DE60032084T2

DE60032084T2 - Tinte, Tintensatz und Bildaufzeichnungsverfahren zur Verbesserung der Dichtheit von tintenstrahlbedruckten Bildern

Info

Publication number: DE60032084T2
Application number: DE60032084T
Authority: DE
Inventors: Koichi Ohta-ku Osumi; Shinya Ohta-ku Mishina; Tomonari Ohta-ku Watanabe
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-14
Publication date: 2007-06-14
Anticipated expiration: 2020-09-15
Also published as: DE60032084D1; EP1086997A3; ES2277812T3; EP1086997A2; EP1086997B1; US6521034B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tinte, einen Tintensatz, eine Tintenkartusche, eine Aufzeichnungseinheit, ein Farbbildaufzeichnungsgerät, ein Bildaufzeichnungsverfahren, ein Verfahren für die Erzeugung eines Farbbildes und ein Verfahren für die Verbesserung der Dichte eines mit Tintenstrahlen aufgezeichneten Bildes.
Verwandter Stand der Technik
Tinten unter Verwendung von Ruß, welcher ein schwarzer färbender Stoff ist, der Drucke mit hoher optischer Dichte und hervorragenden Beständigkeitseigenschaften und Ähnlichem zur Verfügung stellen kann, wurden bisher als schwarze Tinten für Schreibutensilien (Füllfederhalter, Filzstifte, Kugelschreiber, usw.) und als schwarze Tinten für das Tintenstrahlen vorgeschlagen.
In den vergangenen Jahren erfolgten ausführliche Untersuchungen und Entwicklungen wurden mit verschiedenen Ansätzen für die Zusammensetzungen und den physikalischen Eigenschaften von Tinten durchgeführt, so dass eine gute Aufzeichnung selbst auf normalem Papier („plain paper"), wie etwa Kopierpapier, Berichtpapier, Notizpapier, Briefpapier, gebundenes Papier und durchgängigen Papierzetteln erfolgen kann, welche gewöhnlich in Büros verwendet werden. Zum Beispiel offenbaren die japanischen Patentanmeldungen Offenlegungsschriften Nr. 61-283875 und 64-6074 Pigmenttinten auf Wassergrundlage, die Ruß und ein Dispersionsmittel umfassen. Die japanische Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 8-3498 zeigte das technische Problem auf, dass, wenn eine Tinte mit Ruß zusammen mit einem Dispersionsmittel als eine Tinte für einen Tintenstrahldrucker verwendet wird, der Ausstoß instabil wird, oder eine ausreichende optische Dichte nicht erzielt wird, und offenbart eine Pigmenttinte auf Wassergrundlage unter Verwendung eines selbst-dispergierenden Rußes, aber ohne Verwendung eines Dispersionsmittel, als eine Tinte, die ein derartiges Problem lösen kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn Drucken auf Papier mit hoher Permeabilität bzw. Durchlässigkeit, wie etwa normales Papier, mit den herkömmlichen Tinten auf Wassergrundlage erfolgt, kann die Schärfe der gedruckten Zeichen beeinträchtigt werden, oder die Bilddichte kann verschlechtert sein, wobei die Bildqualität in einigen Fällen beeinträchtigt wird. Um ein derartiges Problem zu lösen, wird in Betracht gezogen die färbende Fähigkeit der Tinten dadurch zu verbessern, dass man sie in ein Aufzeichnungsmedium nicht so weit wie möglich eindringen lässt. In diesem tritt jedoch ein weiteres Problem auf: die Tinten verbleiben auf dem Aufzeichnungsmedium ohne in das Aufzeichnungsmedium einzudringen, und ein so genanntes „Ausbluten" („bleeding") zwischen verschiedenen Farben tritt an den Grenzen zwischen ihnen auf, wenn ein Farbbild erzeugt wird.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die vorher beschriebenen Probleme, die im Stand der Technik auftreten, zu lösen, und eine Tinte, einen Tintensatz, eine Tintenkartusche, eine Aufzeichnungseinheit, ein Farbbildaufzeichnungsgerät, ein Bildaufzeichnungsverfahren und ein Verfahren zur Erzeugung eines Farbbildes zur Verfügung zu stellen, welche den Einfluss der Art des Aufzeichnungsmediums auf die Bildqualität vermeiden kann, Bilder mit hervorragender Bildqualität stabil vorsehen kann, wirkungsvoll das Auftreten von Ausbluten nach der Erzeugung der Farbbilder hemmen kann, und die hervorragend in der langfristigen Gebrauchsfähigkeit der Tinte sind.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tinte für das Tintenstrahlen auf Wassergrundlage zur Verfügung zustellen, welche Bilder mit extrem hoher optischer Dichte vorsehen kann, welche eine geringe Abhängigkeit der Bilddichte vom Aufzeichnungsmedium zeigt, eine hervorragende Stabilität hat, und nur schwerlich ein Ausbluten mit einer anderen Farbtinte auf einem Aufzeichnungsmedium verursachen kann, wenn sie beim Farbaufzeichnen verwendet wird.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur weiteren Verbesserung der Dichte eines durch ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren erhaltenen Bildes unter Verwendung einer Tinte zur Verfügung zu stellen, die einen selbst-dispergierenden Ruß enthält.
Die vorhergehenden Aufgaben können durch die im Folgenden beschriebene vorliegende Erfindung erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird folglich eine Tinte zur Verfügung gestellt mit wenigstens einem Salz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und mit einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ebenfalls eine Tinte zur Verfügung gestellt mit wenigstens einem Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄, CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und mit einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 0,45 (mmol/g), wobei die Tinte im Wesentlichen keine Änderung in der Viskosität unterzogen wird, selbst wenn sie für einen Monat in einer Umgebung von 60°C gelagert wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Tintensatz zur Verfügung gestellt, der, in Kombination mit einer Farbtinte auf Wassergrundlage, die wenigsten ein färbendes Material, ausgewählt aus färbendem Materialien wie Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau umfasst, und der die vorher beschriebene Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Tintenkartusche mit einem Tintenbehälter zur Verfügung gestellt, welcher die vorher beschrieben Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung enthält.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine Aufzeichnungseinheit zur Verfügung gestellt mit einem Tintebehälterteil, der eine Tintenstrahltinte und einen Kopfteil für den Ausstoß der Tinte umfasst, wobei die Tintenstrahltinte wenigstens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃ umfasst, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einen selbst- dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen an seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) umfasst.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Bildaufzeichnungsgerät mit einer Tintenstrahltinte und einem Aufzeichnungskopf für den Ausstoß in der Tinte zur Verfügung gestellt, wobei die Tintenstrahltinte wenigstens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃ umfasst, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einen selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen an seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Farbbildaufzeichnungsgerät mit einem Tintenbehälterteil zur Verfügung gestellt, der wenigstens eine Tintenstrahltinte enthält, die wenigstens ein Salz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃ umfasst, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einen selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) umfasst, einem weiteren Tintenbehälterteil, der eine Tintenstrahlfarbtinte auf Wassergrundlage enthält, die wenigstens ein färbendes Material ausgewählt aus färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau umfasst, und mit Aufzeichnungskopfteilen für den entsprechenden Ausstoß der Tinten, die in den entsprechenden Tintenbehälterteilen enthalten sind.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Bilderzeugungsverfahren mit dem Schritt des Ausstoßens einer Tinte mit wenigstens einem Salz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und mit einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²), in Richtung der Oberfläche eines Aufzeichnungsmedium, um die Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen, wodurch ein Bild aufgezeichnet wird.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Erzeugung eines Farbbildes zur Verfügung gestellt, mit den Schritten des Ausstoßens einer ersten Tinte auf Wassergrundlage mit wenigstens einem färbenden Material, ausgewählt aus färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau in die Richtung der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums, um die Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen; und Ausstoßen einer zweiten Tintenstrahltinte mit wenigstens einem Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²), in die Richtung der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, um die zweite Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen.
Wenn ein derartiger Aufbau eingesetzt wird, kann die Dispergierbarkeit des selbst-dispergierenden Rußes in der Tinte noch stärker durch Erzeugung der Dichte der funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche in einem Niveau von wenigstens 1,8 (μmol/m²) oder wenigsten 0,45 (mmol/g) stabilisiert werden. Andererseits ist das Salz in der Tinte enthalten, wodurch die Feststoff-Flüssigkeitsabtrennung in der Tinte, nachdem die Tinte auf das Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird, schnell verursacht werden kann, und sowohl die Stabilität des selbst-dispergierenden Rußes in der Tinte und die Bilddichte durch die Tinte, welches bisher als schwer vereinbar angesehen wurde, in einem hohen Grad vereinbart werden kann. Durch die Beschleunigung der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung kann das Ausbluten mit einer anderen Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium, wenn eine derartige Tinte beim Aufzeichnen eines Farbbildes verwendet wird, wirkungsvoll gehemmt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin eine wasserlösliche Tintenstrahltinte mit einem selbst-dispergierenden Ruß zur Verfügung gestellt, der einen mittleren Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm hat, und der stabil in einem wässrigen Medium dispergiert werden kann, und mit einem Salz, wobei die Dichte eines durch die Tinte erhaltenen Bildes verringert wird, wenn das Salz nicht enthalten ist.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Verfahren zur Verbesserung der Bilddichte eines mit Tintenstrahlen aufgezeichneten Bildes zur Verfügung gestellt, das mit einer Tinte erzeugt wird, die einen selbst-dispergierenden Ruß mit einem mittleren Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm umfasst, und der stabil in einem wässrigen Medium dispergiert ist, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Salz als ein Mittel für die Hemmung der Penetration des selbst-dispergierenden Rußes in das Innere eines Aufzeichnungsmediums in der Tinte enthalten ist.
Durch Einsatz einer derartigen Ausführungsform kann ein Bild mit einer derartig hohen Dichte erhalten werden, die nicht durch die alleinige Verwendung eines selbst-dispergierenden Rußes mit einem großen Teilchendurchmesser erzielt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 ist eine Längsquerschnittsansicht, die einen Kopf eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Die 2 ist eine quer hindurch laufende Querschnittsansicht, genommen entlang der Linie 2-2 in der 1.
Die 3 stellt schematisch einen Mehrfachkopf dar.
Die 4 ist eine schematische perspektivische. Ansicht, die ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät gemäß einer Ausführungsform darstellt.
Die 5 ist eine Längsquerschnittsansicht einer Tintenkartusche gemäß einer Ausführungsform.
Die 6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Aufzeichnungseinheit darstellt.
Die 7 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die einen weiteren beispielhaften Aufbau eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes darstellt.
Die 8 stellt schematisch einen Aufzeichnungskopf dar, in welchem 4 Tintenkartuschen installiert sind.
Die 9 stellt schematisch den Aufbau dar, dass 4 Aufzeichnungsköpfe auf einem Schlitten angeordnet sind.
Die 10A, 10B und 10C stellen schematisch ein Verfahren der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung zu dem Zeitpunkt dar, an dem eine salzhaltige Pigmenttinte auf ein Aufzeichnungsmedium aufgebracht wurde.
Die 11A, 11B und 11C stellen schematisch ein Verfahren für die Feststoff-Flüssigkeit-Trennung zu dem Zeitpunkt dar, an dem eine Pigmenttinte ohne Salz auf ein Aufzeichnungsmedium aufgebracht wurde.
Die 12 stellt diagrammartig die Änderungstendenz in der Dichte von Bildern dar, die durch eine salzhaltige Tinte und eine Tinte ohne Salz erhalten werden, wenn der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Rußes, der in beiden Tinten enthalten ist, geändert wird.
Die 13 stellt schematisch und diagrammartig die Beziehung zwischen der Dichte der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des selbst-dispergierenden Rußes und der Dichte eines Bildes dar, das durch eine Tinte erhalten wird, die einen derartigen Ruß enthält.
Die 14 ist eine schematische Perspektivansicht, die die Hauptteile in einem beispielhaften Tintenstrahldrucker dargestellt, in dem ein flüssigkeitsausstoßender Kopf installiert werden kann.
Die 15 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine beispielhafte Tintenstrahlkartusche ausgestattet mit dem Tintenstrahlausstoßkopf darstellt.
Die 16 ist eine schematische Perspektivansicht, die typischerweise die Hauptteile eines beispielhaften Flüssigkeitsausstoßkopfes darstellt.
Die 17 ist eine Konzeptansicht, die einen aus dem beispielhaften Flüssigkeitsausstoßkopf herausgezogenen Teil darstellt.
Die 18 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil der Ausstoßöffnungen, die in der 17 gezeigt werden, darstellt.
Die 19 stellt schematisch einen Zustand dar, dass eine Tinte an dem Tintenausstoßteil, der in der 18 gezeigt wird, angehaftet wird.
Die 20 stellt in typischer Weise einen Hauptteil in der 17 dar.
Die 21 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht und einen Ausstoßvorgang in der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 22–28 darstellt.
Die 22 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 und 23 bis 28 darstellt.
Die 23 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21, 22 und 24 bis 28 darstellt.
Die 24 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 in dem Flüssigkeitsausstoßkopf entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 bis 23 und 25 bis 28 darstellt.
Die 25 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer X-X perspektivischen Schnittform in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 bis 24 und 26 bis 28 darstellt.
Die 26 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 bis 25, 27 und 28 darstellt.
Die 27 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 bis 26 und 28 darstellt.
Die 28 ist eine schematische Querschnittsansicht, die einer Schnittansicht in X-X Perspektive in der 20 entspricht, und einen Ausstoßvorgang der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsausstoßkopf über die Zeit zusammen mit den 21 bis 27 darstellt.
Die 29 ist eine schematische Perspektivansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, welches ein Beispiel für das Flüssigkeitsausstoßgerät ist, in welchem der Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß der vorliegenden Erfindung installiert und eingesetzt werden kann.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird hiernach ausführlich durch die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Eine Tinte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst als einen Färbender Stoff einen selbst-dispergierenden anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) und ein spezifisches Salz. Eine Tinte gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das spezifische Salz und einen selbst-dispergierenden anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 0,45 (mmol/g), und die Tinte im Wesentlichen keiner Änderung in der Viskosität unterzogen wird, selbst wenn sie für einen Monat in einer Umgebung von 60°C gelagert wird. Die Tinten werden allgemein durch Dispersion oder Lösung dieser Bestandteile in einem wässrigen Medium hergestellt. Die Dispersionsstabilität des selbst-dispergierenden Rußes in den Tinten kann wie vorher beschrieben weiterhin durch Auswahl des selbst-dispergierenden Rußes mit einer derartigen Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche, verbessert werden.
Die Bestandteile der Tinten werden ausführlich beschrieben.
(Salz)
Das spezifische Salz wird zuerst ausführlich beschrieben. Das Salz ist wenigstens eines ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt. Beispiele des Alkalimetalls, dargestellt durch M¹, enthalten Li, Na, K, Rb und Cs. Beispiele des organischen Ammonium enthalten Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Trihydroxymethylamin, Dihydroxymethylamin, Monohydroxymethylamin, Monoethanolammonium, Diethanolammonium und Triethanolammonium. Die Ammoniumgruppen werden von ihren entsprechenden organischen Aminen abgeleitet.
Die Tinten sind so aufgebaut, dass ein derartiges wie vorher beschriebenes Salz in einer Tinte enthalten ist, die einen selbst-dispergierenden anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) enthält, welcher nachfolgend beschrieben wird, wodurch die Bildung von Bildern mit hoher Qualität möglich wird, selbst wenn das Drucken auf Papier mit hoher Permeabilität erfolgt, wodurch vorher Bilder mit hoher Qualität schwer mit den herkömmlichen Tinten auf Wassergrundlage zu erzielen waren, z.B. normales Papier. Wenn z.B. das Drucken auf einem Papier mit einer hohen Permeabilität mit den herkömmlichen Tinten auf Wassergrundlage durchgeführt wird, kann die Schärfe der gedruckten Zeichen beeinträchtigt sein oder die Bilddichte kann in einigen Fällen verschlechtert sein. Gemäß der Tinten jedoch werden derartige Schwierigkeiten gelöst. Der Grund dafür, warum derartige hervorragende Wirkungen erzielt werden, ist nicht eindeutig bekannt, aber die Erfinder haben die folgenden Vermutungen.
Wenn z.B. die Tinte auf die Oberfläche des Papiers als ein Aufzeichnungsmedium durch ein Tintenstrahlverfahren ausgestoßen wird, um sie darauf aufzubringen, tritt die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung schnell in der Tinte auf, nachdem sie auf der Papieroberfläche abgelagert ist, obwohl ein Rußpigment als ein färbender Stoff stabil in der Tinte dispergiert ist (als Faktoren, die diese Feststoff-Flüssigkeits-Trennung verursachen, werden Kapillarität, Verdampfen von Wasser usw. in Betracht gezogen). Daher wird angenommen, dass das vorher beschriebene Phänomen, dass die Schärfe oder Dichte des Bildes beeinträchtigt wird, nur schwerlich auftritt. Genauer gesagt, diffundiert die gesamte Tinte in das Papier, das als das Aufzeichnungsmedium verwendet wird, wenn das Papier einer hohen Permeabilität hat, falls die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in der Tinte langsam auf dem Aufzeichnungsmedium auftritt. Im Ergebnis wird die Schärfe (Qualität der Zeichen) der gedruckten Zeichen beeinträchtigt und gleichzeitig wird natürlich die Bilddichte verringert, weil die Tinte tief in das Papier eindringt. Wenn jedoch die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung auf dem Aufzeichnungsmedium wie in der Tinte schnell auftritt, wird der färbende Stoff schwerlich in das Innere des Papiers eindringen und so kann kein tiefes Eindringen des färbende Stoffs in das Aufzeichnungsmedium wie etwa Papier auftreten. Wenn die Tinte verwendet wird, welche schnell einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennung auf dem Aufzeichnungsmedium unterzogen wird, kann ein Bild in hoher Qualität erhalten werden, das hervorragend in der Farbentwicklungseigenschaft ist und nicht die Schärfe und Ähnliches beeinträchtigt, unabhängig von der Art des verwendeten Aufzeichnungsmediums (mit anderen Worten wird das Bild schwerlich durch Faktoren beeinträchtigt, die von der Art des Papiers abhängen, wie etwa den Grad der Permeabilität), selbst wenn das Drucken auf Papier mit relativ hoher Permeabilität durchgeführt wird. Ferner führt die Verwendung der Tinte ebenfalls einem derartigen Effekt, dass die Bilddichte (Reflexionsdichte) aufgrund des vorher beschriebenen Phänomens im Vergleich mit der Verwendung einer Tinte erhöht wird, zu der das Salz noch nicht zugegeben ist, wenn das gleiche Papier für das Drucken verwendet wird.
