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Querbezug
auf verwandte Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung bezieht
sich auf die U.S.-Anmeldung
Seriennummer (unbekannt), Anwaltsaktenzeichen 10980131 mit dem Titel „Multi-Chamber
Ink Supply" von
Askeland, übertragen
an denselben Bevollmächtigten
wie die vorliegende Erfindung und eingereicht mit derselben.
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Gebiet der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf reaktive Tinten, die beim Tintenstrahldrucken verwendet werden,
und insbesondere auf reaktive Tintensätze, die einen nicht-reaktiven
Teilsatz aufweisen.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das Tintenstrahldrucken ist ein anschlagfreier
Druckprozeß,
bei dem Tintentröpfchen
auf ein Druckmedium in einer bestimmten Reihenfolge aufgebracht
werden, um alphanumerische Zeichen, Bereichsfüllungen und andere Muster auf
demselben zu bilden. Die niedrigen Kosten und die hohe Qualität der Druckkopieausgabe,
kombiniert mit einer relativ geräuschfreien
Operation, haben Tintenstrahldrucker zu einer beliebten Alternative
zu anderen Druckertypen gemacht, die mit Computern verwendet werden.
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Der anschlagfreie Druckprozeß des Tintenstrahldruckens
umfaßt
das Ausstoßen
von feinen Tintentröpfchen
auf ein Druckmedium, wie z. B. Papier, Transparentfilm oder Textilien
ansprechend auf elektrische Signale, die durch einen Mikroprozessor
erzeugt werden. Es bestehen zwei grundlegende Einrichtungen, die aktuell
zum Erreichen eines Tintentropfenausstoßes beim Tintenstrahldrucken
verfügbar
sind: thermisch und piezoelektrisch. Beim thermischen Tintenstrahldrucken
wird die Energie zum Tropfenausstoß durch elektrisch erwärmte Widerstandselemente
erzeugt, die sich ansprechend auf elektrische Signale von einem
Mikroprozessor schnell aufwärmen,
um eine Dampfblase zu erzeugen, was zu dem Auswurf von Tinte durch
Düsen führt, die
den Widerstandselementen zugeordnet sind. Beim piezoelektrischen
Tintenstrahldrucken werden die Tintentröpfchen aufgrund der Vibrationen
der piezoelektrischen Kristalle wiederum ansprechend auf elektrische
Signale, die durch den Mikroprozessor erzeugt werden, ausgestoßen.
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Beim thermischen Tintenstrahldrucken
wird ein Tintenstrahlbild erzeugt, wenn ein präzises Muster von Tropfen von
einer Tropfenerzeugungsvorrichtung, die als „Druckkopf" bekannt ist, auf ein Druckmedium ausgestoßen wird.
Der typische Tintenstrahldruckkopf weist ein Array von präzise geformten
Düsen (oder
Ausstoßabschnitten)
auf, die an das thermische Tintenstrahldruckkopfsubstrat angebracht
sind, wie z. B. Silizium, Nickel oder Polyimid oder eine Kombination
derselben. Das Substrat lagert ein Array von Abfeuerkammern oder
Tropfenausstoßabschnitten
ein, die flüssige
Tinte (Farbmittel aufgelöst
oder dispergiert in einem Lösungsmittel)
durch Fluidkommunikation mit einem oder mehreren Tintenreservoirs
empfangen. Jede Abfeuerkammer weist einen Dünnfilmwiderstand auf, der als
ein „Abfeuerwiderstand" bekannt ist, der
gegenüber
der Düse
angeordnet ist, so daß sich
Tinte zwischen dem Abfeuerwiderstand und der Düse sammeln kann. Der Druckkopf
ist an einer Kassette befestigt, die sich entlang der Breite des
Druckers bewegt (anderweitig die „Bewegungsachse").
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Handelsüblich erhältliche thermische Tintenstrahldrucker,
wie z. B. DeskJet®-Drucker, die von der Hewlett-Packard
Company erhältlich
sind, verwenden Tinten unterschiedlicher Schattierungen, nämlich Magenta,
Gelb, Cyan und optional Schwarz. Der bestimmte Satz von Farbmitteln,
z. B. Farben, die verwendet werden, um die Tinten herzustellen,
wird ein „Primärfarbstoffsatz" genannt. Ein Spektrum
von Farben, z. B. Sekundärfarben,
kann unter Verwendung unterschiedlicher Kombinationen des Primärfarbstoffsatzes
erzeugt werden.
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Eine Kategorie von Tintenstrahldruckern
verwendet Einmaldruckköpfe,
bei denen die Tintenreservoirs eingebaut bzw. an Bord des Wagens
sind, daher der Ausdruck an Bord oder auf der Achse. Die Reservoirs können einstückig mit
den Druckkopfabschnitten gebildet sein oder dieselben können abnehmbar
mit denselben verbunden sein.
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Eine andere Kategorie von Tintenstrahldruckern
verwendet Tintenreservoirs, die nicht an dem Wagen angeordnet sind,
daher der Ausdruck separat oder außerachsig. In einem Fall füllt das
Reservoir intermittierend den Druckkopf mit Tinte auf, wenn sich
der Druckkopf periodisch zu einem stationären Reservoir für eine Auffüllung bewegt.
Ein anderer Typ verwendet ein auswechselbares Tintenreservoir, das
mit dem Druckkopf durch eine Fluidleitung verbunden ist. Der Druckkopf
wird durch diese Fluidleitung mit Tinte wieder aufgefüllt.
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Die Reservoirs können individuell (separat von
anderen Reservoirs) austauschbar sein oder die Reservoirs können als
ein einstückiger
Reservoirabschnitt gebildet sein, um als eine Einheit ausgewechselt
zu werden.
