut. Die Verzweigungskanallinie 80C ist mit einem Tintenabfallsubbehälter 94 unten und die Verzweigungskanallinie 80b ist mit einem Tintenwiedergewinnungssubbehälter 92 verbunden. Der Tintenwiedergewinnungssubbehälter 92 ist mit einem Tintenwiedergewinnungsdurchgang 60a verbunden und ist so aufgebaut, dass ein Flüssigkeitsniveau konstant gehalten wird, wobei hydrostatischer Druck verwendet wird, der der gleiche wie im Fall des Tintenzuführungssubbehälters ist. Der Tintenentledigungssubbehälter 94 ist mit einem Tintenentfernungsdurchgang 62 verbunden.
Die parallele Elektrode 88 ist über die Hauptkanallinie 80a angeordnet, und die Elektrodenplatte 88a (gezeigt auf der oberen Seite in 3) auf der spannungsangelegten Seite ist mit der Spannungsquelle 90 zum anlegen der Spannung auf die Elektrode verbunden und die geerdete Elektronenplatte 88b (gezeigt auf der unteren Seite in 3) ist geerdet. Die parallele Elektrode 88 bildet ein elektrisches Feld über die Hauptkanallinie 80a.
Die Spannungsquell 90 ist vorzugsweise eine variable Spannungsquelle, die die Spannung, die anzulegen ist, ändern kann.
Tinte Q strömt in der Richtung aus der Hauptkanallinie 80a zu den Verzweigungskanallinien 80b und 80c. Wenn sich die Tinte Q in dem Teil bewegt, wo die parallele Elektrode 88 angeordnet ist, wird nach unten gerichtete Kraft in 3 auf ein positiv aufgeladenes färbendes Materialteilchen in der strömenden Tinte Q angelegt, und so bewegt sich das färbende Materialteilchen aufgrund von Elektrophorese in der nach unten gerichteten Richtung in 3. Zu dieser Zeit ändert sich die auf das Teilchen angelegte Kraft abhängig von seiner Teilchengröße und als ein färbendes Materialteilchen Pac mit einer großen Teilchengröße nimmt die nach unten gerichtete Kraft, die auf das färbende Materialteilchen angelegt ist zu, und der Wanderungsabstand in der nach unten gerichteten Richtung (zu der Elektrodenplatte 88b) nimmt aufgrund der Elektrophorese zu.
Demgemäß wird von den färbenden Materialteilchen in dem der Hauptkanallinie 80a ein färbendes Materialteilchen Pac mit einer großen Teilchengröße in die Verzweigungskanallinie 80b (gezeigt auf der unteren Seite in 3) eingeteilt und ein färbendes Materialteilchen Paf mit einer kleinen Teilchengröße wird in den Verzweigungskanallinie 80c (gezeigt auf der oberen Seite in 3) eingeteilt.
Die Tinte Q, die so in die Verzweigungskanallinie 80b eingeteilt ist, wird dem Tintenwiedergewinnungssubbehälter 92 zugeführt, andererseits wird die Tinte Q, die so in die Verzweigungskanallinie 80c eingeteilt ist, dem Tintenentledigungssubbehälter 94 zugeführt.
Die Tinte Q in dem Tintenwiedergewinnungssubbehälter 92 wird in einen Tintenbehälter (nicht gezeigt) durch den Tintenwiedergewinnungsdurchgang 60a wiedergewonnen und die Tinte Q in dem Tintenentledigungssubbehälter 94 wird in einem Tintenentfernungsbehälter (nicht gezeigt) durch den Tintenentfernungsdurchgang 62 entledigt.
Die Bedingungen für die Einteilung, die angewendet wird, waren wie folgt: Abstand zwischen der Elektrodenplatte 88a und der Elektrodenplatte 88b: 1 cm; Länge der Hauptkanallinie 80a: 35 cm; elektrische Feldintensität: 500 v/cm; Tinte Q Stromrate: 2 mm/sec. Die in dem Tintenbehälter wiedergewonnene Tinte (nicht gezeigt) wurde durch den Tintenwiedergewinnungssubbehälter 92 und dem Tintenwiedergewinnungsdurchgang 60a dreimal insgesamt auf die gleiche Weise durch das elektrophoretische Einteilgerät behandelt. Folglich wurde herausgefunden, dass der Volumendurchschnitts-Durchmesser der Pigmentharzteilchen in der Tinte 1,2 μm betrug, und der Gehalt an winzigen Teilchen mit einer Größe von 1/5 oder weniger des Volumendurchschnitts-Durchmessers 3,0 Vol.-% beträgt. Als Folge des Ausstoßes unter den gleichen Bedingungen wie in Vergleichsbeispiel 1 außer der Verwendung der Tinte, wurde herausgefunden, dass verschwommene Stellen auf dem gezeichneten Bild verringert waren und die Bildpunktdichte im Vergleich mit der Tintenzusammensetzung (IJR-1) in Vergleichsbeispiel 1 verbessert war. Ferner war der Ausstoß aus dem Tintenkopf stabil und ein unerwünschter Ausstoß aus einem Teil, der sich von der Kopfspitze unterschied, trat nicht auf.

Claims

Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte, umfassend ein Dispersionsmedium, ein Dispergiermittel und Färbematerialteilchen, umfassend zumindest ein Färbematerial, wobei das Verfahren den Schritt der Entfernung von winzigen Färbematerialteilchen von den Färbematerialteilchen umfasst, worin durch den Schritt zur Entfernung von winzigen Färbematerialteilchen von den Färbematerialteilchen der Gehalt der Färbematerialteilchen mit einer Größe von einem Fünftel oder weniger des volumengemittelten Durchmessers der Färbematerialteilchen auf 5 Vol-% oder weniger, bezogen auf die gesamten Färbematerialteilchen, reduziert wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte nach Anspruch 1, worin der Schritt der Entfernung der winzigen Färbematerialteilchen von den Färbematerialteilchen mit Hilfe der Anwendung der Schwerkraft, Zentrifugalkraft, Grenzflächeneigenschaften des Färbematerialteilchens oder einer Kombination davon durchgeführt wird.
Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte nach Anspruch 2, worin das Mittel, das die Schwerkraft anwendet, ein Mittel unter Verwendung eines spontanen Ausfällverfahrens ist.
Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte nach Anspruch 2, worin das Mittel, das die Zentrifugalkraft anwendet, eine Zentrifuge oder ein flüssiges Zyklon ist.
Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte nach Anspruch 2, worin das Mittel, das die Grenzflächeneigenschaften des Färbematerialteilchens anwendet, ein Mittel unter Verwendung der Elektrophorese ist.
Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte, erhalten durch das Verfahren zur Erzeugung einer Tintenstrahl-Aufzeichnungstinte gemäß Anspruch 1.