Die Erfinder glauben, dass der größte Faktor für die schnelle Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der Tinte auf dem Verdampfen von Wasser nach dem Ausstoßen beruht. Natürlich ist die Kapillarität in dem Papier, auf welchem die Tinte aufgebracht wird, ebenfalls ein Faktor, der die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung verursacht. Jedoch nehmen die Erfinder an, dass der größte Faktor durch den die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung auf dem Aufzeichnungsmedium schnell in der Tinte verursacht wird, auf dem Verdampfen von Wasser nach dem Ausstoßen auf der Grundlage der folgenden Tatsache beruht. Als das Ergebnis einer Untersuchung der Erfinder wurde gefunden, dass die Tinte im Vergleich mit einer Tinte die kein Salz enthält selbst auf einer reinen Glasoberfläche einer schnelleren Feststoff-Flüssigkeits-Trennung unterzogen wird. Diese Tatsache zeigt nämlich sicher an, dass die Tinte der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung selbst in einem Zustand unterzogen wird, in dem die Kapillarität nicht auftritt. Demgemäß folgerten die Erfinder, dass der größte Faktor, der die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in der Tinte verursacht, das Verdampfen von Wasser nach dem Ausstoßen ist.
Ferner hat die Tinte die weitere Wirkung, dass, wenn sie bei der Erzeugung eines Farbbildes verwendet wird, das Auftreten von Ausbluten von verschiedenen Farben an den Grenzen zwischen ihnen wirkungsvoll vermieden werden kann. Es wird ebenfalls angenommen, dass eine derartige Wirkung auf der schnellen Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium beruht. Genauer gesagt wird, wenn die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der Tinte schnell auftritt, das Lösungsmittel in der Tinte unmittelbar von dem färbenden Stoff getrennt und dringt tief in das Papier ein, so dass die Verfestigung des färbenden Stoffs schnell auftritt. Im Ergebnis, selbst wenn Tinten mit verschiedenen Farbtönen ausgestoßen werden, so dass sie einander auf dem Papier nach der Ausbildung eines Farbbildes überlappen, wird der färbende Stoff in einer der Tinten schwerlich auf die Seite der benachbarten Tinte mit einer unterschiedlichen Farbe ausbluten, so dass das Auftreten von Ausbluten wirkungsvoll vermieden wird. Zusätzlich wird die Tinte daran gehindert, dass sich ihre Viskosität bei der Langzeitlagerung erhöht, da die Tinte ein selbst-dispergierenden Ruß mit einer spezifischen Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche als ein färbender Stoff verwendet. Im Ergebnis ist die Tinte hervorragend in der Langzeitgebrauchsfähigkeit. Es wird angenommen, dass dies zum Erzielen einer stabilen Erzeugung von Bildern in hoher Qualität beiträgt.
(Selbst-dispergierender Ruß)
Der selbst-dispergierende anionische Ruß, der in den Tinten als ein färbender Stoff enthalten ist, wird hiernach ausführlich beschrieben. Beispiele des selbst-dispergierenden Ruß, der die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung aufbaut, enthält anionisch geladenen Ruß, an dessen Oberfläche wenigstens eine hydrophile Gruppe direkt oder über eine andere Atomgruppe gebunden ist. Wenn ein Ruß mit einer derartigen Struktur verwendet wird, ist es nicht notwendig, ein Dispersionsmittel für die Dispersion des Rußes in einer Tinte wie einer herkömmlichen Tinte zuzugeben.
Beispiele des selbst-dispergierenden Rußes, der anionisch geladen ist, enthalten die, die durch Bindung z.B. einer der im Folgenden beschriebenen hydrophilen Gruppen an die Oberfläche des Rußes erhalten werden:
-COO(M²), -SO₃(M²)₂, -PO₃H(M²) und -PH₃(M²)₂,
wobei M² ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium ist.
Von diesen wird ein Ruß als ein färbender Stoff für die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt verwendet, der durch Bindung einer hydrophilen Gruppe, wie etwa -COO(M²) oder -SO₃(M²)₂, an die Oberfläche davon anionisch geladen ist, da seine Dispergierbarkeit in den Tinten gut ist. Von denen, die durch "M²" in den vorher beschriebenen hydrophilen Gruppen dargestellt werden, enthalten spezifische Beispiele des Alkalimetalls Li, Na, K, Rb und Cs, und spezifische Beispiele des organischen Ammonium enthalten Methylammonium, Dimethylammonium, Trimethylammonium, Ethylammonium, Diethylammonium, Triethylammonium, Monohydroxymethylamin, Dihydroxymethylamin und Trihydroxymethylamin.
Die Tinte, die den selbst-dispergierenden Ruß, in welchem M² ein Ammonium ist, als ein färbender Stoff enthält, kann die Wasserfestigkeit der damit erzeugten aufgezeichneten Bilder stärker verbessern. Demgemäß kann von diesem Gesichtspunkt ein derartiger Ruß besonders bevorzugt verwendet werden. Es wird angenommen, dass dies an der Tatsache liegt, dass, wenn eine derartige Tinte auf einem Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird, das Ammonium zersetzt und Ammoniak verdampft wird, und dann die an die Oberfläche des Rußes gebundene hydrophile Gruppe zum H-Typ wird, und ihre Hydrophilizität verliert. Der selbst-dispergierende Ruß, in welchem M² ein Ammonium ist, kann in Übereinstimmung mit z.B. einem Verfahren hergestellt werden, in welchem selbst-dispergierender Ruß, in welchem M² ein Alkalimetall ist, einem Ionenaustausch unterzogen wird, um das Alkalimetall (M²) durch das Ammonium zu substituieren, oder ein Verfahren, in welchem eine Säure zu dem selbst-dispergierenden Ruß gegeben wird, um ihm zum H-Typ zu verändern, und dann wird Ammoniumhydroxid zugegeben, um das H (M²) durch Ammonium zu substituieren.
Als ein Verfahren für die Herstellung des anionisch geladenen selbst-dispergierenden Rußes kann z.B. ein Verfahren erwähnt werden, in welchem Ruß einer Oxidationsbehandlung mit Natriumhypochlorit unterzogen wird. Durch dieses Verfahren kann eine -COON_a-Gruppe, welche eine hydrophile Gruppe ist, chemisch an die Oberfläche des Rußes gebunden werden.
Derartig verschiedene hydrophile Gruppen, wie vorher beschrieben, können direkt an die Oberfläche des Rußes gebunden werden. Alternativ können sie indirekt an die Oberfläche des Rußes durch Einfügen einer anderen Atomgruppe zwischen der Oberfläche des Rußes und einer derartigen hydrophilen Gruppe gebunden werden. Spezifische Beispiele der Atomgruppe enthalten gradkettige oder verzweigte Alkylengruppen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe und eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppe. Beispiele von Substituentengruppen an der Phenylengruppe und der Naphthylengruppe enthalten gradkettige oder verzweigte Alkylgruppen mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen. Spezifische Beispiele der Kombination der Atomgruppe und der hydrophilen Gruppe enthalten -C₂H₄-COO(M²), -Ph-SO₃(M²)₂ und -Ph-COO(M²), wobei Ph eine Phenylengruppe ist.
In der vorliegenden Erfindung können zwei oder mehr Sorten von selbst-dispergierenden Ruß geeigneterweise aus den vorher beschriebenen selbst-dispergierenden Rußen ausgewählt werden, um sie als einen färbenden Stoff für die Tinte zu verwenden. Die Menge des in die Tinte gegebenen selbst-dispergierenden Rußes ist bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt von 1 bis 10 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte. Durch Einstellung der Menge des selbst-dispergierenden Rußes innerhalb dieses Bereiches kann der selbst-dispergierende Ruß einen befriedigend dispergierten Zustand in der Tinte beibehalten. Wenn die Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung zubereitet wird, kann ein weithin bekannter Farbstoff als ein anderer färbender Stoff zusätzlich zu den selbst-dispergierenden Ruß für den Zweck der Einstellung des Farbtons der Tinte zugegeben werden.
Von den vorher beschriebenen verschiedenen Arten von selbst-dispergierenden Ruß ist M² in den folgenden hydrophilen Gruppen gebunden an die Oberfläche des Rußes wie vorher beschrieben besonders bevorzugt ein Ammonium oder ein organisches Ammonium:
-COO(M²), -SO₃(M²)₂ und -PO₃H(M²) oder -PO₃(M²)₂, wobei M² ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium ist.
Die Untersuchung durch die Erfinder ergab, dass das in Kombination mit dem selbst-dispergierenden Ruß verwendete Salz in den Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung bevorzugt ein Salz ist, in welchem M¹ in den folgenden Salzen identisch mit M² ist:
(M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt.
Genauer gesagt, haben die Erfinder im Verlauf einer Untersuchung bezüglich der Effekte durch die Zugabe eines Salzes zu einer Tinte mit einem selbst-dispergierenden Ruß gefunden, dass, wenn M² (Gegenion) in der hydrophilen Gruppe des selbst-dispergierenden Rußes identisch mit M¹ ist, die Stabilität der Tinte besonders verbessert wird. Der Grund, warum ein derartiger Effekt durch ein mit M² identisches M¹ erzielt wird, ist nicht eindeutig bekannt. Jedoch wird angenommen, da kein Salzaustauschen mit dem Gegenion in der hydrophilen Gruppe des selbst-dispergierenden Rußes und dem Salz in der Tinte auftritt, wird die Dispersionsstabilität des selbst-dispergierenden Rußes stabil aufrechterhalten.
Wenn sowohl M¹ als auch M² Ammonium sind, kann die Wasserbeständigkeit oder -festigkeit der resultierenden aufgezeichneten Bilder zusätzlich zu der Wirkung der Stabilisierung der Eigenschaften der Tinten stärker verbessert werden. Wenn Ph-COO(NH₄) (Ammoniumbenzoat) als das Salz, das zu diesem Zeitpunkt in der Tinte enthalten ist, verwendet wird, kann eine äußerst hervorragende Wirkung, selbst bei der Wiederausstoßstabilität der Tinte aus einer Öffnung in einem Tintenstrahlkopf, bei dem das Tintenstrahlaufzeichnen unterbrochen wird, erzielt werden.
Als das Ergebnis einer weiteren Untersuchung durch die Erfinder wurde gefunden, dass, wenn Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²) von derartig anionisch geladenen selbst-dispergierenden Ruß, wie vorher beschrieben, verwendet wird, wird ein Anstieg in der Viskosität der Tinte durch Langzeitlagerung selbst dann vermieden, wenn das vorher beschriebene Salz, das notwendig ist, um wirkungsvoll das Ausbluten zu vermeiden, zu der Tinte gegeben wird, so dass eine Tinte mit äußerst hervorragender Langzeitgebrauchsfähigkeit ohne Zugabe eines Dispersionsmittels oder einer Dispersionshilfe zur Verfügung gestellt werden kann.
Als ein Verfahren für die Messung der Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche zu diesem Zeitpunkt gibt es z.B. ein Verfahren, in welchem eine Kohlenstoffdispersion gereinigt wird, alle Gegenionen werden zu Natriumionen geändert, die Menge der Natriumionen wird durch eine Natriumionenelektrode vom Sondentyp gemessen, um eine Konzentration der Dispersion in ppm pro Feststoff umzuwandeln. Die Umwandlung erfolgt unter der Annahme, dass die hydrophilen Gruppen, wie etwa eine Carbonsäuregruppe, in der gleichen Anzahl von Molen, wie das Gegenion, d.h. das Natriumion, vorhanden ist. Wenn die Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche in der vorliegenden Erfindung zu hoch ist, wird angenommen, dass ein derartiger selbst-dispergierender Ruß schwerlich sekundäre Teilchen in der Tinte ausbilden kann und der Ruß als primäre Teilchen in der Tinte vorhanden ist. Wenn der selbst-dispergierende Ruß als primäre Teilchen in der Tinte vorhanden ist, wird erwartet, dass die Wirkung der Verbesserung der Bilddichte in einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung in einigen Fällen etwas begrenzt sein kann. Um die beste Wirkung zu erzielen, sollte bevorzugt die Dichte der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des selbst-dispergierenden Rußes nicht in einem derartigen Ausmaß erhöht werden, dass der selbst-dispergierende Ruß keine sekundären Teilchen in der Tinte ausbilden kann.
Wenn ein Bild mit der Tinte erzeugt wird, in welcher das Salz wie vorher beschrieben zugegeben wird, kann die Reflexionsdichte (Bilddichte) im Vergleich mit dem Fall erhöht werden, in dem die Tinte mit noch nicht zugegebenem Salz verwendet wird. Dies ist eine vorteilhafte Wirkung der vorliegenden Erfindung. Gemäß einer weiteren ausführlichen Untersuchung durch die Erfinder wird die Wirkung des zu der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung zugegebenen Salzes maximal ausgeprägt, wenn der selbst-dispergierende Ruß mit einem großen mittleren Teilchendurchmesser als ein färbendes Material verwendet wird. In der 12 zeigt eine Achse der Abszisse eine mittleren Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Rußes als ein färbendes Material in einer Tinte an, und eine Achse der Ordinate zeigt eine optische Dichte (OD) eines durch eine derartige Tinte erhaltenen Bildes an. Die 12 zeigt, wie Änderungen in dem mittleren Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Rußes die Dichte von Bildern beeinflusst, die durch zwei Tinten erhalten werden, die den selbst-dispergierenden Ruß als ein färbendes Material enthalten, von denen eine das Salz enthält und die andere kein Salz enthält. Wenn die ODs der durch die Tinte mit zugegebenem Salz erhaltenen Bilder (durchgezogene Linie, a) und der Tinte ohne Salzzugabe (durchgezogene Line, b) miteinander verglichen werden, ist es verständlich, dass die OD-verbessernde Wirkung der Tinte mit zugegebenem Salz größer wird, wenn der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Rußes ansteigt. Mit anderen Worten zeigen die in der 12 gezeigten Resultate an, dass einfaches Vergrößern des mittleren Teilchendurchmessers des Rußes in einigen Fällen nicht direkt mit einer großen Verbesserung verbunden sein kann.
Der Grund, warum ein derartiges Phänomen auftritt, ist nicht klar. Jedoch wird angenommen, dass ein Grund darin besteht, dass der selbst-dispergierende Ruß stabil in der Tinte aufgrund der funktionellen Gruppe auf der Oberfläche davon dispergiert wird. Wie in der 13 dargestellt, neigt nämlich der selbst-dispergierende Ruß dazu, die OD zu verringern, wenn die Dichte der funktionellen Gruppe auf seiner Oberfläche erhöht wird. Es wird angenommen, dass dies an der Verbesserung der Dispersionsfähigkeit des Rußes liegt. Die Verbesserung der Dispersionsfähigkeit selbst wird vom Standpunkt der Anwendung des selbst-dispergierenden Rußes in einer Tintenstrahltinte bevorzugt. Jedoch dringt ein derartiger Ruß leicht in ein Aufzeichnungsmedium zusammen mit einem Lösungsmittel ein, wenn er auf das Aufzeichnungsmedium als eine Tinte aufgebracht wird. In der 12 wird angenommen, dass der Grund warum es einen geringen Unterschied zwischen der OD des Bildes erzeugt durch eine Tinte, die Ruß A mit einem vorgeschriebenen mittleren Teilchendurchmesser (x1) und das Salz enthält, und der OD des Bildes erzeugt durch eine Tinte, die Ruß B mit einem relativ größeren mittleren Teilchendurchmesser (x2) und die kein Salz enthält, an der Tatsache liegt, dass der Ruß B in das Aufzeichnungsmedium eindringt, während der Ruß A einer schnellen Feststoff-Flüssigkeits-Trennung auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums durch die Wirkung des Salzes unterzogen wird, und so eine OD im Wesentlichen gleich zu der des Rußes B erzielt wird obwohl der Teilchendurchmesser geringer als der des Rußes B ist.
Es wird angenommen, dass der Grund dafür, dass eine Tinte, die Ruß B und das Salz enthält, wie in der 12 dargestellt eine sehr hohe OD aufweist, an der Tatsache liegt, dass der Ruß durch die schnelle Feststoff-Flüssigkeits-Trennung durch die vorher beschriebene Wirkung des Salzes wirkungsvoll daran gehindert wird, in das Innere des Aufzeichnungsmediums zu dringen, und die durch Verwendung des Rußes mit einem größeren Teilchendurchmesser hervorgebrachte Wirkung wird maximal aufgewiesen.
Die Wirkung des Erzielens einer hohen OD durch gemeinsame Verwendung des selbst-dispergierenden Rußes mit einem großen Teilchendurchmessers und des Salzes ist nicht ein derartig kritischer Effekt, dass er plötzlich von einem besonderen Teilchendurchmesser aufgewiesen wird. Wenn jedoch Ruß mit einem mittlerem Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm als der selbst-dispergierende Ruß verwendet wird, wird die Wirkung des verbesserten OD aufgrund der Zugabe des Salzes sichtbar und klar erkannt. Wenn der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden anionischen Rußes in der Tinte gering ist, ist die Wirkung der Erhöhung der Reflexionsdichte aufgrund der Zugabe des Salzes nicht sehr groß, da die Reflexionsdichte des Rußes selbst gering ist. Andererseits ist, wenn der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden anionischen Rußes größer ist, die Wirkung der Erhöhung der Reflexionsdichte aufgrund der Zugabe des Salzes stärker ausgeprägt, weil die Reflexionsdichte des Rußes selbst erhöht ist. Aus den vorhergehenden Gesichtspunkten ist der mittlere Teilchendurchmesser des in der vorliegenden Erfindung verwendeten selbst-dispergierenden Rußes am meisten bevorzugt wenigstens 90 nm, so dass die Wirkung aufgrund der Zugabe des Salzes maximal erhalten wird.
Der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden anionischen Rußes in der vorliegenden Erfindung ist wie folgt definiert. Der mittlere Teilchendurchmesser wird als ein Summenmittel ausgedrückt, das auf der Grundlage des Prinzips des dynamischen Lichtstreuungsverfahrens gefunden wird. Um diesen mittleren Teilchendurchmesser zu messen, kann die Messung einfach unter Verwendung eines kommerziell erhältlichen Gerätes z.B. ELS-800 (Marke, hergestellt durch Ohtsuka Denshi K. K.) durchgeführt werden.
Die erfindungsgemäße Tinte wird als eine Tinte mit den hervorragenden Eigenschaften bereit gestellt, dass die Bildqualität keiner großen Änderung in Abhängigkeit von dem verwendeten Aufzeichnungsmedium unterzogen wird (insbesondere unabhängig von der Permeabilität des Aufzeichnungsmediums gegenüber Tinte), und Bilder mit hoher Qualität können stabil unter Verwendung von selbst-dispergierenden anionischen Ruß mit einem wie vorher beschriebenen spezifischen Wert der Dichte von funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche als ein Farbstoff durch Coexistenz eines wie vorher beschriebenen Salzes damit erzeugt werden. Der ausführliche Mechanismus, durch welchen eine derartige Tinte derartige Eigenschaften wie vorher beschrieben aufweisen kann, wurde bisher nicht aufgeklärt. Jedoch haben in Bezug auf den Ka-Wert, der durch das Bristow-Verfahren bestimmt wird, das als eine Messung zur Angabe der Penetrationsfähigkeit einer Tinte in ein Aufzeichnungsmedium bekannt ist, die Erfinder gefunden, dass die erfindungsgemäße Tinte einen größeren Ka-Wert im Vergleich mit einer Tinte aufweist, die die gleiche Zusammensetzung hat, außer dass kein Salz zugegeben ist. Der Anstieg im Ka-Wert zeigt an, dass die Eindringfähigkeit der Tinte in das Aufzeichnungsmedium verbessert wurde. Es war bisher bei den Fachleuten allgemein anerkannt, dass die Verbesserung der Eindringfähigkeit einer Tinte eine Verringerung der Bilddichte bedeutet. Genauer gingen die Fachleute bisher davon aus, dass der Farbstoff ebenfalls tief in ein Aufzeichnungsmedium zusammen mit der Tinte eindringt und folglich die optische Dichte eines erzeugten Bildes verringert wird. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird die erfindungsgemäße Tinte, welche einen großen Ka-Wert verglichen mit einer Tinte mit gleicher Zusammensetzung hat, zu welcher jedoch kein Salz zugegeben wird, dabei Versagen ein Bild mit hoher Dichte und Qualität zur Verfügung zu stellen.