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Unterschiedliche Druckkopf-/Tintenreservoir-Konfigurationen
adressieren unterschiedliche Kundenbedürfnisse. Zum Beispiel liefern
eingebaute Entwürfe
eine einfache Verwendung. Drucker, die separate Entwürfe verwenden,
liefern weniger Unterbrechungen während Druckaufträgen, die
größere Tintenvolumen
erfordern, wie z. B. Großformatdrucken.
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Im allgemeinen sollte ein erfolgreicher
Tintensatz zum Farbtintenstrahldrucken folgende Eigenschaften aufweisen:
einen guten Verkrustungswiderstand, gute Stabilität, die richtige
Viskosität,
die richtige Oberflächenspannung,
gute Farbe-zu-Farbe-Verlaufverringerung, schnelle Trockenzeit, keine
negative Reaktion mit dem Bindemittel, Kundensicherheit und geringen
Durchschlag. Wenn derselbe in ein thermisches Tintenstrahlsystem
plaziert wird, sollte der Tintensatz ferner kogationsresistent sein.
Ferner sollte der erfolgreiche Tintensatz robust genug sein, um
eine Flexibilität
beim Entwurf und bei der Konfiguration der Tintenstrahldruckkassette
zu liefern.
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Unabhängig davon, ob eine Tinte Farbmittel-basiert
oder Pigment-basiert ist, stehen Tintenstrahltinten üblicherweise
der Herausforderung der Farbe-zu-Farbe- oder Schwarz-zu-Farbe-Verlaufsteuerung
gegenüber.
Der Ausdruck „Verlaufen", wie er hierin verwendet
wird, ist als das Eindringen von einer Farbe in die andere definiert,
sobald die Tinte auf das Druckmedium aufgebracht ist, wie durch
eine zackige Grenze zwischen denselben bewiesen wird. Ein Verlaufen
tritt auf, wenn sich Farben sowohl an der Oberfläche des Papiersubstrats als
auch innerhalb des Substrats selbst vermischen. Das Auftreten eines
Verlaufens ist insbesondere problematisch zwischen einer schwarzen
Tinte und einer benachbart gedruckten Farbtinte, da dies um so besser
sichtbar ist. Daher, um eine gute Druckqualität zu erreichen, sollte das
Verlaufen im wesentlichen reduziert oder beseitigt werden, derart,
daß Grenzen
zwischen Farben sauber und frei von dem Eindringen von einer Farbe
in die andere sind.
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Ein Lösungsansatz, der zum Steuern
eines Verlaufens zwischen den gedruckten Bildern verwendet wird,
wie in dem U.S.-Patent Nr. 5,428,383 mit dem Titel „Method
and Apparatus for Preventing Color Bleed in a Multi-Ink Printing
System" eingereicht
durch Shields u. a. und übertragen
an denselben Bevollmächtigten
wie der vorliegenden Erfindung offenbart und hierin durch Bezugnahme
aufgenommen ist, ist das Verwenden eines Präzipitierungsagenten (z. B.
ein mehrwertiges Metallsalz) in einer Tinte, und eines Farbmittels,
vorzugsweise in der Form einer organischen Farbe, die zumindest
eine und vorzugsweise zwei oder mehr Karboxyl- und/oder Karboxylat-Gruppen aufweist,
in der anderen Tinte, vorzugsweise in der schwarzen Tinte. Wenn
die Tinten auf das Druckmedium benachbart zueinander gedruckt werden,
verursacht die Tinte, die den Präzipitierungsagenten
enthält,
die Präzipitierung
des Farbmittels mit der Karboxyl-/Karboxylat-Gruppe,
wodurch die Migration des Farbmittels in der anderen Tinte verhindert
wird, wodurch ein Verlaufen zwischen zwei benachbart gedruckten
Bereichen reduziert wird.
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Ein anderes Verfahren zum Reduzieren
von Verlaufen zwischen Tintenstrahltinten umfaßt die Verwendung von pH-empfindlichen
Farben, wie in dem U.S.-Patent Nr. 5,181,045 mit dem Titel „Bleed
Alleviation Using pH-sensitive Dyes/Inks", eingereicht durch Shields u. a. und übertragen
an den selben Bevollmächtigten wie
der vorliegenden Erfindung und hierin durch Bezugnahme aufgenommen,
offenbart ist. In derselben ist offenbart, daß eine Tinte, die einen pH-empfindlichen
Farbstoff aufweist, die „pH-empfindliche
Tinte", an dem Verlaufen
in eine benachbarte Tinte mit einem angemessenen pH-Wert, die „Zieltinte", gehindert werden
würde.
Genauer gesagt wird eine Migration der Tinte, die den pH-empfindlichen Farbstoff
aufweist, dadurch verhindert, daß der Farbstoff auf der Seite
unlöslich
gemacht wird, durch einen Kontakt mit der benachbarten Tinte, die
den angemessenen pH-Wert aufweist. Somit wird ein Verlaufen reduziert
oder beseitigt, durch Verwenden von sowohl der „pH-empfindlichen" Tinte als auch der „Ziel"-Tinte. Üblicherweise, da das Eindringen
eines schwarzen Farbstoffs in eine Farbtinte problematischer ist
als umgekehrt, da dies von größerer Sichtbarkeit ist,
würde die
schwarze Tinte den pH-empfindlichen
Farbstoff verwenden, und der pH-Wert der Farbtinte würde in der
Praxis der Erfindung derart gesteuert werden, daß die schwarze Tinte an einem
Verlaufen in die Farbtinte gehindert werden würde. Das Verfahren des U.S.-Patents
Nr. 5,181,045 erfordert ein pH-Differential von ungefähr 4 (oder
sogar 5) Einheiten, um ein Verlaufen vollständig zu steuern.
