DE69422849T2

DE69422849T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und -Gerät

Info

Publication number: DE69422849T2
Application number: DE69422849T
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kurabayashi; Shinichi Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 2000-07-06
Anticipated expiration: 2014-05-12
Also published as: EP0624470A2; US6322209B1; JP3416192B2; ATE189425T1; EP0624470A3; EP0624470B1; DE69422849D1; JPH06322307A

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft allgemein die Technik des Aufzeichnens mit Hilfe von Tintenstrahlverfahren, eine Einrichtung zum Erstellen von Photographien oder Graphiken oder einer Farb-Hartkopie einer Computergraphik, von Farb-Kathodenstrahlröhren- Anzeigen und dergleichen. Die Erfindung betrifft außerdem die Aufzeichnungstechnik mittels Tintenstrahl, die in der Lage ist, Farbbilder ähnlich einem Originalbild, klar und mit hoher Dichte zu reproduzieren.

Beschreibung des einschlägigen Standes der Technik

Bei Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren werden nach unterschiedlichen Tintenauftragverfahren Tintentröpfchen gebildet, und diese werden zum Haften an Aufzeichnungsträgern gebracht, z. B. an Papier, behandeltem Papier, Kunststoffolien oder Stoff. Dieses Verfahren ist geräuschlos, da der Aufzeichnungskopf den zu beschreibenden Aufzeichnungsträger nicht berührt, und er hat Vorteile aufgrund beispielsweise des Hochgeschwindigkeitsdrucks und der einfachen Erstellung von Farbbildern.
Personal Computer vom Desktop-Typ bis hin zum Laptop und Notebook wurden immer stärker in Richtung auf Farbanzeigevorrichtungen entwickelt. Wenn derzeit Anwendersoftware unter Verwendung der Möglichkeiten der farblichen Darstellung vorhanden ist, so kann man sagen, daß die Herstellung von Druckern mit Farbwiedergabemöglichkeit ein äußerst vielversprechendes Gebiet ist.
Für die Farb-Tintenstrahlaufzeichnung gibt es folgende Forderungen:
(1) Sie sollte in der Lage sein, ein Farbbild ähnlich einem Vorlagenbild zu reproduzieren, deutlich und mit hoher Dichte bei Photographien und Farbgraphiken, oder eine Farb-Hartkopie, bei der die Aufzeichnungsdichte des aufgezeichneten Bildes hoch ist, so z. B. bei Computergraphiken oder farblichen Kathodenstrahlröhren-Anzeigen und ähnlichem.
(2) Es sollte keine Durchmischung unterschiedlicher Farben (Verlaufen) aufgrund einer mangelnden Fixierung der Tintentröpfchen geben, wenn verschiedene Farben sehr nahe zusammengebracht werden.
(3) Die Richtung in der Tintentröpfchen bei jedem Impuls ausgetragen werden, und deren Austraggeschwindigkeit sollte konstant sein, um die Bedingung (1) zu erfüllen.
(4) Es wird daran gedacht, daß eine spezielle Farbe in einem sehr kleinen Abschnitt eines Aufzeichnungsträgers für die Farbaufzeichnung verwendet wird. Aus diesem Grund sollte kein fehlerhafter Farbaustrag stattfinden, nachdem ein Druck im Anschluß an eine gewisse Ruhezeit nach dem letzten Druckvorgang durchgeführt wird (einschließlich der Geschwindigkeitsänderung gemäß (3)), verglichen mit der üblichen einfarbigen Tinte.
Es wurde z. B. in der japanischen Patent-OS 1-258979 offenbart, daß die Austragstabilität während des Hochfrequenzantriebs dadurch verbessert wird, daß man in der Tinte Glycerol, Methanol, Ethanol, Isopropylalkohol oder Butanol verwendet.
Eine Möglichkeit zum Steigern der Aufzeichnungsdichte eines Farbbilds besteht in der Verringerung der bei einem Impuls ausgetragenen Tintenmenge. Bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, insbesondere bei einem Verfahren, bei dem Tinte durch thermische Energie ausgetragen wird, ist es allerdings bei unveränderter her kömmlicher Tinte so, daß die Richtung der ausgetragenen Tinte sowie deren Geschwindigkeit möglicherweise schwankt aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung von Luftblasen bei jedem Impuls. Somit ändert sich auch der Auftrittspunkt, auf dem die Tinte den Aufzeichnungsträger berührt, so daß in dem Bild Straßen entstehen. Wenn außerdem die ausgetragene Tintenmenge in der oben genannten Weise verringert wird, reicht die in der japanischen Patent-OS 1-258979 beschriebene Tinte nicht aus. Das gleiche läßt sich bezüglich der US-A-4 931 810 sagen, oder bezüglich der EP-A-0498293, die Tintentröpfchen-Größen von bis hinunter zu 3 pl/Punkt offenbart.
