DE60214151T2

DE60214151T2 - Tintenstrahldrucktinte, lösungsmittel dafür und die tinte enthaltende kartusche und druckvorrichtung

Info

Publication number: DE60214151T2
Application number: DE2002614151
Authority: DE
Inventors: Mamoru Tondabayashi-shi Soga; Hidekazu Fukuoka-shi ARASE; Hiroyuki Neyagawa-shi Matsuo; Masaichiro Minoo-shi Tatekawa
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2006-12-14
Anticipated expiration: 2022-03-09
Also published as: JPWO2002072720A1; US20040082685A1; ATE337373T1; DE60214151D1; JP4009200B2; EP1380622A4; EP1380622B1; EP1380622A1; CN1496392A; WO2002072720A1; US7196121B2; CN1230475C

Description

Stand der Technik
Konventionellerweise war eine Tinte bzw. Druckfarbe, die ein Färbemittel wie beispielsweise einen Farbstoff, ein Pigment oder dergleichen, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser enthält, bekannt als Tinte, wie sie zum Tintenstrahl-Aufzeichnen verwendet wird. Jedoch ist in dem Fall, in dem ein Bild mit der das Färbemittel enthaltenden Tinte auf einem Aufzeichnungsmedium wie beispielsweise einem Aufzeichnungspapier oder dergleichen gebildet wird, die Wasserbeständigkeit des Bildes Gegenstand von Untersuchungen. Speziell ist dann, wenn ein Bild mit einer einen Farbstoff enthaltenden Tinte auf einem glatten Papier aufgezeichnet wird, die Wasserbeständigkeit des Bildes sehr schlecht. (Der Begriff „glattes Papier", wie er in der Beschreibung und in den Patentansprüchen verwendet wird, bezieht sich auf Papier, das eines einer Vielzahl von Typen von im Handel erhältlichen Papier ist, das speziell für eine elektrophotographische Kopiervorrichtung verwendet wird und das produziert wird ohne die Intention, eine optimale Struktur, Zusammensetzung, Eigenschaften oder dergleichen zum Tintenstrahl-Aufzeichnen aufzuweisen.)
Wie in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 10-212,439, der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 11-293,167 und in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung Nr. 11-315,231 offenbart wird, wurde das Zusetzen einer hydrolysierbaren Silan-Verbindung (organische Silicium-Verbindung) zu einer Tinte, um die Wasserbeständigkeit eines Bildes zu verbessern, das auf einem Aufzeichnungs-Medium gebildet wurde, herkömmlicherweise vorgeschlagen. Wenn ein Tropfen der Tinte auf einem Aufzeichnungsmedium zum Haften gebracht wird und ein Lösungsmittel, das in dem Tintentropfen enthalten ist, wie beispielsweise Wasser oder dergleichen, verdampft oder in das Aufzeichnungsmedium eindringt, wird die Silan-Verbindung kondensationspolymerisiert, und diese kondensationspolymerisierte Silan-Verbindung schließt ein Färbemittel ein. So läuft selbst dann, wenn das auf dem Aufzeichnungs- Medium gebildete Bild Wasser ausgesetzt wird, das Färbemittel nicht in das Wasser aus. Mit anderen Worten: Die Wasserbeständigkeit des Bildes wird verbessert.
Jedoch sind in dem Fall, in dem eine solche Tinte, die eine hydrolysierbare Silan-Verbindung enthält, verwendet wird, wie sie ist, und dann, wenn ein Tintentropfen an einem Aufzeichnungs-Medium zum Haften gebracht wird, die Geschwindigkeit der Verdampfung eines Lösungsmittels wie beispielsweise Wasser aus dem Tintentropfen und die Geschwindigkeit des Eindringens des Lösungsmittels in das Aufzeichnungsmedium relativ langsam, und die Kondensationspolymerisation der Silan-Verbindung erfolgt nicht schnell. Als Ergebnis dessen ist das Einschließen des Färbemittels durch die Silan-Verbindung unzureichend. Insbesondere läuft dann, wenn ein auf dem Aufzeichnungs-Medium gebildetes Bild unmittelbar nach dessen Bildung Wasser ausgesetzt wird, ein Färbemittel, das nicht von der Silan-Verbindung eingeschlossen wird, in das Wasser aus. In einem solchen Fall kann eine ausreichende Verbesserung der Wasserbeständigkeit nicht erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten Probleme konzipiert. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, sicher die Wasserbeständigkeit eines Bildes zu verbessern, das mit einer Tinte bzw. Druckfarbe gebildet wird, die eine wasserlösliche Substanz enthält, die in der Abwesenheit von Wasser kondensationspolymerisiert wird, wie beispielsweise eine hydrolysierbare Silan-Verbindung. Speziell ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, die Wasserbeständigkeit des Bildes unmittelbar nach dessen Bildung zu verbessern. Die Druckschriften EP-A 1 010 739, EP-A 0 488 252, EP-A 0 856 566 und EP-A 0 940 456 offenbaren alle Tintenzusammensetzungen.
Offenbarung der Erfindung
Um die oben angegebenen Nachteile zu überwinden, stellt die vorliegende Erfindung die Gegenstände der Ansprüche 1 bis 13 bereit.
Speziell ist der erste Aspekt gerichtet auf eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, die enthält: ein Lösungsmittel, das ein Befeuchtungsmittel einschließt, ein Eindringmittel und Wasser, ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, worin die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m (20 bis 50 dyn/cm) festgesetzt wird, wie dies in Anspruch 1 definiert ist.
In dem Fall, in dem die Oberflächenspannung der Tinte auf einen relativ niedrigen Wert von 50 mN/m oder niedriger festgesetzt wird, dringt dann, wenn ein Tintentropfen an einem Aufzeichnungs-Medium (z. B. Papier) zum Haften gebracht wird, ein in dem Tintentropfen enthaltenes Lösungsmittel wie beispielsweise Wasser oder dergleichen bereitwillig in das Aufzeichnungs-Medium ein. Als Ergebnis dessen wird die Kondensationspolymerisation der wasserlöslichen Substanz schnell durchgeführt, so dass die wasserlösliche Substanz das Färbemittel (Farbstoff, Pigment oder dergleichen) schnell und sicher einschließt. So läuft selbst dann, wenn ein Bild, das mit dieser Tinte auf einem Aufzeichnungs-Medium gebildet wird, Wasser unmittelbar nach dessen Bildung ausgesetzt wird, das Färbemittel der Tinte kaum in das Wasser aus, da es durch die kondensationspolymerisierte wasserlösliche Substanz eingeschlossen wird. Daher wird die Wasserbeständigkeit des Bildes verbessert. Es sollte angemerkt werden, dass die Oberflächenspannung der Tinte leicht eingestellt werden kann durch Einstellen des Gehalts des Eindringmittels.
Die Oberflächenspannung der Tinte wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie so niedrig wie möglich ist, und zwar im Hinblick auf ein schnelles Eindringen des Lösungsmittels in das Aufzeichnungs-Medium. Wenn jedoch die Oberflächenspannung der Tinte kleiner ist als 20 mN/m, ist es schwierig, die Tinte in die Form eines auszustoßenden Tropfens zu bringen, und eine solche Tinte ist daher unerwünscht zum Tintenstrahl-Aufzeichnen. Daher wird die Oberflächenspannung der Tinte so eingestellt, dass sie 20 mN/m oder größer ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts wird die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 30 bis 40 mN/m (30 bis 40 dyn/cm) eingestellt.
Im Falle der Verwendung einer derartigen Festsetzung wird vorzugsweise ein relativ dünner Film (z. B. 8 μm oder kleiner) als piezoelektrisches Element eines piezoelektrischen Betätigungselements zum Ausstoßen eines Tintentropfens verwendet. Betrachtet man einen Fall, in dem ein Tintenstrahl-Kopf durch eine Druckkammer, die Tinte enthält, eine Düse, die mit der Druckkammer in kommunizierender Verbindung steht, und ein piezoelektrisches Betätigungselement gebildet wird, das sich flexibel verformt und so den Druck im Inneren der Tintenkammer erhöht/erniedrigt. Um einen Tintentropfen auszustoßen (insbesondere einen kleinen Tintentropfen eines Volumens von 3 pl oder kleiner), wird ein piezoelektrisches Betätigungselement zuerst flexibel deformiert, so dass der Druck innerhalb der Druckkammer erhöht wird, wodurch Tinte aus der Düse extrudiert wird. Danach wird das piezoelektrische Betätigungselement schnell verformt (in eine Rückzugsrichtung entgegen der Tintenextrusions-Richtung), so dass der Druck innerhalb der Druckkammer erniedrigt wird, wodurch die Tinte, die aus der Düse extrudiert wurde, von der Tinte getrennt wird, die in der Druckkammer verblieben ist, und Tinte wird als Tintentropfen freigesetzt. Wenn das piezoelektrische Element des piezoelektrischen Betätigungselements von einem dicken Film mit einer Dicke von beispielsweise 10 μm oder mehr gebildet wird, ist die Kraft, die hervorgerufen wird, wenn das piezoelektrische Betätigungselement einer Rückzugsdeformation unterzogen wird, relativ groß. Daher kann die extrudierte Tinte selbst dann getrennt werden, wenn die Oberflächenspannung der Tinte relativ niedrig ist. Als Ergebnis dessen wird ein Tintentropfen gebildet und von der Düse ausgestoßen. Wenn die Dicke des piezoelektrischen Elements gering ist, ist die Kraft, die hervorgerufen wird, wenn das piezoelektrische Betätigungselement einer Rückzugsdeformation unterworfen wird, klein. Daher kann die extrudierte Tinte nicht getrennt werden, wenn die Oberflächenspannung der Tinte niedrig ist. Als Ergebnis dessen kann ein Tintentropfen nicht gebildet werden. Jedoch kann durch Einstellen der Oberflächenspannung der Tinte auf 30 mN/m oder mehr, wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Tinte selbst dann getrennt werden, wenn das piezoelektrische Element von einem dünnen Film gebildet wird, und so wird ein Tintentropfen sicher gebildet und von der Düse freigesetzt.
