DE69120322T2

DE69120322T2 - Tinte, Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren und diese Tinte verwendendes Instrument

Info

Publication number: DE69120322T2
Application number: DE69120322T
Authority: DE
Inventors: Kyoko Fukushima; Shoji Koike; Koromo Shirota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-06
Filing date: 1991-03-05
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2011-03-06
Also published as: EP0447872A2; GB2243371B; ATE139554T1; EP0447872B1; GB9104573D0; DE69120322D1; EP0447872A3; GB2243371A; ES2089046T3

Description

Die Erfindung betrifft eine Tinte, ein Tintenstrahl- Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Tinte sowie ein die Tinte verwendendes Instrument bzw. Vorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Tinte, ein Tintenstrahl- Aufzeichnungsverfahren, eine Tintenstrahl-Aufzeichnungseinheit, eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung und eine Tintenpatrone, die Aufzeichnung mit hoher Auflösung und hoher Qualität nicht nur auf einem beschichteten Papier erlauben, das speziell zur Tintenstrahl-Aufzeichnung hergestellt wurde, sondern auch auf nicht beschichtetem Normalpapier zulassen, welches in Büros und bei Heimarbeit i.a. verwendet wird, wie etwa Kopierpapier, Aufzeichnungspapier, Notizbuchpapier, Briefpapier, Banknotenpapier, Endlos-Geschäftspapier u.ä.
Für die Tintenstrahl-Aufzeichnung wurden verschiedene Tintenzusammensetzungen vorgeschlagen. In jüngster Vergangenheit wurden umfassende Untersuchungen in Bezug auf verschiedene Aspekte der Zusammensetzungen und der physikalischen Eigenschaften der Tinten mit dem Ziel durchgeführt, befriedigende Aufzeichnung auf Normalpapier, wie etwa Kopierpapier, Aufzeichnungspapier, Notizbuchpapier, Briefpapier, Banknotenpapier, Endlosgeschäftspapier u.a. zu erreichen.
Übliche Tinten enthalten irn allgemeinen ein hochsiedendes organisches Lösungsmittel, wie etwa Glykol, um vorzeitiges Austrocknen zu verzögern und Tintenverstopfungen zu vermeiden. Wenn eine solche Tinte dazu verwendet wird, auf hochgradig geleimten, normalen Papier aufzuzeichnen, so dringt die Tinte nicht leicht in das Papierinnere vor und trocknet nicht schnell genug, was zu unzureichender Fixierung trocknet nicht schnell genug, was zu unzureichender Fixierung der Tinte führt, was wiederum zu solchen Unannehmlichkeiten wie etwa Färben der Finger und Verschmieren oder Verstreichen der Buchstaben bei Berührung des Aufzeichnungsmaterials führt.
Um diese Unannehmlichkeit zu vermeiden, offenbart die jap. Patentanmeldung (Offenlegungsschrift 55-29546) ein Verfahren, bei dem eine große Menge eines oberflächenaktiven Mittels der Tinte hinzugefügt wird, um die Permeabilität bzw. Durchdringung der Tinte in das Papierinnere zu erhöhen. Jedoch kommt es in diesem Falle zu Schwierigkeiten wie etwa Verlaufen oder federförmig Aus laufen der Tinte in Abhängigkeit von der Papierart, außerdem zur Verzögerung des Herausspritzens der Tinte beim Tintenstrahlaufzeichnen, was durch die Rückwärtsbewegung der Tinte von der Düseauslaßoberfläche hervorgerufen ist, oder zum Benetzen der gesamten Düsenauslaßfläche in Abhängigkeit von der Struktur des Druckkopfs.
Desweiteren offenbart die jap. Offenlegungsschrift 56-57862 ein Verfahren, den pH der Tinte stark alkalisch zu machen. Eine derartige Tinte ist insofern nachteilig, als die Tinte bei Berührung mit dem Finger für Menschen gefährlich und außerdem insofern nicht befriedigend ist, als es zum Auftreten von Verlaufen und unzureichendem Trocknen auf einem Papier kommt, das bestimmte Arten von Leimagenzien verwendet, z.B. Neutralpapier.
JP-A-63.152.680 offenbart eine Tinte, die einen organischen lösungsmittellöslichen Farbstoff und ein Lösungsmittel umfaßt, das im wesentlichen aus Benzylalkohol besteht; desweiteren wird ein Drucksystem beschrieben, das ein Aufzeichnungspapier unter Verwendung diesem Tinte bedruckt. Aufgrund der Gegenwart des vorstehend erwähnten Lösungsmittels wird dabei das Problem des Verlaufens bzw. des faserförmigen Verlaufens dieser Tinte im Falle der Verwendung von Normalpapier - wie bereits vorstehend diskutiert - weiter verstärkt.
Trotz der vorstehend erwähnten und anderer Verbesserungen ist derzeit keine Tinte bekannt, die frei von den Problemen des faserförmigen Verlaufens, mangelhaften Trocknungseigenschaften, Gefahr für Menschen und Auftreten von Verstopfungen usw. ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tinte bereit zustellen, die frei von den Problemen des faserförmigen Verlaufens sowie des verzögerten Trocknens auf Aufzeichnungsmaterialien ist und mit der auf nicht beschichtetem Papier oder gewöhnlichem Papier wie etwa Kopierpapier, Aufzeichnungspapier, Notizbuchpapier, Briefpapier, Banknotenpapier, Endlos- Geschäftspapier usw., die im allgemeinen in Büros und woanders benutzt werden, qualitativ hochwertig gedruckt wird sowie ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und eine Tintenstrahlvorrichtung unter Verwendung der Tinte.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tinte zum Tintenstrahldrucken bereit zustellen, die ausreichend sicher bei Verwendung in Büros und Heim ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Tinte bereit zustellen, die nicht dazu neigt, die Öffnungen des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes zu verstopfen und die hochgradig zuverlässig ist.