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Die U.S.-Anmeldung Nr. 08/567974
mit dem Titel „Bleed
Alleviation in Ink-Jet Inks using Organic Acids", eingereicht durch Adamic u. a. am
6. Dezember 1995 und übertragen
an denselben Bevollmächtigten wie
die vorliegende Erfindung und das U.S.-Patent 5,679,143 (mit dem
Titel „Bleed
Alleviation in Ink-Jet Inks Using Acids Containing a Basic Functional
Group" eingereicht
durch Looman und übertragen
an denselben Bevollmächtigten
wie der vorliegenden Erfindung), beide hierin durch Bezugnahme aufgenommen,
offenbaren ferner Verfahren zum Steuern von Verlaufen durch Erzwingen
der Präzipitierung
einer pH-empfindlichen Farbe in einer Tinte (der pH-empfindlichen
Tinte) auf dem Druckmedium durch Kontaktieren der pH-empfindlichen Farbe
mit einer zweiten Tinte (der Zieltinte), die einen angemessenen
pH-Wert aufweist
(entweder höher
oder niedriger als die erste Tinte). Auf den Kontakt auf dem Druckmedium
hin wird die pH-empfindliche Farbe der ersten Tinte unlöslich und
verläuft
somit weniger. Die U.S.-Anmeldung 08/567974 offenbart die Verwendung von
organischen Säuren,
um das pH-Differential
zu reduzieren, das zum Bewirken der Präzipitierung eines pH-empfindlichen
Farbstoff-Farbmittels im Vergleich zu dem erforderlich ist, das
in dem U.S.-Patent Nr. 5,181,045 offenbart ist, wie oben beschrieben
ist. Das U.S.-Patent 5,679,143 nutzt die Verwendung einer organischen
Säure,
die keine basischen funktionellen Gruppen aufweist, und einer organischen
pH-Anpassungs-Verbindung, die sowohl saure als auch basische funktionelle
Gruppen enthält,
genauer gesagt zumindest eine saure funktionelle Gruppe und zumindest
eine basische funktionelle Gruppe, wobei die Anzahl von basischen
funktionellen Gruppen dieselbe oder größer ist wie die Anzahl von
sauren funktionellen Gruppen. Das Vorhandensein der organischen
Säure in
der Tintenstrahltintenzusammensetzung reduziert das pH- Differential, das
erforderlich ist, um das pH-empfindliche Farbmittel einer zweiten
eindringenden Tintenstrahltintenzusammensetzung unlöslich zu
machen, wie in der U.S.-Anmeldung
Nr. 08/567974 oben beschrieben ist. Das Vorhandensein der bifunktionellen
pH-Anpassungs-Verbindung erhöht
die Konzentration einer sauren funktionellen Gruppe in der Tintenstrahltintenzusammensetzung
weiter, während
es ferner den pH-Wert der Tintenstrahltintenzusammensetzung auf
akzeptable Pegel erhöht.
Daher erhöht
die bifunktionelle pH-Anpassungs-Verbindung
die Verlaufen-Verringerung, die allein durch eine organische Säure erreicht
wird, gemäß dem Mechanismus,
der in Seriennr. 08/567974 offenbart ist.
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Um das Auftreten eines Verlaufens
zwischen den Primär-
(z. B. Cyan, Magenta und Gelb) und Sekundär-Farben (z. B. Rot, Blau und
Grün) mit
Schwarz zu verhindern, werden alle drei Primärfarben entwickelt, um mit
der schwarzen Tinte reaktiv zu sein, gemäß Reaktionsmechanismen, wie
z. B. jenen, die oben beschrieben sind (mehrwertiges Metallsalz,
pH-empfindlicher
Farbstoff).
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Die obigen Lösungen, obwohl dieselben von
Vorteil sind, maximieren die Flexibilität des Entwurfs der Tinten und
Drucksysteme nicht, in dem dieselben verwendet werden. Das Verwenden
von reaktiven Tintensystemen kann z. B. zu einem umgewollten Vermischen
der reaktiven Tinten führen,
was somit zu Zuverlässigkeitsproblemen
in dem Drucksystem beiträgt,
insbesondere in kompakten Druckkopfanordnungen oder kompakten Tintenlieferanordnungen.
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Daher besteht ein Bedarf nach einem
reaktiven Tintensatz, der die Vorteile der reaktiven Tinten verwenden
kann, während
er eine Flexibilität
bei dem Entwurf der Tinten und der Architektur der Tintenstrahldrucksysteme
ermöglicht,
in denen dieselben verwendet werden.
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Offenbarung
der Erfindung
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Gemäß der Erfindung wird ein Tintensatz
und ein Verfahren zum Drucken unter Verwendung desselben offenbart,
wobei der Tintensatz Tinten aufweist, die einen wäßrigen Trägerstoff
und ein Farbmittel aufweisen, wobei der Tintensatz zumindest zwei
gegenseitig reaktive Tinten aufweist; und eine Tinte, die mit zumindest
zwei gegenseitig reaktiven Tinten nicht reaktiv ist. Der vorliegende
Tintensatz verwendet die Vorteile der reaktiven Tinten, während er
die Flexibilität
bei dem Entwurf der Tinten und der Architektur der Tintenstrahldrucksysteme
ermöglicht,
in denen dieselben verwendet werden.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1(a) ist
eine Linienzeichnung, die das Verlaufen darstellt, das zwischen
schwarzer und cyanfarbener (dargestellt durch dünne vertikale Linien) Tinte
auftritt, wobei die schwarze und die cyanfarbene Tinte miteinander
reaktiv sind.