Spezifisch ausgehend von den verschiedenen Befunden bezüglich der Tinte, wird angenommen, dass das in einer derartigen Tinte enthaltene spezifische Salz eine spezielle Wirkung verursacht, dass die Trennung zwischen dem Lösungsmittel und den Feststoffen in der Tinte (Feststoff-Flüssigkeits-Trennung) nach ihrem Aufbringen auf ein Aufzeichnungsmedium extrem schnell auftritt. Genauer gesagt ist vorhersehbar, dass wenn die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung nach Aufbringen der Tinte auf das Aufzeichnungsmedium langsam ist, die Tinte isotrop in das Aufzeichnungsmedium zusammen mit dem färbenden Material diffundiert, wenn die Tinte einen hohen Ka-Wert hat, oder das Aufzeichnungsmedium eine hohe Penetrationsfähigkeit gegenüber Tinte hat, so dass die Schärfe der Zeichen (Zeichenqualität) beeinträchtigt wird, und überdies wird die Bilddichte ebenfalls aufgrund des Eindringens der Tinte bis in das tiefe Innere des Aufzeichnungsmediums verringert. In der erfindungsgemäßen Tinte jedoch wird ein derartiges Phänomen nicht beobachtet. Es wird daher angenommen, dass die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der Tinte schnell auftritt und folglich Bilder in hoher Qualität mit seiner hohen Bilddichtdichte und einer hohen Farbentwicklungsfähigkeit trotz des Anstiegs im Ka-Wert der Tinte erzeugt werden können. Der Grund dafür, warum die Verschlechterung der Zeichenqualität und die Verringerung der Bilddichte schwerlich in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung auftritt, selbst wenn das Aufzeichnungsmedium eine vergleichsweise hohe Eindringfähigkeit hat, wird angenommen, dass er der gleich wie der vorher beschriebene ist.
In dieser Hinsicht, wird eine weitere Beschreibung davon mit Bezug auf die 10A bis 10C und die 11A bis 11C gegeben.
Die 10A bis 10C und die 11A bis 11C stellen typisch und begrifflich einen Zustand der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung dar, der auftrat, wenn eine Tinte, die das spezifische Salz enthält, und eine Tinte, die kein derartiges Salz enthält, entsprechend aus einer Öffnung durch ein Tintenaufzeichnungssystem aufgestoßen werden, um sie auf einem Aufzeichnungsmedium mit hoher Permeabilität aufzubringen.
Genauer gesagt sind beide Tinten unmittelbar nachdem die Tinte auf das Aufzeichnungsmedium angehaftet wurden in einem Zustand, dass die Tinte 1001 oder 1101 auf die Oberfläche des Aufzeichnungsmediums unabhängig von der Zugabe des Salzes gebracht wurden, wie in den 10A und 11A dargestellt. Nachdem die Zeit T1 verstrichen ist, unterläuft die Tinte 1001, zu der das Salz zugegeben wurde, schnell einer Feststoff-Flüssigkeits-Trennung, um die Tinte in einen Bereich 1005 aufzutrennen, der nahezu alle festen Bestandteile in der Tinte enthält, und in ein flüssiges Medium in der Tinte, wie in der 10B dargestellt, und eine Penetrationsfront 1007 des abgetrennten flüssigen Mediums dringt in das Innere eines Aufzeichnungsmediums 1003 vor. Andererseits dringt in der Tinte 1101, zu der kein Salz zugegeben wurde, die Tinte in das Innere eines Aufzeichnungsmediums 1103 in einen Zustand 1005, wobei sie keiner Feststoff-Flüssigkeits- Trennung unterzogen wird, weil die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung nicht in dem gleichen Ausmaß wie in der Tinte auftritt, zu der Salz zugegeben wurde, wie in der 11B dargestellt.
Nachdem die Zeit T2 verstrichen ist, dringt in der Tinte 1001, zu der das Salz zugegeben wurde, die Penetrationsfront 1007 des flüssigen Mediums weiter in das Innere des Aufzeichnungsmediums 1003 vor, während der Bereich 1005 zurückgehalten wird, da er auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums und in der Nähe davon verbleibt wie in der 10C dargestellt. Andererseits beginnt in der Tinte 1101, zu der kein Salz zugegeben wurde, zu diesem Zeitpunkt die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung, wie in der 11C dargestellt, und es gibt einen Unterschied zwischen der Penetrationsfront 1007 der Feststoffe in der Tinte und einer Penetrationsfront 1009 des flüssigen Mediums. Jedoch hat ein feststoffhaltiger Bereich 1111 in der Tinte bereits einen tiefen Teil des Aufzeichnungsmediums erreicht. Daneben stehen die Zeiten T1 und T2 in der vorhergehenden Beschreibung als ein Standard für die begriffliche Erfassung eines Unterschieds in der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung zwischen der Anwesenheit und der Abwesenheit des Salzes.
Wie aus der vorhergehenden Beschreibung ersichtlich, erfolgt die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in der Tinte auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums schnell aufgrund der Zugabe des spezifischen Salzes zu der Tinte. Daher beginnt die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in einem relativ frühen Stadium nachdem die Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium gelandet ist, so dass das Pigment und Ähnliches auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums verbleibt, und das flüssige Medium und Ähnliches in das Innere des Aufzeichnungsmediums eindringt. Es wird folglich angenommen, dass die vorher beschriebenen Wirkungen hervorgebracht werden. Es wird nämlich angenommen, dass die Bilddichte und die Qualität eines erzeugten Bildes schwerlich durch den Grad der Permeabilität des Aufzeichnungsmediums und Ähnliches beeinträchtigt werden, da das spezifische Salz zugegeben ist. Von den vorher beschriebenen spezifischen Salzen sind Benzoate (z.B. Ammoniumbenzoat usw.) kompatibel mit dem vorher beschriebenen selbst-dispergierenden Ruß, genauer gesagt, sind sie äußerst hervorragend bei der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung-Wirkung, wenn die Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium aufgebracht wird. Im Ergebnis ermöglicht die Tinte, die ein derartiges Salz enthält, die Erzeugung von Bildern mit außerordentlich guter Qualität auf verschiedenen Aufzeichnungsmedien.
Eine weitere Wirkung durch die Zugabe des Salzes in die Tinten schließt die Verbesserung der vorübergehend unterbrochenen Ausstoßstabilität der Tinte ein. Die vorübergehend unterbrochene Ausstoßstabilität wird in der folgenden Art und Weise bewertet. Es wird nämlich Aufmerksamkeit auf eine vorbestimmte Düse in einem Aufzeichnungskopf gerichtet. Wenn einmal Tinte aus dieser Düse ausgestoßen ist, wird die Düse für eine vorbestimmte Zeit stehengelassen, ohne eine vorbereitenden Ausstoß der Tinte oder Saugen der Tinte in die Düse durchzuführen, und dann wird die Tinte wieder aus der Düse ausgestoßen. Die Tinte wird auf diese Weise dahingehend bewertet, ob die Tinte bei Beginn der Wiederaufnahme des Ausstoßes wieder normal ausgestoßen wird oder nicht.
Gemäß einer Untersuchung der Erfinder wurde gefunden, dass die vorher erwähnten verschiedenen hervorragenden Wirkungen am wirkungsvollsten erreicht werden, wenn das vorher beschriebene Salz in einem Bereich von 0,05 bis 10 Gew.-%, insbesondere von 0,1 bis 5 Gew.-%, auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte enthalten ist. Der Gehalt des selbst-dispergierenden Rußes, der als ein Farbstoff enthalten ist, ist bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte. Die Gehalte des selbst-dispergierenden Rußes und des Salzes in den Tinten werden beide innerhalb der vorherigen entsprechenden Bereiche gesteuert, wodurch äußerst hervorragende Wirkungen erzielt werden können.
(Medium)
Das Medium der Tinten wird hiernach beschrieben. Die Tinten umfassen den vorher beschriebenen selbst-dispergierenden Ruß und Salz. Diese Bestandteile werden allgemein in einem wässrigen Medium gelöst oder dispergiert, um eine Tinte auf Wassergrundlage zuzubereiten. Beispiele des wässrigen Mediums enthalten Wasser und gemischte Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. In der vorliegenden Erfindung wird ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel bevorzugt verwendet. Als das wasserlösliche organische Lösungsmittel ist besonders ein Lösungsmittel bevorzugt, das die Wirkung der Vermeidung des Austrocknens der Tinten hat.
Spezifische Beispiele des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels enthält Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol und tert-Butylalkohol; Amide, wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone und Ketonalkohole, wie etwa Aceton, Methylethylketon, Methylisobutylketon und Diacetonalkohol; Ether, wie etwa Tetrahydrofuran und Dioxan; Polyalkylenglycole, wie etwa Polyethylenglycol und Polypropylenglycol; Polyole, wobei deren Alkylenrest 2 bis 6 Kohlenstoffatome hat, wie etwa Ethylenglycol, Propylenglycol, Butylenglycol, Triethylenglycol, 1,2,6-Hexantriol, Thiodiglycol, Hexylenglycol und Diethylenglycol; niedere Alkyletheracetate, wie etwa Polyethylenglycolmonomethyletheracetat; Glycerol; niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen, wie etwa Ethylenglycolmonomethyl-(oder -monoethyl-)ether, Diethylenglycolmethyl-(oder -ethyl-)ether und Triethylenglycolmonomethyl-(oder -monoethyl-)ether; mehrwertige Alkohole, wie etwa Trimethylolopropan und Trimethylolethan; N-Methyl-2-pyrrolidon; 2-Pyrrolidon; und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Die vorher erwähnten, wasserlöslichen organischen Lösungsmittel können entweder alleine oder in einer Kombination davon verwendet werden. Hinsichtlich des Wassers ist es erwünscht, ionisiertes Wasser zu verwenden.
Keine besondere Beschränkung wird auf den Gehalt des in den Tinten enthaltenen wasserlöslichen organischen Lösungsmittels auferlegt. Jedoch ist es bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 50 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte. Andererseits ist der Gehalt an Wasser in den Tinten bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte.
Die Tinten können als Tinten für Schreibutensilien und insbesondere als Tinten für das Tintenstrahlaufzeichnen verwendet werden. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren enthalten ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem mechanische Energie an eine Tinte abgegeben wird, um Tröpfchen der Tinte auszustoßen, und ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem thermische Energie an die Tinte abgegeben wird, um Tröpfchen der Tinte durch Blasenbildung der Tinte auszustoßen. Die Tinten sind für die Verwendung in diesen Aufzeichnungsverfahren geeignet.
Wenn die Tinten beim Tintenstrahlaufzeichnen verwendet werden, haben die Tinten bevorzugt derartige Eigenschaften, dass sie aus einem Tintenaufzeichnungskopf ausgestoßen werden können. Vom Standpunkt des Ausstoßens aus dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf werden die Tinten bevorzugt so eingestellt, dass sie als ihre eigenen physikalischen Eigenschaften eine Viskosität von 1 bis 15 cP, insbesondere 1 bis 5 cP und eine Oberflächenspannung von 25 mN/m (dyn/cm) oder höher, insbesondere 25 bis 50 mN/m (dyn/cm) haben.
Ein Index, der die Penetrationsfähig einer Tinte in einem Aufzeichnungsmedium anzeigt, enthält einen durch das Bristow-Verfahren bestimmten Ka-Wert. Die Tinten werden bevorzugt in einer derartigen Art und Weise zubereitet, dass dieser Ka-Wert einen spezifischen Wert anzeigt. Genauer gesagt wird die Menge V (mL/m² = μm) der in ein Aufzeichnungsmedium nach Verstreichen einer vorbestimmten Zeit t von der Injektion eines Tintentröpfchens eindringenden Tinte mittels der Bristow'schen Formel ausgedrückt: V = Vr + Ka(t – tw)2/2 unter der Annahme, dass die Penetrationsfähigkeit der Tinte durch eine Tintenmenge V pro m² ausgedrückt wird, tw eine Kontakt- oder Benetzungszeit ist und Vr eine Menge an absorbierter Tinte ist.
Hierbei wird unmittelbar nachdem das Tintentröpfchen auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums aufgebracht ist, nahezu die gesamte Tinte in Unregelmäßigkeiten (raue Teile auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums) in der Oberfläche absorbiert und nahezu nichts dringt in das Innere des Aufzeichnungsmediums. Die Zeit währenddessen ist eine Kontakt- oder Benetzungszeit (tw) und die Menge der in den Unregelmäßigkeiten während der Benetzungszeit absorbierten Tinten ist Vr. Beim verstreichen der Kontaktzeit nach dem Aufbringen der Tinte, steigt die Menge der Tinte, die durch ein Aufzeichnungsmedium tritt, in einem Anteil von ein halb (1/2) der verstrichenen Zeit, die die Kontaktzeit übersteigt, d.h. (t – tw). Ka ist ein Proportionalitätsfaktor dieser Zunahme und stellt einen Wert in Übereinstimmung mit der Penetrationsgeschwindigkeit dar. Der Ka-Wert kann mittels einer dynamischen Penetrationsfähigkeitstestvorrichtung (z.B. Dynamic Penetrability Tester S, Marke, hergestellt durch Toyo Seiki Seisaku-Sho, Ltd.) für eine Flüssigkeit auf der Grundlage des Bristow-Verfahrens bestimmt werden.
Es ist vom Standpunkt der weiteren Verbesserung der Qualität der aufgezeichneten Bilder bevorzugt, dass die Tinten in einer derartigen Art und Weise zubereitet werden, dass dieser Ka-Wert geringer als 1,5 ist. Es ist bevorzugter, dass die Tinten in einer derartigen Art und Weise zubereitet werden, dass der Ka-Wert nicht geringer als 0,2, aber geringer als 1,5 ist. Wenn nämlich der Ka-Wert geringer als 1,5 ist, wird die Tinte der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung in einem früheren Stadium der Penetration der Tinte in das Aufzeichnungsmedium unterzogen, so dass ein Bild in hoher Qualität erzeugt werden kann, das äußerst geringe Ausfedern (feathering) zeigt.
Der durch das Bristow-Verfahren gemessene Ka-Wert ist ein Wert, der unter Verwendung eines normalen Papiers als ein Aufzeichnungsmedium (z.B. von PB-Papier, das sowohl für Papiermaschinen als auch Seitendrucker (Laserstrahldrucker) unter Verwendung eines durch Canon Inc., hergestellten elektrophotographischen Systems und von Druckern unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungssystems verwendet wird, und von PPC-Papier, welches ein Papier für Kopiermaschinen, unter Verwendung eines elektrophotographischen Systems ist) gemessen wird. Als Messumgebungen können übliche Bürobedingungen z.B. eine Temperatur von 20 bis 25°C und eine Feuchtigkeit von 40 bis 60% angenommen werden.
Beispiele für bevorzugte Zusammensetzungen von wässrigen Medien, durch welche derartige Eigenschaften wie vorher beschrieben an die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung verliehen werden können, enthalten die, welche von den vorher erwähnten Glycerol, Trimethylolpropan, Thiodiglycol, Ethylenglycol, Diethylenglycol, Isopropylalkohol und Acetylenalkohol umfassen. Insbesondere, wenn der Ka-Wert wie vorher beschrieben auf weniger als 1,5 eingestellt wird, kann ein oberflächenaktiver Stoff, wie etwa ein Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol ("Acetylenol", Marke, Produkt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.), und ein penetrationsfähiges Lösungsmittel und Ähnliche bevorzugt in den entsprechenden vorgeschriebenen Mengen zugesetzt werden.
Um eine Tinte mit erwünschten physikalischen Eigenschaften zur Verfügung zu stellen, können, falls erforderlich, ein oberflächenaktiver Stoff, ein Antischaummittel, ein antiseptisches Mittel, ein Schimmel verhinderndes Mittel, ein pH-Einsteller, ein Antioxidationsmittel und Ähnliche zu der Tinte zusätzlich zu den vorher beschriebenen Bestandteilen gegeben werden. Ferner kann ein kommerziell erhältlicher wasserlöslicher Farbstoff ebenfalls für den Zweck der Einstellung des Farbtons der Tinte zugegeben werden.
(Tintensatz)
Der Tintensatz gemäß der vorliegenden Erfindung wird hiernach beschrieben. Der Tintensatz umfasst in Kombination die Tinte (schwarze Tinte) gemäß der vorliegenden Erfindung mit der vorher beschriebenen Zusammensetzung und eine Farbtinte auf Wassergrundlage mit wenigstens einem färbenden Material, ausgewählt aus den färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau. Genauer gesagt, kann der erfindungsgemäße Tintensatz als ein Tintensatz, der geeignet bei der Bildung von Farbbildern verwendet wird, durch Kombination der erfindungsgemäßen schwarzen Tinte mit wenigstens einer Farbtinte ausgewählt aus einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Gelb, einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Magenta, einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Cyan, einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Rot, einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Blau und einer Farbtinte mit einem färbenden Material für Grün zur Verfügung gestellt werden. Wenn ein derartiger Tintensatz verwendet wird, um ein derartiges Aufzeichnen durchzuführen, in dem ein schwarzer Bildanteil und ein farbiger Bildanteil aneinandergrenzen, kann das Ausbluten an Grenzbereichen zwischen einem durch die Tinte mit erfindungsgemäßen Ruß erzeugten Bild und einem durch die Tinte mit einem anderen färbenden Material erzeugten Bild äußerst wirksam am Auftreten gehindert werden.
Der Grund, warum ein derartiger Tintensatz das Ausbluten wirksam vermeiden kann, ist nicht genau bekannt. Es wird jedoch angenommen, dass die Geschwindigkeit der Feststoff-Flüssigkeits-Trennung der Tinte auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums daran beteiligt ist. Die Feststoff-Flüssigkeits-Trennung, nachdem die schwarze Tinte auf das Aufzeichnungsmedium gebracht wird, als die Wirkung, die von der Coexistenz des selbst-dispergierenden Rußes mit dem Salz in der schwarzen Tinte der vorliegenden Erfindung verursacht wird, und die nachfolgende Verfestigung des färbenden Materials treten schnell auf, so dass die schwarze Tinte schwerlich in die Farbtintenseite an dem Grenzbereich in dem Farbbild einbluten kann.
Als ein bei der Herstellung einer Farbtinte verwendeter färbender Stoff, wenn ein Tintensatz durch Kombination davon mit einer erfindungsgemäßen Tinte zubereitet wird, können, wie im Folgenden erwähnt, bekannte Farbstoffe und Pigmente verwendet werden. Der Gehalt des in den anderen Tinten enthaltenen Farbstoffs ist bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, und insbesondere von 1 bis 10 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte.
Als in den anderen Tinten enthaltene Farbstoffe können herkömmlich bekannte Farbstoffe z.B. Säurefarbstoffe, Reaktivfarbstoffe, Direktfarbstoffe, Lebensmittelfarben usw. verwendet werden. Als anionische Farbstoffe sind die meisten der beiden Farbstoffe bereits bekannt, und neu synthetisierte können soweit verwendet werden, als sie Bilder mit ausreichendem Farbton und in ausreichender Dichte zur Verfügung stellten können, wenn Bilder dadurch erzeugt werden. Einige von ihnen können ebenfalls in Kombination verwendet werden.
Als spezifische Beispiele der in anderen Tinten verwendbaren anionischen Farbstoffe können die folgenden Farbstoffe erwähnt werden:
(Färbendes Material für Gelb)