Erfindungsgemäß wird eine Tinte bereitgestellt, die ein Aufzeichnungsagens sowie ein Flüssigmedium zum Lösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsagens umfaßt, wobei die Tinte eine Verbindung umfaßt, die durch die nachfolgende allgemeine Formel (I) oder (II) wiedergegeben ist:
wobei R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Radikalen von Wasserstoff, Alkyl- oder Alkoxygruppen mit nicht mehr als 10 Kohlenstoffatomen, Sulfonsäuren sowie deren Salzen, Nitro-, Hydroxyl-, Carboxy- und Aminogruppen oder deren Derivaten ausgewählt sind sowie R&sub1; und R&sub2; nicht gleichzeitig ein Wasserstoffradikal sind, wobei die Verbindung in einer Menge im Bereich von 0,01 bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte enthalten ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zur Durchführung der Aufzeichnung durch Herausspritzen von Tintentröpfchen durch eine Auslaßöffnung bzw. Düse auf ein Aufzeichnungsmedium in Antwort auf ein Aufzeichnungssignal bereitgestellt, wobei die vorstehend erwähnte Tinte verwendet wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Aufzeichnungseinheit bereitgestellt, die einen Tintenbehälter mit einem Bereich zum Halten der Tinte und einem Kopfbereich zum Herausspritzen der Tintentröpfchen aufweist, wobei die vorstehend erwähnte Tinte verwendet wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenpatrone bereitgestellt, die einen Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte aufweist, wobei die vorstehend erwähnte Tinte verwendet wird.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte sowie einen Kopfbereich zum Herausspritzen der Tintentröpfchen aufweist, wobei die vorstehend erwähnte Tinte verwendet wird.
Entsprechend einem noch weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die einen Aufzeichnungskopf zum Herausspritzen von Tintentröpfchen zeigt sowie eine Tintenpatrone mit einem Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte und einem Tinten-Nachfüllbereich zum Nachfüllen der Tinte aus der Tintenpatrone für den Aufzeichnungskopf, wobei die vorstehend erwähnte Tinte verwendet wird.
Es zeigen die Figuren:
Fig. 1A bzw. Fig. 1B zeigen vertikale Querschnittsansichten und seitliche Querschnittsansichten eines Kopfbereichs der Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung.
Fig. 2 zeigt eine Schrägansicht von außen einer Mehrfachausführungsform des Kopfes nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Schrägansicht einer Tintenstrahl- Aufzeichnungsvorrichtung.
Fig. 4 ist ein senkrechter Querschnitt einer Tintenpatrone.
Fig. 5 zeigt eine Schrägansicht einer Aufzeichnungseinheit.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben umfassende Untersuchungen über die Zusammensetzungen von Tinten durchgeführt, um das Verlaufen der Tinte zu verhindern und ihre Trocknungseigenschaften und die Permeabilität der Tinte auf Normalpapier zu verbessern. Folgerichtig haben die Erfinder gefunden, daß eine die Verbindung gemäß der allgemeinen Formel (I) oder (II) - wie vorstehend gezeigt - enthaltende Tinte in Bezug auf das Verlaufen und das Durchdringungsvermögen der Tinte gut eingestellt ist, wobei sie in Bezug auf ihre Antiverstopfungseigenschaft nicht in nachteiliger Weise beeinflußt wird und zugleich zuverlässig ist, ohne Probleme in Bezug auf die Sicherheit aufzuwerfen.
Gemäß den Untersuchungen der Erfinder in Bezug auf das faserförmige Verlaufen und das Durchdringungsvermögen der Tinte auf Normalpapier liefert eine Tinte, die ein oberflächenaktives Mittel enthält - wie es etwa bei üblichen Tinten verwendet wird - nicht zu einem unveränderlich stabilen Aufzeichnen in Abhängigkeit von der Art des Papiers, wogegen eine Tinte, die eine durch die allgemeine Formel (I) oder (II) repräsentierte Verbindung enthält, zu hochgradig zufriedenstellendem stabilen Aufzeichnen unabhängig von der Art des Papiers führt, sofern die Bedingung für den prozentualen Gehalt dieser Verbindung gemäß Anspruch 1 erfüllt ist.
Der Grund dafür liegt darin, daß das Verlaufen und Durchdringen der Tinte in großem Umfange vom Benetzungsphänomen an der Grenzfläche zwischen den Tintentropfen und dem Papier beeinflußt wird. Die Benetzungseigenschaft der Tinte, die ein Benetzungsagens enthält, am Oberflächenbereich des Tintentropfens unterscheidet sich von derjenigen im Inneren des Tintentropfens, was zu unbefriedigenden Ergebnissen führt, während die erfindungsgemäße Tinte nicht dazu neigt, ein derartiges Phänomen bzw. Erscheinung zu verursachen; darüber hinaus zeigt die erfindungsgemäße Tinte in hervorragender Weise eine gleichmäßige Affinität mit einem Versiegelungsmittel, das der Oberfläche oder dem Inneren des Papiers hinzugefügt wird, als Tinte zum Tintenstrahlaufzeichnen auf Normalpapier.
Die Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.