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1(b) ist
eine Linienzeichnung, die das Verlaufen darstellt, das zwischen
schwarzer und cyanfarbener (dargestellt durch dünne vertikale Linien) Tinte
auftritt, wobei die schwarze und die cyanfarbene Tinte miteinander
reaktiv sind und wobei der Bereich, der mit schwarzer Tinte gedruckt
ist zuerst mit einer anderen Tinte unterdruckt wird, die mit der
schwarzen Tinte reaktiv ist.
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1(c) ist
eine Linienzeichnung, die das Verlaufen darstellt, das zwischen
schwarzer und cyanfarbener (dargestellt durch dünne vertikale Linien) Tinte
auftritt, wobei die schwarze und die cyanfarbene Tinte miteinander
nicht reaktiv sind.
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1(d) ist
eine Linienzeichnung, die das Verlaufen darstellt, das zwischen
schwarzer und cyanfarbener (dargestellt durch dünne vertikale Linien) Tinte
auftritt, wobei die schwarze und die cyanfarbene Tinte nicht reaktiv
miteinander sind, und wobei der Bereich, der mit der schwarzen Tinte
bedruckt ist, zuerst mit einer anderen Tinte unterdruckt wird, die
reaktiv mit der schwarzen Tinte ist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Definitionen
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Reaktive Tinte – Eine Tinte, die ein Bestandteil
aufweist, das reaktiv mit einem Bestandteil in einer anderen Tinte
ist, wodurch verbesserte Eigenschaften geliefert werden, wie z.
B. das Reduzieren von Verlaufen zwischen der reaktiven Tinte und
der anderen Tinte in dem Fall, daß die reaktive Tinte und die
andere Tinte benachbart auf ein Druckmedium gedruckt werden.
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Gegenseitig reaktive Tinten – Tinten,
die miteinander reaktiv sind.
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Nicht-reaktive Tinte – eine Tinte,
die nicht-reaktiv mit einer gegenseitig reaktiven Tinte ist.
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Einstückiger Druckkopf – Ein Druckkopf,
der ein Array von Tropfenausstoßabschnitten
aufweist, die permanent an eine starre Struktur angebracht sind.
Ausstoßabschnitte
sind aus Materialien hergestellt, die Silizium, Nickel, Polyimid
oder eine Kombination derselben umfassen. Solche Techniken zum Bilden
eines monolithischen Druckkopfs sind in der Technik bekannt und
werden in der Veröffentlichung
erörtert,
wie z. B. den U.S.-Patenten Nr. 4,438,191 und 4,922,265, beide übertragen
an den Bevollmächtigten
der vorliegenden Erfindung.
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Einstückige Druckkassette – Ein Tintenstrahldruckkopfabschnitt,
und; zumindest eine Reservoirkammer oder ein einstückiger Reservoirabschnitt,
der eine einstückige
Druckkassette bildet.
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Eingebaut (auf der Achse) – Eine Kategorie
von Tintenstrahldruckern, die Einmaldruckköpfe verwenden, in denen die
Tintenreservoirs in die Kassette eingebaut sind. Die Reservoirs
können
einstückig
mit dem Druckkopfabschnitt oder abnehmbar mit demselben verbunden
gebildet sein.
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Separat (außerhalb der Achse) – Eine Kategorie
von Tintenstrahldruckern, die Tintenreservoirs verwenden, die nicht
auf dem Wagen angeordnet sind. In einem Fall füllt das Reservoir den Druckkopf
intermittierend mit Tinte wieder auf, wenn sich der Druckkopf periodisch
zu dem stationären
Reservoir für
eine Wiederauffüllung
bewegt. Ein anderer Typ verwendet ein auswechselbares Tintenreservoir,
das durch eine Fluidleitung mit dem Druckkopf verbunden ist. Der
Druckkopf wird durch diese Fluidleitung wieder mit Tinte aufgefüllt.
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Beschreibung
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Der vorliegende Tintensatz weist
zumindest zwei gegenseitig reaktive Tinten und eine Tinte, die nicht-reaktiv
mit den zumindest zwei gegenseitig reaktiven Tinten ist, auf. Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weist der Tintensatz zumindest vier Tinten auf, wobei jede der Tinten
ein wäßriges Trägermittel
und ein Farbmittel aufweist. Gemäß der Erfindung
ist eine erste Tinte reaktiv mit einer zweiten Tinte und ist nicht-reaktiv
mit einer dritten Tinte. Vorzugsweise ist die erste Tinte reaktiv
mit ferner einer vierten Tinte. Wiederum vorzugsweise sind die erste
und die dritte Tinte schwarz bzw. cyanfarben und die zweite Tinte
ist aus der Gruppe bestehend aus Magenta und Gelb ausgewählt. Am besten
ist die zweite Tinte magentafarben und die vierte Tinte ist gelb.
Fachleute auf dem Gebiet sollten erkennen, daß die vorliegende Erfindung
nicht auf eine feste Anzahl von Tinten begrenzt ist, und daß mehr oder
weniger Tinten, Tinten die dieselben oder andere Farbmittel aufweisen
und Tinten, die unterschiedliche Farbmittelkonzentrationen aufweisen,
in dem Tintensatz verwendet werden können.
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Die vorliegende Erfindung kann in
einem reaktiven System verwendet werden, in dem die erste Tinte entworfen
ist, um mit der zweiten reaktiv zu sein, und optional mit der vierten
Tinte, unabhängig
von dem Zweck der Reaktion. Die Reaktion kann dazu dienen, eines
einer Anzahl von Drucksystemattributen zu verbessern, wie z. B.