C. I. Direktgelb 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 100, 110 und 132;
C. I. Säuregelb 1, 3, 7, 11, 17, , 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98 und 99;
C. I. Reaktivgelb 2, 3, 17, 25, 37 und 42; und
C. I. Lebensmittelgelb 3.

(Färbendes Material für Rot)

C. I. Direktrot 2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31, 39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229 und 230:
C. I. Säurerot 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 106, 114, 115, 133, 134, 145, 158, 198, 249, 265 und 289:
C. I. Reaktivrot 7, 12, 13, 15, 17, 20, 23, 24, 31, 42, 45, 46 und 59: und
C. I. Lebensmittelrot 87, 92 und 94.

(Färbendes Material für Blau)

C. I. Direktblau 1, 15, 22, 25, 41, 76, 77, 80, 86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199 und 226:
C. I. Säureblau 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40, 43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 117, 127, 138, 158 und 161; und
C. I. Reaktivblau 4, 5, 7, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 26, 27, 29, 32, 38, 40, 44 und 100.

(Färbendes Material für Schwarz)

C. I. Direktschwarz 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62, 71, 74, 112, 113, 154, 168 und 195:
C. I. Säureschwarz 2, 48, 51, 52, 110, 115 und 156: und
C. I. Lebensmittelschwarz 1 und 2