Die JP-A-3255173 offenbart die Verwendung von 0,01-2 Gew.-% 5C aliphatischen einwertigen Alkohols (z. B. CH&sub3;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;CH&sub2;OH), um das Aufschäumverhalten der Tinte bei thermischer Energie zu verbessern.
Aus der WO-A 92/14794 ist bekannt, daß Gemische aus Ethanol und Ethylacetat sowie deren niedere Alkyl-Analoge sich synergistisch verhalten. Die Lösungsmittelmixturen steigern die Möglichkeit des Ethanols zum Lösen der gewünschten physiologisch akzeptierbaren Tinten auch dann, wenn große Anteile von Ethylacetat vorhanden sind, während die geringe Ausbreitungsneigung von Ethylacetat beibehalten wird. Es wurde herausgefunden, daß das Gemisch der Lösungsmittel die Zusammensetzungen geringerer Viskosität führt, was ihre Strahl-Fähigkeit bei kleinen Öffnungen von Tintenstrahldruckern verbessert. In anderen Worten: der Tintenaustrag wird stabilisiert. C-5-Alkohol wie z. B. Pentylalkohol, sind namentlich genannt.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung überwindet die oben angesprochenen Probleme des Standes der Technik sowie das Problem der unzureichenden Austragstabilität, die dann in Erscheinung tritt, wenn kleinere Tintentröpfchen bei höheren Frequenzen ausgetragen werden. Es ist ein Ziel der Erfindung, eine Tinte und ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren anzugeben, die bzw. das in der Lage ist, ein Farbbild nahe einem Vorla genbild zu reproduzieren, klar und mit hoher Dichte, wenn Photographien oder Farbgraphiken verarbeitet werden, oder eine Farb-Hartkopie erzeugt wird, deren Aufzeichnungsdichte bei dem aufgezeichneten Bild groß ist, so z. B. bei Computergraphiken oder einer Graphik-Kathodenstrahlröhren-Anzeige.
Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Tinte und ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren sowie eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung anzugeben, bei der es kein Verlaufen gibt, und zwar nicht nur auf Spezialpapier für die Tintenstrahlaufzeichnung, sondern auch auf Normalpapier. Die Richtung, in der die Tintentröpfchen für jeden Impuls ausgetragen werden, soll ebenso wie die Austraggeschwindigkeit gleichmäßig gemacht werden, zudem soll ein mangelhafter Austrag auch dann unterbunden werden, wenn der Druckvorgang einige Zeit geruht hat.
Die oben angegebenen Ziele lassen sich für das Verfahren erfindungsgemäß durch eine Tintenstrahlaufzeichnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreichen. Weitere Entwicklungen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen 2-5 angegeben.
Die vorliegende Erfindung schafft außerdem eine Vorrichtung, die auf einer Aufzeichnungseinheit gemäß Anspruch 6 basiert und die Tinten verwendet, die in den Verfahrensansprüchen 1 bis 5 angegeben sind.
Die obigen Ziele sowie weitere Ziele und neue Merkmale der Erfindung ergeben sich deutlicher aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es versteht sich allerdings ausdrücklich, daß die Zeichnungen die hier zu Anschauungszwecken dienen und den Schutzumfang der Erfindung nicht definieren sollen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Längsschnittansicht des Kopfteils einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 2 ist eine seitliche Schnittansicht des Kopfteils gemäß Linie 2-2 in der in Fig. 1 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des äußeren Erscheinungsbilds des Kopfteils der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Beispiels der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung;
Fig. 5 ist eine Längsschnittansicht einer Tintenpatrone;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Aufzeichnungseinheit gemäß und
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufzeichnungsteil darstellt, in welchem mehrfache Aufzeichnungsköpfe in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Erfindungsgemäß enthält die Tinte einen spezifischen alizyklischen einwertigen Alkohol und wird für ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet, bei dem thermische Energie auf die Tinte aufgebracht wird. Die Tinte wird als Folge der Ausdehnung der dadurch erzeugten Luftblasen ausgefahren, wobei die Menge der ausgetragenen Tinte für einen Impuls 5-20 pl/Punkt entspricht. Auf diese Weise ist die Richtung, in der die Tintentröpfchen für jeden Impuls ausgetragen werden, ebenso wie die Austraggeschwindigkeit konstant, was es möglich macht, ein Bild zu erzeugen, welches keine Verzerrung oder Streifen aufweist.