Verlaufen-Verringerung, Verschmierfestigkeit, verbesserte Trockenzeit
oder ein anderes gewünschtes
Attribut.
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Zu ausschließlich darstellenden Zwecken,
außer
anderweitig erwähnt,
werden Schwarz, Magenta, Cyan und Gelb verwendet, um Bezug auf die
erste bis zur vierten Tinte zu nehmen; und „Verlaufen" wird verwendet, um die Wirkungen der
Reaktion zwischen den Tinten zu beschreiben.
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Es ist nicht unüblich, daß Tinten auf der Düsenplatte
des Tintenstrahldruckkopfs Pfützen
bilden. Dieses Bedecken kann wiederum zu dem Vermischen der Tinten
führen,
z. B. während
des Wischprozesses. Dieses Vermischen der Tinten, insbesondere wenn
reaktive Tinten in Zuordnung mit einem einstückigen Druckkopf verwendet
werden, kann zu Zuverlässigkeitsproblemen
bei den Abfeuerkammern führen.
Daher, wenn die Lösungsansätze für reaktive
Tinten verwendet werden, wie z. B. jene, die oben beschrieben sind
(oder ein anderer reaktiver Lösungsansatz
für diesen
Gegenstand), ist es bevorzugt, die Ausstoßabschnitte, die der empfindlichen
Tinte, z. B. Schwarz, und den Zieltinten, z. B. Farbtinten, zugeordnet
sind, voneinander zu trennen. Unter Verwendung dieses Lösungsansatzes
können
die Farbtinten alle denselben einstückigen Druckkopf oder separate
einstückige
Druckköpfe verwenden.
Aber in jedem Fall ist die schwarze Tinte einem separaten einstückigen Druckkopf
zugeordnet, um das Vermischen der Tinten auf derselben Düsenplatte
zu verhindern. Dieser Lösungsansatz,
obwohl von großem
Nutzen, liefert nicht die gewünschte
Flexibilität
bei dem Entwurf der Tintenstrahldrucksysteme. Ferner kann die Notwendigkeit
zum Entwerfen aller Farbtinten, um reaktiv mit der schwarzen Tinte
zu sein, den Entwurfsraum zum Formulieren der Farbtinten einschränken. Der
Tintensatz der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Flexibilität bei dem
Entwurf der Tinten und der Tintenstrahldrucksysteme, in denen dieselben
verwendet werden, durch Verwenden eines reaktiven Tintensatzes,
bei dem ein Teilsatz nicht reaktiv ist.
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Die Reaktion zwischen den gegenseitig
reaktiven Tinten (z. B. der ersten Tinte und der zweiten und vierten
Tinte) kann einen der Mechanismen verwenden, die in der Technik
bekannt sind, wie z. B. die Verwendung eines pH-empfindlichen Farbmittels
oder die Verwendung eines Präzipitierungsagenten,
wie in den zuvor genannten Patenten und Anmeldungen beschrieben
ist.
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Tintensätze, die die vorliegende Erfindung
verwenden, reduzieren das Verlaufen zwischen benachbart gedruckten
Bereichen, wo ein Bereich mit einer der gegenseitig reaktiven Tinten
(z. B. der ersten Tinte) und der andere Bereich mit der anderen
gegenseitig reaktiven Tinte (z. B. zumindest einer der zweiten oder
vierten Tinte) gedruckt ist. Da die dritte Tinte nicht reaktiv mit
der ersten Tinte ist, besteht keine Verlaufsteuerung zwischen benachbart
gedruckten Bereichen, wo ein Bereich mit der ersten Tinte gedruckt
ist und der andere Bereich nur mit der dritten Tinte gedruckt ist.
Daher ist es bevorzugt, daß die
dritte Tinte eine Farbe aufweist, vorzugsweise Cyan, die das am
wenigsten schädliche
Verlaufen aufweist, wenn dieselbe neben die erste Tinte, vorzugsweise
Schwarz, gedruckt wird.
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Wenn eine nicht-reaktive Tinte verwendet
wird (eine nicht-reaktive
Tinte z. B. mit der schwarzen Tinte), z. B. nicht-reaktives Cyan, und
reaktive magentafarbene und gelbe Tinten (reaktiv z. B. mit der
schwarzen Tinte), würde
ein Schwarz-zu-Farbe-Verlaufen für
gelbe (reaktive), magentafarbene (reaktive), rote (magentafarbene
und gelbe), blaue (cyanfarbene und magentafarbene) und grüne (gelbe
und cyanfarbene) Bereichsfüllungen,
die an Bereiche angrenzen, die mit der schwarzen Tinte gedruckt
werden, verringert werden, da zumindest eine der reaktiven Tinten
(z. B. Gelb oder Magenta) in dem farbigen Bereich vorhanden wäre. Es würde jedoch
keine Verlaufsteuerung vorliegen, wenn die nicht-reaktive Tinte, z. B. Cyan, neben Schwarz
gedruckt werden würde.
Daher kann es wünschenswert
sein, das Verlaufen zwischen allen Farben zu reduzieren oder zu
beseitigen, einschließlich
der ersten und der dritten Tinte.