Beispiele für Lösungsmittel oder Dispersionsmedien, die bei der Herstellung der Farbtinten verwendet werden, enthalten Wasser und gemischte Lösungsmittel aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel. Als das wasserlösliche organische Lösungsmittel können die gleichen Lösungsmittel wie die vorher in den Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung verwendeten, verwendet werden. Wenn derartige Farbtinten auf einem Aufzeichnungsmedium durch ein Tintenstrahlverfahren (z.B. das Blasenstrahlverfahren) aufgebracht werden, ist es bevorzugt, dass die Farbtinten so eingestellt werden, dass sie die vorher beschriebene erwünschte Viskosität und Oberflächenspannung haben, damit die Farbtinten hervorragende Tintenstrahlausstoßeigenschaften wie die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen. Der Gehalt des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels in jeder der Farbtinten kann geeigneterweise in einer derartigen Art und Weise ausgewählt werden, dass eine derartige Tinte hervorragende Tintenstrahlausstoßeigenschaften hat und der erwünschte Farbton und die Dichte bei ihrer Verwendung, z.B. beim Tintenstrahlaufzeichnen. Zum Beispiel ist der als ein Standard bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 50 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte. Die Menge des in der Tinte enthaltenen Wassers ist es bevorzugt in einem Bereich von 50 bis 95 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte.
Hinsichtlich der Farbtinten ist es bevorzugt, dass die entsprechenden Tinten in einer derartigen Art und Weise zubereitet werden, dass der durch das Bristow-Verfahren bestimmte Ka-Wert, das als eine Messung bekannt ist, die die Penetrationsfähigkeit einer Tinte in ein Aufzeichnungsmedium anzeigt, zum Beispiel wenigstens 5 ist, weil Bilder mit höherer Qualität auf einem Aufzeichnungsmedium erzeugt werden können, wenn sie in Kombination mit der schwarzen Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Genauer gesagt kann, da eine Tinte mit einem derartigen Ka-Wert eine hohe Penetrationsfähigkeit in ein Aufzeichnungsmedium hat, das Auftreten von Farbausbluten zwischen benachbarten Bildern vermieden werden, selbst wenn Bilder von wenigstens zwei Farben ausgewählt aus z.B. Gelb, Magenta und Cyan aneinandergrenzend erzeugt werden. Zusätzlich kann, selbst wenn diese Tinten so ausgestoßen werden, dass sie miteinander überlappen, um ein Bild mit einer sekundären Farbe zu erzeugen, das Auftreten von Bluten zwischen den benachbarten Bildern mit verschiedenen Farben wirkungsvoll vermindert werden, da die Penetrationsfähigkeit dieser Tinten hoch ist. Als ein Verfahren für die Einstellung des Ka-Wertes der Farbtinten auf einem derartigen Wert, kann das herkömmlich bekannte Verfahren, wie etwa die Zugabe eines oberflächenaktiven Stoffs oder die Zugabe eines penetrationsfähigen Lösungsmittels, wie etwa Glycolether, angewendet werden. Es muss nicht erwähnt werden, dass die zugegebene Menge dieser Materialien geeigneterweise in einem guten Gleichgewicht mit dem Ka-Wert eingestellt werden kann.
Tintenstrahlaufzeichnungstechniken, in welchen die Tinte oder die Tintensätze gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneterweise verwendet können, werden hiernach beschrieben. Ein beispielhafter Aufbau eines Kopfes, welcher einen Hauptteil eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts unter Verwendung von thermischer Energie bei dem Ausstoß der Tinte ist, wird in den 1 und 2 gezeigt.
Die 1 ist eine Querschnittsansicht eines Kopfs 13, genommen entlang des Durchflusswegs der Tinte, und die 2 ist eine Querschnittsansicht, genommen entlang der Linie 2-2 in der 1. Der Kopf 13 wird durch Verbinden einer Glas-, Keramik-, Silicium- oder Kunststoffplatte oder Ähnlichem mit einem Fließweg (Düse) 14; durch welchen eine Tinte treten kann, mit einem Heizsubstrat 15 ausgebildet. Das Heizsubstrat 15 besteht aus einer Schutzschicht 16 aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder Ähnlichen, Elektroden 17-1 und 17-2 gebildet aus Aluminium, Gold, einer Aluminium-Kupferlegierung oder Ähnlichem, einer Heizwiderstandsschicht 18 gebildet aus einem hochschmelzenden Material, wie etwa HfB₂, TaN oder TaAl, einer wärmeakkumulierenden Schicht 19, die aus Siliciumoxid, Aluminumoxid oder Ähnlichem gebildet ist, und einem Substrat 20 aus Silicium, Aluminium, Aluminiumnitrid oder Ähnlichen mit einer guten wärmeabstrahlenden Eigenschaft.
Nun erzeugt nach Anlegen eines gepulsten elektrischen Signals an die Elektroden 17-1 und 17-2 des Kopfes 13 das Heizsubstrat 15 schnell Wärme im durch "n" gezeigt Bereich, um eine Blase in einer Tinte 21 zu erzeugen, welche in Kontakt mit diesem Bereich ist. Ein Meniskus 23 der Tinte wird durch den auf diese Weise erzeugten Druck ausgeworfen und die Tinte 21 wird aus einer Ausstoßöffnung 22 als Tintentröpfchen 24 durch die Düse 14 des Kopfs 13 in die Richtung eines Aufzeichnungsmediums 25 ausgestoßen.
Die 3 stellt ein Erscheinungsbild eines Mehrfachkopfes bestehend aus einer Anordnung einer Anzahl von Köpfen, wie in der 1 gezeigt, dar. Der Mehrfachkopf wird durch enges Verbinden einer Glasplatte 27 mit einer Anzahl von Nuten 26 an einen Heizkopf 28 ähnlich dem in der 1 beschriebenen erzeugt.
Die 4 stellt ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts dar, in welchem ein derartiger Kopf 13, wie vorher beschrieben, eingebaut wurde. In der 4 bezeichnet Bezugszeichen 61 ein Blatt, das als ein Wischelement dient, wobei ein Ende davon ein stationäres Element ist, dass durch ein blatthaltendes Element gehalten wird, um einen Ausleger auszubilden. Das Blatt 61 ist an einer Position nahe einem Bereich angeordnet, in welchem ein Aufzeichnungskopf 65 arbeitet, und wird in dieser Ausführungsform in einer derartigen Form gehalten, dass es in den Weg hineinragt, durch welchen der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird.
Das Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Kappe für die Fläche der Ausstoßöffnungen des Aufzeichnungskopfs 65, welche an der Ausgangsposition nahe dem Blatt 61 angeordnet ist, und so aufgebaut ist, dass sie sich in eine Richtung bewegt, in welcher der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird und im Kontakt mit der Fläche der Aufzeichnungsöffnungen kommt, um sie zu bedecken. Das Bezugszeichen 63 bezeichnet ein Tinte absorbierendes Element, das angrenzend zu dem Blatt 61 vorgesehen wird, und, ähnlich zu dem Blatt 61, in einer derartigen Form gehalten wird, dass es in den Weg hineinragt, durch welchen der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird. Das vorher beschriebene Blatt 61, die Kappe 62 und das Tinte absorbierende Element 63 bilden einen Ausstoß-Wiederherstellungsteil 64, wo das Blatt 61 und das Tinte absorbierende Element 63 Wasser, Staub und/oder Ähnliches von der Fläche der Tinte ausstoßenden Öffnungen entfernt.
Der Aufzeichnungskopf 65 hat eine Einrichtung zur Erzeugung von Ausstoßenergie und dient dazu, die Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium auszustoßen, das in einer gegenüberliegenden Beziehung zu der Ausstoßöffnungsfläche gesetzt wird, die mit den Ausstoßöffnungen versehen ist, um das Aufzeichnen durchzuführen. Das Bezugszeichen 66 bezeichnet einen Schlitten, auf welchem der Aufzeichnungskopf 65 befestigt ist, so dass der Aufzeichnungskopf 65 bewegt werden kann. Der Schlitten 66 greift gleitfähig in einen Führungsstab 67 ein und ist an seinem Teil mit einem Riemen 69, angetrieben durch einen Motor 68 (nicht dargestellt), verbunden. Auf diese Weise kann der Schlitten 66 entlang des Führungsschafts 67 bewegt werden, und folglich kann der Aufzeichnungskopf 65 von einem Aufzeichnungsbereich zu einem daran angrenzenden Bereich bewegt werden. Die Bezugszeichen 51 und 52 bezeichnen einen Papierzufuhrteil, aus dem das Aufzeichnungsmedium eingeführt wird, bzw. Zufuhrwalzen, die durch einen Motor angetrieben werden (nicht dargestellt).
Bei einem derartigen Aufbau wird das Aufzeichnungsmedium an einer Position gegenüber der Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 zugeführt und mit dem Fortschreiten des Aufzeichnens aus einem Ausgabeteil versehen mit Ausgabewalzen 53 ausgegeben. Bei dem vorhergehenden Aufbau wird die Kappe 62 in dem Ausstoßwiederherstellungsteil 64 aus dem Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfs 65 zurückgezogen, wenn der Aufzeichnungskopf 65 in seiner Ausgangsposition nach dem Abschluss des Aufzeichnens zurückkehrt, und das Blatt 61 verbleibt in den Bewegungspfad hineinragend. Im Ergebnis wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 gewischt.
Wenn die Kappe 62 in Kontakt mit der Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 kommt, um ihn zu bedecken, wird die Kappe 62 so bewegt, dass sie in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfs 65 hineinragt. Wenn der Aufzeichnungskopf 65 aus seiner Ausgangsposition in die Position bewegt wird, in welcher das Aufzeichnen beginnt, sind die Kappe 62 und das Blatt 61 in den gleichen Positionen wie die Positionen für das Wischen wie vorher beschrieben. Im Ergebnis wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfs 65 ebenfalls zu dem Zeitpunkt dieser Bewegung gewischt.
Die vorhergehende Bewegung des Aufzeichnungskopfs 65 in seiner Ausgangsposition erfolgt nicht nur wenn das Aufzeichnen abgeschlossen ist, oder der Aufzeichnungskopf 65 für das Ausstoßen wiederhergestellt wird, sondern ebenfalls, wenn der Aufzeichnungskopf 65 zwischen Aufzeichnungsbereichen zum Zweck des Aufzeichnens bewegt wird, währenddessen er zu der Ausgangsposition angrenzend zu jedem Aufzeichnungsbereich in bestimmten Zeitabständen bewegt wird, wo die Ausstoßöffnungsfläche in Übereinstimmung mit dieser Bewegung gewischt wird.
Die 5 stellt eine beispielhafte Tintenkartusche 45 dar, in welcher eine Tinte enthalten ist, die durch ein Element zur Einspeisung der Tinte in einem Aufzeichnungskopf, z.B. ein Rohr, zuzuführen ist. Hierbei bezeichnet das Bezugszeichen 40 einen Tintenbehälterteil, der die zuzuführende Tinte enthält, der durch einen Tintenbeutel beispielhaft dargestellt wird. Ein Ende davon wird mit einem aus Gummi hergestellten Stopper 42 versehen. Eine Nadel (nicht dargestellt) kann in diesen Stopper 42 eingeführt werden, so dass die Tinte in dem Tintenbeutel 40 in den Kopf eingespeist werden kann. Das Bezugszeichen 44 bezeichnet ein absorbierendes Element für die Aufnahme einer Abfalltinte. Es ist bevorzugt, dass der das Tintenbehälterteil 40 aus einem Polyolefin, insbesondere aus Polyethylen an seiner Oberfläche gebildet wird, mit welcher die Tinte in Kontakt kommt.
Die Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte, in welchem die Tinte oder der Tintensatz gemäß der vorliegenden Erfindung geeigneterweise verwendet werden kann, sind nicht auf die vorher beschriebenen Geräte beschränkt, in welchen der Kopf und die Kartusche getrennt vorgesehen werden. Eine Vorrichtung, in welchem diese Elemente integral wie in der 6 ausgebildet werden, kann ebenfalls bevorzugt verwendet werden. In der 6 bezeichnet das Bezugszeichen 70 eine Aufzeichnungseinheit in deren Inneren ein Tintenbehälterteil, der eine Tinte enthält, z.B. ein Tinte absorbierendes Element, enthalten ist. Die Aufzeichnungseinheit 70 ist so aufgebaut, dass die Tinte in einem derartigen Tinte absorbierenden Element in der Form von Tintentröpfchen durch einen Kopf 71 mit einer Mehrzahl von Öffnungen ausgestoßen wird. In der vorliegenden Erfindung wird Polyurethan bevorzugt als ein Material für das Tinten absorbierende Element verwendet.
Der Tintenbehälterteil kann ohne Verwendung des Tinte absorbierenden Elements durch einen Tintenbeutel aufgebaut werden, in dessen Inneren eine Feder oder Ähnliches vorgesehen wird. Das Bezugszeichen 72 bezeichnet einen Luftdurchlass für die Verbindung des Inneren der Aufzeichnungseinheit 70 mit der Atmosphäre. Diese Aufzeichnungseinheit 70 wird anstelle des in der 4 gezeigten Aufzeichnungskopfes 65 verwendet und wird abnehmbar auf dem Schlitten 66 installiert.
Als eine Form des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts unter Verwendung von mechanischer Energie kann ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf vom On-Demand-Typ mit einem Düsen ausbildenden Substrat mit einer Mehrzahl von Düsen, einer druckerzeugenden Vorrichtung, aufgebaut aus einem piezoelektrischen Material, und einem elektrisch leitfähigen Material, vorgesehen gegenüberliegend zu den Düsen, und einer um die Druck erzeugende Vorrichtung gefüllten Tinte erwähnt werden, wobei die druckerzeugenden Vorrichtungen durch angelegte Spannung bewegt werden, um die Tröpfchen der Tinte aus den Düsen auszustoßen. Ein Beispiel des Aufbaus eines Aufzeichnungskopfs, welcher ein Hauptbestandteil eines derartigen Aufzeichnungsgeräts ist, wird in der 7 dargestellt.
Der Kopf besteht aus einem Tintenfließweg 80, der mit einer Tintenkammer (nicht dargestellt) verbunden ist, einer Mündungsplatte 81, durch welche die Tintentröpfchen mit einem erwünschten Volumen ausgestoßen werden, einer Vibrationsplatte 82 für das direkte Anlegen eines Drucks an die Tinte, ein piezoelektrisches Element, das an die Vibrationsplatte 82 gebunden ist und das einer Verdrängung in Übereinstimmung mit einem elektrischen Signal unterzogen wird, und einem Substrat 84, das für das Tragen und die Befestigung der Mündungsplatte 81, der Vibrationsplatte 82 und Ähnliche darauf angepasst ist.
In der 7 wird der Tintenfließweg 80 mit einem Licht-empfindlichen Harz oder Ähnlichem ausgebildet. Die Mündungsplatte 81 ist aus einem Metall, wie etwa rostfreiem Stahl oder Nickel, hergestellt und mit einer Ausstoßöffnung 85 versehen, welche durch Elektroformen, Stanzen durch Pressverarbeitung oder Ähnlichem ausgebildet wird. Die Vibrationsplatte 82 wird mit einem Film eines Metalls, wie etwa rostfreiem Stahl, Nickel oder Titan und einem Harzfilm mit hohem Modul, oder Ähnlichem, ausgebildet. Das piezoelektrische Element 83 besteht aus einem dielektrischen Material, wie etwa Bariumtitanat oder PZT.
Der Aufzeichnungskopf mit dem vorhergehenden Aufbau wird in einer derartigen Art und Weise betrieben, dass gepulste Spannung an das piezoelektrische Element 83 angelegt wird, um einen Zug-Druck zu erzeugen, die Vibrationsplatte 82, gebunden an das piezoelektrische Element 83, wird durch die Energie der Belastung verformt und die Tinte in dem Tintenfließweg 80 wird auf diese Weise senkrecht unter Druck gesetzt, um Tintetröpfchen (nicht gezeigt) aus der Ausstoßöffnung 85 der Mündungsplatte 81 auszustoßen, wodurch das Aufzeichnen erfolgt. Ein derartiger Aufzeichnungskopf wird durch Einbau davon in ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ähnlich zu dem in der 4 dargestellten verwendet. Der genaue Betrieb des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts kann in der gleichen Art und Weise wie vorher beschrieben erfolgen.
Wenn ein Tintensatz gemäß der vorliegenden Erfindung für das Aufzeichnen von farbigen Bildern verwendet wird, kann z.B. ein Aufzeichnungsgerät verwendet werden, in welchem z.B. Aufzeichnungsköpfe, von denen jeder in der 3 dargestellt wurde, auf einem Schlitten angeordnet sind. Eine Ausführungsform wird in der 9 dargestellt. Die Bezugszeichen 91, 92, 93 und 94 zeigen Aufzeichnungseinheiten für den Ausstoß von gelben magentafarbenen, cyanfarbenen bzw. schwarzen Farben an. Die Aufzeichnungseinheiten werden auf dem Schlitten des vorher beschriebenen Aufzeichnungsgeräts angeordnet und dienen dazu, die entsprechenden Farbtinten gemäß den Aufzeichnungssignalen auszustoßen.
Die 9 zeigt den Fall in dem Aufzeichnungsköpfe verwendet wurden. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Tintenkartuschen 86 bis 89, die entsprechend die obigen vier Farbtinten enthalten, in einen Aufzeichnungskopf 90 gesetzt werden, in welchem die Tintenfließwege getrennt in einer derartigen Art und Weise ausgebildet werden, dass die Farbtinten, die aus den Tintenkartuschen 86 bis 89 eingespeist werden, getrennt durch einen Aufzeichnungskopf, wie in der 8 gezeigt, ausgestoßen werden, wodurch das Aufzeichnen erfolgt.
Andere spezifische Beispiele von in der vorliegenden Erfindung bevorzugt verwendeten Aufzeichnungsgeräten und bevorzugt verwendeten Aufzeichnungsköpfen werden hiernach beschrieben. Die 14 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die die wesentlichen Teile eines Flüssigkeitsausstoßkopfes eines Ausstoßsystems darstellt, in welchem eine Blase mit der Luft nach Ausstoß in Verbindung tritt, und ein beispielhafter Tintenstrahldrucker als ein Flüssigkeit ausstoßendes Gerät unter Verwendung dieses Kopfs wird dargestellt.
In der 14 umfasst der Tintenstrahldrucker eine Transportvorrichtung 1030 für den absatzweisen Transport von Papier 1028 als ein Aufzeichnungsmedium, das entlang der Längsrichtung in einem Gehäuse 1008 in einer Richtung gezeigt durch einen Pfeil P in der 14 vorgesehen ist, einen Aufzeichnungsteil 1010, der in einer Richtung hin und her bewegt wird, die im Wesentlichen parallel zu der Richtung S ist, die im Wesentlichen senkrecht zu der Transportrichtung P des Papiers 1028 durch die Transportvorrichtung 1030 ist, und ein Antriebsteil 1006 als eine Antriebseinrichtung für die Hin-und-her-Bewegung des Aufzeichnungsteils 1010.
Der Antriebsteil 1006 umfasst einen Riemen 1016, der um die Riemenscheiben 1026a und 1026b gewunden ist, die gegenüber angeordnet auf rotierenden Wellen in einem vorbestimmten Intervall entsprechend vorgesehen sind, und einen Motor 1018 für den Antrieb des Riemens 1016, der mit einem Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsteils 1010 verbunden ist, der im Wesentlichen parallel zu den Walzeneinheiten 1022a und 1022b in den Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen angeordnet ist.