In dem Fall, in dem das piezoelektrische Element von einem dünnen Film gebildet wird, kann die Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Betätigungselements dadurch erhöht werden, dass man die Oberflächenspannung der Tinte auf 40 mN/m oder weniger einstellt. Wenn das piezoelektrische Betätigungselement der Rückzugsdeformation unterworfen wird, wird die Tinte aus der Tintenpatrone gesaugt, die mit der Druckkammer in kommunizierender Verbindung steht, so dass die Druckkammer mit der Tinte gefüllt wird. Wenn jedoch das piezoelektrische Element von einem dünnen Film gebildet wird, ist die Kraft, die hervorgerufen wird, wenn das piezoelektrische Betätigungselement der Rückzugsdeformation unterworfen wird, klein, wie oben beschrieben wurde, und damit wird ein Ansaugen der Tinte in die Druckkammer nicht in glatter Weise durchgeführt, wenn die Oberflächenspannung der Tinte zu hoch ist. Als Ergebnis dessen wird das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt des Ausstoßens eines Tintentropfens und dem Zeitpunkt des Ausstoßens des nächsten Tintentropfens lang, und dementsprechend sinkt die Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Betätigungselements. Jedoch wird in dem Fall, in dem die Oberflächenspannung der Tinte auf einen Wert von 40 mN/m oder weniger festgelegt wird, das Ansaugen der Tinte in die Druckkammer glatt durchgeführt, selbst wenn das piezoelektrische Element von einem dünnen Film gebildet wird. Als Ergebnis dessen wird das piezoelektrische Betätigungselement bei einer hohen Frequenz von 20 kHz oder mehr betrieben, um Tintentropfen auszustoßen. Weiter dringt – wie oben beschrieben wurde – dann, wenn der Tintentropfen auf einem Aufzeichnungs-Medium haftet, das Lösungsmittel der Tinte schnell in das Aufzeichnungs-Medium ein. Dementsprechend wird das Färbemittel schnell und sicher eingeschlossen aufgrund der Kondensationspolymerisation der wasserlöslichen Substanz. Als Ergebnis dessen wird eine hohe Wasserbeständigkeit erhalten.
Entsprechend einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts wird die Viskosität der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 2 bis 10 cP festgesetzt.
Durch Festsetzen der Viskosität der Tinte auf einen relativ niedrigen Wert von 10 cP oder weniger dringt das Lösungsmittel in das Aufzeichnungs-Medium schneller ein. Als Ergebnis dessen wird die Wasserbeständigkeit eines Bildes unmittelbar nach dessen Bildung weiter verbessert. Die Viskosität der Tinte wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie so niedrig wie möglich ist, und zwar im Hinblick auf ein schnelles Eindringen des Lösungsmittels in das Aufzeichnungs-Medium. Jedoch ist im Hinblick darauf, dass die Viskosität von Wasser etwa 1 cP ist, die Untergrenze der Viskosität der Tinte, die das Färbemittel, das Befeuchtungsmittel, das Eindringmittel und die wasserlösliche Substanz enthält, 2 cP.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts wird der Gehalt des Eindringmittels auf 1 bis 50 Massen-% gesetzt, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Wenn der Gehalt an Eindringmittel geringer ist als 1 %, ist es schwierig, die Oberflächenspannung der Tinte auf 50 mN/m oder weniger festzusetzen. Wenn der Gehalt des Eindringmittels größer ist als 50 %, verschlechtert sich die Löslichkeit des Färbemittels und der Silan-Verbindung im Lösungsmittel. Daher wird der Gehalt an Eindringmittel vorzugsweise auf 1 bis 50 % festgesetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des ersten Aspekts ist die wasserlösliche Substanz eine hydrolysierbare Silan-Verbindung.
Mit anderen Worten: Die Silan-Verbindung ist sehr bevorzugt im Hinblick auf eine Verbesserung der Wasserbeständigkeit und ermöglicht ein effizientes Erreichen der Wirkungen der ersten Erfindung.
Ein weiterer Aspekt ist gerichtet auf eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, die ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz enthält, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, worin die Tinte weiter einen Fluoralkylmonoalkohol enthält, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C, wie dies in Anspruch 6 definiert ist. (Diese Temperatur ist ein Wert unter Standardbedingungen. Dies trifft nachfolgend immer auf den Siedepunkt zu.) Gemäß diesem Aspekt werden Moleküle von Wasser in einer Menge diffundiert, die dem Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols entspricht. Daher werden dann, wenn ein Tintentropfen auf einem Aufzeichnungs-Medium zum Haften gebracht wird, ein Verdampfen von Wasser, das in dem Tintentropfen enthalten ist, und ein Eindringen des Wassers in das Aufzeichnungs-Medium schnell durchgeführt. Weiterhin wird deswegen, weil die Oberflächenspannung der Tinte aufgrund des enthaltenen Fluoralkylmonoalkohols gesenkt wird, ein Eindringen von Wasser, Fluoralkylmonoalkohol oder dergleichen in das Aufzeichnungs-Medium noch einfacher durchgeführt. Weiter verdampft deswegen, weil der Siedepunkt des Fluoralkylmonoalkohols geringer ist als der von Wasser, der Fluoralkylmonoalkohol schneller als Wasser und verdampft selbst nach dem Zeitpunkt, zu dem er in das Aufzeichnungs-Medium eingedrungen ist. So inhibiert der Fluoralkylmonoalkohol nicht die Kondensationspolymerisation der wasserlöslichen Substanz. Als Ergebnis dessen wird nach dem Zeitpunkt, zu dem ein Tintentropfen auf dem Aufzeichnungs-Medium zum Haften gebracht wurde, die wasserlösliche Substanz schnell kondensationspolymerisiert und schließt so sicher das Färbemittel ein. Daher kann wie in der ersten Erfindung die Wasserbeständigkeit eines Bildes sicher verbessert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses weiteren Aspekts ist die wasserlösliche Substanz eine hydrolysierbare Silan-Verbindung. Mit diesem Merkmal werden die Wirkungen dieses Aspekts effizient erreicht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dieses weiteren Aspekts wird der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols auf 5 bis 50 Massen-% festgesetzt, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Wenn der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols geringer ist als 5 %, kann eine Wirkung des Ermöglichens, das Wasser, das in einem Tintentropfen enthalten ist, der auf einem Aufzeichnungs-Medium zum Haften gebracht wird, schnell zu verdampfen, und eine Wirkung des Ermöglichens, das Wasser, das in dem Tintentropfen enthalten ist, schnell in das Aufzeichnungs-Medium eindringen zu lassen, nicht in ausreichender Weise erreicht werden. Andererseits trocknet dann, wenn der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols größer ist als 50 %, die Tinte noch bereitwilliger, selbst wenn ein Befeuchtungsmittel in der Tinte enthalten ist, und als Ergebnis dessen werden die Düsen des Tintenstrahl-Kopfs der Aufzeichnungsvorrichtung oder dergleichen verstopft. Damit ist bevorzugt, den Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols auf 5 bis 50 % festzusetzen.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf ein Lösungsmittel, das ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser enthält, wie es in Anspruch 9 definiert ist. In dem Lösungsmittel sind wenigstens ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, gelöst und führen so zur Produktion einer Tinte für das Tintenstrahl-Aufzeichnen. Die Oberflächenspannung des Lösungsmittels bei 25°C wird auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt.
In dem Fall, in dem dieses Lösungsmittel zur Herstellung einer Tinte verwendet wird, kann der Wert der Oberflächenspannung der Tinte auf einen Wert innerhalb eines Bereichs von 20 bis 50 mN/m festgesetzt werden. So kann die Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen gemäß dem ersten Aspekt in einfacher Weise hergestellt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist gerichtet auf eine Patrone, die Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen einschließt, wie dies in Anspruch 10 definiert ist. Die Tinte enthält ein Lösungsmittel, das ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser, ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz einschließt, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird. Gemäß dieser Erfindung wird die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m eingestellt.
Die vorliegende Erfindung erreicht dieselben Effekte wie diejenigen des ersten Aspekts, der oben offenbart wurde.
Ein weiterer Aspekt ist gerichtet auf eine Patrone, die eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen einschließt, wie sie in Anspruch 11 definiert ist. Die Tinte enthält ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird. Die Tinte enthält weiter einen Fluoralkylmonoalkohol, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C.