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Um eine Verlaufverringerung zwischen
der ersten und der dritten Tinte zu erreichen wird ein Druckverfahren
verwendet (hierin bezeichnet als das Unterdruckverfahren), bei dem
ein Bereich (hierin bezeichnet als der erste Bereich), der mit der
ersten Tinte bedruckt werden soll (z. B. Schwarz) ferner zumindest
teilweise mit zumindest einer Tinte bedruckt wird (z. B. Magenta
oder Gelb), die mit der ersten Tinte reaktiv ist. Das Unterdruckverfahren
liefert die notwendige Immobilisierung des Farbmittels der ersten
Tinte mit Hilfe der Reaktion eines Bestandteils in der ersten Tinte
mit einem Bestandteil in oder einer Eigenschaft von der reaktiven
Tinte, derart, daß das
Farbmittel der ersten Tinte daran gehindert wird, in einen benachbarten
Bereich zu migrieren, der mit der nicht-reaktiven Tinte bedruckt
ist. Ferner kann ein Unterdruckverfahren verwendet werden, um andere
Drucksystemattribute zu verbessern, wie z. B. Schmierfestigkeit
der ersten Tinte.
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Die Farbmittel, die in den Tinten
verwendet werden, können
farbstoffbasiert oder pigmentbasiert sein. Wie er hierin verwendet
wird, bezieht sich der Ausdruck „Pigment" auf ein Farbmittel, das in dem wäßrigen Trägermittel
unlöslich
ist und dispergierte Farben umfaßt.
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Farbmittel
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Die Farbmittel, die in den Tinten
verwendet werden, können
entweder Farbstoff- oder Pigment-basiert sein. Die Auswahl von Farbmitteln
ist abhängig
von der bestimmten Druckanwendung. Wie in dem Fall des Farbmittels
für die
erste Tinte hängt
die Auswahl des Farbmittels ferner von dem gewählten Reaktionsmechanismus
ab, zum Beispiel der Verwendung von pH-empfindlichem Farbmittel
oder der Verwendung eines Präzipitierungsagenten
(z. B. mehrwertiges Metallsalz) oder einem anderen geeigneten Reaktionsmechanismus.
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Beispiele von geeigneten Farbmitteln,
die in der ersten Tinte verwendet werden, umfassen organische Farbstoffe,
die zumindest eine und vorzugsweise zwei oder mehr Karboxyl- und/oder Karboxylat-Gruppen
aufweisen, wobei Beispiele derselben in dem U.S.-Patent Nr. 4,963,189
aufgelistet sind (eingereicht durch Hindagolla und übertragen
an denselben Bevollmächtigten
wie den der vorliegenden Erfindung und hierin durch Bezugnahme aufgenommen),
und karboxylierte Pigmentdispersionen, die ein in Wasser unlösliches
Farbmittel (z. B. Pigment) aufweisen, das mit einem Dispersionsmittel
dispergiert ist, das vorzugsweise Karboxylatlöslichmachende Gruppen enthält, wie
z. B. jene, die in dem U.S.-Patent Nr. 5,085,698 und dem U.S.-Patent 5,555,008
offenbart sind, die beide hierin durch Bezugnahme aufgenommen sind.
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Farbmittel zur Verwendung in den
anderen Tinten, z. B. der zweiten, dritten und vierten Tinte, sind
in der Technik bekannt und z. B. in den zuvor genannten Patenten
und Anmeldungen beschrieben.
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Wäßriges Trägermittel
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Das wäßrige Trägermittel ist Wasser oder eine
Mischung aus Wasser und zumindest einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel,
wie in der Technik bekannt ist. Die Auswahl einer geeigneten Mischung hängt von
Anforderungen der spezifischen Anwendung ab, wie z. B. der gewünschten
Oberflächenspannung und
Viskosität,
dem ausgewählten
Farbmittel, der Trockenzeit der Tintenstrahltinte und dem Typ des
Papiers, auf das die Tinte gedruckt wird. Die Tinten können ferner
zusätzliche
Bestandteile aufweisen, wie z. B. Biozide, oberflächenwirksame
Mittel und ähnliches,
wobei jeder derselben ein verbreitet verwendeter Zusatz bei Tintenstrahldruckern
ist.
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Abhängig von dem Reaktionsmechanismus
können
die reaktiven Tinten zusätzliche
Bestandteile aufweisen. Wenn der Reaktionsmechanismus zum Reduzieren
eines Verlaufens z. B. durch Präzipitierung
eines pH-empfindlichen Farbmittels in der ersten Tinte erfolgt,
weist die reaktive zweite und vierte Tinte eine organische Säure in ausreichender
Menge auf, um das pH-empfindliche Farbmittel der ersten Tinte auf
Kontakt hin unlöslich
zu machen, wie in dem U.S.-Patent 5,679,143 und der U.S.-Anmeldung
08/567974 offenbart ist, die oben erwähnt wurden.
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Alternativ, wenn der Reaktionsmechanismus
auf der Verwendung eines Präzipitierungsagenten
basiert, wie z. B. mehrwertigen Metallsalzen, wie in den zuvor genannten
Patenten offenbart ist, enthalten die zweite und die vierte Tinte
einen Präzipitierungsagenten,
z. B. mehrwertiges Metallsalz.
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Druckverfahren
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Wie oben erwähnt wurde, wenn der Tintensatz
eine Tinte umfaßt,
die mit der ersten Tinte nicht reaktiv ist, kann ein Druckverfahren
(das Unterdruckverfahren) verwendet werden, um ein Verlaufen zwischen
der ersten Tinte und der nicht reaktiven Tinte zu reduzieren oder
um andere Drucksystemattribute zu verbessern. Beim Anwenden des
Verfahrens wird ein Bereich (hierin bezeichnet als der erste Bereich),
der mit der ersten Tinte gedruckt werden soll (z. B. Schwarz), ferner
zumindest teilweise mit zumindest einer Tinte bedruckt (z. B. Magenta
oder Gelb), die reaktiv mit der ersten Tinte ist, wodurch das Vermischen
von Farben zwischen dem ersten Bereich und einem zweiten Bereich
minimiert wird, der mit der nicht-reaktiven Tinte bedruckt werden soll.