Bei den durch die allgemeine Formel (I) oder (II) wiedergegebenen Verbindungen handelt es sich um Derivate von Benzylalkohol oder Cyclohexanol; diese sind mittels bekannter Verfahren erhältlich.
Spezielle Beispiele für R&sub1; und R&sub2; der durch die allgemeinen Formeln (I) sowie (II) repräsentierten Verbindungen sind nachfolgend gezeigt. Die Erfindung ist nicht auf diese speziellen Beispiele beschränkt. In der nachfolgenden Tabelle befindet sich R&sub1; in der para-Position und R&sub2; in der ortho- Position bezogen auf die Hydroxylgruppe. Verbindungsbeispiel
Die durch die vorstehende allgemeine Formel (I) oder (II) erfindungsgemäß angewendeten Verbindungen sind das Ergebnis einer umfassenden Untersuchung zur Auswahl von R&sub1; und R&sub2;. Verbindungen mit einer Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe mit 11 oder mehr Kohlenstoffatomen für R&sub1; oder R&sub2; verursachen beispielsweise Probleme in Bezug auf das faserförmige Verlaufen, obwohl sie zufriedenstellende Permeabilität zeigen; sie sind in bemerkenswerter Weise den Verbindungen der allgemeinen Formel (I) oder (II) in Bezug auf verschiedene Eigenschaften unterlegen.
Die Zugabemenge der Verbindung gemäß der Formel (I) oder (II) liegt innerhalb des Bereichs von 0,01 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 0,2 bis 5 Gew.-% der Tinte, bezogen auf das verwendete Farbmaterial und die in Kombination damit verwendete Flüssigmedium.
Die erfindungsgemäße Tinte ist dadurch gekennzeichnet, daß die durch die allgemeine Formel (I) oder (II) repräsentierte Verbindung darin zusammen mit dem Farbmaterial enthalten ist. Zusätzlich kann erfindungsgemäß die Tinte in Kombination Wasser und ein gewöhnliches organisches Lösungsmittel enthalten, welche in bekannten konventionellen Tinten verwendet werden. Das organische Lösungsmittel umfaßt Alkyl- Alkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methyl-, Ethyl-, n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, sec-Butyl-, tert- Butyl-, Isobutyl-Alkohol, n-Pentanol usw.; Amide wie etwa Dimethylformamid, Dimethylacetamid, usw.; Ketone und Ketoalkohole wie etwa Aceton, Diaceton-Alkohol usw.; Ether wie etwa Tetrahydrofuran, Dioxan, usw.; Oxyethylen- oder Oxypropylen- Additionspolymere wie etwa Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol, Polyethylenglycol, Polypropylenglycol usw.; Alkylenglycole mit einer Alkylengruppe von zwei bis sechs Kohlenstoffatomen wie etwa Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Butylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Hexylenglycol usw.; Thiodiglycol; Glycerin; Niederalkylether von mehrwertigen Alkoholen wie etwa Ethylenglycol-monomethyl(oder -monoethyl)ether, Diethylenglycol-monomethyl(oder -monoethyl)ether, Triethylenglycol-monomethyl(oder -monoethyl)ether usw.; niedere Dialkylether von mehrwertigen Alkoholen wie etwa Triethylenglycol-dimethyl(oder -diethyl)ether, Tetraethylenglycol-dimethyl (oder diethyl)ether usw.; Sulfolan, N-Methyl-2-Pyrrolidon, 1,3- Dimethyl-2-imidazolidinon und ähnliche.
Der Gehalt an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel liegt allgemein im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Die erwähnten Medien können allein oder in Kombination miteinander verwendet werden. Bei der bevorzugten Zusammensetzung des Flüssigmediums handelt es sich um eine Kombination von Wasser und einem oder mehreren organischen Lösungsmitteln, wobei die organischen Lösungsmittel wenigstens ein wasserlösliches, hochsiedendes organisches Lösungsmittel enthalten, z.B. einen mehrwertigen Alkohol wie etwa Diethylenglycol, Triethylenglycol, Glycerin usw.
Das Aufzeichnungsagens, das die erfindungsgemäße Tinte ausmacht, umfaßt Direktfarbstoffe, saure Farbstoffe, Nahrungsfarbstoffe, basische Farbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Dispersionsfarbstoffe, Küpenfarbstoffe, lösliche Küpenfarbstoffe, Reaktivdispersionsfarbstoffe, ölartige Farbstoffe sowie verschiedene Pigmente. Unter diesen sind insbesondere wasserlösliche Farbstoffe in Bezug auf die Tinteneigenschaften bevorzugt.
Der Gehalt an Farbmaterial ist in Abhängigkeit von der Art des flüssigen Mediums, der gewünschten Eigenschaften der Tinten usw. festgelegt. Im allgemeinen liegt der Gehalt im Bereich von 0,2 bis 20 Gew.-%, bevorzugt von 0,5 bis 10 Gew.-%, stärker bevorzugt von 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamttinte.
Die Hauptbestandteile der erfidnungsgemäßen Tinte werden nachfolgend beschrieben. Zusätzlich kann ein Dispersionsmittel, ein oberflächenaktives Mittel, ein viskositätsregulierendes Mittel, ein oberflächenspannungregulierendes Mittel, ein fluoreszierendes Bleichmittel o.ä. als ein Hilfzusatzstoff der Tinte hinzugefügt werden, wenn notwendig innerhalb des Bereichs, solange es nicht in ungekehrter Weise das Ziel der Erfindung beeinträchtigt.
Beispiele für Hilfzusatzstoffe sind Mittel zum Einstellen der Viskosität wie etwa Polyvinylalkohol, Zellulosederivate, wasserlösliche Harze usw.; verschiedene oberflächenaktive Mittel vom kationischen, anionischen und nichtionischen Typ; Mittel zum Einstellen der Oberflächenspannung wie etwa Diethanolamin, Triethanolamin usw.: pH-einstellende Mittel von Pufferlösungen; Schimmelfestausrüstungsmittel u.a.