Mit diesem Merkmal werden dieselben Wirkungen erreicht, wie dies oben in Verbindung mit dem Fluoralkylmonoalkohol offenbart wurde.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf eine Aufzeichnungsvorrichtung, die eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen einschließt. Die Tinte enthält ein Lösungsmittel, das einschließt: ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser, ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, wie dies in Anspruch 12 definiert ist. Die Aufzeichnungsvorrichtung stößt die Tinte in Richtung auf ein Aufzeichnungs-Medium zum Aufzeichnen aus. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt, wie dies in Anspruch 12 definiert ist.
Dieser Aspekt erreicht dieselben Wirkungen wie diejenigen des ersten Aspekts.
Ein letzter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist gerichtet auf eine Aufzeichnungsvorrichtung, die eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen einschließt, wie sie in Anspruch 13 definiert ist. Die Tinte enthält ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird. Die Aufzeichnungsvorrichtung stößt die Tinte in Richtung auf ein Aufzeichnungs-Medium zum Aufzeichnen aus. Die Tinte enthält weiter einen Fluoralkylmonoalkohol, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C.
Mit diesem Merkmal werden dieselben Effekte erreicht, wie sie oben in Verbindung mit dem Fluoralkylmonoalkohol offenbart wurden.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine allgemeine perspektivische Ansicht, die eine Aufzeichnungsvorrichtung des Tintenstrahl-Typs zeigt, einschließlich einer Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt einen Teil der unteren Fläche eines Tintenstrahl-Kopfs der Aufzeichnungsvorrichtung des Tintenstrahl-Typs.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III von 2.
4 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IV-IV von 2.
Bester Weg zur Durchführung der Erfindung
1 zeigt allgemein eine Aufzeichnungsvorrichtung A des Tintenstrahl-Typs, die Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einschließt. Die Aufzeichnungsvorrichtung A weist einen Tintenstrahl-Kopf 1 auf. Eine Tintenpatrone 35, die Tinte einschließt, ist an der oberen Fläche des Tintenstrahl-Kopfs befestigt. Der Tintenstrahl-Kopf 1 stößt die Tinte auf ein Aufzeichnungspapier 41 aus, das als Aufzeichnungs-Medium verwendet wird, und zwar in einer Weise, wie sie später beschrieben wird. Der Tintenstrahl-Kopf 1 ist befestigt gestützt von einem Schlitten 31. Der Schlitten 31 ist mit einem Schlitten-Motor (nicht gezeigt) versehen. Der Tintenstrahl-Kopf 1 und der Schlitten 31 werden entlang einer Haupt-Scanning-Richtung (X-Richtung in den 1 und 2) durch den Schlitten-Motor hin und her bewegt, wobei sie mittels eines Schlitten-Schaftes 32 geführt werden, der sich entlang der Haupt-Scanning-Richtung erstreckt. Der Schlitten 31, der Schlitten-Schaft 32 und der Schlitten-Motor stellen relative Bewegungseinrichtungen zum relativen Bewegen des Tintenstrahl-Kopfes 1 und des Aufzeichnungspapiers 41 entlang der Haupt-Scanning-Richtung dar.
Die Tintenpatrone 35 ist ein Behälter, der die Tinte enthält. Die Tintenpatrone 35 ist so aufgebaut, dass sie von dem Tintenstrahl-Kopf 1 abnehmbar ist. Wenn die Tinte in dem Behälter erschöpft ist, kann die Tintenpatrone 35 durch eine neue ersetzt werden.
Das Aufzeichnungspapier 41 ist zwischen zwei Transfer-Walzen 42 gelagert, die von einem Transfer-Motor (nicht gezeigt) in Umlauf gesetzt werden. Unter dem Tintenstrahl-Kopf 1 wird das Aufzeichnungspapier 41 durch den Transfer-Motor und die Transfer-Walzen 42 entlang der Sekundär-Scanning-Richtung vorgetrieben (Y-Richtung in den 1 und 2), die im rechten Winkel zu der Haupt-Scanning-Richtung gelegen ist. Der Transfer-Motor und die Transfer-Walzen 42 stellen relative Bewegungseinrichtungen für ein relatives Bewegen des Tintenstrahl-Kopfes 1 und des Aufzeichnungspapiers 41 entlang der Sekundär-Scanning-Richtung dar.
Es wird nun auf die 2 bis 4 Bezug genommen. Der Tintenstrahl-Kopf 1 schließt einen Kopf-Körper 2 ein. Der Kopf-Körper 2 schließt eine Mehrzahl von konkaven Abschnitten 3 für Druckkammern ein. Jeder der konkav ausgeführten Bereiche 3 hat ein Zufuhr-Loch 3a zum Zuführen von Tinte und ein Ausstoßloch 3b zum Ausstoßen der Tinte. Die konkav gemachten Bereiche 3 des Kopf-Körpers 2 öffnen sich zur oberen Fläche des Kopf-Körpers 2, so dass sich die Öffnungen entlang der Haupt-Scanning-Richtung erstrecken und sind entlang der Sekundär-Scanning-Richtung mit allgemein gleichen Abständen dazwischen angeordnet. Die Länge der Öffnung jedes konkav ausgeführten Abschnitts 3 wird auf etwa 1.250 μm festgesetzt, und dessen Breite wird auf etwa 130 μm festgesetzt. Gegenüber liegende Enden der Öffnung jedes konkav ausgeführten Bereichs 3 haben allgemein halbkreisförmige Form.
Eine Seitenwandung eines jeden konkav ausgeführten Abschnitts 3 des Kopf-Körpers 2 wird von einem Druckkammer-Element 6 gebildet, das aus lichtempfindlichen Glas mit einer Dicke von etwa 200 μm hergestellt ist. Eine untere Wandung jedes konkav ausgeführten Abschnitts 3 wird von einem Tintendurchlauf-Element 7 gebildet, das haftend an der unteren Fläche des Druckkammer-Elements 6 befestigt ist. Das Tintendurchlauf-Element 7 ist ein Laminat aus sechs dünnen Platten aus nicht-rostendem Stahl. Das Tintendurchlauf-Element 7 hat eine Mehrzahl von Öffnungen 8, einen Tinten-Zufuhr-Gang 11 und eine Mehrzahl von Tinten-Ausstoß-Gängen 12. Jede der Öffnungen 8 ist mit einem Zufuhrloch 3a von entsprechend einem der konkaven Abschnitte 3 verbunden. Der Tinten-Zufuhr-Gang 11 ist mit den Öffnungen 8 verbunden und erstreckt sich entlang der Sekundär-Scanning-Richtung. Jeder der Tinten-Ausstoß-Gänge 12 ist mit dem Ausstoßloch 3b von entsprechend einem der konkaven Abschnitt 3 verbunden.
Jede Öffnung 8 ist in der zweiten dünnen Platte aus nicht-rostendem Stahl vom oberen Ende des Tintendurchlauf-Elements 7 gebildet. Die Dicke der zweiten dünnen Platte ist geringer als diejenigen der anderen dünnen Platten. Der Durchmesser der Öffnung 8 wird auf etwa 38 μm festgesetzt. Der Tinten-Zufuhr-Gang 11 ist mit der Tintenpatrone 35 verbunden, so dass die Tinte von der Tintenpatrone 35 in den Tinten-Zufuhr-Gang 11 geleitet wird.
Eine Düsenplatte 9 aus nicht-rostendem Stahl ist klebend an der unteren Fläche des Tintendurchlauf-Elements 7 fixiert. Die Düsenplatte 9 weist eine Mehrzahl von Düsen 14 zum Ausstoßen von Tintentropfen in Richtung auf das Aufzeichnungspapier 41 auf. Die untere Fläche der Düsenplatte 9 ist mit einem wasserabstoßenden Film 9a bedeckt. Die Düsen 14 sind mit den Tinten-Ausstoß-Gängen 12 so verbunden, dass sie eine kommunizierende Verbindung mit den Ausstoß-Löchern 3b der konkav ausgeführten Abschnitte 3 durch die Tinten-Ausstoß-Gänge 12 haben. Die Düsen 14 sind in einer Reihe auf der unteren Oberfläche des Tintenstrahl-Kopfes entlang der Sekundär-Scanning-Richtung angeordnet. Jede Düse 14 schließt einen konisch ausgeführten Abschnitt ein, an dem sich der Düsen-Durchmesser schrittweise verringert, und zwar entlang einer Richtung in Richtung auf die Seite der Düsenspitze, und einen geraden Abschnitt, der an der Düsenspitzen-Seite des konusförmigen Abschnitts vorgesehen ist. Der Düsen-Durchmesser des geraden Abschnitts wird auf etwa 20 μm festgesetzt.
Piezoelektrische Betätigungs-Elemente 21 werden oberhalb der konkav ausgeführten Abschnitte 3 des Kopf-Körpers 2 vorgesehen. Die piezoelektrischen Betätigungs-Elemente haben eine Diaphragma 22, das aus Cr hergestellt ist. Das Diaphragma 22 ist klebend auf der oberen Fläche des Kopf-Körpers 2 fixiert und bedeckt die konkav ausgeführten Abschnitte 3 des Kopf-Körpers 2. Das Diaphragma 22 und die konkav ausgeführten Abschnitte 3 bilden die Druckkammern 4. Das Diaphragma 22 ist ein einzelnes Element, das allgemein für alle Betätigungs-Elemente 21 verwendet wird. Das Diaphragma 22 dient auch als allgemeine Elektrode, wie sie allgemein für alle piezoelektrischen Elemente 23 verwendet wird (die später beschrieben werden).
Jedes piezoelektrische Betätigungs-Element 21 weist ein aus Bleizirkonat-Titanat (PZT) hergestellte piezoelektrisches Element 23 und eine aus Pt hergestellte individuelle Elektrode 24 auf. Auf einer Oberfläche des Diaphragmas 22, die der Druckkammer 4 gegenüber liegt (d. h. die obere Fläche des Diaphragmas 22) ist das piezoelektrische Element 23 an einem Abschnitt der Oberfläche, die der Druckkammer 4 entspricht (ein Abschnitt oberhalb der Öffnung des konkav ausgeführten Abschnitts 3) mit einer Zwischenschicht 25 versehen, die aus Cu hergestellt ist und zwischen dem Diaphragma 22 und dem piezoelektrischen Element 23 angeordnet ist. Die individuelle Elektrode 24 ist auf einer Oberfläche des piezoelektrischen Elements 23 vorgesehen, die dem Diaphragma 22 gegenüber liegt (d. h. die obere Fläche des piezoelektrischen Elements 23). Die individuelle Elektrode 24 dient zusammen mit dem Diaphragma 22 zum Anlegen einer Spannung (Betriebsspannung) an jedes piezoelektrische Element 23.