Obschon die Einzelheiten des Mechanismus, durch den der Austrag von diesen alizyklischen einwertigen Alkoholen stabilisiert wird, unbekannt ist, wird angenommen, da es sich so verhält, wie es im folgenden erläutert wird.
Die Abnahme der ausgetragenen Tintenmenge deutet darauf hin, daß die erzeugten Luftblasen selbst klein werden. Die für die Tintenstrahlaufzeichnung verwendete Tinte besitzt einen großen Wasseranteil. Es ist bekannt, daß Wasser, welches den Hauptanteil der Tinte bildet, eine starke molekulare Wechselwirkung, so z. B. eine Wasserstoffbindung, aufweist und Cluster bildet und außerdem handelt es sich um ein komplexes System mit zahlreichen Bestandteilen, so z. B. sind der Tinte Farbstoffe beigemischt. In dem hydrophoben Anteil des Farbstoffs befindet sich Wasser in einem zusammenhängenden Zustand. Es findet sehr wohl ein komplexer Schritt statt, so z. B. wenn diese zusammenhängende Substanz im Verein mit dem Farbstoff zerstört wird. Deshalb ist der Zustand der Tinte (insbesondere des Wasseranteils) bei der Erzeugung von Luftblasen nicht immer konstant. Da im Wachstumsstadium der Luftblasen, insbesondere im Hochfrequenzbereich, das Volumen der Luftblasen von Mal zu Mal anders ist, variieren die Austraggeschwindigkeit und Richtung. Es wird angenommen, daß die alizyklischen einwertigen Alkohole, die erfindungsgemäß eingesetzt werden, als Strukturzerstörungsmittel fungieren, welches den Zusammenhalt von Wassermolekülen aufhebt und hierdurch die Möglichkeit schafft, daß der Tintenzustand gleichmäßig ist und den Austrag stabilisiert, auch wenn eine Aufzeichnung bei hoher Frequenz von 6 kHz oder mehr stattfindet.
Die alizyklischen einwertigen Alkohole, die sich im Rahmen der Erfindung eignen, besitzen einen Dampfdruck von 533 Pa (4 mmHg) oder weniger bei 20 bis 25ºC in der Tinte, sie enthalten insbesondere Cyclohexanol.
Die Gesamtmenge der in der Tinte verwendeten alizyklischen einwertigen Alkohole beträgt vorzugsweise 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Natürlich können die alizyklischen einwertigen Alkohole ausschließlich oder in Kombination mit zwei oder mehr anderen Typen von Alkohol verwendet werden.
Es besteht die Möglichkeit, unterschiedliche Typen von wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln einzusetzen, um ein Verstopfen zu unterbinden und die Austrageigenschaften zu verbessern. Beispiele für solche wasserlöslichen organischen Verbindungen sind: ein alizyklischer einwertiger Alkohol, beispielsweise Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol, 2-Butanol, Isobutylakohol, Tertbutylalkohol, Polyalkylenglykol, wie z. B. Polyethylenglykol oder Polypropylenglykol; Alkylenglykole, deren Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, so z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6-Hexantrol, Hexylenglykol, Diethylenglykol oder Thiodiglykol; Glycerol; niedrigere Alkylether aliphatischer oder alizyklischer einwertiger Alkohole, so z. B. Ethylenglykolmethylether, Diethylenglykolmethyl-(oder ethyl) oder Triethylenglykolmonomethyl-(oder -ethyl)- ether; Amide wie z. B. Dimethylformamid oder Dimethylacetamid, Ketone oder Ketonalkohole wie z. B. Aceton oder Diacetonalkohol; Ether von Tetrahydrofuran oder Dioxan; stickstoffhaltigen heterozyklischen Keton von N-methyl-2-pyrrolidon, 2- Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Dimethylsulfoxid und Sulfolan. Natürlich sind diese Beispiele nicht erschöpfend. Selbstverständlich sind die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Es besteht die Möglichkeit, diese wasserlöslichen organischen Lösungsmittel in Mengen beizugeben, die die Vorteile der Erfindung nicht schmälern. Bevorzugte Lösungsmittel enthalten: Polyethylenglykol, Ethylenglykol, Triethylenglykol, Hexylenglykol, Glycerol, Thiodiglykol und dergleichen. Es ist bevorzugt, wenn die jeweiligen Mengen dieser Lösungsmittel 1 bis 30 Gew.-% bezüglich des Gesamtgewichts der Tinte betragen.