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Das Druckverfahren, das verwendet
wird, um ein Verlaufen zwischen der ersten Tinte und der nicht-reaktiven
Tinte unter Verwendung des Tintensatzes der vorliegenden Erfindung
zu verringern weist das Drucken aus einem Tintenstrahldruckkopf
auf, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Bereitstellen
eines Tintenstrahltintensatzes, der Tinten aufweist, wobei die Tinten
ein wäßriges Trägermittel und
ein Farbmittel aufweisen, wobei der Tintensatz folgende Merkmale
aufweist:
zumindest zwei gegenseitig reaktive Tinten, wobei
die zumindest zwei gegenseitig reaktiven Tinten eine erste und eine
zweite gegenseitige reaktive Tinte aufweisen;
eine Tinte, die
nicht reaktiv mit den zumindest zwei gegenseitig reaktiven Tinten
ist;
Auswählen
eines ersten vorbestimmten Bereichs auf einem Druckmedium;
Drucken
von zumindest einem Tropfen von einer der gegenseitig reaktiven
Tinten auf den ersten vorbestimmten Druckbereich;
Drucken von
zumindest einem Tropfen der anderen gegenseitig reaktiven Tinte
auf den ersten Druckbereich, derart, daß der zumindest eine Tropfen
der anderen gegenseitig reaktiven Tinte zumindest teilweise mit
dem zumindest einen Tropfen der einen gegenseitig reaktiven Tinte überlappt,
wodurch der zumindest eine Tropfen der ersten gegenseitig reaktiven
Tinte auf dem Druckmedium immobilisiert wird;
Auswählen eines
zweiten vorbestimmten Druckbereichs auf dem Druckmedium benachbart
zu dem ersten Druckbereich; und
Drucken von zumindest einem
Tropfen der nicht-reaktiven Tinte auf den zweiten vorbestimmten
Druckbereich;
dadurch Minimieren des Vermischens des zumindest
einen Tropfens der ersten gegenseitig reaktiven Tinte mit dem zumindest
einen Tropfen der nicht-reaktiven Tinte auf dem Druckmedium, wodurch
ein Verlaufen zwischen dem zumindest einen Tropfen der ersten gegenseitig
reaktiven Tinte und dem zumindest einen Tropfen der nicht-reaktiven
Tinte reduziert wird.
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Fachleute auf dem Gebiet sollten
erkennen, daß die
Immobilisierung des Farbmittels der ersten Tinte unabhängig von
der Reihenfolge stattfinden kann, in der Tröpfchen der ersten Tinte und
der Tinte, die mit der ersten Tinte reaktiv ist, auf das Druckmedium
aufgebracht werden. Zum Beispiel kann Schwarz zuerst aufgebracht
werden, gefolgt durch das Magenta, oder das Magenta kann zuerst
aufgebracht werden, gefolgt durch das Schwarz. Auf ähnliche
Weise kann die nicht-reaktive Tinte in einer beliebigen Reihenfolge
im Hinblick auf die Reihenfolge der Tropfenaufbringung für die gegenseitig
reaktiven Tinten aufgebracht werden, so lange das Farbmittel der
ersten Tinte durch die zweite Tinte immobilisiert wird. Zum Beispiel
kann Cyan in dem zweiten Bereich aufgebracht werden, gefolgt durch
Magenta und danach Schwarz in dem ersten Bereich; oder das Magenta
und Schwarz kann in dem ersten Bereich aufgebracht werden, zuerst
gefolgt durch Cyan, das in dem zweiten Bereich aufgebracht wird.
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Beispiele
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Um die Effektivität der vorliegenden Erfindung
zu demonstrieren, wurden zwei Tintensätze vorbereitet. Jeder Tintensatz
wies eine erste, eine zweite, eine dritte und eine vierte Tinte
auf, wobei die erste Tinte reaktiv mit der zweiten und der vierten
Tinte war. Bei einem Ausführungsbeispiel
bezogen sich die erste, zweite, dritte und vierte Tinte auf schwarze,
magentafarbene, cyanfarbene bzw. gelbe Tinten. Es wird jedoch darauf
hingewiesen, daß die
Erfindung nicht auf die Auswahl von Farben für jede der ersten bis zur vierten
Tinte beschränkt sein
soll. Der erste Tintensatz war der Steuerungssatz, wobei schwarze
Tinte reaktiv mit der cyanfarbenen Tinte war, unter Verwendung des
pH-empfindlichen Farbmittelverlaufmechanismus, der oben beschrieben
wurde. Bei dem Steuerungssatz enthielt schwarze Tinte ein schwarzes
Kohlenstoffpigment, das mit einem karboxylierten Dispersionsmittel
(pH-empfindliches Farbmittel) dispergiert war, und die magentafarbene,
gelbe und cyanfarbene Tinte (Zieltinten) enthielt organische Säuren und
wies einen pH-Wert auf, der ausreichend niedrig war, um eine Präzipitierung
des Farbmittels in der schwarzen Tinte zu verursachen. Der zweite
Tintensatz enthielt dieselben schwarzen, magentafarbenen und gelben
Tinten, aber die cyanfarbene Tinte enthielt die organische Säure nicht
und wies einen pH-Wert auf, der höher war, als für die Präzipitierung
des Farbmittels in der schwarzen Tinte notwendig war, und war somit
nicht reaktiv mit der schwarzen Tinte.