Alle Elemente aus der Gruppe Diaphragma 22, piezoelektrische Elemente 23, individuelle Elektroden 24 und Zwischenschichten 25 sind aus dünnen Filmen gebildet. Die Dicke des Diaphragmas 22 wird auf etwa 6 μm festgesetzt. Die Dicke jedes piezoelektrischen Elements 23 wird auf 8 μm oder weniger festgesetzt (z. B. etwa 3 μm). Die Dik ke jeder individuellen Elektrode 24 wird auf etwa 0,2 μm festgesetzt. Die Dicke jeder Zwischenschicht 25 wird auf etwa 3 μm festgesetzt.
Jedes piezoelektrische Betätigungselement 21 deformiert einen Abschnitt des Diaphragmas 22, der der Druckkammer 4 entspricht, bei Anlegen einer Betriebsspannung an das piezoelektrische Element 23 durch das Diaphragma 22 oder die Zwischenschicht 25 und die individuelle Elektrode 24, wodurch die Tinte in der Druckkammer 4 aus dem Ausstoß-Loch 3b oder der Düse 14 ausgestoßen wird. Mit anderen Worten: Wenn eine impulsförmige Spannung zwischen dem Diaphragma 22 und der individuellen Elektrode angelegt wird, schrumpft das piezoelektrische Element 23 entlang der Breitenrichtung des piezoelektrischen Elements 23, die im rechten Winkel zu dessen Dicken-Richtung liegt, in Reaktion auf eine ansteigende Kante der Puls-Spannung aufgrund des piezoelektrischen Effekts. Andererseits schrumpfen das Diaphragma 22, die individuelle Elektrode 24 und die Zwischenschicht 25 nicht. Als Ergebnis dessen wird ein Abschnitt des Diaphragmas 22, der der Druckkammer 4 entspricht, flexibel zu der Form einer konvexen Anordnung in Richtung auf die Druckkammer 4 wegen eines sogenannten Bi-Metall-Effekts deformiert. Diese flexible Deformation erzeugt einen Druck in der Druckkammer 4, und aufgrund dieses Drucks wird die Tinte in der Druckkammer 4 aus der Düse 14 durch das Ausstoß-Loch 3b und die Tinten-Ausstoß-Gänge 12 extrudiert. Danach dehnt sich das piezoelektrische Element 23 in Reaktion auf die fallende Kante der Puls-Spannung aus, so dass der Abschnitt des Diaphragmas 22, der der Druckkammer 4 entspricht, seine ursprüngliche Form wieder annimmt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Tinte, die aus der Düse 14 extrudiert wurde, von der Tinte getrennt, die in dem Tinten-Ausstoß-Gang 12 zurück bleibt, wobei die abgetrennte Tinte als Tintentropfen eines Volumens von z. B. 3 pl in Richtung auf das Aufzeichnungspapier 41 freigesetzt wird. Der freigesetzte Tintentropfen haftet an dem Aufzeichnungspapier 41 in Form eines Punkts. Andererseits wird dann, wenn das Diaphragma 22, das flexibel zur Form einer konvexen Anordnung deformiert wurde, seine ursprüngliche Form wieder annimmt, die Druckkammer 4 mit der Tinte befüllt, die von der Tintenpatrone 35 durch den Tinten-Zuleitungsgang 11 und das Zuleitungsloch 3a zugeleitet wurde. Die auf die piezoelektrischen Elemente 23 aufgebrachte Puls-Spannung ist nicht auf die Spannung des push- up/pull-down-Typs beschränkt, wie er oben beschrieben wurde, sondern kann eine Spannung des pull-down/push-up-Typs sein, die von der ersten Spannung zu der zweiten Spannung, die niedriger ist als die erste Spannung, fällt und dann auf die erste Spannung steigt.
Das Anlegen der Betriebsspannung an jedes piezoelektrische Element 23 wird durchgeführt in einem vorbestimmten Zeitintervall (beispielsweise etwa 50 μm: Betriebsfrequenz = 20 kHz), während der Tintenstrahl-Kopf 1 und der Schlitten 31 von einer Kante des Aufzeichnungspapiers 41 zur anderen Kante mit einer allgemein einheitlichen Geschwindigkeit entlang der Primär-Scanning-Richtung bewegt werden. Es ist auch anzumerken, dass die Spannung nicht angelegt wird, wenn der Tintenstrahl-Kopf 1 oberhalb eines Abschnitts des Aufzeichnungspapiers anhält, an dem ein Tintentropfen nicht platziert werden soll. Auf diese Weise wird ein Tintentropfen an einer vorbestimmten Stelle platziert. Nachdem das Aufzeichnen eines Scanning-Zyklus abgeschlossen ist, wird das Aufzeichnungspapier 41 um eine vorbestimmte Entfernung entlang der Sekundär-Scanning-Richtung durch den Transfer-Motor und die Transfer-Walzen 42 transportiert. Danach werden erneut Tintentropfen ausgestoßen, während der Tintenstrahl-Kopf 1 und der Schlitten 31 entlang der Primär-Scanning-Richtung bewegt werden, wodurch ein Aufzeichnen eines weiteren Scanning-Zyklus durchgeführt wird. Diese Verfahrensweise wird wiederholt, bis ein gewünschtes Bild über dem Aufzeichnungspapier 41 gebildet wurde.
Als nächstes wird die in der Aufzeichnungsvorrichtung A verwendete Tinte im einzelnen in den Ausführungsformen 1 und 2 nachfolgend beschrieben.
Ausführungsform 1
Die Tinte der Ausführungsform 1 enthält ein Lösungsmittel, das ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser, ein Färbemittel und eine hydrolysierbare Silan-Verbindung einschließt, die als wasserlösliche Substanz verwendet wird, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird. Das Befeuchtungsmittel unterdrückt das Trocknen der Tinte in der Düse 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 oder derglei chen. Das Eindringmittel erhöht die Permeabilität der Tinte (Lösungsmittel) in das Aufzeichnungspapier 41.
Wenn ein Tintentropfen, der aus der Düse 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 ausgestoßen wird, auf dem Aufzeichnungspapier 41 haftet und Wasser (Lösungsmittel), das in dem Tintentropfen enthalten ist, verdampft oder in das Aufzeichnungspapier 41 eindringt, wird die Silan-Verbindung in dem Aufzeichnungspapier 41 kondensationspolymerisiert und schließt ein Färbemittel ein. Als Ergebnis dessen wird selbst dann, wenn ein Bild, das durch den Tintentropfen auf dem Aufzeichnungspapier 41 gebildet wird, Wasser ausgesetzt wird, verhindert, dass das Färbemittel in das Wasser ausläuft. Auf diese Weise verbessert die Silan-Verbindung die Wasserbeständigkeit des Bildes.
Eine bevorzugte Silan-Verbindung ist ein Reaktionsprodukt einer Hydrolyse von Alkoxysilan, das eine organische Gruppe enthält, die eine Amino-Gruppe aufweist, und eines Alkoxysilans, das keine Amino-Gruppe enthält. Eine weitere bevorzugte Silan-Verbindung ist eine organische Silicium-Verbindung, die erhalten wurde durch Hydrolyse eines hydrolysierbaren Silans, das hergestellt wurde durch Umsetzen einer organischen Monoepoxy-Verbindung mit einem hydrolysierbaren Silan, das eine Amino-Gruppe aufweist, und einem hydrolysierbaren Silan, das kein Stickstoff-Atom enthält.
Das Färbemittel ist wünschenswerterweise ein Farbstoff oder ein Pigment. Der Farbstoff kann jeder beliebige Typ eines Farbstoffs sein, ist jedoch vorzugsweise ein wasserlöslicher saurer Farbstoff oder ein direkter Farbstoff.
Bevorzugte Pigmente sind weiter unten gezeigt. Beispielsweise schließen bevorzugte schwarze Pigmente Ruß, dessen Oberfläche mit einem Diazonium-Salz behandelt wurde, und Ruß, dessen Oberfläche durch Pfropf-Polymerisation eines Polymers behandelt wurde, ein. Bevorzugte Farb-Pigmente schließen ein Pigment, das mit einem oberflächenaktiven Mittel bzw. Tensid behandelt wurde, wie beispielsweise mit einem Formalin-Kondensationsprodukt von Naphthalinsulfonat, Ligninsulfonsäure, Dioctylsulfosuccinat, Polyoxyethylenalkylamin, Ester einer aliphatischen Säure oder dergleichen. Spe zielle Beispiele der Farb-Pigmente werden nachfolgend gezeigt. Beispiele von bevorzugten Cyan-Pigmenten schließen ein: Pigment Blue 15:3, Pigment Blue 15:4 und Aluminiumphthalocyanin. Beispiele von bevorzugten Magenta-Pigmenten schließen ein: Pigment Red 122 und Pigment Violet 19. Beispiele von bevorzugten gelben Pigmenten schließen ein: Pigment Yellow 74, Pigment Yellow 109, Pigment Yellow 110 und Pigment Yellow 128.
Das Befeuchtungsmittel ist ein mehrwertiger Alkohol wie beispielsweise Glycerin oder eine wasserlösliche, Stickstoff-enthaltende heterozyklische Verbindung wie beispielsweise 2-Pyrrolidon und N-Methyl-2-pyrrolidon.
Das Eindringmittel ist ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols wie beispielsweise Diethylenglycolmonobutylether.
In Ausführungsform 1 wird die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die Silan-Verbindung kondensationspolymerisiert wird (d. h. bevor die Tinte auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wird) auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt. Die Oberflächenspannung der Tinte kann festgesetzt werden nur durch Einstellen des Gehalts des Eindringmittels in Bezug auf die Gesamtmenge der Tinte. Der Gehalt des Eindringmittels ist vorzugsweise 1 bis 50 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte. Dies geschieht deswegen, weil dann, wenn der Gehalt des Eindringmittels kleiner ist als 1 %, die Oberflächenspannung der Tinte nicht 50 mN/m oder kleiner sein kann. Wenn andererseits der Gehalt des Eindringmittels größer ist als 50 %, sinkt die Löslichkeit des Färbemittels und der Silan-Verbindung gegenüber dem Lösungsmittel.
Die Oberflächenspannung des Lösungsmittels, in dem ein Färbemittel und eine Silan-Verbindung nicht gelöst werden kann, kann auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt werden. In dem Fall, in dem die Tinte hergestellt wird durch Lösen des Färbemittels und der Silan-Verbindung in dem Lösungsmittel, das eine derartige Oberflächenspannung hat, führt die Oberflächenspannung der Tinte auf einen Wert von etwa 20 bis 50 mN/m.