Beispiele für Farbstoffe, die im Rahmen der Erfindung verwendet werden, sind: Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe, reaktive Farbstoffe, dispersive Farbstoffe, Entwicklungsfarbstoffe und dergleichen. Die jeweiligen Mengen der verwendeten Farbstoffe bestimmen sich anhand des Typs der Bestandteile des flüssigen Mediums, der Eigenschaften, die von der Tinte verlangt werden und dergleichen. Im allgemeinen sollten die Mengen zwischen 0,5 und 15 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte liegen, vorzugsweise zwischen 1 und 7 Gew.-%.
Es ist möglich, nicht-ionische Oberflächenbehandlungsmittel, ionische Oberflächenbehandlungsmittel, amphoterische Oberflächenbehandlungsmittel und dergleichen in der erfindungsgemäßen Tinte einzusetzen, um die Oberflächenspannung einzustellen und die Fixiereigenschaften zu verbessern. Die im Rahmen der Erfindung einsetzbaren Oberflächenbehandlungsmittel sind keiner besonderen Beschränkung unterzogen. Bevorzugte Mittel sind jedoch: nicht-ionische Aktivatoren wie z. B. ein Ethylenoxid-Zusatzprodukt von Alkaliphenylether, Polyethylenoxid-polypropylenoxidcopolymere oder ein Ethylenoxid-Zugabeprodukt von Acetylenglykol; Sulfat oder Anionenaktivatoren vom Sulfonattyp; Kationen-Aktivatoren vom Quarter-aminsalztyp; amphoterische Aktivatoren vom Betain- oder Aminosäurentyp und dergleichen. Die jeweiligen Mengen solcher Oberflächenbehandlungsmittel belaufen sich vorzugsweise auf 0,01 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Die Bestandteile der erfindungsgemäßen Tinte wurden oben erläutert. Zusätzlich dazu ist es möglich, der Tinte nach Bedarf eine pH-Einsteller hinzuzufügen, wie z. B. Monoethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin; Buffer; Antischimmelmittel; Harnstoff und seine Derivate oder Thioharnstoff und seine Derivate, jeweils in einem Bereich, der die Ziele der vorliegenden Erfindung nicht gefährdet.
Erfindungsgemäß ist bevorzugt, wenn ein alkalilösliches Harz mit einem Molekulargewicht von 3.000 bis 20.000 der Tinte hinzugefügt wird, um ein Auslaufen zu verhindern, d. h. einen Farbverlauf an Grenzen zwischen unterschiedlichen Farben zu vermeiden, wenn der Druck auf Normalpapier erfolgt.
Im folgenden werden spezielle Beispiele für alkalilösliche Harze angegeben: Styrolacryl-Mischpolymer, Styrolalkylesteracrylat-Mischpolymer, Styrol-α-methylstyrolacrylat-Mischpolymer, Styrolmethacrylat-Mischpolymer, Styrolmethacrylat-alkylesteracrylat-Mischpolymer, Styrol-maleat-Halbester, Vinylnaphthalen-acrylat-Mischpolymer, Vinylnaphthalen-Maleat-Copolymer und dergleichen, allerdings ist der Aufbau des alkalilöslichen Harzes nicht auf diese Beispiele beschränkt. Der bevorzugte Anteil dieser alkalilöslichen Harze in der Tinte beträgt 0,3-5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Organisches Amin wie Monoethanolamin, Diethanolamin oder Triethanolamin oder Alkali wie z. B. Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid oder Kaliumhydroxid lassen sich als Lösungsmittel für diese Harze einsetzen. Allerdings ist das Lösungsmittel nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Die Einzelheiten der Funktionen des oben angegebenen alkalilöslichen Harzes für Farbausleiten sind nicht bekannt. Angenommen wird, daß die hydrophobe Gruppe des alkali-löslichen Harzes auf der Oberfläche der Tinte ausgerichtet ist und einen Hartfilm auf der Tintenoberfläche bildet. Aus diesem Grund steigt die Oberflächenviskosität, ein Verlaufen zwischen Tinten verschiedener Farben wird unterdrückt.
Eine weitere Funktion des alkali-löslichen Harzes im Rahmen der Erfindung ist, daß die Austragstabilität direkt nach dem Einleiten des Austragvorgangs nach einer längeren Pause des Tintenaustrags gestartet wird, da die Tintenkomponenten vor einem Verdampfen in der Düsenspitze bewahrt werden aufgrund des oben erläuterten Oberflächenfilms.
Als nächstes soll eine Aufzeichnungsvorrichtung zum Erzeugen von Tröpfchen durch Aufbringen von Wärmeenergie erläutert werden, wobei sich diese Vorrichtung im Rahmen der Erfindung eignet. Der Aufbau des Aufzeichnungskopfes, der den Hauptbestandteil der Erfindung darstellt, ist in den Fig. 1 bis 3 dargestellt.