Desweiteren wird bei der Herstellung einer Tinte zum Tintenstrahlaufzeichnen vom Tintenelektrifizierungstyp ein Mittel zum Einstellen des spezifischen elektrischen Widerstands wie etwa anorganische Salze, umfassend Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid, Natriumchlorid usw. hinzugegeben.
Die erfindungsgemäße Tinte ist insbesondere geeignet zur Tintenstrahlaufzeichnung von dem Typ, bei dem Tinte dadurch herausgespritzt wird, daß die Tinte mittels thermischer Energie aufwallen gelasse wird, wobei die Tinte extrem stabil, ohne daß es zur Bildung von Satellitenflecken kommt, herausgespritzt wird. Zu diesem Zwecke können die thermischen Eigenschaften, wie etwa spezifische Wärme, Thermoexpansionskoeffizient, thermische Leitfähigkeit usw. eingestellt werden.
Desweiteren wird die erfindungsgemäße Tinte in gewünschter Weise so eingestellt, daß sie - als Eigenschaften der Tinte selbst - eine Oberflächenspannung im Bereich von 30 bis 68 mN/m (dyne/cm) bei 25ºC, eine Viskosität von nicht höher als 15 mPa s(cP), vorzugsweise nicht höher als 10 mPa s(cP) stärker bevorzugt nicht höher als 5 mPa s(cP) zeigt, so daß die Probleme des Verlaufens, verzögerten Trocknens und unzureichender Durchdringung bei Aufzeichnung auf Normalpapier gelöst werden sowie das Anpassen bzw. Einstellen der Tinte auf den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf verbessert wird.
Um die Eigenschaften der Tinte - wie vorstehend erwähnt - so einzustellen, daß die bei Normalpapier auftretenden Probleme gelöst werden, enthält die erfindungsgemäße Tinte Wasser vorzugsweise in einer Menge von 50 bis 98 Gew.-%, stärker bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-%, noch stärker bevorzugt von 75 bis 95 Gew.-%.
Die erfindungsgemäße Tinte, die insbesondere in geeigneter Weise beim Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zum Aufzeichnen unter Herausspritzen von Tintentropfen mittels thermischer Energie angewandt werden kann, ist natürlich auch bei gewöhnlichen Schreibutensilien nützlich.
Die Verfahren und Vorrichtungen, die zur Verwendung der erfindungsgemäßen Tinte geeignet sind, sind jene, die in einer Zelle in einem Aufzeichnungskopf in Antwort auf Aufzeichnungssignale thermische Energie bzw. Wärme auf die Tinte übertragen, um Flüssigkeitstropfen mittels der thermischen Energie zu erzeugen.
Ein Beispiel für den Aufbau derartiger Köpfe, bei denen es sich um den Hauptteil der Vorrichtung handelt, ist in den Fig. 1A, Fig. 1B sowie Fig. 2 gezeigt.
Der Kopf (13) wird dadurch gebildet, daß man eine Platte aus Glas, Keramik oder Kunststoffmaterial mit einer Vertiefung (14) für den Tintendurchfluß mit einem wärmeerzeugenden Kopf (15) verbindet. Die Art des Kopfes ist nicht auf die in der Figur gezeigte Form beschränkt. Der wärmeerzeugende Kopf (15) besteht aus einer aus Siliziumoxid o.ä. bestehenden Schutzschicht (16), Aluminiumelektroden (17-1) und (17-2), einer wärmeerzeugenden Widerstandsschicht (18), die aus Ni-Chrom o.ä. gebildet ist, einer wärmeakkumulierenden Schicht (19) und einer Substratplatte (20), die eine gute Wärmeableitungseigenschaft zeigt und aus Aluminiumoxid o.ä. besteht.
Die Tinte (21) erreicht die Ausspritzöffnung bzw. - düse (22) [eine feine Pore] und bildet einen Meniskus (23) unter Einwirkung des Drucks P, was nicht in der Figur gezeigt ist.
Bei Anlegen eines elektrischen Signals an die Elektroden (17-1) und (17-2) erzeugt die mit dem Symbol "n" auf dem wärmeerzeugenden Kopf (15) bezeichnete Region abrupt Wärme, so daß sich eine Blase in der Tinte (21) in der direkt benachbarten Position bildet. Der durch diese Blase erzeugte Druck preßt den Meniskus (23) nach außen und führt zum Herausspritzen der Tinte (21) in Form von Aufzeichnungströpfchen (24); diese Tintentröpfchen treffen auf das Aufzeichnungsmedium (25) auf. Fig. 2 illustriert einen Mehrfachkopf, der so konstruiert ist, daß eine Mehrzahl von in Fig. 1A gezeigten Köpfen nebeneinander angeordnet sind. Der Mehrfachkopf wird so hergestellt, daß eine Glasplatte (27) mit einer Mehrzahl von Vertiefungen (26) mit einem wärmeerzeugenden Kopf (28), der dem in Fig. 1A beschriebenen ähnelt, verbunden wird.
Fig. 1A zeigt im übrigen eine Querschnittsansicht des Kopfes (13) längs des Weges des Tintenflusses; Fig. 1B zeigt eine Querschnittsansicht des Kopfes längs der Linie A-B in Fig. 1A.
Fig. 3 stellt ein Beispiel für die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung dar, die einen derartigen darin angebrachten Kopf aufweist.