In einigen Fällen kann eine Tinte mit einer niedrigen Oberflächenspannung von z. B. etwa 20 mN/m nicht nur durch Zusatz eines Eindringmittels realisiert werden. In solchen Fällen kann ein Fluor-enthaltendes oberflächenaktives Mittel als ein unterstützendes Mittel für das Eindringmittel zugesetzt werden. Das Fluor-enthaltende oberflächenaktive Mittel ist vorzugsweise ein Ammoniumsalz einer Perfluoralkylsulfonsäure, ein Kaliumsalz einer Perfluoralkylsulfonsäure, ein Kaliumsalz einer Perfluoralkylcarbonsäure oder dergleichen.
So enthält gemäß der Ausführungsform 1 eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen ein Lösungsmittel, das einschließt: ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser, ein Färbemittel und eine hydrolysierbare Silan-Verbindung, die als wasserlösliche Substanz verwendet wird, die in der Abwesenheit von Wasser kondensationspolymerisiert wird. Weiter wird die Oberflächenspannung der Tinte auf einen relativ niedrigen Wert von 20 bis 50 mN/m festgesetzt. In dem Fall, in dem die Tinte zur Bildung eines Bildes auf dem Aufzeichnungspapier 41 mit der Aufzeichnungsvorrichtung A verwendet wird, dringt nach dem Zeitpunkt, zu dem ein Tropfen der Tinte auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wurde, das Lösungsmittel des Tintentropfens schnell in das Aufzeichnungspapier 41 ein. Dementsprechend wird die Silan-Verbindung schnell kondensationspolymerisiert, und die kondensationspolymerisierte Silan-Verbindung schließt schnell und sicher das Färbemittel ein. Als Ergebnis kann eine in hohem Maße verbesserte Wasserbeständigkeit realisiert werden, und zwar unmittelbar nach der Bildung des Bildes.
Die Oberflächenspannung der Tinte wird vorzugsweise so festgesetzt, dass sie so niedrig wie möglich ist im Hinblick auf ein schnelles Eindringen des Lösungsmittels in das Aufzeichnungspapier 41. Wenn jedoch die Oberflächenspannung der Tinte kleiner ist als 20 mN/m, ist es schwierig, die Tinte in die Form eines Tröpfchens zu bringen, wenn die Tinte aus der Düse 14 ausgestoßen wird, und eine derartige Tinte ist nicht erwünscht für das Tintenstrahl-Aufzeichnen. Daher sollte die Oberflächenspannung der Tinte auf 20 mN/m oder mehr festgesetzt werden.
Vorzugsweise wird die Viskosität der Tinte bei 25°C, bevor die Silan-Verbindung kondensationspolymerisiert wird, auf 2 bis 10 cP festgesetzt. Dies geschieht deswegen, weil dann, wenn die Viskosität der Tinte auf einen relativ kleinen Wert von z. B. 10 cP oder niedriger festgesetzt wird, das Lösungsmittel schneller in das Aufzeichnungspapier 41 eindringt. Die Viskosität der Tinte wird vorzugsweise so festgesetzt, dass sie so niedrig wie möglich ist im Hinblick auf ein schnelles Eindringen des Lösungsmittels in das Aufzeichnungspapier 41. Jedoch ist im Hinblick darauf, dass die Viskosität von Wasser etwa 1 cP ist, die untere Grenze der Viskosität der Tinte, die ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und eine Silan-Verbindung enthält, 2 cP.
In dem Fall, in dem das piezoelektrische Element 23 des piezoelektrischen Betätigungselements 21 eine Dicke von 8 μm oder weniger hat (z. B. etwa 3 μm), wie dies oben für die Aufzeichnungsvorrichtung A erklärt wurde, wird die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die Silan-Verbindung kondensationspolymerisiert wird, vorzugsweise auf 30 bis 40 mN/m festgesetzt. Beispielsweise ist in dem Fall, in dem das piezoelektrische Element 23 durch ein piezoelektrisches Element mit einer Dicke von beispielsweise 10 μm oder mehr festgesetzt wird, die Rückzieh-Kraft des piezoelektrischen Betätigungselements 21, die durch das piezoelektrische Element mit dieser Dicke hervorgerufen wird (d. h. die Kraft, die hervorgerufen wird, wenn das piezoelektrische Betätigungselement 21 wieder seine ursprüngliche Form annimmt) relativ groß. So wird selbst in dem Fall, in dem die Oberflächenspannung der Tinte relativ niedrig ist, z. B. etwa 20 mN/m, eine Teilmenge der Tinte, die aus der Düse 14 ausgestoßen wird, unter Bildung eines Tintentropfens abgetrennt. Wenn die Dicke des aus einem dünnen Film bestehenden piezoelektrischen Elements 23 8 μm oder kleiner ist, ist die Rückzieh-Kraft des piezoelektrischen Betätigungselements 21, die durch das in Form eines dünnen Films vorliegende piezoelektrische Element 23 hervorgerufen wird, relativ klein. So kann dann, wenn die Oberflächenspannung der Tinte kleiner ist als 30 mN/m, eine Teilmenge der Tinte, die aus der Düse 14 ausgestoßen wird, nicht abgetrennt werden, und ein Tintentropfen (insbesondere ein kleiner Tintentropfen von 3 pl oder weniger) kann nicht gebildet werden. Wenn jedoch die Oberflächenspannung der Tinte auf 30 mN/m oder mehr festgesetzt wird, wird ein Tintentropfen sicher gebildet und selbst dann ausgestoßen, wenn ein piezoelektrisches Element ein dünner Film ist.
Wie vorher beschrieben, wird dann, wenn das piezoelektrische Betätigungselement 21 seine ursprüngliche Form wieder annimmt, die Druckkammer 4 mit der Tinte befüllt, die von der Tintenpatrone 35 durch den Tintenzufuhr-Gang 11 und das Zufuhrloch 3a zugeführt wird. Berücksichtigt man, dass die Rückzieh-Kraft des piezoelektrischen Betätigungselements 21 klein ist, wenn die Dicke des piezoelektrischen Elements 23 klein ist, wie dies oben erläutert wurde, ist es schwierig, die Tinte glatt in die Druckkammer 4 zu leiten, wenn die Oberflächenspannung der Tinte zu hoch ist. Jedoch wird in dem Fall, in dem die Oberflächenspannung der Tinte auf 40 mN/m oder weniger festgelegt wird, die Tinte glatt in die Druckkammer 4 eingeführt. Als Ergebnis dessen kann das Zeitintervall zwischen dem Zeitpunkt des Ausstoßens eines Tintentropfens und dem Zeitpunkt des Ausstoßens des nächsten Tintentropfens verkürzt werden, und die Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Betätigungselements 21 führt zu einem Wert von 20 kHz oder höher.
In der Ausführungsform 1 ist eine hydrolytische Silan-Verbindung in der Tinte als wasserlösliche Substanz enthalten, die in Abwesenheit von Wasser kondensationspolymerisiert wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung hierauf nicht beschränkt. Jeder beliebige Typ einer Substanz kann verwendet werden, so lange die Substanz kondensationspolymerisiert wird und dann ein Färbemittel einschließt, wenn der Wassergehalt (Lösungsmittel) eines Tintentropfens, der aus der Düse 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 ausgestoßen wird und an dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wird, verdampft oder in das Aufzeichnungspapier 41 eindringt.
Nun werden nachfolgend spezielle Beispiele der Tinte von Ausführungsform 1 beschrieben.
Zuerst wurden 16 Arten von Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen hergestellt, die die folgenden Zusammensetzungen aufweisen (Beispiele 1 bis 16). (Es sollte angemerkt werden, dass die Gehalte der Komponenten jeder Zusammensetzung in Massen-% gezeigt sind.)
In allen Beispielen 1 bis 16 wird Glycerol als Befeuchtungsmittel verwendet, und Diethylenglycolmonobutylether wird als Eindringmittel verwendet. Weiter wird eine organische Silicium-Verbindung als wasserlösliche Substanz verwendet, die in der Abwesenheit von Wasser kondensationspolymerisiert wird. Eine organische Silicium-Verbindung, wie sie in den Beispielen 1 bis 3 und 9 bis 16 verwendet wird (nachfolgend bezeichnet als „organische Silicium-Verbindung (A)") ist verschieden von der, die in den Beispielen 4 bis 8 verwendet wird (nachfolgend bezeichnet als „organische Silicium-Verbindung (B)"). Die organischen Silicium-Verbindungen (A) und (B) wurden jeweils gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren hergestellt.
Die organische Silicium-Verbindung (A) wurde wie folgt erhalten: Eine Mischung aus 100 g(0,56 Mol) H₂NCH₂CH₂CH₂Si(OCH₃)₃ und 166 g (1,1 Mol) Si(OCH₃)₄ wurde zu 180 g (10 Mol) Wasser zugesetzt, das in einem Reaktor enthalten war, und zwar Tropfen für Tropfen bei Raumtemperatur. Nachdem die gesamte Mischung in das Wasser eingetropft worden war, wurde die resultierende Lösung für 1 h bei 60°C gerührt, wodurch die organische Silicium-Verbindung (A) erhalten wurde.
Die organische Silicium-Verbindung (B) wurde wie folgt erhalten: Zuerst wurden 49 g (0,66 Mol) 2,3-Epoxy-1-propanol zu 100 g (0,56 Mol) H₂NCH₂CH₂CH₂Si(OCH₃)₃ zugesetzt, die in einem Reaktor enthalten war, und zwar Tropfen für Tropfen. Nachdem das gesamte 2,3-Epoxy-1-propanol zugetropft worden war, wurde die resultierende Mischung im Reaktor 5 h lang bei 80°C gerührt, wodurch ein hydrolytisches Silan erhalten wurde, das ein Reaktionsprodukt einer Amino-Gruppe und einer Epoxy-Gruppe war. Danach wurde eine Mischung aus 120 g (6,67 Mol) Wasser, 50,6 g (0,2 Mol) des erhaltenen hydrolytischen Silans und 30,4 g (0,2 Mol) Si(OCH₃)₄ in einen neuen Reaktor Tropfen für Tropfen eingeleitet. Nachdem die gesamte Mischung tropfenweise eingeleitet worden war, wurde die Mischung im Reaktor einer Reaktion für 1 h bei 60°C unterworfen, wodurch die organische Silicium-Verbindung (B) erhalten wurde.