Durch Bonden von Glas, Keramik oder Kunststoff zur Bildung eines Tintenkanals auf einem Wärmeerzeugungskopf 15 wird ein Kopf 13 gebildet (obschon der Kopf in der Figur dargestellt ist, ist er nicht speziell hierauf beschränkt), wobei der Kopf ein Wärmeerzeugungs-Widerstandselement für die thermische Aufzeichnung besitzt. Der Wärmeerzeugungskopf 15 setzt sich zusammen aus einem aus Siliciumoxid gebildeten Schutzfilm 15, Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2, einer Wärmeerzeugungs-Widerstandsschicht 18 aus Nickelchrom oder dergleichen, einer Wärmespeicherschicht 19 und einem Substrat 20 mit guten Wärmeableiteigenschaften, beispielsweise aus Aluminiumoxid.
Die Aufzeichnungstinte 21 erreicht eine Austragöffnung 22 und bildet unter einem Druck P einen Meniskus 23. Wenn an dieser Stelle ein elektrisches Signal auf die Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2 gegeben wird, erzeugt die mit n bezeichnete Zone des Wärmeerzeugungskopfs 15 plötzlich Wärme, es werden in der Tinte 21 die mit dieser Zone in Berührung steht, Luftblasen erzeugt, der Meniskus wird durch diesen Druck ausgetragen, es entstehen Tröpfchen, die als Aufzeichnungströpfchen 24 die Öffnung 22 verlassen und in Richtung eines Aufzeichnungsträgers 25 fliegen. Fig. 3 ist ein schematisches Diagramm des Aufzeichnungskopfes, in dem eine Anzahl der in Fig. 1 dargestellten Düsen angeordnet ist. Der Aufzeichnungskopf wird dadurch hergestellt, daß ein Glasplättchen 27 mit einer Reihe darin ausgebildeter Kanäle in enge Berührung mit einem Wärmeerzeugungskopf 28 gebracht wird, der den gleichen Aufbau aufweist, wie er in Verbindung mit Fig. 1 erläutert wurde.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht des Kopfes 13 in Verbindung mit dem Tintenkanal.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1.
Fig. 4 veranschaulicht ein Beispiel für eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, in die der Kopf eingebaut ist.
In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen 61 eine als Abstreifelement dienende Klinge, deren eines Ende von einem Klingenhalter fixiert ist, wodurch ein Freiträger gebildet wird. Die Klinge 61 befindet sich an einer Stelle benachbart zu der Aufzeichnungszone des Aufzeichnungskopfs, sie wird in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfs bewegt, und sie wird in Berührung mit der Oberfläche der Austragöffnung gebracht, so daß ein Zudecken oder Abdecken erfolgt. Bezugszeichen 63 steht für einen Tintenabsorber, der sich in der Nachbarschaft der Klinge 61 befindet und derart gehalten wird, daß er in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes hineinragt, genauso wie die Klinge 61. Die Klinge 61, eine Kappe 62 und der Tintenabsorber 63 bilden einen Austragerholungsabschnitt 64. Wasser, Staub und dergleichen wird mit Hilfe der Klinge 61 und des Absorbers 63 von der Oberfläche der Tintenaustragöffnung entfernt.
Bezugszeichen 65 bezeichnet einen Aufzeichnungskopf mit einer Austragenergieerzeugungseinrichtung zum Durchführen einer Aufzeichnung durch Austragen von Tinte auf einem Aufzeichnungsträger, der der Austragöffnungsfläche, wo sich die Austragöffnung befindet, gegenübersteht. Bezugszeichen 66 bezeichnet einen Schlitten mit dem daran angebrachten Aufzeichnungskopf 65, der durch den Schlitten bewegt wird. Der Schlitten 66 steht schwenkbar mit einer Führungsrolle 67 in Eingriff, ein Teil des Schlittens 66 ist mit einem (nicht dargestellten) Riemen 69 gekoppelt, der von einem Motor 68 angetrieben wird. Im Ergebnis ist es möglich, daß der Schlitten 66 sich entlang der Führungswelle 67 bewegt und damit dem Aufzeichnungskopf 65 in der Aufzeichnungszone und einer dazu benachbarten Zone bewegen kann.
Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Papiervorratsteil, in den Aufzeichnungsträger eingeführt werden, Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Papiervorschubwalze, die von einem (nicht gezeigten) Motor angetrieben wird. Bei diesem Aufbau wird ein Aufzeichnungsträger zu einer Stelle transportiert, an der er der Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes gegenübersteht, und im Zuge des Aufzeichnungsvor gangs wird der Aufzeichnungsträger auf den Papierablageteil ausgestoßen, auf dem eine Papieraustragwalze 53 angeordnet ist.