Wenn der Motor 1018 betrieben wird, um den Riemen 1016 in die durch einen Pfeil R in der 14 gezeigte Richtungen zu drehen, wird das Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsteils 1010 durch die vorher beschriebene Bewegung in die durch den Pfeil S in der 14 gezeigte Richtung bewegt. Wenn der Motor 1018 betrieben wird, um den Riemen 1016 in eine Richtung rückwärts zu der Richtung gezeigt durch den Pfeil R in der 14 zu drehen, wird das Schlittenelement 1010a des Aufzeichnungsteils 1010 durch die vorgeschriebene Bewegung in einer Richtung rückwärts zu der Richtung gezeigt durch den Pfeil S in der 14 bewegt. An einem Ende des Antriebsteils 1006 ist eine Wiederherstellungseinheit 1026 für die Durchführung einer Ausstoßwiederherstellungsbehandlung für den Aufzeichnungsteil 1010 gegenüber einer Anordnung der Tintenausstoßöffnungen des Aufzeichnungsteils 1010 in der Ausgangsposition des Schlittenelements 1010a angeordnet.
In dem Aufzeichnungsteil 1010 sind Tintenstrahlkartuschen (in einigen Fällen hierin einfach als "Kartuschen" bezeichnet) 1012Y, 1012M, 1012C und 1012B für die entsprechenden Farben, zum Beispiel Gelb, Magenta, Cyan und Schwarz abnehmbar auf einem Schlittenelement 1010a angebracht.
Die 15 stellt eine beispielhafte Tintenstrahlkartusche dar, die auf dem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät angebracht werden kann. Die Kartusche 1012 in dieser Ausführung ist von serieller Bauart und ihr wesentlicher Teil wird durch ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 und eine Flüssigkeitstank 1002 aufgebaut, der eine Flüssigkeit, wie eine Tinte, enthält.
In dem Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 sind eine große Anzahl von Ausstoßöffnungen 832 für den Ausstoß der Flüssigkeit ausgebildet, und die Flüssigkeit, wie etwa eine Tinte, wird auf eine herkömmliche Flüssigkeitskammer (siehe 16) in dem flüssigkeitsausstoßenden Kopf 100 durch einen Flüssigkeitszufuhrkanal (nicht dargestellt) aus dem Flüssigkeitstank 1002 geführt. Der Schlitten 1012 ist so aufgebaut, dass der Tintenstrahlaufzeichnungskopf 100 und der Flüssigkeitsbehälter 1002 einstückig ausgebildet sind und die Flüssigkeit kann wie erforderlich aus dem Inneren des Flüssigkeitsbehälters 1002 zugeführt werden. Jedoch kann eine Struktur, dass der Flüssigkeitstank 1002 austauschbar mit diesem Flüssigkeitsausstoßkopf 100 verbunden ist, ebenfalls eingesetzt werden.
Ein spezifisches Beispiel des vorher beschriebenen Flüssigkeit ausstoßenden Kopfs, der auf dem Tintenstrahldrucker mit einem derartigen Aufbau befestigt werden kann, wird hiernach in Einzelheiten beschrieben.
Die 16 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die typischerweise die wesentlichen Teile eines Flüssigkeit ausstoßenden Kopfes darstellt, der die Grundform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 17 bis 20 sind Vorderansichten, die die Form der Ausstoßöffnungen des in der 16 gezeigten Flüssigkeit ausstoßenden Kopfes darstellen. Die elektrischen Anschlüsse und Ähnliche für die Ansteuerung des elektrothermischen Wandlers sind weggelassen.
In dem Flüssigkeit ausstoßenden Kopf gemäß dieser Ausführungsform wird ein derartiges Substrat 934, wie z.B. in der 16 dargestellt, bestehend aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall verwendet. Das Material eines derartigen Substrats ist nicht wesentlich in der vorliegenden Erfindung und nicht besonders beschränkt, solange es als ein Teil des den Fließweg ausbildenden Elements und als ein Träger für ein Element zur Erzeugung von Energie für den Tintenausstoß und als eine Materialschicht für die Ausbildung eines Flüssigkeitsfließweges und von Ausstoßöffnungen dient, welche im Folgenden beschrieben werden. Daher wird in dieser Ausführungsform eine Beschreibung für den Fall gegeben, wo ein Si-Substrat (Wafer) verwendet wird. Die Ausstoßöffnungen können in Übereinstimmung nicht nur mit einem Herstellungsverfahren durch einen Laserstrahl, sondern ebenfalls z.B. durch ein Verfahren ausgebildet werden, in welchem ein Licht-empfindliches Harz als eine Mündungsplatte (Ausstoßöffnungsplatte) 935 verwendet wird, welches später beschrieben wird, um Öffnungen mittels einer Expositionsvorrichtung, wie etwa MPA (Spiegelprojektionsausrichter; mirror projection aligner) zu bilden.
In der 16 zeigt das Bezugszeichen 934 ein mit elektrothermischen Wandlern ausgestattetes Substrat (in einigen Fällen hierin ebenfalls als "Heizvorrichtung" bezeichnet) 931, und eine Tinteneinspeisungsöffnung 933, die aus einer längs genuteten Durchöffnung als eine allgemeine Flüssigkeitskammer ausgebildet wird. Die Heizvorrichtungen 931, welche thermische Energie erzeugende Einrichtungen sind, sind in einer Zickzackform in einer Reihe an beiden Seiten der Tinteneinspeisungsöffnung 933 entlang der Längsrichtung davon in einem Abstand von z.B. 300 dpi zwischen den elektrothermischen Wandlern angeordnet. Die Tintenkanalwände 936 für die Ausbildung der Tintenfließwege werden auf dem Substrat 934 vorgesehen. Außerdem wird eine Ausstoßöffnungsplatte 935 ausgestattet mit Ausschlussöffnungen 832 auf den Tintenkanalwänden 936 vorgesehen.
In der 16 sind die Tintenkanalwände 936 und die Ausstoßöffnungsplatte 935 als getrennte Elemente dargestellt. Jedoch können die Tintenkanalwände 936 auf dem Substrat 934 durch ein Verfahren, wie etwa Schleuderbeschichten, ausgebildet werden, wodurch die Tintenkanalwände 936 und die Ausstoßöffnungsplatte 935 als das gleiche Element zur gleichen Zeit ausgebildet wird. In dieser Ausführungsform wird die Seite der Ausstoßöffnungsfläche (obere Oberfläche) 935a einer sie Wasser abstoßend machenden Behandlung unterzogen.
In dieser Ausführungsform wird eine Kopfform seriellen Bauart zur Durchführung der Aufzeichnung bei, zum Beispiel, 1200 dpi verwendet, wobei das Aufzeichnen erfolgt während der Kopf in der durch den Pfeil S in der 14 gescannt wird. Die Steuerungsfrequenz ist 10 kHz und das Ausstoßen erfolgt beim kürzesten Zeitintervall von 100 μs in einer Ausstoßöffnung.
Als ein Beispiel für die Abmessungen des Kopfes hat eine Trennwand 936a für die Isolation benachbarter Düsen voneinander, vom Standpunkt der Abtrennung von Flüssigkeit, eine Breite von 14 μm, wie z.B. in der 17 dargestellt. Wie in der 20 dargestellt, hat eine Blasenkammer 1337, die durch die Wände 936 für den Tintenfließweg gebildet wird, eine N₁ (Breite der Blasenkammer) von 33 μm und eine N₂ (Länge der Blasenkammer) von 35 μm. Die Größe der Heizvorrichtung 931 beträgt 30 μm, der Widerstandswert der Heizvorrichtung beträgt 52 Ω und die Ansteuerungsspannung ist 10,3 V. Ein Kopf, in welchem die Höhen der Tintenkanalwände 936 und der Abtrennungswand 936a 12 μm sind und die Dicke der Ausstoßöffnungsplatte 11 μm ist, kann verwendet werden.
In dem Abschnitt eines Ausstoßöffnungsteils 940, der in der Ausstoßöffnungsplatte einschließlich Ausstoßöffnungen 832 vorgesehen wird, ist ein Querschnitt genommen entlang einer Richtung, welche die Tintenausstoßrichtung durchkreuzt (die Dickerichtung der Mündungsplatte 935) im Wesentlichen in einer Sternform, welche allgemein aus 6 vorstehenden Bereichen 832a aufgebaut wird, wobei jeder eine Ecke mit einem stumpfen Winkel hat, und 6 zurückgesetzten Abschnitten 832b, wobei jeder eine Ecke mit einem spitzen Winkel haben und abwechselnd zwischen herausragenden Abschnitt 832a angeordnet sind. Genauer gesagt werden 6 Nuten in der Dickerichtung (Flüssigkeits-Ausstoßrichtung) der in der 16 gezeigten Mündungsplatte ausgebildet, dort wo der zurückgesetzte Abschnitt 832b örtlich weit von der Mitte O der Ausstoßöffnung als die Spitze davon gesetzt wird, und dort wo der vorstehende Abschnitt 832a örtlich nahe dem Zentrum O der Ausstoßöffnung als eine Basis gesetzt wird (siehe 1141a in der 21 als die Position der Nut).
In dieser Ausführungsform mit der Ausstoßöffnung 940 ist, zum Beispiel ein Schnitt entlang einer Richtung, die die Dickerichtung davon durchkreuzt in einer derartigen Form, dass 2 gleichseitige Dreiecke mit Seiten von 27 μm miteinander in einem Zustand kombiniert sind, dass eines von ihnen um 60 Grad gedreht ist. T₁, gezeigt in der 18, ist 8 μm. Die Winkel der vorstehenden Abschnitte 832a sind alle 120 Grad, während die Winkel der zurückgesetzten Abschnitte 832b alle 60 Grad sind.
Demgemäß besteht die Mitte O der Ausstoßöffnung aus dem Schwerpunkt eines Polygons, gebildet durch die Verbindung der Zentren (Zentrum (Schwerpunkt) einer Figur gebildet durch Verbindung der Spitze der Nut und der 2 Basen neben der Spitze) der Nuten, die aneinandergrenzen. Die Öffnungsfläche der Ausstoßöffnung 832 in dieser Ausführungsform beträgt 400 μm² und die Öffnungsfläche (Fläche der Figur gebildet durch Verbindung der Spitze der Nut und der 2 danebenliegenden Basen mit der Spitze) der Nut beträgt etwa 33 μm² pro Nut.
Die 19 ist eine typische Zeichnung, die ein Zustand darstellt, dass eine Tinte an den Ausstoßöffnungsabschnitt gezeigt in der 18 angehaftet ist.
Ein Ausstoßvorgang einer Flüssigkeit durch den Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit dem vorher beschriebenen Aufbau wird hiernach mit Bezug auf die 21 bis 28 beschrieben.
Die 21 bis 28 sind Querschnittsansichten für die Darstellung des Ausstoßvorgangs einer Flüssigkeit durch den in den 16 bis 20 gezeigten Flüssigkeitsausstoßkopf und sind Querschnittsansichten der in der 20 gezeigten Blasenkammer 1337, genommen entlang der Linie X-X. In diesem Abschnitt ist ein Ende des Ausstoßöffnungsteils 940 in der Dickerichtung der Mündungsplatte die Spitze 1141a einer Nut 1141.
Die 21 stellt einen Zustand dar, dass eine schichtförmige Blase auf der Heizvorrichtung ausgebildet wurde, und die 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 stellten Zustände nach etwa 1 μs von dem Zustand in der 21, nach etwa 2 μs von dem Zustand in der 21, nach etwa 3 μs von dem Zustand in der 21, nach etwa 4 μs von dem Zustand in der 21, nach etwa 5 μs von dem Zustand in der 21, nach etwa 6 μs von dem Zustand in der 21 bzw. nach etwa 7 μs von dem Zustand in der 21 dar. In der folgenden Beschreibung bedeutet "Fallen" oder "Einfallen" nicht das Fallen in der so genannten Schwerkraftrichtung sondern bedeutet die Bewegung in der Richtung eines elektrothermischen Wandlers unabhängig von der Installationsrichtung eines Kopfes.
Wenn, wie in der 21 dargestellt, eine Blase zunächst in einem Flüssigkeitsfließweg 1338 auf einer Heizvorrichtung 931 durch Aktivieren der Heizvorrichtung 931 auf der Grundlage eines Aufzeichnungssignals oder Ähnlichem ausgebildet wird, breitet sich die Blase schnell volumetrisch aus und wächst während etwa 2 μs, wie in den 22 und 23 dargestellt. Die Höhe der Blase 101 mit dem größten Volumen überschreitet die Ausstoßöffnungsfläche 935a. Zu diesem Zeitpunkt sinkt der Druck der Blase von wenigen Bruchteilen auf Zehntel oder ungeraden Bruchteilen des atmosphärischen Drucks.
Zu der Zeit, wenn etwa 2 μs von der Ausbildung der Blase verstrichen sind, kehrt sich wie vorher beschrieben die Volumenentwicklung der Blase 101 von dem größten Volumen zu dem abnehmenden Volumen um, und zum im Wesentlichen gleichen Zeitpunkt beginnt die Ausbildung eines Meniskus 102. Der Meniskus 102 tritt ebenfalls zurück, d.h. fällt in die Richtung der Heizvorrichtung 931, wie in der 24 dargestellt.
In dieser Ausführungsform hat der Ausstoßöffnungsteil eine Mehrzahl von Nuten 1141 in einem verteilten Zustand, wodurch die Kapillarkraft in einer Richtung F_C entgegengesetzt zu der Rücktrittsrichtung F_M des Meniskus an dem Abschnitt der Nut 1141 wirkt, wenn der Meniskus 102 zurücktritt. Als Ergebnis werden die Formen des Meniskus und eines Haupttropfens (in einigen Fällen hierin ebenfalls als "Flüssigkeit" oder "Tinte" bezeichnet) 1a zu dem Zeitpunkt an dem de Meniskus zurücktritt, kompensiert, um so im Wesentlichen symmetrische Formen zu dem Zentrum der Ausstoßöffnung zu ergeben, selbst wenn durch verschiedene Ursachen etwas Abweichung in dem Zustand der Blase 101 beobachtet wird.
In dieser Ausführungsform ist die Fallgeschwindigkeit dieses Meniskus 102 schneller als die Kontraktionsgeschwindigkeit der Blase 101, so dass, wie in der 25 dargestellt, die Blase 101 mit der Luft in der Nähe der unteren Oberfläche der Ausstoßöffnung 832 zu einem Zeitpunkt etwa 4 μs nach der Ausbildung der Blase in Verbindung tritt. Zu diesem Zeitpunkt fällt die Flüssigkeit (Tinte) in der Nähe der zentralen Achse der Ausstoßöffnung 832 in die Richtung der Heizvorrichtung 931, weil die Flüssigkeit (Tinte) 1a an der Seite der Heizvorrichtung 931 durch den negativen Druck der Blase 101 zurückgezogen wird bevor die Verbindung mit der Luft die Geschwindigkeit in der Richtung auf die Heizvorrichtung 931 durch die Wirkung der Trägheit, selbst nach der Verbindung mit der Luft, zurückhält.
Die Flüssigkeit (Tinte), die in Richtung der Seite der Heizvorrichtung 931 fiel, erreicht die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 zu einem Zeitpunkt etwa 5 μs nach der Bildung der Blase, wie in der 26 dargestellt, und breitet sich aus, um die Oberfläche der Heizvorrichtung zu bedecken, wie in der 25 dargestellt. Die Flüssigkeit, die sich ausbreitet, um die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 wie vorher beschrieben zu bedecken, hat einen Vektor in einer horizontalen Richtung entlang der Oberfläche der Heizvorrichtung 931. Jedoch verschwindet ein Vektor in einer Richtung, die die Oberfläche der Heizvorrichtung 931 z.B. in einer vertikalen Richtung durchkreuzt, so dass die Flüssigkeit wirkt, um auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 zu verbleiben, wodurch eine Flüssigkeit auf der oberen Seite als diese Flüssigkeit, d.h. eine Flüssigkeit, die einen Geschwindigkeitsvektor in der Ausstoßöffnung beibehält, nach unten gezogen wird.
Danach wird ein Flüssigkeitsbereich 1b zwischen der Flüssigkeit, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 ausbreitet, und der Flüssigkeit (Haupttropfen) auf der oberen Seite dünn, und wird, wie in der 28 dargestellt, in der Mitte der Oberfläche der Heizvorrichtung zu einem Zeitpunkt etwa 7 μs nach der Ausbildung der Blase gebrochen, wodurch die Flüssigkeit in die Flüssigkeit 1a, die ein Geschwindigkeitsvektor in der Ausstoßrichtung beibehält, und die Flüssigkeit 1c aufgetrennt wird, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 ausbreitet. Die Position einer derartigen Auftrennung ist wünschenswerterweise das Innere des Flüssigkeitsfließweges 1338, bevorzugter eine Seite näher zu dem elektrothermischen Wandler 931 als zu der Ausstoßöffnung 832.
Der Haupttropfen 1a wird aus dem zentralen Abschnitt der Ausstoßöffnung 832 ohne Abweichung von der Ausstoßrichtung und dem Ausstoßschleudern ausgestoßen und landet an einer vorgeschriebenen Position einer Aufzeichnungsfläche auf einem Aufzeichnungsmedium. Die Flüssigkeit 1c, die sich auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931 ausbreitet, wird als ein Satellitentröpfchen ausgestoßen, das dem Haupttröpfchen bis jetzt folgt. Jedoch verbleibt es auf der Oberfläche der Heizvorrichtung 931, ohne ausgestoßen zu werden.
Da der Ausstoß des Sattelitentröpfchen, wie vorher beschrieben, vermieden werden kann, kann ein Spritzen, welches aufgrund des Ausstoßens des Sattelitentröpfchens auftreten kann, vermieden werden, und die die Aufzeichnung empfangende Oberfläche des Aufzeichnungsmediums kann sicher davor bewahrt werden mit in der Form von Nebel suspendierten Dunst gefärbt zu werden. In den 25 bis 28 zeigen die Bezugszeichen 1d und 1e eine Tinte (Tinte innerhalb der Nut) an, die an dem Nutbereich anhaftet bzw. Tinte, die in dem Flüssigkeitsfließweg verbleibt.
Wie vorher beschrieben, kann in dem Flüssigkeitsausstoßkopf gemäß dieser Ausführungsform die Richtung in welche das Haupttröpfchen ausgestoßen wird, durch eine Vielzahl von Nuten stabilisiert werden, die um das Zentrum der Ausstoßöffnung verteilt sind, wenn die Flüssigkeit ausgestoßen wird in dem Zustand, dass das Volumen der Blase nach Wachsen in das größte Volumen abnimmt. Im Ergebnis kann ein Flüssigkeitsausstoßkopf zur Verfügung gestellt werden, der frei von Schleudern in der Ausstoßrichtung und hervorragend in der Landegenauigkeit ist. Zusätzlich kann das Ausstoßen stabil entgegen die Schwankungen der Blasenbildung bei Hochfrequenzansteuerung durchgeführt werden, wodurch ein Hochgeschwindigkeits- und Hochdefinitionsdrucken realisiert werden kann.
Insbesondere wird die Flüssigkeit durch die erstmalige Verbindung der Blase mit der Luft in dem Stadium ausgestoßen, in dem das Volumen der Blase abnimmt, und wodurch Nebel vermieden werden kann, der durch den Ausstoß des Tröpfchens unter der Verbindung der Blase mit der Luft vermieden werden kann, so dass der Zustand, dass Tröpfchen an die Ausstoßöffnungsfläche anhaften, welches eine Hauptursache des plötzlichen Ausstoßmangels ist, ebenfalls gehemmt werden.
Als eine weitere Ausführungsform des Aufzeichnungskopfes des Ausstoßsystems, bei denen eine Blase mit der Luft zum Zeitpunkt des Ausstoßes in Verbindung tritt, kann die so genannte Kantenschussbauart („edge shooter type") erwähnt werden, wie sie zum Beispiel im japanischen Patent Nr. 2 783 647 beschrieben wird.
Die vorliegende Erfindung hat hervorragende Wirkungen bei den Tintenstrahlaufzeichnungssystemen, insbesondere bei den Aufzeichnungsköpfen und dem Aufzeichnungsgerät eines Tintenstrahlsystems, in welchem thermische Energie genutzt wird, um ein auszustoßendes Tröpfchen auszubilden, wodurch das Aufzeichnen erfolgt.