Als Färbemittel wurde ein Farbstoff in den Beispielen 1 bis 11 verwendet, während ein Pigment in den Beispielen 12 bis 16 verwendet wurde. Als Farbstoff wurde C.I. acid black 2 verwendet, mit Ausnahme der Tatsache, dass Farbstoffe verschiedener Farben in den Beispielen 9 bis 11 verwendet wurden. Beispiel 1

C.I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	5 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	75 %

Beispiel 2

C.I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 3

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	20 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	60 %

Beispiel 4

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10
Diethylenglycolmonobutylether	5 %

organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	75 %

Beispiel 5

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 6

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	20 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	60 %

Beispiel 7

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	2 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	78 %

Beispiel 8

C. I. acid black 2	5 %
Glycerol	10
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
Fluor-enthaltendes oberflächenaktives Mittel (Produktname: FC-93, hergestellt von der Firma 3M Co.)	1 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	69 %

Beispiel 9

C. I. acid yellow 23	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	5 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	75 %

Beispiel 10

C. I. acid red 52	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	5 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	75 %

Beispiel 11

C. I. direct blue 86	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	5 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	75 %

Beispiel 12

Ruß (Produktname: CAB-O-JETTM-200; hergestellt von der Firma Cabot Co.)	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 13

Ruß (Produktname: CAB-O-JETTM-300; hergestellt von der Firma Cabot Co.)	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 14

Gelbes Pigment (Produktname: FUJI SP YELLOW 4223; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 15

Magentafarbenes Pigment (Produktname: FUJI SP MAGENTA 9338; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70 %

Beispiel 16

Cyanfarbenes Pigment (Produktname: FUJI SP BLUE 6403; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	70%

Zum Vergleich wurden zwei Arten von Tinte mit den folgenden Zusammensetzungen hergestellt (Vergleichsbeispiele 1 und 2). (Es sollte angemerkt werden, dass die Gehalte der Bestandteile jeder Zusammensetzung in Massen-% gezeigt sind.) Keine der Tinten-Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 enthält ein Eindringmittel. Die organische Silicium-Verbindung, die in Vergleichsbeispiel 1 verwendet wurde, ist die organische Silicium-Verbindung (A), während die organische Silicium-Verbindung, die in Vergleichsbeispiel 2 verwendet wurde, die organische Silicium-Verbindung (B) ist. Vergleichsbeispiel 1

C. I. acid black 2 5 %

Glycerol 10 %

organische Silicium-Verbindung (A) 5 %

reines Wasser 80 %

Vergleichsbeispiel 2

C. I. acid black 2 5 %

Glycerol 35 %

organische Silicium-Verbindung (B) 5 %

reines Wasser 55 %
Für jede der Tinten der Beispiele 1 bis 16 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde die Oberflächenspannung des Lösungsmittels, das noch nicht ein Färbemittel oder eine organische Silicium-Verbindung enthielt, bei 25°C gemessen, und nachdem die Tinte durch Lösen des Färbemittels und der organischen Silicium-Verbindung darin hergestellt worden war, wurde die Oberflächenspannung der Tinte (die Tinten-Oberflächenspannung bei 25°C, bevor die organische Silicium-Verbindung kondensationspolymerisiert wurde) gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, liegt die Oberflächenspannung der Tinte im Bereich von 20 bis 50 mN/m für alle Beispiele 1 bis 16. Insbesondere liegt die Oberflächenspannung der Tinte im Bereich von 30 bis 40 mN/m, mit Ausnahme der Beispiele 7 und 8. Auch für die Lösungsmittel der Tinte der Beispiele 1 bis 16 liegt die Oberflächen spannung jedes Lösungsmittels im Bereich von 20 bis 50 mN/m (was im wesentlichen dieselbe Oberflächenspannung ist wie die Oberflächenspannung der Tinte). Weiter liegt in allen Tinten der Beispiele 1 bis 16 die Viskosität im Bereich von 2 bis 10 cP.
Andererseits ist in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 die Oberflächenspannung der Tinte größer als 50 mN/m, und die Oberflächenspannung des Lösungsmittels ist auch größer als 50 mN/m. In Vergleichsbeispiel 1 liegt die Viskosität der Tinte im Bereich von 2 bis 10 cP, während in Vergleichsbeispiel 2 die Viskosität der Tinte größer ist als 10 cP. Es ist anzumerken, dass sowohl die Oberflächenspannung als auch die Viskosität in Beispiel 2 passend niedrig ist, und in diesem Fall kann eine ausgezeichnete Ausstoßbarkeit der Tinte in den Tintenstrahl-Kopf 1 erhalten werden (die Dicke des piezoelektrischen Elements 23 beträgt 8 μm oder weniger).
Jede der Tinten der Beispiele 1 bis 16 und der Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde zur Bildung eines Bildes auf glattem Papier verwendet (Produktname: Xerox 4024; hergestellt von der Firma Xerox Co.), und zwar mit einem im Handel erhältlichen Drucker (der Tinte unter Verwendung eines piezoelektrischen Betätigungselements ausstößt, das ähnlich dem ist, das in der Aufzeichnungsvorrichtung A verwendet wurde) (mit der Ausnahme, dass die Dicke des piezoelektrischen Elements, das im vorliegenden Fall verwendet wurde, erheblich größer ist als diejenige der Aufzeichnungsvorrichtung (A)). Das Papier, auf dem das Bild gebildet wurde, wurde unmittelbar vor der Bildung des Bildes mit reinem Wasser durchnässt und dann bei Raumtemperatur getrocknet, um zu prüfen, ob ein Ausbluten des Bildes auftrat oder nicht.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass das mit jeder der Tinten der Vergleichsbeispiele 1 und 2 gebildete Bild an den Kanten-Bereichen des Bildes ausblutete. Andererseits wurde kein Ausbluten bei dem Bild gefunden, das mit jeder der Tinte der Beispiele 1 bis 16 gebildet worden war. Es versteht sich, dass eine Wasserbeständigkeit auf hohem Niveau erreicht werden kann, und zwar sogar unmittelbar nach der Bildung des Bildes, durch Festsetzen der Oberflächenspannung der Tinte oder des Lösungsmittels auf 20 bis 50 mN/m. Es wird erwartet, dass eine hohe Wasserbeständigkeit unmittelbar nach der Bil dung des Bildes mit noch mehr Sicherheit erreicht wird, wenn man die Viskosität der Tinte auf 2 bis 10 cP festsetzt, zusätzlich zum Festsetzen der Oberflächenspannung der Tinte (Lösungsmittel) auf 20 bis 50 mN/m. Wenn jedoch die Oberflächenspannung der Tinte oder des Lösungsmittels größer ist als 50 mN/m, wie in Vergleichsbeispiel 1, ist die Wasserbeständigkeit, die unmittelbar nach der Bildung des Bildes erhalten wird, selbst dann niedrig, wenn die Viskosität der Tinte im Bereich von 2 bis 10 cP liegt. Daher wird davon ausgegangen, dass die Oberflächenspannung der Tinte oder des Lösungsmittels ein sehr wichtiger Faktor zur Verbesserung der Wasserbeständigkeit des Bildes ist, mit anderen Worten zum Erreichen des schnellen Eindringens des Lösungsmittels in das Aufzeichnungspapier 41.
Ausführungsform 2
Die Tinte der Ausführungsform 2 enthält – wie in Ausführungsform 1 – ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel zum Unterdrücken des Trocknens der Tinte in der Düse 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 oder dergleichen, ein Eindringmittel zum Verbessern der Permeabilität der Tinte (des Lösungsmittels) in das Aufzeichnungspapier 41, Wasser und eine hydrolysierbare Silan-Verbindung, die als wasserlösliches Material verwendet wird, das in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird. Ausführungsform 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tinte zusätzlich zu den obigen Bestandteilen einen Fluoralkylmonoalkohol enthält, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C.
Spezielle Beispiele des Färbemittels, des Befeuchtungsmittels, des Eindringmittels und der Silan-Verbindung, wie sie in Ausführungsform 2 verwendet werden, sind dieselben wie diejenigen, die in Ausführungsform 1 gezeigt sind. In Ausführungsform 2 ist es nicht nötig, die Oberflächenspannung der Tinte auf einen Wert innerhalb des Bereichs von 20 bis 50 mN/m festzusetzen wie in Ausführungsform 1. Jedoch ist aus tatsächlicher Sicht bevorzugt, die Oberflächenspannung der Tinte auf einen Wert innerhalb dieses Bereichs festzusetzen. Weiter ist es bevorzugt, den Gehalt des Eindringmittels auf 1 bis 50 Massen-% festzusetzen, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Der Fluoralkylmonoalkohol verteilt Moleküle von Wasser in der Tinte auf einem Niveau, das dem Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols entspricht. Als Ergebnis werden dann, wenn ein Tintentropfen auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wird, ein Verdampfen des Wassers, das in dem Tintentropfen enthalten ist, und ein Eindringen des Wassers in das Aufzeichnungspapier 41 noch schneller erreicht. Spezielle Beispiele des Fluoralkylmonoalkohols schließen die folgenden Verbindungen (1) bis (26) ein, die durch ihre chemischen Formeln 1 bis 26 gezeigt werden:
(1) 2,2,2-Trifluorethanol