Bei dem oben beschriebenen Aufbau steht, wenn der Aufzeichnungskopf 65 in die Ruhestellung zurückkehrt, weil die Aufzeichnung beendet ist oder aus anderen Gründen, die Klinge 61 in die Bewegungsbahn vor, wenngleich die Kappe 62 des Austragerholungsabschnitts 64 aus der Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfs 65 zurückgezogen ist. Als Folge davon wird die Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 abgestreift. Wenn ein Abdecken in einem Zustand erfolgt, in welchem die Kappe 62 in Berührung mit der Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 steht, wird die Kappe 62 so bewegt, daß sie in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes hineinragt.
Wird der Aufzeichnungskopf 65 aus der Ruhestellung zu einer Stelle bewegt, an der der Aufzeichnungsvorgang beginnt, so werden die Kappe 62 und die Klinge 61 an der gleichen Stelle wie während des Abstreifvorgangs belassen. Im Ergebnis wird die Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 auch bei dieser Bewegung abgestreift.
Der Aufzeichnungskopf wird in die Ruhestellung benachbart zu der Aufzeichnungszone nicht nur dann bewegt, wenn ein Aufzeichnungsvorgang abgeschlossen ist, oder wenn eine Austrag-Erholung stattfindet, sondern auch dann, wenn der Aufzeichnungskopf in die Aufzeichnungszone bewegt wird, um in vorbestimmten Zeitintervallen eine Aufzeichnung durchzuführen. Der oben beschriebene Abstreifvorgang geht mit dieser Bewegung einher.
Fig. 5 veranschaulicht ein Beispiel für eine Tintenpatrone, in der Tinte aufgenommen ist, die z. B. über einen Schlauch zugeleitet wird. Bezugszeichen 40 steht für ein Tintenaufnahmeteil, in welchem zuzuspaltende Tinte untergebracht ist, beispielsweise in Form eines Tintenbeutels, wobei an seinem Ende ein Gummianschlag 42 vorgesehen ist. Durch Einführen einer (nicht gezeigten) Nadel in diesen Anschlag 42 läßt sich der Tintenbeutel 40 an dem Kopf anbringen. Bezugszeichen 44 bezeichnet einen Absorber zum Absorbieren überschüssiger Tinte. Die Flüssigkeits- Kontaktfläche bezüglich der Tinte in dem Aufnahmeabschnitt würde vorzugsweise aus Polyolefin, insbesondere Polyethylen bestehen. Die Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht auf eine Vorrichtung beschränkt, bei der der Kopf getrennt von der Tintenpatrone ist, wie es oben erläutert wurde, sondern möglich ist auch eine Vorrichtung, deren Einzelteile zu einer Einheit zusammengefaßt sind, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist und bevorzugt verwendet wird.
In Fig. 6 bezeichnet Bezugszeichen 70 eine Aufzeichnungseinheit, in der ein Tintenaufnahmeabschnitt mit darin befindlicher Tinte, beispielsweise einem Tintenabsorber aufgenommen ist. Die Tinte in einem solchen Tintenabsorber wird in Form von Tintentröpfchen aus einem mehrere Öffnungen aufweisenden Kopfteil 71 ausgetragen. Werkstoffe, die sich für den Tintenabsorber eignen, beinhalten Polyurethan. Bezugszeichen 72 bezeichnet eine Luftverbindungsöffnung, die das Innere der Aufzeichnungseinheit mit der Umgebungsluft verbindet. Diese Aufzeichnungseinheit 70 wird anstelle des in Fig. 4 gezeigten Aufzeichnungskopfs verwendet, wobei die Aufzeichnungseinheit 70 an dem Schlitten 66 lösbar angebracht ist. Wenngleich eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die Tintentröpfchen durch Aufbringen von Wärmeenergie auf die Tinte austrägt, als erfindungsgemäße Aufzeichnungsvorrichtung erläutert wurde, so kam zusätzlich auf eine solche Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung in Betracht, bei der ein piezoelektrisches Element eingesetzt wird.
Wenn das erfindungsgemäß Aufzeichnungsverfahren durchgeführt wird, so wird beispielsweise eine Aufzeichnungsvorrichtung verwendet, bei der vier Aufzeichnungsköpfe der in Fig. 3 gezeigten Art auf dem Schlitten angeordnet sind. Fig. 7 zeigt hierzu ein Beispiel. Bezugszeichen 81-84 bezeichnen Aufzeichnungsköpfe zum Austragen von Tinte in Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz. Der Kopf befindet sich in der oben beschriebenen Aufzeichnungsvorrichtung und trägt Aufzeichnungstinte in jeder Farbe entsprechend einem Aufzeichnungssignal aus.
Die vorliegende Erfindung soll im folgenden näher unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele, Vergleichsbeispiele und Verwendungsbeispiele erläutert werden. Teile und Prozentzeichen in der Beschreibung errechnen sich auf Gewichtsbasis, falls nicht anders angegeben.