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Fachleute auf dem Gebiet würden jedoch
erkennen, daß die
Erfindung nicht auf pigmentierte Tinten beschränkt ist und auch nicht auf
die Verwendung eines pH-empfindlichen Mecha nismus beschränkt ist,
wie die Basis der Reaktion zwischen der ersten und der dritten und
der vierten Tinte.
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Ein Farbe-zu-Farbe-Verlaufen wurde
durch Druckblöcke
unterschiedlicher Farben benachbart zueinander auf normalem Papier
bewertet, unter Verwendung eines Hewlett-Packard DeskJet 870C-Druckers
und der entsprechenden Einzel- und Drei-Kammer-Druckkassetten.
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Es wurden zwei Gruppen von Skizzen
für jeden
der zwei Tintensätze
erzeugt. In jeder Gruppe von Skizzen wurden Blöcke von Schwarz benachbart
zu Blöcken
von Cyan gedruckt, und nachfolgend wurden die gedruckten Proben
visuell nach ungewollter Migration von Farbe von einem Block zu
einem anderen untersucht, insbesondere einer Migration von Schwarz
in Cyan. Bei der ersten Gruppe von Skizzen wurde der Bereich auf
dem Druckmedium, der schwarze Tinte empfangen sollte, zuerst mit
entweder der ersten oder der vierten Tinte unterdruckt. Bei der
zweiten Gruppe wurde die schwarze Tinte auf das Druckmedium ohne
ein Unterdrucken aufgelegt.
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1(a) bis 1(d) sind Linienzeichnungen,
die das Verlaufen darstellen, das zwischen schwarzer und cyanfarbener
(dargestellt durch dünne
vertikale Linien) Tinte für
jeden der Tintensätze
und jede Gruppe von Skizzen auftritt. Tabelle 1 faßt die Ergebnisse
der visuellen Inspektion der Skizzen für das Verlaufverhalten zusammen.
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Wie aus 1(a) bis 1(d) und
den Ergebnissen in Tabelle I ersichtlich ist, wiesen Proben, die
unter Verwendung von nicht-reaktivem Cyan und dem Unterdruckverfahren
erzeugt wurden, eine ausgezeichnete Verlaufverringerung auf.
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Die Zuverlässigkeit der Tintensätze wurde
durch Messen der Wirkung von reaktivem über nicht-reaktivem Cyan beim
Erzeugen von ausgefüllten
Bereichsfüllungen
bewertet. Zwei Gruppen von einstückigen
Dreikammer- (oder Dreireservoir-) Druckkassetten wurden mit Tinte
gefüllt.
Bei der ersten Gruppe, unter Verwendung der Tinten aus dem Steuerungstintensatz,
wurde reaktives Cyan in die mittlere Tintenkammer plaziert, wobei
die äußeren zwei
Tintenkammern mit schwarzer Tinte gefüllt wurden. Bei der zweiten
Gruppe, unter Verwendung der Tinten aus dem Tintensatz 2, enthielt
die mittlere Tintenkammer nicht-reaktives Cyan und die äußeren zwei
Tintenkammern wurden mit schwarzer Tinte gefüllt. Druckproben, die schwarze
Bereichsfüllungen aufwiesen,
wurden mit jeder Gruppe von Druckkassetten erzeugt. Die optische
Dichte für
die Bereichsfüllungen
wurde unter Verwendung eines handelsüblichen Densitometers und standardmäßiger Meßverfahren
gemessen. Die Druckköpfe
wurden dann entladen, währenddessen
cyanfarbene Tinte aus der Cyantintenkammer mit schwarzer Tinte aus
den Schwarztintenkammern auf der oberen Platte des Druckkopfes vermischt wurde.
Dieselben Druckkassetten wurden dann wiederverwendet, um neue Druckproben
zu erzeugen. Die optische Dichte für die „Nach- Entladen"-Bereichsfüllungen wurden gemessen. Die
optische Dichte der „Vor-Entladen"- und „Nach-Entladen"-Proben wurden in
Tabelle II unten berichtet:
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Wie aus den Daten ersichtlich ist,
wiesen Druckkassetten, die reaktives Cyan in der mittleren Kammer aufwiesen,
eine niedriger optische Dichte nach dem Entladen auf. Die niedrigere
optische Dichte war aufgrund der Reaktion der reaktiven cyanfarbenen
Tinte mit der schwarzen Tinte und verursachte zumindest teilweise verstopfte
Düsen,
die der schwarzen Tinte zugeordnet waren. Die optische Dichte, die
mit den Druckkassetten erhalten wurde, die nicht-reaktives Cyan
aufwiesen, wurde durch das Entladen der Druckkassetten nicht beeinträchtigt.
Es ist wünschenswert,
eine konstante optische Dichte während
der Lebensdauer der Tintenstrahldruckkassetten zu haben.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Der vorliegende Tintensatz und das
Druckverfahren zum Reduzieren von Verlaufen sollen eine handelsübliche Verwendung
beim Tintenstrahldrucken finden.
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Somit wurde ein Tintensatz und ein
Verfahren zum Tintenstrahldrucken unter Verwendung desselben offenbart,
die die Vorteile von reaktiven Tinten nutzten, während eine Flexibilität bei dem
Entwurf der Tinten und der Architektur der Tintenstrahldrucksysteme
ermöglicht
wurde, in denen dieselben verwendet werden. Es ist für Fachleute
auf dem Gebiet offensichtlich, daß verschiedene Änderungen
und Modifikationen von offensichtlicher Eigenschaft durchgeführt werden
können,
ohne von dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, und daß alle solchen Änderungen
und Modifikationen derart betrachtet werden, daß dieselben innerhalb des Schutzbereichs
der Erfindung fallen, wie er durch die beiliegenden Ansprüche definiert
ist.