(Siedepunkt: 47°C)

Chemische Formel 1
(2) 3,3,3-Trifluorpropan-1-ol

(Siedepunkt: 72,6°C)

Chemische Formel 2
(3) 2,2,3,3,3-Pentafluorpropan-1-ol

(Siedepunkt: 52,1°C)

Chemische Formel 3)
(4) 4,4,4-Trifluorbutan-1-ol

(Siedepunkt: 97,1°C)

Chemische Formel 4
(5) 3,3,4,4,4-Pentafluorbutan-1-ol

(Siedepunkt: 77,5°C)

Chemische Formel 5
(6) 2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorbutan-1-ol

(Siedepunkt: 57,2°C)

Chemische Formel 6
(7) 3,3,4,4,5,5,5-Heptafluorpentan-1-ol

(Siedepunkt: 82,3°C)

Chemische Formel 7
(8) 2,2,3,3,4,4,5,5,5-Nonafluorpentan-1-ol

(Siedepunkt: 62,2°C)

Chemische Formel 8
(9) 3,3,4,4,5,5,6,6,6-Nonafluorhexan-1-ol

(Siedepunkt: 87,2°C)

Chemische Formel 9
(10) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-Undecafluorhexan-1-ol

(Siedepunkt: 67,2°C)

Chemische Formel 10
(11) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-Tridecafluorhexan-1-ol

(Siedepunkt: 25,8°C)

Chemische Formel 11
(12) 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Undecafluorheptan-1-ol

(Siedepunkt: 91,2°C)

Chemische Formel 12
(13) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Tridecafluorheptan-1-ol

(Siedepunkt: 72,1°C)

Chemische Formel 13
(14) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Pentadecafluorheptan-1-ol

(Siedepunkt: 30,9°C)

Chemische Formel 14
(15) 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Tridecafluoroctan-1-ol

(Siedepunkt: 96,7°C)

Chemische Formel 15
(16) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Pentadecafluoroctan-1-ol

(Siedepunkt: 77°C)

Chemische Formel 16
(17) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Heptadecafluoroctan-1-ol

(Siedepunkt: 36,2°C)

Chemische Formel 17
(18) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-Heptadecafluornonan-1-ol

(Siedepunkt: 81,9°C)

Chemische Formel 18
(19) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9-Nonadecafluornonan-1-ol

(Siedepunkt: 41,4°C)

Chemische Formel 19
(20) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-Nonadecafluordecan-1-ol

(Siedepunkt: 86,7°C)

Chemische Formel 20
(21) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,10-Heneicosafluordecan-1-ol

(Siedepunkt: 46,5°C)

Chemische Formel 21
(22) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-Heneicosafluorundecan-1-ol

(Siedepunkt: 91,5°C)

Chemische Formel 22
(23) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11-Tricosafluorundecan-1-ol

(Siedepunkt: 51,6°C)

Chemische Formel 23
(24) 2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-Tricosafluordodecan-1-ol

(Siedepunkt: 96,3°C)

Chemische Formel 24
(25) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,12-Pentacosafluordodecan-1-ol

(Siedepunkt: 56,6°C)

Chemische Formel 25
(26) 1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,12,12,13,13,13-Heptacosafluortridecan-1-ol

(Siedepunkt: 61,6°C)

Chemische Formel 26
Grundsätzlich muss der Siedepunkt des Fluoralkylmonoalkohols nur niedriger sein als der Siedepunkt von Wasser (100°C). Jedoch ist im Hinblick darauf, dass der Fluoralkylmonoalkohol schneller als Wasser von einem Tintentropfen verdampfen sollte, der auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wurde, der Siedepunkt des Fluoralkylmonoalkohols wünschenswerterweise 80°C oder niedriger. Weiter ist im Hinblick darauf, dass der Fluoralkylmonoalkohol nicht verdampfen sollte, während die Tinte bei Raumtemperatur aufbewahrt wird, der Siedepunkt des Fluoralkylmonoalkohols wünschenswerterweise 25°C oder höher (es sollte angemerkt werden, dass die Siedepunkte der Fluoralkylmonoalkohole der chemischen Formeln 1 bis 26 alle innerhalb des Bereichs von 25 bis 80°C liegen). Ein noch mehr wünschenswerter unterer Grenzwert des Siedepunkts des Fluoralkylmonoalkohols ist 40°C.
Der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols wird wünschenswerterweise auf 5 bis 50 Massen-% festgesetzt, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte. Dies geschieht deswegen, weil dann, wenn der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols geringer ist als 5 %, eine Wirkung des Zulassens, das Wasser in einem Tintentropfen, der auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wurde, schneller verdampft, und die Wirkung des Zulassens, das das Wasser in dem Tintentropfen schneller in das Aufzeichnungspapier 41 eindringt, nicht in ausreichender Weise erhalten werden kann. Wenn andererseits der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols größer ist als 50 %, trocknet die Tinte noch bereitwilliger, selbst wenn ein Befeuchtungsmittel in der Tinte enthalten ist, und die Düsen 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 der Aufzeichnungsvorrichtung A oder dergleichen werden verstopft. Ein noch mehr bevorzugter Bereich des Gehalts des Fluoralkylmonoalkohls ist 10 bis 30 Massen-%, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Gemäß Ausführungsform 2 enthält die Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser, eine hydrolysierbare Silan-Verbindung, die als wasserlösliche Substanz verwendet wird, die in der Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, und einen Fluoralkylmonoalkohol, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C. In dieser Tinte diffundieren Moleküle von Wasser auf einem Niveau, das dem Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols entspricht. Als Er gebnis werden dann, wenn ein Tintentropfen auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wurde, eine Verdampfung des Wassers, das in dem Tintentropfen enthalten ist, und ein Eindringen des Wassers in das Aufzeichnungspapier 41 noch schneller erreicht. Weiter dringen deswegen, weil die Oberflächenspannung der Tinte aufgrund der Tatsache, dass der Fluoralkylmonoalkohol in der Tinte enthalten ist, gesenkt wird, Wasser und der Fluoralkylmonoalkohol noch bereitwilliger in das Aufzeichnungspapier 41 ein. Andererseits verdampft deswegen, weil der Siedepunkt des Fluoralkylmonoalkohols niedriger ist als der des Wassers, der Fluoralkylmonoalkohol schneller als Wasser und verdampft sogar, nachdem er in das Aufzeichnungspapier 41 eingedrungen ist. So behindert der Fluoralkylmonoalkohol nicht die Kondensationspolymerisation der Silan-Verbindung. Als Ergebnis schreitet dann, wenn ein Tintentropfen auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wurde, die Kondensationspolymerisation der Silan-Verbindung angemessen und glatt fort, so dass die Silan-Verbindung sicher ein Färbemittel einschließt. Damit kann die Wasserbeständigkeit eines Bildes, das auf dem Aufzeichnungspapier 41 gebildet wurde, verbessert werden, wie dies in Ausführungsform 1 beschrieben wurde.
Auch in Ausführungsform 2 ist die wasserlösliche Substanz, die in der Abwesenheit von Wasser kondensationspolymerisiert wird, nicht auf eine hydrolysierbare Silan-Verbindung beschränkt. Jede Art von Substanz kann verwendet werden, solange die Substanz kondensationspolymerisiert wird und so ein Färbemittel einschließt, wenn der Wassergehalt (das Lösungsmittel) eines Tintentropfens, der aus der Düse 14 des Tintenstrahl-Kopfes 1 ausgestoßen wird und auf dem Aufzeichnungspapier 41 zum Haften gebracht wird, verdampft oder in das Aufzeichnungspapier 41 eindringt.
Nun werden spezielle Beispiele der Tinte von Ausführungsform 2 beschrieben.
Zuerst wurden 26 Arten von Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, die die folgenden Zusammensetzungen aufwiesen, hergestellt (Beispiele 1 bis 26). (Es sollte angemerkt werden, dass die Gehalte der Komponenten jeder Zusammensetzung in Massen-% gezeigt sind.)
In allen Beispielen 1 bis 26 wird Glycerol als Befeuchtungsmittel verwendet und wird Diethylenglycolmonobutylether als Eindringmittel verwendet. Weiter wird eine organische Silicium-Verbindung als hydrolysierbare Silan-Verbindung verwendet. Die organische Silicium-Verbindung, die in den Beispielen 1 bis 15 und 22 bis 26 verwendet wird, ist die organische Silicium-Verbindung (A), während die organische Silicium-Verbindung, die in den Beispielen 16 bis 21 verwendet wird, die organische Silicium-Verbindung (B) ist. Die organischen Silicium-Verbindungen (A) und (B) sind dieselben wie diejenigen, die in den Beispielen der Ausführungsform 1 beschrieben wurden.
Als Fluoralkylmonoalkohol, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C, wurden 16 Typen von Verbindungen verwendet, die durch die oben gezeigten chemischen Formeln 1 bis 8 und 10 bis 17 wiedergegeben werden. In den Beispielen 10 bis 12 ist die Verbindung, die durch die chemische Formel 1 wiedergegeben wird, in unterschiedlichen Mengen enthalten.