Beispiele 1 bis 3, Vergleichsbeispiele 1 und 2

Lösungsgrundzusammensetzung
A: Diethylenglykol 10 Teile
Polyethylenglykol 5 Teile (Durchschnittliches Molekulargewicht = 600)
Thiodiglykol 15 Teile
Styrol-acryl-ethylacrylat-Mischpolymer 0,3 Teile (mittleres Molekulargewicht = 10.000, Säurewert = 190)
Monoethanolamin 0,1 Teile
B: Glycerin 5 Teile
Thiodiglykol 10 Teile
Surfinol 465 l Teil (hergestellt von Nisshin Chemical Industry Co., Ltd.)
Farbstoffe:
Schwarz: C. I. Lebensmittelschwarz 2 1,5 Teile
C. I. Direktschwarz 168 2 Teile
Gelb: C. I. Direktgelb 68 2 Teile
Magenta: C. I. Säurerot 2,5 Teile
Cyan: C. I. Direktblau 2,5 Teile Tabelle 1
Der Dampfdruck des aliphatischen oder eines alizyklischen einwertigen Alkohols in Pa-Einheiten (mmHg) beträgt:
2-Propanol 43/9 (32,4) bei 20ºC
Isobutylalkohol 1.066 (8) bei 20ºC
Cyclohexanol 133,3 (1) bei 21ºC
Nachdem die Zusammensetzungen der vier Farben jeder Ausführungsform gemäß Tabelle 1 ausreichend gehört waren, wurden sie unter Druck von einem Fluorpor- Filter (Produktbezeichnung: hergestellt von Sumitomo Electric Industries, Ltd.) mit einem Porendurchmesser von 0,22 um gefiltert um dadurch eine erfindungsgemäß Tinte zu erhalten. Es wurde eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung vorgesehen, bei der vier Tintenstrahlköpfe für 15,75 dpmm (400 dpi) zum Erzeugen von Tröpfchen durch Aufbringen von Wärmeenergie auf die Tinte in den Aufzeichnungskopf und zum Austragen der Tinte in Richtung der Hauptabtastung (Fig. 7) angeordnet waren, es erfolgte eine Aufzeichnung der Strahlen der obigen Tinte auf handelsübliches Kopierpapier (Canon Inc. NP trocken). Bei dieser Ausführungsform wurde am Kopf mit einem Düsendurchmesser von 20 um, einem Düsen-Mittenabstand von 63,5 um und einer Heizergröße von 24 · 28 um bei 128 Austragöffnungen verwendet, getrieben wurde er in der Weise, daß die Austragmenge 10 pl/Punkt be trug. Das Verfahren und die Bedingungen der Auswertungsgrößen werden im folgenden erläutert, die Ergebnisse sind in Tabelle 2 niedergelegt.
(1) Verlaufen
Eine Farbprobe mit verschiedenen einander benachbarten Farben wurde in der Weise gedruckt, daß ein Punkt durch drei Abtastungen mit drei Farbtröpfchen vervollständigt wurde (die pro Punkt aufgebrachte Tintenmenge betrug 30 pl). Der Verlaufszustand wurde anschließend beobachtet und anhand der nachstehend erläuterten Kriterien ausgewertet. Es wurden sieben Farben verwendet: Schwarz, Gelb, Cyan, Magenta und Rot, Grün und Blau, die gebildet wurden durch Aufstrahlen von zwei Farben aus Gelb, Cyan und Magenta, die gemischt wurden.
A: An sämtlichen Grenzstellen wurde kein Verlaufen festgestellt.
B: Etwas verliefen die Farben an der Grenze zwischen Rot, Grün und Blau, wo eine große Menge Tinte haften geblieben war.
C: Beträchtliches Verlaufen an nahezu sämtlichen Grenzstellen.
(2) Austrageigenschaften 1 (nach Anhalten des Druckvorgangs)
Nach dem Drucken von alphanumerischen Zeichen während einer Minute ohne Unterbrechung in einem Zustand, in welchem der Drucker mit Tinte jeder Farbe gefüllt war, wurde der Druckvorgang angehalten, und die Tinte konnte in einem nicht abgedeckten Zustand 10 Sekunden stehenbleiben, woraufhin der Druckvorgang erneut in Gang gesetzt wurde. Die Austrageigenschaften wurden anhand des Vorhandenseins oder des Fehlens von Unregelmäßigkeiten oder anhand des Verlusts von Tröpfchen der jeweiligen Farbe in dem obigen Fall ausgeweitet.
A: Es gab keinerlei Unregelmäßigkeiten direkt ab dem ersten Tröpfchen jeder Farbe.
B: Obschon geringe Unregelmäßigkeiten bei dem ersten Punkt jeder Farbe zu verzeichnen waren, gab es keinen Tinten-Fehlaustrag, der Grad der Unregelmäßigkeiten war gering. Aus praktischer Hinsicht ergibt sich daher kein Problem.
C: Unregelmäßigkeiten und Tinten-Fehlaustrag gab es bei dem ersten Punkt jeder Farbe, und das Ausmaß der Unregelmäßigkeiten war beträchtlich, so daß es aus praktischer Hinsicht problematisch war.
D: Die meisten der ersten Punkte waren unregelmäßig oder nicht vorhanden. Selbst als Tinte für mehrere Punkte ausgetragen wurde, ließen sich die Unregelmäßigkeiten und Fehlstellen nicht beheben.
(3) Austrageigenschaften 2 (Anfangs-Austrageigenschaften)
Die Geschwindigkeit, mit der Tinte (Grundlösungsmittel + Alkohol + Wasser), deren Farbstoff durch Wasser bei jeder Ausführungsform von Tinte ersetzt war, wurde ausgetragen und mit Hilfe einer Tintenstrahlaufzeichnungskopf-Auswertvorrichtung (hergestellt von Canon Inc.) ausgemessen. Eine Auswertung erfolgte durch Berücksichtigung einer Standard-Abweichungs-/ Austraggeschwindigkeit (%) als Geschwindigkeitsschwankung.
A: 10% oder weniger waren mit 10 kHz erfolgt
C: mehr als 10% erst beim Betrieb mit nicht mehr als 8 kHz Tabelle 2