In Fig. 3 ist ein Blatt (61) als Wischteil bzw. -vorrichtung an seinem einen Ende mittels eines Blatthalteteils gehalten, wodurch ein fixiertes Ende gebildet wird, das die Form eines Frei- bzw. Kragträgerteils hat. Das Blatt (61) betindet sich in einer dem Aufzeichnungsgbereich des Aufzeichnungskopfes benachbarten Position, in diesem Beispiel ist es so gehalten, daß es in die Bewegungsrichtung bzw. den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes hineinragt. Eine Kappe (62) befindet sich in Ruheposition benachbart zu dem Blatt (61); sie ist derart ausgebildet, daß sie sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes bewegt, so daß sie in Kontakt mit der Düsenausspritzseite kommt, um diese zu bedecken. Ein Tintenabsorptionsteil (63) ist in einer dem Blatt (61) benachbarten Position bereitgestellt; es wird so gehalten, daß es in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes in einer Weise hineinragt, die derjenigen des Blatts (61) ähnlich ist. Das vorstehend erwähnte Blatt (61), die Kappe (62), das Tintenabsorptionsteil (63) bilden den Ausspritz-Abdeckungsbereich (64), das Blatt (61) und das Tintenabsorptionsteil (63) entfernen Wasser, Staub u.ä. von der Tintendüsenausspritzseite.
Der Aufzeichnungskopf (65) weist eine Einrichtung auf, um die Ausspritzenergie zum Ausspritzen zu erzeugen und führt das Aufzeichnen dadurch durch, daß Tinte in Richtung auf ein Aufzeichnungsmedium, das der Düsenausspritzseite mit darauf befindlichen Ausspritzauslaßöffnungen gegenüberliegend angeordnet ist, ausgespritzt wird. Ein Trägerteil (66) ist bereitgestellt, um den Aufzeichnungskopf (65) zu tragen und zu bewegen. Das Trägerteil (66) ist verschiebbar auf einem Leitstab (67) angebracht. Ein Teil des Trägerteils (66) ist (in der Figur nicht gezeigt) mit einem Riemen (69), der mittels eines Motors (68) betrieben wird, verbunden, so daß das Trägerteil (66) längs des Leitstabs (67) zu dem Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungskopfs (65) und dem dazu benachbarten Bereich bewegbar ist.
Der Aufbau des Papierzufuhrbereichs (51) zum Nachführen bzw. Schieben des Aufzeichnungsmediums und einer Papierzufuhrwalze (52), die durch einen - in der Figur nicht gezeigten - Motor betrieben wird, führt das Aufzeichnungsmedium der Position zu, die der Düsenausspritzseite des Aufzeichnungskopfes benachbart ist; das Aufzeichnungsmedium wird mit Fortschreiten der Aufzeichnung dem Papierfreigabebereich zugeführt, der mit Papierfreigabewalzen (53) bereitgestellt ist.
Bei dem vorstehend erwähnten Aufbau befindet sich die Kappe (62) des Ausspritzauffangsbereichs (64) außerhalb der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfs (65), wenn der Kopf nach Beendigung der Aufzeichnung usw. in seine Warteposition zurückkehrt, während das Blatt (61) so ausgestaltet ist, daß es in die Bewegungsrichtung hineinragt. Infolgedessen wird die Düsenausspritzseite des Aufzeichnungskopfs (65) damit abgewischt. Die Kappe (62) wird so bewegt, daß sie in die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfs hineinragt, wenn die Kappe (62) in Kontakt mit dem Aufzeichnugskopf kommt, um die Düsenausspritzseite des Aufzeichnungskopfs abzudecken.
Zu dem Zeitpunkt, wenn sich der Aufzeichnungskopf (65) von seiner Warte- bze. Ruheposition in die Aufzeichnungsstartposition bewegt, befinden sich die (Abdeck-)Kappe (62) und das Blatt (61) in der gleichen Position wie zu dem vorstehend erwähnten Abwischzeitpunkt, so daß die Düsenausspritzseite des Aufzeichnungskopfs in diesem Moment auch abgewischt wird.
Der Aufzeichnungskopf bewegt sich in seine Warteposition nicht nur am Ende der Aufzeichnung und zu dem Zeitpunkt der Ausspritzaufbewahrung, sondern auch zu einem vorher bestimmten Intervall während der Bewegung zum Aufzeichnen in dem Aufzeichnungsbereich. Mittels einer derartigen Bewegung wird das Abwischen durchgeführt.
Fig. 4 stellt ein Beispiel für die Tintenpatrone mit Tinte dar, die mittels eines Tintenzufuhrteils wie etwa einer Röhre zugeführt wird. Der Tintenbehälterbereich (40), beispielsweise ein Tintenbehälter, enthält die zuzuführende Tinte; er weist an seiner Spitze einen Gummistopfen (42) auf. Durch Einführen einer (in der Fgur nicht gezeigten) Nadel in den Stopfen (42) wird die Tinte in dem Tintenbehälterbereich (40) zugänglich gemacht. Ein Absorptionsteil (44) absorbiert überflüssige (Abfall-) Tinte.
Der Tintenbehälterbereich zeigt vorzugsweise eine mit der Flüssigkeit in Kontakt tretende Seite, die aus Polyolefin hergestellt ist, bei der vorliegenden Erfindung insbesondere aus Polyethylen.
Die bei der Erfindung verwendete Tintenstrahl- Aufzeichnungsvorrichtung ist nicht auf die vorstehend beschriebene beschränkt, die separat einen Kopf und eine Tintenpatrone aufweist. Die Integration dieser beiden in ein Teil kann geeigneterweise ebenfalls verwendet werden (wie in Fig. 5 gezeigt)
In Fig. 5 enthält die Aufzeichnungseinheit (70) einen Tintenbehälterbereich, wie etwa ein Tintenabsorptionsteil; die Tinte in diesem Tintenabsorptionsteil wird von einem Kopf (71) mit einer Mehrzahl von Auslaßöffnungen herausspritzen gelassen. Das Material des Tintenabsorptionsteils ist vorzugsweise gemäß der Erfindung Polyurethan.
Eine Luftaustauschöffnung (72) ist bereitgestellt, um das Innere der Patrone mit der umgebenden Luft in Austauschtreten zu lassen.
Die Aufzeichnungseinheit (70) kann anstelle des Aufzeichnungskopfs gemäß Fig. 3 verwendet werden; sie kann leicht montiert und auch von dem Trageteil (66) demontiert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend im Detail unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Die Einheiten "Teile" und "%" gemäß der Beschreibung beziehen sich auf das Gewicht, soweit es nicht anders erwähnt wird.