Weiter ist ein Farbstoff als Färbemittel in jedem der Beispiele 1 bis 21 enthalten, während ein Pigment als Färbemittel in jedem der Beispiele 22 bis 26 enthalten ist. In jedem der Beispiele 22 bis 26 ist die Verbindung, die durch die chemische Formel 2 wiedergegeben wird, als Fluoralkylmonoalkohol enthalten. Beispiel 1

C. I. acid black 2	5 %
3,3,3-Trifluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 2

C. I. acid black 2

5 %

2,2,3,3,3-Pentafluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 3

C. I. acid black 2	5 %
4,4,4-Trifluorbutan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 4

C. I. acid black 2	5 %
3,3,4,4,4-Pentafluorbutan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 5

C. I. acid black 2	5 %
2,2,3,3,4,4,4-Heptafluorbutan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 6

C. I. acid black 2	5 %
3,3,4,4,5,5,5-Heptafluorpentan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 7

C. I. acid black 2	5 %
2,2,3,3,4,4,5,5,5-Nonafluorpentan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 8

C. I. acid black 2	5 %
2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-Undecafluorhexan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 9

C. I. acid black 2	5 %
1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,6-Tridecafluorhexan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 10

C. I. acid black 2	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	5 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	65 %

Beispiel 11

C. I. acid black 2	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 12

C. I. acid black 2	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	50 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	20 %

Beispiel 13

C. I. acid yellow 23	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %

organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 14

C. I. acid red 52	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 15

C. I. direct blue 86	5 %
2,2,2-Trifluorethanol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 16

C. I. acid black 2	5 %
3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Undecafluorheptan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 17

C. I. acid black 2	5 %
2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Tridecafluorheptan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %

Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 18

C. I. acid black 2	5 %
1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,7-Pentadecafluorheptan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 19

C.I. acid black 2	5 %
3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Tridecafluoroctan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 20

C. I. acid black 2	5 %
2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-Pentadecafluoroctan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 21

C. I. acid black 2	5 %
1,1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8 -Heptadecafluoroctan-1ol	25 %

Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (B)	5 %

Beispiel 22

Ruß (Produktname: CAB-O-JETTM-200; hergestellt von der Firma Cabot Co.)	5 %
3,3,3-Trifluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 23

Ruß (Produktname: CAB-O-JETTM-300; hergestellt von der Firma Cabot Co.)	5 %
3,3,3-Trifluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 24

Gelbes Pigment (Produktname: FUJI SP YELLOW 4223; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
3,3,3-Trifluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 25

Magentafarbenes Pigment (Produktname: FUJI SP MAGENTA 9338; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
3,3,3-Trifluorpropane-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Beispiel 26

Cyanfarbenes Pigment (Produktname: FUJI SP BLUE 6403; hergestellt von der Firma FUJI SHIKISO Co.)	5 %
3,3,3-Trifluorpropan-1-ol	25 %
Glycerol	10 %
Diethylenglycolmonobutylether	10 %
organische Silicium-Verbindung (A)	5 %
reines Wasser	45 %

Zum Vergleich wurden zwei Arten von Tinten hergestellt, die die folgenden Zusammensetzungen aufwiesen (die keinen Fluoralkylmonoalkohol enthielten) (Vergleichsbeispiele 1 und 2). (Es sollte angemerkt werden, dass die Gehalte der Komponenten jeder Zusammensetzung in Massen-% gezeigt sind.)
Keine der Tinten der Vergleichsbeispiele 1 und 2 enthält ein Eindringmittel. Vergleichsbeispiel 1 verwendete die organische Silicium-Verbindung (A), die auch in den Beispielen 1 bis 15 und 22 bis 26 verwendet wurde, während Vergleichsbeispiel 2 die organische Silicium-Verbindung (B) verwendete, die auch in den Beispielen 16 bis 21 verwendet wurde. Vergleichsbeispiel 1

C. I. acid black 2 5 %

Glycerol 10 %

organische Silicium-Verbindung (A) 5 %

reines Wasser 80 %

Vergleichsbeispiel 2

C.I. acid black 2 5 %

Glycerol 10 %

organische Silicium-Verbindung (B) 5 %

reines Wasser 80 %
Jede der Tinten der Beispiele 1 bis 26 und Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurde verwendet zur Bildung eines Bildes auf glattem Papier (Produktname: Xerox 4024; hergestellt von der Firma Xerox Co.), und zwar mit einem im Handel erhältlichen Drucker (der Tinte unter Verwendung eines piezoelektrischen Betätigungselements ausstößt, das ähnlich demjenigen ist, das in der Aufzeichnungsvorrichtung A verwendet wird (mit der Ausnahme, dass die Dicke des piezoelektrischen Elements, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, erheblich größer ist als diejenige des Elements der Aufzeichnungsvorrichtung A)). Das Papier, auf dem das Bild gebildet wurde, wurde mit reinem Wasser getränkt und anschließend bei Raumtemperatur getrocknet, um zu prüfen, ob ein Ausbluten in dem Bild erzeugt wurde oder nicht.
Als Ergebnis wurde gefunden, dass bei dem Bild, das mit jeder Tinte der Vergleichsbeispiele 1 und 2 gebildet worden war, ein Ausbluten an einem Kantenabschnitt eines Buchstabens und einem Abschnitt eines zeichnerischen Portraitbildes stattfand. Andererseits wurde kein Ausbluten in dem Bild gefunden, das mit jeder Tinte der Beispiele 1 bis 26 gebildet worden war. Es versteht sich daher, dass eine hohe Wasserbeständigkeit durch Zugabe eines Fluoralkylmonoalkohols erreicht wird.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung ist nützlich für Tinten für das Tintenstrahl-Aufzeichnen, das zum Aufzeichnen mit einer Aufzeichnungsvorrichtung des Tintenstrahl-Typs verwendet wird. Die vorliegende Erfindung besitzt hohe industrielle Anwendbarkeit im Hinblick darauf, dass die Wasserbeständigkeit eines Bildes, das mit der Tinte auf einem Aufzeichnungspapier oder dergleichen gebildet wird, insbesondere die Wasserbeständigkeit des Bildes, die unmittelbar nach dessen Bildung erhalten wird, verbessert wird.

Claims

Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, umfassend: ein Lösungsmittel, das einschließt: ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser; ein Färbemittel; und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird; worin die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt wird; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 1, worin die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 30 bis 40 mN/m festgesetzt wird.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 1, worin die Viskosität der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 2 bis 10 cP festgesetzt wird.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 1, worin der Gehalt des Eindringmittels auf 1 bis 50 Massen-% festgesetzt wird, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 1, worin die wasserlösliche Substanz eine hydrolysierbare Silan-Verbindung ist.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, umfassend ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, worin die Tinte weiter einen Fluoralkylmonoalkohol enthält, dessen Siedepunkt niedriger als 100°C ist; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 6, worin die wasserlösliche Substanz eine hydrolysierbare Silan-Verbindung ist.
Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen nach Anspruch 6, worin der Gehalt des Fluoralkylmonoalkohols auf 5 bis 50 Massen-% festgesetzt wird, bezogen auf die Gesamtmenge der Tinte.
Lösungsmittel umfassend ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser, in dem wenigstens ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, gelöst sind und so eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen hergestellt wird, worin die Oberflächenspannung des Lösungsmittels bei 25°C auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt wird; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Kartusche, die eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen einschließt, wobei die Tinte ein Lösungsmittel enthält, das ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser; ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz einschließt, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird; worin die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt wird; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Kartuschen-Tinte für das Tintenstrahl-Aufzeichnen, wobei die Tinte enthält: ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird; worin die Tinte weiter einen Fluoralkylmonoalkohol enthält, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Aufzeichnungsvorrichtung, einschließend Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, wobei die Tinte ein Lösungsmittel enthält, das einschließt: ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel und Wasser; ein Färbemittel und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird, und wobei die Aufzeichnungsvorrichtung die Tinte in Richtung auf ein Aufzeichnungs-Medium zum Aufzeichnen ausstößt; worin die Oberflächenspannung der Tinte bei 25°C, bevor die wasserlösliche Substanz kondensationspolymerisiert wird, auf 20 bis 50 mN/m festgesetzt wird; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.
Aufzeichnungsvorrichtung, einschließend eine Tinte zum Tintenstrahl-Aufzeichnen, worin die Tinte enthält: ein Färbemittel, ein Befeuchtungsmittel, ein Eindringmittel, Wasser und eine wasserlösliche Substanz, die in Abwesenheit des Wassers kondensationspolymerisiert wird und die Aufzeichnungsvorrichtung die Tinte in Richtung auf ein Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen ausstößt, worin die Tinte weiter einen Fluoralkylmonoalkohol enthält, dessen Siedepunkt niedriger ist als 100°C; worin das Befeuchtungsmittel ein mehrwertiger Alkohol oder eine wasserlösliche, Stickstoff enthaltende heterozyklische Verbindung ist; und worin das Eindringmittel ein Monoalkylether eines mehrwertigen Alkohols ist.