Beispiele 4 bis 6

Lösungsgrundzusammensetzung:
Thiodiglykol 15 Teile
Harnstoff 5 Teile
Styrol-acryl-acrylethyl-Mischpolymer 4 Teile (durchschnittliches Molekulargewicht = 3.500, Säurewert = 190)
Monoethanolamin 0,27 Teile
Farbstoffe:
Schwarz: C. I. Lebensmittelschwarz 2 2,0 Teile
C. I. Direktschwarz 168 2,0 Teile
Gelb: C. I. Direktgelb 68 2,5 Teile
Magenta: C. I. Säurerot 52 2,5 Teile
Cyan: C. I. Direktblau 199 2,5 Teile Tabelle 3
Es wurden Tinten genau wie in den Beispielen 1 bis 3 hergestellt. Eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gemäß den Beispielen 1 bis 3 wurde derart betrieben, daß die Austragmenge 7 pl/Punkt betrug. Es erfolgte eine Auswertung wie bei den Beispielen 1 bis 3. Die Ergebnisse finden sich in Tabelle 4. Tabelle 4

Beispiele 7 bis 9

Es wurde die gleiche Tinte wie in Beispiel 6 hergestellt, nur daß alkalilösliches Harz gemäß Tabelle 6 verwendet wurde.
Die Auswertung erfolgte wie im Beispiel 6, nur daß eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Kopf verwendet wurde, der einen Durchmesser von 25 um besaß und so betrieben wurde, daß die Austragmenge 15 pl/Punkt betrug. Die Ergebnisse zeigt Tabelle 7. Tabelle 6 Tabelle 7
Wie oben beschrieben wurde, ist es erfindungsgemäß möglich, eine Tinte zur Verwendung in einem Tintenstrahl und ein Aufzeichnungsverfahren zu schaffen, bei dem die Tinte nicht verläuft, und zwar nicht nur auf speziellem Tintenstrahl-Papier sondern auch auf Normalpapier. Bei der neuen Tinte sind Austragrichtung und Austraggeschwindigkeit der Tintentröpfchen für jeden Impuls konstant in einem Kleintröpfchen-Kopf, und es gibt keinen Fehlaustrag, auch wenn nach der letzten Druckpause eine Zeit verstrichen ist.
Das Verlaufen zwischen verschiedenen Farben wird spürbar verringert, auch wenn der Druck auf Normalpapier erfolgt.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, bei dem Tinte dadurch ausgetragen wird, daß Wärmeenergie aufgebracht wird und die ausgetragene Tintenmenge, entsprechend einem Impuls oder der Energie während eines Hochfrequenzantriebs von 6 kHz oder darüber, 5-20 pl/Punkt beträgt, wobei zur Stabilisierung des Tintenaustrags eine Tinte ausgewählt wird, die einen alizyklischen einwertigen Alkohol mit 5-7 Kohlenstoffatomen aufweist, wobei der Alkohol einen Dampfdruck von 533 Pa (4 mm Hg) oder weniger bei 20-20ºC in der Tinte aufweist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Tinte den alizyklischen einwertigen Alkohol in einem Anteil von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der alizyklische einwertige Alkohol Zyklohexanol ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Tinte außerdem alkalilösliches Harz mit einem Molekulargewicht von 3000 bis 20000 enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem das alkalilösliche Harz in einem Anteil von 0,3 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthalten ist.

6. Aufzeichnungseinheit, umfassend:

- ein Tintenaufnahmeteil zur Aufnahme einer Tinte, die für das Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche ausgewählt ist; und

- einen Kopfteil, ausgebildet zum Austragen der Tinte in Form von Tintentröpfchen durch Zufuhr thermischer Energie, um Tintentröpfchen unter den in Anspruch 1 angegebenen Bedingungen auszutragen.

7. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, umfassend:

- ein Tintenaufnahmeteil gemäß Anspruch 6; und

- eine Aufzeichnungseinheit mit einem Kopfteil gemäß Anspruch 6.

8. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 7, bei der der Kopfteil einen Teil eines Aufzeichnungskopfes bildet.

9. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 8, umfassend: einen Tintenversorgungsteil, um die in der Tintenaufnahme vorhandene Tinte dem Aufzeichnungskopf zuzuführen, wobei die Tintenaufnahme die Form einer Patrone hat.