Beispiele 1 bis 5

Die nachfolgend aufgeführten Bestandteile wurden miteinander gemischt und fünf Stunden lang gerührt. Der pH der Mischung wurde auf 7,5 eingestellt, indem eine wäßrige 0,1%ige Natriumhydroxidlösung hinzugegeben wurde und anschließend unter Druck durch ein Membranfilter mit einer Porengröße von 0,22 um hindurchgefiltert wurde, wodurch die Tinten A bis E gemäß der Erfindung hergestellt wurden.
Die erhaltenen Tinten A bis E wurden zur Aufzeichnung auf einem kommerziell erhältlichen Kopierpapier sowie Banknotenpapier unter Einsatz des Tintenstrahldruckers BJ-130 (Handelsname, hergestellt von Canon K.K.) eingesetzt, der Wärmeerzeugungselemente als eine Tintenausspritz- Energiequelle verwendet. Das Niveau der Fixierung und die Häufigkeit des Auftretens von faserförmigem Verlaufen (Verlaufverhältnis) auf den Aufzeichnungsmaterialien, die Häufigkeit von Verstopfungen bei erneutem Starten des Drukkens nach Unterbrechen des Druckens sowie die Ansprechempfindlichkeit wurden bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tinte A

C.I. Direktgelb 86 2 Teile
Diethylenglycol 15 Teile
Beispielsverbindung 1 gemäß der allgemeinen Formel (I) 1,2 Teile
Wasser 81,8 Teile

Tinte B

C.I. Acid Red 35 2 Teile
Glycerin 10 Teile
Beispielsverbindung 6 gemäß der allgemeinen Formel (I) 1,8 Teile
Ethylenglycol 5,5 Teile
Wasser 80,7 Teile

Tinte C

C.I. Food Black 2 3 Teile
Triethylenglycol 10 Teile
N-Methyl-2-Pyrrolidon 2 Teile
Beispielsverbindung 2 gemäß der allgemeinen Formel (I) 1,2 Teile
Wasser 83,8 Teile

Tinte D

C.I. Direktblau 199 2,5 Teile
Polyethylenglycol (Molekulargewicht 300) 5 Teile
Diethylenglycol 10 Teile
Triethylenglycol-monomethylether 2 Teile
Triethanolamin 0,5 Teile
Beispielsverbindung 14 gemäß der allgemeinen Formel (I) 3,5 Teile
Wasser 76,5 Teile

Tinte E

C.I. Direktschwarz 154 2 Teile
Thiodiglycol 6 Teile
Diethylenglycol 9 Teile
Beispielsverbindung 9 gemäß der allgemeinen Formel (I) 1,2 Teile
Wasser 81,8 Teile

Vergleichsbeispiele 1 bis 4

Die Tinte F bis I der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden aus den nachfolgend aufgeführten Bestandteilen hergestellt und in der gleichen Weise wie die Beispiele 1 bis 5 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Tinte F

C.I. Direktgelb 86 2 Teile
Diethylenglycol 15 Teile
Wasser 83 Teile

Tinte G

C.I. Food Black 2 3 Teile
Diethylenglycol 10 Teile
Triethylenglycol 10 Teile
Nichtionisches oberflächenaktives Mittel (Handelsname: Nissan Nonion P223, hergestellt von Nippon Oil and Fats Co., Ltd.) 0,5 Teile
Wasser 76,5 Teile

Tinte H

C.I. Acid Red 35 2 Teile
Glycerin 10 Teile
Verbindung gemäß der allgemeinen Formel (I) (R&sub1;=C&sub1;&sub1;H&sub2;&sub3;, R&sub2;=H) 1,8 Teile
Ethylenglycol 5,5 Teile
Wasser 80,7 Teile

Tinte I

C.I. Food Black 2 3 Teile
Triethylenglycol 10 Teile
N-Methyl-2-Pyrrolidon 2 Teile
Ethanol 1 Teil
Wasser 84 Teile Tabelle 1 Beispiel Nr. Tinte Fixierung *1 Kopierpapier Banknotenpapier Verlaufsverhältnis*2 Verstopfen*3 Ansprechempfindlichkeit*4 Vergleichsbeispiel Nr.
* 1 Auswertung der Fixierung:
Zehn Sekunden und 30 Sekunden nach dem Drucken auf kommerziellem Kopierpapier und Banknotenpapier wurde der bedruckte Bereich mit einem Filterpapier [Nr. 5C: Handelsname, hergestellt von Toyo Roshi K.K.] abgerieben. Die Fixierung wurde, wie nachfolgend aufgeführt, bewertet. Die Bewertung erfolgte bei 25ºC und 60 %RH.
: Kein Verwischen nach 10 Sekunden;
O: Leichtes Verwischen nach 10 Sekunden;
Δ: Leichtes Verwischen nach 30 Sekunden;
X: Auffallendes Verwischen nach 30 Sekunden.
*2 Verlaufsverhältnis:
300 Punkte wurden diskontinuierlich mittels eines Druckers auf kommerziellem Kopierpapier und Banknotenpapier gedruckt. Nach einer Stunde oder mehr wurden die gedruckten Punkte mittels eines Mikroskops untersucht, um die Zahl der Punkte festzustellen, die verlaufen waren. Die Häufkeit des Auftretens des Verlaufens wurde, wie nachfolgend aufgeführt, in Übereinstimmung mit dem Prozentsatz an verlaufenden Punkten, bezogen auf die Gesamtzahl der Punkte, eingestuft. Das Drucken wurde unter Umgebungsbedingungen von 25ºC und 60 %RH durchgeführt.
O: 10 % oder weniger;
Δ: 11 bis 30 %;
X: 31 % oder darüber.
*3 Verstopfen:
Unter "Verstopfen" wird die Neigung zum Verstopfen bei Wiederaufnehmen des Druckens nach Unterbrechung des Drukkens verstanden. Die zu testende Tinte wurde in den Drucker eingefüllt, und das Drucken von Buchstaben und Ziffern wurde kontinuierlich zehn Minuten lang durchgeführt. Danach ließ man den Drucker zehn Minuten lang stehen, ohne die Düsen zu verschließen und anschließend erfolgte Wiederaufnahme des Druckens. Das Verstopfen wurde gemäß dem Vorhandensein oder der Abwesenheit von Verschmierungen und Fehlern in den gedruckten Buchstaben nach Wiederaufnahme des Druckens bewertet. Die Bewertung erfolgte bei 25ºC und 60 %RH.
O: Der erste Buchstabe wies keine Fehlstellen auf;
Δ: der erste Buchstabe war teilweise verwischt oder wies Mängel auf;
X: der erste buchstabe wurde nicht gedruckt.
* 4: Frequenz-Ansprechempfindlichkeit:
Der Druckzustand des Drucks, d.h. Verwischen, weiße Fehlstellen, Verspritzungen, Verwischungen o.ä. der Buchstaben, die aus dem Versagen des Tintenaufspritzens resultierten, wurde visuell untersucht und wie nachfolgend eingestuft.
: Die Ansprechempfindlichkeit der Tinte auf die Frequenz war zufriedenstellend. Kein Verwischen, weiße Fehlstellen oder falsches Ausspritzen wurde sowohl bei großflächigem Druck als auch bei Buchstabendruck beobachtet.
O: Die Ansprechempfindlichkeit der Tinte auf die Frequenz war beinahe zufriedenstellend. Kein Verwischen, weiße Fehlstellen oder falsches Verspritzen wurde beim Buchstabendruck beobachtet, jedoch kam es bei großflächigem Druck zu leichtem Verwischen.
Δ: Es wurden kein Verwischen oder weiße Fehlstellen beobachtet und lediglich teilweise fälschliches Tintenverspritzen beim Buchstabendruck beobachtet. Verwischen und weiße Fehlstellen wurden jedoch bei einem Drittel der gesamten großflächigen Bereiche beobachtet.
X: Verwischen und weiße Fehlstellen wurden in signifikanter Weise beim großflächigen Drucken beobachtet; desweiteren kam es zu Verwischen und falschem Tinteverspritzen in auffälliger Weise.

Beispiele 6 bis 10 und Vergleichsbeispiel 5

Die erfindungsgemäßen Tinten J bis N und die Vergleichstinte O wurden aus den nachfolgend aufgeführten Bestandteilen in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Tinten wurden in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.

Tinte J

C.I. Direktgelb 86 2 Teile
Diethylenglycol 15 Teile
Beispielsverbindung gemäß der allgemeinen Formel (II) 1 Teil
Wasser 82 Teile

Tinte K

C.I. Acid Red 35 2 Teile
Glycerin 10 Teile
Beispielsverbindung 6 gemäß der allgemeinen Formel (II) 1,5 Teile
Ethylenglycol 5,5 Teile
Wasser 81 Teile

Tinte L

C.I. Food Black 2 3 Teile
Triethylenglycol 10 Teile
N-Methyl-2-Pyrrolidon 2 Teile
Beispielsverbindung 2 gemäß der allgemeinen Formel (II) 1 Teil
Wasser 84 Teile

Tinte M

C.I. Direktblau 199 2,5 Teile
Polyethylenglycol (Molekulargewicht 300) 5 Teile
Diethylenglycol 10 Teile
Triethylenglycol-monomethylether 2 Teile
Triethanolamin 0,5 Teile
Beispielsverbindung 16 gemäß der allgemeinen Formel (II) 3 Teile
Wasser 77 Teile

Tinte N

C.I. Direktschwarz 154 2 Teile
Thiodiglycol 6 Teile
Diethylenglycol 9 Teile
Beispielsverbindung 9 gemäß der allgemeinen Formel (II) 1 Teil
Wasser 82 Teile

Tinte O (Vergleichsbeispiel 5)

C.I. Acid Red 35 2 Teile
Glycerin 10 Teile
Verbindung gemäß der allgemeinen Formel (II) (R&sub1;=C&sub1;&sub1;H&sub2;&sub3;, R&sub2;=H) 1,5 Teile
Ethylenglycol 5,5 Teile
Wasser 81 Teile Tabelle 2 Beispiel Nr. Vergleichsbeispiel Tinte J K L M N O Fixierung*¹ Kopierpapier Banknotenpapier Verlaufsverhältnis*² Verstopfen Ansprechempfindlichkeit*&sup4;
Wie vorstehend beschrieben ermöglicht die erfindungsgemäße Tinte es, qualitativ hochwertiges Aufzeichnen ohne Verwischen mit befriedigender Fixierung auf Normalpapier wie etwa Kopierpapier, Aufzeichnungspapier, Notizpapier, Briefpapier, Banknotenpapier, Geschäfts-Endlospapier usw., wie es im allgemeinen in Büros und anderswo verwendet wird, vorzunehmen.
Desweiteren liefert die Erfindung eine Tinte, die hochgradig bei Verwendung in Büro und Heim sicher ist.
Desweiteren ermöglicht die Erfindung ein zuverlässiges Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren, ohne daß es zum Verstopfen der Tintenstrahl-Düse kommt, insbesondere verbessert die Erfindung in bemerkenswerter Weise das Tintenstrahl-Ausspritzverhalten bei einem Aufzeichnungsverfahren, das Verspritzen von Tinte mittels thermischer Energie zum Tintenausspritzen verwendet.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Tinten führt zu Zuverlässigkeit der Druckvorrichtungen.

Claims

1. Tinte, umfassend ein Aufzeichnungsagens und ein flüssiges Medium zum Lösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsagens, wobei die Tinte eine Verbindung umfaßt, die durch die nachfolgende allgemeine Formel (I) oder (Il) wiedergegeben ist:

wobei R&sub1; und R&sub2; unabhängig voneinander aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Wasserstoff-, Alkyl- oder Alkoxy- Radikalen mit nicht mehr als 10 Kohlenstoffatomen, Sulfonsäuren oder deren Salzen, Nitro-, Hydroxy-, Carboxy- sowie Aminoverbindungen oder deren Derivaten besteht, und R&sub1; und R&sub2; nicht gleichzeitig ein Wasserstoffradikal sind, wobei die Verbindung in einer Menge im Bereich von 0,01 Gew.-% bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthalten ist.

2. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Tinte Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel als Flüssigmedium enthält.

3. Tinte nach Anspruch 2, wobei der Wassergehalt im Bereich von 50 bis 98 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte liegt.

4. Tinte nach Anspruch 2, wobei der Gehalt an wasserlöslichem organischen Lösungsmittel im Bereich von 2 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, liegt.

5. Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren zum Durchführen von Aufzeichnung mittels des Ausspritzens von Tröpfchen einer Tinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Ausspritzen mittels einer Düse auf ein Aufzeichnungsmedium in Reaktion auf ein Aufzeichnungssignal erfolgt.

6. Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 5, wobei das Aufzeichnungsmedium ein unbeschichtetes Papier ist.

7. Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren nach Anspruch 5, wobei die Wärmeenergie auf die Tinte übertragen wird, so daß die Tröpfchen herausgespritzt werden.

8. Aufzeichnungseinheit mit einem Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie einem Kopfbereich zum Ausspritzen der Tinte in Tröpfchen.

9. Aufzeichnungseinheit nach Anspruch 8, wobei der Tintenbehälterbereich aus Polyurethan gebildet ist.

10. Aufzeichnungseinheit nach Anspruch 8, wobei der Kopfbereich einen Kopf umfaßt, der die Tintentröpfchen mittels Übertragung von Wärmeenergie auf die Tinte verspritzt.

11. Tintenpatrone mit einem Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4.

12. Tintenpatrone nach Anspruch 11, wobei der Tintenbehälterbereich eine mit der Flüssigkeit in Kontakt tretende Seite umfaßt, die aus Polyolefin gebildet ist.

13. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 und einem Kopfbereich zum Verspritzen der Tinte in Tröpfchen.

14. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Tintenbehälterbereich aus Polyurethan gebildet ist.

15. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Kopfbereich einen Kopf umfaßt, der Tintentröpfchen mittels Übertragung von Wärmeenergie auf die Tinte verspritzt.

16. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Aufzeichnungskopf zum Verspritzen von Tintentröpfchen, einer Tintenpatrone mit einem Tintenbehälterbereich zum Aufbewahren der Tinte sowie einem Tintenzuführbereich zum Zuführen der Tinte von der Tintenpatrone zu dem Aufzeichnungskopf, wobei die Tinte durch die Merkmale gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 definiert ist.

17. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Tintenbehälterbereich eine mit der Flüssigkeit in Kontakt tretende Seite aufweist, die aus Polyolefin gebildet ist.

18. Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 16, wobei der Aufzeichnungskopf einen Kopf umfaßt, der Tintentröpfchen durch Übertragung von Wärmeenergie auf die Tinte verspritzt.

19. Verwendung der Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zum Tintenstrahlaufzeichnen.

20. Verwendung der Aufzeichnungseinheit gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10 in einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung.

21. Verwendung der Tintenpatrone gemäß einem der Ansprüche 11 bis 12 in einer Tintenstrahl-Aufzeichnungsvorrichtung.