Hinsichtlich des typischen Aufbaus und des Prinzips davon sind die unter Verwendung der Grundprinzipien, die z.B. in den US-Patenten Nr. 4 723 129 und 4 740 796 offenbart werden, bevorzugt. Dieses System kann bei jeder der so genannten On-Demand-Bauart und bei der kontinuierlichen Bauart angewendet werden. Insbesondere ist die On-Demand-Bauart wirkungsvoll, weil wenigstens ein Ansteuerungssignal, welches einer Aufzeichnungsinformation entspricht und einen schnellen Temperaturanstieg ergibt, der das Kernsieden übersteigt, an einen elektrothermischen Wandler angelegt wird, der entsprechend einem Blatt oder Flüssigkeitsfließweg angeordnet ist, in welchem eine Flüssigkeit (Tinte) zurückgehalten wird, wodurch der elektrothermische Wandler thermische Energie erzeugt, um ein Filmsieden auf der Oberfläche mit Wärmewirkung eines Aufzeichnungskopfes zu verursachen, so dass eine Blase in der Flüssigkeit (Tinte) in Antwort auf das Ansteuerungssignal in einer Beziehung von eins zu eins erzeugt werden kann. Die Flüssigkeit (Tinte) wird durch eine Ausstoßöffnung durch Wachstum-Kontraktion dieser Blase ausgestoßen, um wenigstens ein Tröpfchen auszubilden. Wenn das Ansteuerungssignal in der Form eines Impulses angelegt wird, wird die Wachstum-Kontraktion der Blase geeigneterweise in einem Moment erfolgen, so dass der Ausstoß der Flüssigkeit (Tinte) hervorragend ist, insbesondere kann eine Ansprechbarkeit erzielt werden. Es ist daher bevorzugt, gepulste Signale zu verwenden.
Als das gepulste Ansteuerungssignal sind derartige Signale, wie in den US-Patenten Nr. 4 463 359 und 4 345 262 beschrieben, geeignet. Wenn die in dem US-Patent Nr. 4 313 124 beschriebenen Bedingungen, das ist eine Erfindung, die sich auf die Rate des Temperaturanstiegs auf einer Wärme abgebenden Oberfläche bezieht, angewendet werden, kann ein hervorragendes Aufzeichnen erfolgen.
Als der Aufbau des Aufzeichnungskopfes können derartige kombinierte Konstruktionen (linearer Flüssigkeitsfließweg oder senkrechter Flüssigkeitsfließweg) mit Ausstoßöffnungen, ein Flüssigkeitsfließweg und ein elektrothermischer Wandler, wie in den vorher beschriebenen Veröffentlichungen, und daneben Konstruktionen auf der Grundlage der US-Patente Nr. 4 558 333 und 4 459 600, welche einen Aufbau offenbaren, in welchem ein wärmewirkender Teil in einem gekrümmten Bereich angeordnet ist, ebenfalls in der vorliegenden Erfindung enthalten sein.
Konstruktionen auf der Grundlage der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 59-123670, welche eine Konstruktionen offenbart, in welcher ein einer Mehrzahl von elektrothermischen Wandlern gemeinsamer Schlitz als ein Ausstoßteil des elektrothermischen Wandlers verwendet wird, und der japanischen Patentanmeldung Offenlegungsschrift Nr. 59-138461, welche eine Konstruktion offenbart, in welcher eine Öffnung vorgesehen wird, die eine Druckwelle der thermischen Energie gegenüber einem Ausstoßteil absorbiert, kann ebenfalls wirkungsvoll für die vorliegende Erfindung verwendet werden.
Außerdem kann ein Aufzeichnungskopf vom Volllinientyp mit einer Länge entsprechend der breitesten Breite des Aufzeichnungsmediums sowohl mit dem Aufbau, in welchem die Länge durch eine derartige Kombination von mehreren Aufzeichnungsköpfen, wie in den vorher beschriebenen Veröffentlichungen erzielt wird, und mit dem Aufbau, in welchem ein Aufzeichnungskopf integral ausgebildet wird, verwendet werden, und die vorher beschriebenen Wirkungen der vorliegenden Erfindung können wirkungsvoller erzielt werden.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung selbst dann wirkungsvoll, wenn ein austauschbarer Aufzeichnungskopf in Chip-Bauart verwendet wird, in welchem eine elektrische Verbindung zum einem Gerätekörper und die Zufuhr einer Tinte aus dem Gerätekörper durch die Installation in dem Gerätekörper ermöglicht wird, oder durch einen Aufzeichnungskopf in Kartuschenbauart, in welchem ein Tintenbehälter integral in einem Aufzeichnungskopf selbst vorgesehen wird.
Ferner wird die Zugabe einer Wiederherstellungseinrichtung für einen Aufzeichnungskopf, eine vorbereitende Hilfseinrichtung usw., welche als der Aufbau des Aufzeichnungskopfes gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen wird, bevorzugt, weil die Wirkungen der vorliegenden Erfindung stabilisiert werden können. Speziell können Abdeckeinrichtungen für den Aufzeichnungskopf, Reinigungseinrichtungen, Druck- oder Saugeinrichtungen, vorbereitende Heizeinrichtungen mit elektrothermischen Wandlern, andere Heizelemente oder eine Kombination davon und ein vorbereitender Ausstoßmodus, der das Ausstoßen getrennt vom Aufzeichnen durchführt, ebenfalls wirkungsvoll für eine stabile Aufzeichnung sein.
Als ein Aufzeichnungsmodus des Aufzeichnungsgeräts ist die vorliegende Erfindung extrem wirkungsvoll nicht nur bei einem Aufzeichnungsmodus unter Verwendung einer Hauptfarbe, wie etwa Schwarz, sondern ebenfalls bei einem Gerät, das mit wenigstens einer zusammengesetzten Farbe aus verschiedenen Farben und Vollfarben durch Farbmischen ausgestattet ist, welches durch ein integral aufgebauten Aufzeichnungskopf oder eine Kombination von Aufzeichnungsköpfen gebildet werden kann.
In den vorher beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wurden die Tinten als eine Flüssigkeit beschrieben. Doch können ebenfalls bei Raumtemperatur oder geringerer Temperatur verfestigte Tinten verwendet werden, soweit sie bei einer Temperatur, die höher als die Raumtemperatur ist, erweicht oder verflüssigt werden, oder eine flüssige Phase nach Anlegen von verwendeten Aufzeichnungssignalen aufweisen, weil es in den vorher beschriebenen Tintenstrahlsystemen allgemein so ist, dass die Temperatursteuerung einer Tinte selbst innerhalb eines Bereichs von 30°C bis 70°C durchgeführt wird, um die Viskosität der Tinte so einzustellen, dass sie innerhalb eines stabilen Ausstoßbereiches fällt.
Zusätzlich können die folgenden Tinten in der vorliegenden Erfindung verwendet werden: Tinten die durch Anlegen von thermischer Energie in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen verflüssigt werden und als flüssige Tinten ausgestoßen werden, wie etwa Tinten, in denen der Temperaturanstieg aufgrund von thermischer Energie positiv durch Verwendung der thermischen Energie als Energie für die Phasenänderung von einer festen Phase zu einer flüssigen Phase vermieden wird, und Tinten, die in einem Zustand verfestigt stehen gelassen werden für den Zweck des Vermeidens des Verdampfens der Tinten, und Tinten von der Art, die zum ersten Mal durch thermische Energie verflüssigt werden, wie etwa die, welche bereits zu dem Zeitpunkt beginnen sich zu verfestigen an dem sie ein Aufzeichnungsmedium erreichen. In derartigen Fällen können die Tinten in einer Form sein, dass sie gegenüber elektrothermischen Wandlern angeordnet werden, während sie als eine Flüssigkeit oder ein Feststoff in Aussparungen oder durchgängigen Löschern in einem porösen Blatt, wie in den japanischen Patentanmeldungen Offenlegungsschriften Nr. 54-56847 oder 60-71260 beschrieben, zurückgehalten werden. In der vorliegenden Erfindung ist das vorher beschriebene Filmsiedesystem für die vorher beschriebenen Tinten am wirkungsvollsten.
Als Formen des Aufzeichnungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung können ebenfalls die folgenden eingesetzt werden: Formen, in denen das Gerät integral oder getrennt an einem Bildausgabeanschluss für informationsverarbeitende Instrumente, wie etwa Textverarbeitungsvorrichtungen und Computer vorgesehen werden, und Formen, wie etwa Kopiermaschinen, die mit einer Lesevorrichtung und mit Faxgeräten mit einer Funktion zum Empfang von Übertragungen verbunden werden.
Ein Überblick über ein Flüssigkeit ausstoßendes Gerät, in welchem der vorher beschriebene Flüssigkeit ausstoßende Kopf installiert ist, wird hiernach beschrieben.
Die 29 ist eine schematische Perspektivansicht eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts 600, welches ein Beispiel eines Flüssigkeit ausstoßenden Geräts ist, in welchem der Flüssigkeit ausstoßende Kopf gemäß der vorliegenden Erfindung installiert und eingesetzt werden kann.
In der 29 ist eine Tintenstrahlkopfkartusche 601 so aufgebaut, dass der vorher beschriebene Flüssigkeit ausstoßende Kopf einstückig mit einem mit einer darin aufbewahrten Tinte Tintenbehälter ausgebildet ist, die in den Flüssigkeit ausstoßenden Kopf einzuspeisen ist. Die Tintenstrahlkopfkartusche 601 wird auf einem Schlitten 607 montiert, der in eine Spiralnut 606 in einer Führungsschraube 605 eingerastet ist, die durch die die Antriebskraft übermittelnden Getriebe 603 und 604 rotiert, die mit den Vorwärts- und Rückwärtsrotationen eines Antriebsmotors 602 verzahnt sind und entlang einer Führung 608 in Richtungen gezeigt durch die Pfeile a, b mit dem Schlitten 607 durch die Kraft des Antriebsmotors 602 hin und her bewegt werden. Ein Aufzeichnungsmedium P' wird auf einer Plattenwalze 609 durch eine Aufzeichnungsmediumstransporteinrichtung (nicht dargestellt) transportiert und gegen die Walze 609 über die Bewegungsrichtung des Schlittens 607 durch eine Papierandruckplatte 610 angedrückt.
Die Photokoppler 611, 612 sind in der Nähe eines Endes der Führungsschraube 605 angeordnet. Diese sind Ausgangspositionsdetektionseinrichtungen zur Bestätigung der Anwesenheit eines Hebels 607a auf dem Schlitten 607 in diesem Bereich, um eine Änderung der Rotationsrichtung des Antriebsmotors 602 und Ähnliches durchzuführen.
Ein Stützelement 613 dient dazu, ein Kappenelement 614 zu stützen, das die Vorderfläche (Ausstoßöffnungsfläche) der Tintenstrahlkopfkartusche 601 abdeckt, in welcher die Ausstoßöffnungen vorhanden sind. Eine Tintensaugeinrichtung 615 dient dazu eine Tinte, die sich in dem Inneren des Kappenelements 614 angesammelt hat, durch Leerausstoß oder Ähnliches aus der Tintenstrahlkopfkartusche 601 zu saugen. Durch diese Tintensaugeinrichtung 615 wird die Saugwiederherstellung der Tintenstrahlkopfkartusche 601 durch eine Öffnung (nicht dargestellt) in der Kappe durchgeführt. Ein Reinigungsblatt 617 für das Wischen der Ausstoßöffnungsfläche der Tintenstrahlkopfkartusche 601 ist in Vorwärts- und Rückwärtsrichtungen (Richtungen senkrecht zu den Bewegungsrichtungen des Schlittens 607) mittels eines Bewegungselements 618 bewegbar vorgesehen. Dieses Reinigungsblatt 617 und das Bewegungselement 618 werden durch eine Körperstütze 619 gestützt. Das Reinigungsblatt 617 ist nicht auf diese Form beschränkt, und jedes andere gut bekannte Reinigungsblatt kann verwendet werden.
Nach dem Saugwiederherstellungsvorgang des Flüssigkeitsausstoßkopfs wird ein Hebel 620 für das Beginnen des Saugens mit der Bewegung einer Nocke 621 bewegt, die in den Schlitten eingreift, und die Antriebskraft des Antriebsmotors 602 wird gesteuert durch eine allgemein bekannte Einrichtung, wie etwa einem Kupplungsschalter, übertragen. Ein Tintenstrahlaufzeichnungssteuerungsteil für das Anlegen eines Signals an eine Heizvorrichtung, die in dem flüssigkeitsausstoßenden Kopf der Tintenstrahlkopfkartusche 601 vorgesehen wird, und für die Durchführung der Antriebssteuerung der vorher beschriebenen entsprechenden Mechanismen, wird an der Seite des Gerätekörpers vorgesehen, welche in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät 600 mit dem vorher beschriebenen Aufbau führt das Aufzeichnen auf das Aufzeichnungsmedium P' durch, das auf der Plattenwalze 609 durch die Aufzeichnungsmediumstransporteinrichtung (nicht dargestellt) transportiert wird, während die Tintenstrahlkopfkartusche 601 über die gesamte Breite des Aufzeichnungsmediums P' hin und her bewegt wird.
Wie vorher beschrieben, können gemäß den entsprechenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Pigmenttinten auf Wassergrundlage zur Verfügung gestellt werden, welche hervorragend in der Stabilität bei der Langzeitlagerung beim Druck mit einer schwarzen Tinte nach Durchführung des Tintenstrahlaufzeichnens sind, den Einfluss des Aufzeichnungsmediums auf die Druckqualität abschwächen können, Bilder mit hoher Zeichenqualität und Bilddichte und hervorragender Wasserbeständigkeit oder -festigkeit vorsehen können, hervorragende Erstausstoßeigenschaften haben und wirkungsvoll das Auftreten von Ausbluten vermeiden können, wenn sie mit Farbtinten kombiniert werden, um einen Tintensatz zur Verfügung zu stellen, und Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte unter Verwendung einer derartigen Tinte.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung kann dieses Wirkung, die durch die Verwendung des selbst-dispergierenden Rußes mit einem großen Teilchendurchmesser hervorgebracht wird, maximal genutzt werden, während die gute Dispergierbarkeit des selbst-dispergierenden Rußes mit einem großen Teilchendurchmesser in der Tinte beibehalten wird, wodurch Tintenstrahlbilder mit hoher Dichte zur Verfügung gestellt werden.
Die vorliegende Erfindung wird hiernach speziell durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. Nebenbei bemerkt bedeuten, wenn anders angegeben, alle Bezeichnungen von "Teil" oder "Teile" und "%", wie sie in den folgenden Beispielen verwendet werden, Gewichtsteil, Gewichtsteile und Gewichtsprozent.
<Pigmentdispersion 1>
Nachdem 10 g Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 260 m²/g und einer DBP-Ölabsorption von 115 ml/100 g und 2,5 g p-Aminobenzosäure gründlich mit 72 g Wasser gemischt wurden, wurde 1,62 g Salpetersäure tropfenweise zu der Mischung gegeben, gefolgt durch Rühren bei 70°C. Nach einigen Minuten wurde eine Lösung von 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser außerdem zu der Mischung gegeben, und die resultierende Mischung wurde zusätzlich für eine Stunde gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde durch Filterpapier (Toyo Filter Paper Nr. 2, Marke, Produkt von Advantes Co.) filtriert und die resultierenden Pigmentteilchen wurden vollständig mit Wasser gewaschen und in einem auf 90°C eingestellten Ofen getrocknet. Wasser wurde zu dem getrockneten Pigment gegeben, um eine wässrige Lösung des Pigments mit einer Pigmentkonzentration von 10% zuzubereiten. Auf diese Weise führte dieses Verfahren, eine durch die chemische Formel
dargestellte Gruppe auf die Oberfläche des Rußes ein.
Die Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche des vorher zubereiteten selbst-dispergierenden Rußes wurde in der folgenden Art und Weise gemessen und als 2,31 μmol/m² bestimmt. Ein Ion-Meter (hergestellt durch DKK) wurde verwendet, um die Konzentration an Natriumionen zu messen, und der erhaltene Wert wurde dann in einen Wert für die Dichte der funktionellen Gruppen auf der Oberfläche umgewandelt.
Der mittlere Teilchendurchmesser des vorher zubereiteten selbst-dispergierenden Rußes wurde in der folgenden Art und Weise gemessen und als 94 nm bestimmt. Die Messung erfolgte unter Verwendung einer Teilchendurchmessermessausstattung ELS-800 (Marke, hergestellt durch Ohtsuka Denshi K. K.), Verdünnung der obigen wässrigen Lösung des Pigments auf 1/2.000 und Ermittelung eines Summenmittels auf der Grundalge des dynamischen Lichtstreuungsverfahrens.
<Pigment Dispersion 2>
Nachdem 10 g Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 260 m²/g und einer DBP-Ölabsorption von 115 ml/100 g und 0,5 g p-Aminobenzosäure ausgiebig mit 72 g Wasser gemischt wurden, wurde 1,62 g Salpetersäure tropfenweise zu der Mischung gegeben, gefolgt durch Rühren bei 70°C. Nach einigen Minuten wurde außerdem eine Lösung von 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde für eine zusätzliche Stunde gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde durch Filterpapier (Toyo Filter Paper Nr. 2, Marke; Produkt von Advantes Co.) filtriert und die resultierenden Pigmentteilchen wurden vollständig mit Wasser gewaschen und in einem auf 90°C eingestellten Öfen getrocknet. Wasser wurde zu dem getrockneten Pigment gegeben, um eine wässrige Lösung des Pigments mit einer Pigmentkonzentration von 10% zuzubereiten. Mit diesem Verfahren wurde eine durch die chemische Formel
dargestellte Gruppe in die Oberfläche des Rußes eingeführt.
Die Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche und der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Harzes wurden in der gleichen Art und Weise wie vorher beschrieben gemessen und als 0,96 μmol/m² bzw. 94 nm bestimmt.
<Pigment Dispersion 3>
Nachdem 10 g Ruß mit einer spezifischen Oberfläche von 240 m²/g und einer DBP-Ölabsorption von 65 ml/100 g und 1,2 g p-Aminobenzosäure ausgiebig mit 72 g Wasser gemischt wurden, wurde 1,62 g Salpetersäure tropfenweise zu der Mischung gegeben, gefolgt durch Rühren bei 70°C. Nach einigen Minuten wurde außerdem eine Lösung von 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser zu der Mischung gegeben und die resultierende Mischung wurde für eine zusätzliche Stunde gerührt. Die resultierende Aufschlämmung wurde durch Filterpapier (Toyo Filter Paper Nr. 2, Marke; Produkt von Advantes Co.) filtriert und die resultierenden Pigmentteilchen wurden vollständig mit Wasser gewaschen und in einem auf 90°C eingestellten Öfen getrocknet. Wasser wurde zu dem getrockneten Pigment gegeben, um eine wässrige Lösung des Pigments mit einer Pigmentkonzentration von 10% zuzubereiten. Mit diesem Verfahren wurde eine durch die chemische Formel
dargestellte Gruppe in die Oberfläche des Rußes eingeführt.
Die Dichte an funktionellen Gruppen auf der Oberfläche und der mittlere Teilchendurchmesser des selbst-dispergierenden Rußes wurden in der gleichen Art und Weise wie vorher beschrieben gemessen und als 2,26 μmol/m² bzw. 85 nm bestimmt.
Diese Pigmentdispersionen wurden dann entsprechend verwendet, um die schwarzen Tinten 1 bis 3 in Übereinstimmung mit dem folgenden Verfahren zuzubereiten.
BEISPIEL 1
(Schwarze Tinte 1)

Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, wodurch die schwarze Tinte 1 zubereitet wurde.

Pigmentdispersion 1, vorher beschrieben	30 Teile
Ammoniumbenzoat	1 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerol	5 Teile
Diethylenglycol	5 Teile
Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke)	0,15 Teile
Wasser	52,85 Teile

BEISPIEL 2:
(Schwarze Tinte 2)

Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) in einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, wodurch die schwarze Tinte 2 zubereitet wurde.

Pigmentdispersion 3, vorher beschrieben	30 Teile
Ammoniumbenzoat	1 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerol	5 Teile
Diethylenglycol	5 Teile
Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke)	0,15 Teile
Wasser	52,85 Teile

VERGLEICHSBEISPIEL 1:
(Schwarze Tinte 3)

Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 3,0 μm filtriert, wodurch die schwarze Tinte 3 zubereitet wurde.

Pigmentdispersion 2, vorher beschrieben	30 Teile
Ammoniumbenzoat	1 Teil
Trimethylolpropan	6 Teile
Glycerol	5 Teile
Diethylenglycol	5 Teile
Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke)	0,15 Teile
Wasser	52,85 Teile

Die Hauptmerkmale der Tinten gemäß BEISPIEL 1 und 2 und VERGLEICHSBEISPIEL 1 werden zusammen in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1
(Bewertung)
Jede der schwarzen Tinten gemäß BEISPIELEN 1 und 2 und VERGLEICHSBEISPIEL 1 wurde verwendet, um die folgende Bewertung mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts (BJF-600, Marke, hergestellt durch Canon Inc.) mit einem Mehrfachaufzeichnungskopf in On-Demand-Bauart aufzuzeichnen, welcher eine Tinte durch Ausübung thermischer Energie in Antwort auf Aufzeichnungssignale an die Tinte ausstößt. Die Ergebnisse werden in der Tabelle 2 gezeigt.
1) Diskontinuierliche Ausstoßstabilität:
Das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät wurde mit jede der vorher beschriebenen schwarzen Tinten beladen und in einem Thermo-Hygrostat bei 15°C/10% für eine Stunde stehen gelassen. Danach wurde die Tinte Punkt für Punkt aus jeder Düse ausgestoßen und nach 5 Sekunden wieder Punkt für Punkt aus jeder Düse ausgestoßen. Dieser Druckzyklus wurde 10mal wiederholt. Der Ausdruck für jeden Punkt wurde gemäß den folgenden Standards bewertet:

a:: keine Druckstörung wurde bei allen Düsen in allen zehn Druckzyklen beobachtet;
b:: eine Druckstörung wurde selten bei allen Düsen in allen zehn Ausdruckzyklen beobachtet;
c:: eine Druckstörung wurde in den zehn Ausdruckzyklen beobachtet, aber war auf einem Niveau, dass kein Problem bei praktischer Verwendung verursacht; und
d:: eine Druckstörung wurde in den zehn Druckzyklen beobachtet.

Die folgenden normalen Papiere A bis E für Kopien wurden als die Aufzeichnungsmedien bei der Bewertung verwendet.

A:: PPC PAPER NSK (Marke, Produkt von Canon Inc.),
B:: PPC PAPER NDK (Marke, Produkt von Canon Inc.),
C:: PPC PAPER 4024 (Marke, Produkt von Xerox Co., Ltd.),
D:: PPC PAPER PLOVER BOND (Marke, Produkt von Fox River Co.),
E:: CANON PPC PAPER (Produkt von Noididora Co.).

Die normalen Papiere A, B, C, D und E für das Kopieren, welche im Folgenden angegeben werden, entsprechen alle den normalen Papieren A, B, C, D und E.
2) Bild- oder Druckdichte:
Das Drucken erfolgte auf jedem der vorher beschriebenen Aufzeichnungsmedien und zu diesem Zeitpunkt wurde die Druckdichte mittels eines Densitometers (hergestellt durch Macbeth Company) gemessen und die Bewertung erfolgte in Übereinstimmung mit den folgenden Standards:

a:: Ein Unterschied in der Druckdichte zwischen den normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren war weniger als 0,1 zwischen dem Maximum und dem Minimum; und
c:: ein Unterschied in der Druckdichte zwischen den normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren war nicht geringer als 0,1 zwischen dem Maximum und dem Minimum.

3) Qualität der Zeichen:
Die oben zubereiteten schwarzen Tinten wurden verwendet um einen Ausdruck von Zeichen mittels des vorher beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts auf den normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren durchzuführen, welche voneinander unterschiedlich in ihrer Permeabilität für Tinten sind. Zu dieser Zeit wurde in Übereinstimmung mit den folgenden Standards die Qualität der Zeichen bewertet, ob ein Ausfedern auftrat oder nicht.

a:: Ausfedern wurde selten auf den 5 Sorten Papier gesehen;
b:: Ausfedern wurde etwas auf einigen Papieren gesehen; und
c:: trat auf allen der 5 Sorten von Papier auf.

4) Wasserfestigkeit:
Die vorher zubereiteten schwarzen Tinten wurden verwendet um ein Drucken von Seiten auf den normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren mittels des vorher beschriebenen Tintenaufzeichnungsgeräts durchzuführen. Nachdem eine vorbestimmte Zeitdauer seit dem Drucken verstrichen war, wurden die Aufzeichnungsmedien mit fließendem Wasser befeuchtet, um visuell den Zustand der Hintergrundverfärbung zu beachten. Das Ergebnis wurde in Übereinstimmung mit den folgenden Standards bewertet:

a:: Die Hintergrundverfärbung wurde bei allen normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren innerhalb einer Stunde nach dem Drucken unauffällig;
b:: die Hintergrundfärbung wurde bei allen normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren innerhalb eines Tages nach dem Drucken unauffällig; und
c:: die Hintergrundfärbung war bei einigen Papieren auffällig, selbst nachdem wenigstens ein Tag nach dem Drucken verstrichen war.

5) Lagerungsstabilität:
Die vorher beschriebenen schwarzen Tinten wurden auf ihre Lagerungsstabilität bewertet. Genauer gesagt wurden zwei 100-ml-Glasbehälter (Produkt von Shot Co.) vorgesehen und jeweils 100 ml der schwarzen Tinten wurden getrennt in diese Behälter gegeben und die Glasbehälter wurden für einen Monat in einer Umgebung von 60°C stehen gelassen, um zu beobachten, ob eine Änderung in der Viskosität der Tinten auftrat oder nicht, vor und nachdem sie stehengelassen wurden. Die Ergebnisse davon wurden in Übereinstimmung mit den folgenden Standards bewertet.

a:: Eine Änderung in der Viskosität der Tinte wurde selten vor und nach dem Stehenlassen beobachtet;
b:: Eine Änderung in der Viskosität der Tinte wurde vor und nach dem Stehenlassen beobachtet, aber in einem Umfang, der kein Problem bei der praktischen Verwendung verursacht;
c:: Eine große Änderung in der Viskosität der Tinte wurde vor und nach dem Stehenlassen beobachtet.

Tabelle 2
(Anmerkung)

1) Diskontinuierliche Ausstoßstabilität;
2) Druckdichte;
3) Qualität der Zeichen;
4) Wasserfestigkeit;
5) Lagerungsstabilität.

Wie aus den in der Tabelle 2 gezeigten Ergebnissen ersichtlich wurde gefunden, dass die Tinten gemäß der Beispiele der vorliegenden Erfindung Bilder mit hoher Zeichenqualität und Druckdichte zur Verfügung stellen können, wenn das Drucken z.B. durch ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren erfolgt, und sie waren nur wenig abhängig von der Papierart. Außerdem waren sie ebenfalls hervorragend in der Lagerungsstabilität.
Als ein zusätzliches Experiment wurde eine Schwarze Tinte 1-A zubereitet, welche die gleiche Tintenzusammensetzung wie die in BEISPIEL 1 hat, mit der Ausnahme, dass das Ammoniumbenzoat entfernt und durch Wasser in der entsprechenden Menge ersetzt wurde. Eine Schwarze Tinte 2-A wurde ebenfalls zubereitet, welche die gleiche Tintenzusammensetzung wie die in dem BEISPIEL 2 hat, mit der Ausnahme, dass das Ammoniumbenzoat entfernt und durch Wasser in der entsprechenden Menge ersetzt wurde. Diese Tinten wurden verwendet, um das gleiche Drucken wie bei der Bewertung der Druckdichte auf den normalen Papieren A, B, C, D und E für das Kopieren mittels des vorher beschriebenen Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts durchzuführen. Zu diesem Zeitpunkt wurde die Druckdichte mittels eines Densitometers (hergestellt durch Macbeth Company) gemessen, von durch die folgende Ergebnisse erhalten wurden.
(Ergebnisse)
Die mittlere Druckdichte der Schwarzen Tinte 1 auf den 5 Sorten Papier war um wenigstens 0,2 höher als die mittlere Druckdichte der schwarzen Tinte 1-A, zu welcher kein Salz zugegeben wurde, auf den 5 Sorten Papier.
Die mittlere Druckdichte der schwarzen Tinte 2 auf den 5 Sorten Papier war um etwa 0,1 höher als die mittlere Druckdichte der schwarzen Tinte 2-A, zu welcher kein Salz zugegeben wurde, auf den 5 Sorten Papier.
Aus diesen Ergebnissen wird verständlich, dass die Druckdichte einer Tinte wirkungsvoller gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des selbst-dispergierenden anionischen Rußes mit einem mittleren Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm und der Zugabe von Salz zu der Tinte erzielt werden kann.
BEISPIEL 3:
Schwarze Tinte 1, gelbe Tinte 1, Magentatinte 2 und Cyantinte 1, die in der folgenden Art und Weise entsprechend zubereitet wurden, wurden miteinander kombiniert, um einen Tintensatz gemäß dieses Beispiels zu Verfügung zu stellen.
(Schwarze Tinte 1)
Eine schwarze Tinte wurde in der gleichen Art und Weise wie bei der Schwarzen Tinte 1 in BEISPIEL 1 zubereitet.
(Gelbe Tinte 1)
Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 0,2 μm filtriert, wodurch die gelbe Tinte 1 zubereitet wurde.

Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke) 1 Teil

Diethylenglycol 10Teile

Glycerol 5 Teile

C. I. Direcet Yellow 86 3 Teile

Wasser 81 Teile
(Magentatinte 1)
Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 0,2 μm filtriert, wodurch die Magentatinte 1 zubereitet wurde.

Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke) 1 Teil

Diethylenglycol 10 Teile

Glycerol 5 Teile

C. I. Acid Red 35 3 Teile

Wasser 81 Teile
(Cyantinte 1)
Die folgenden Bestandteile wurden gemischt und ausgiebig als eine Lösung gerührt. Die resultierende Lösung wurde dann unter Druck durch einen Mikrofilter (Produkt von Fuji Photo Film Co., Ltd.) mit einer Porengröße von 0,2 μm filtriert, wodurch die Cyantinte 1 zubereitet wurde.

Ethylenoxid-Addukt von Acetylenglycol (Acetylenol EH, Marke) 1 Teile

Diethylenglycol 10 Teile

Glycerol 5 Teile

C. I. Acid Blue 9 3 Teile

Wasser 81 Teile
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Die in VERGLEICHSBEISPIEL 1 zubereitete Schwarze Tinte 3 wurde mit der Gelben Tinte 1, der Magentatinte 1 und der Cyantinte 1, zubereitet in BEISPIEL 3 kombiniert, um einen Tintensatz gemäß dieses Vergleichsbeispiels zur Verfügung zu stellen
Jeder in BEISPIEL 3 und VERGLEICHSBEISPIEL 2 erhaltenen Tintensätze wurde verwendet, um die folgende Bewertung mittels eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts BJF-600 (Marke, hergestellt durch Canon Inc.) mit einem Multiaufzeichnungskopf in On-Demand-Bauart durchzuführen, welcher Tinte durch Ausübung thermischer Energie in Antwort auf Aufzeichnungssignale an die Tinte ausstößt. Die Ergebnisse davon werden in der Tabelle 3 gezeigt.
(Ausbluten)
Als ein gedrucktes Bild für die Bewertung der Beständigkeit gegen Ausbluten wurde ein in folgender Art und Weise erhaltenes gedrucktes Bild verwendet. Eine rechteckige Fläche von 10 cm an jeder Seite auf jedem der normalen Papiere wurde in 5 × 5 Rechtecke unterteilt und durchgehende schwarze Bilder und durchgehende farbige Bilder wurden abwechselnd darauf mit der schwarzen Tinte und jeder der Farbtinten gedruckt. Der Grad des Ausblutens an den Grenzen zwischen den Flächen, die mit der schwarzen Tinte bedruckt waren, und der Fläche, die mit einer Farbtinte bedruckt war, wurde beobachtet, um die Tintensätze hinsichtlich der Beständigkeit gegen Ausbluten gemäß den folgenden Standards zu bewerten. Die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt.
Bewertungsstandards für die Beständigkeit gegen Ausbluten:

a:: Eine Grenzlinie zwischen den zwei farbigen Bereichen war distinkt und weder Ausbluten noch Farbmischen wurde an der Grenze beobachtet;
b:: eine Grenzlinie zwischen den zweifarbigen Flächen war deutlich vorhanden, aber etwas Ausbluten oder Farbmischen wurde an der Grenze bei einigen Papieren beobachtet;
c:: eine Grenzlinie zwischen den zweifarbigen Flächen war nicht unterscheidbar.

	Widerstand gegen Ausbluten
Beispiel 3	a
Vergleichsbeispiel 2	c

Wie aus den in der Tabelle 3 gezeigten Ergebnissen ersichtlich, war der Tintensatz des VERGLEICHSBEISPIELS 2 in der Beständigkeit gegen Ausbluten unbefriedigend. Andererseits war der Tintensatz des BEISPIELS 3 in der Lage gute mit Tintenstrahl aufgezeichnete Farbbilder zur Verfügung zu stellen, bei denen das Ausbluten auf allen Aufzeichnungsmedien gehemmt wurde.
Eine Tinte wird zur Verfügung gestellt, welche den Einfluss der Arten der Aufzeichnungsmedien auf die Bildqualität unterdrückt, hervorragend in der Bildqualität ist, wirkungsvoll das Auftreten von Ausbluten nach der Erzeugung von Farbbildern hemmt, hervorragend in der Langzeitlagerungsstabilität ist und stabil Bilder in einer hohen Qualität erzeugt. Die Tinten enthält wenigstens ein Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einen selbst-dispergierenden anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²).

Claims

Tinte mit wenigstens einem Salz, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄), CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 1,8 (μmol/m²).
Tinte nach Anspruch 1, wobei das Salz in einem Anteil von 0,05 bis 10 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte enthalten ist.
Tinte nach Anspruch 2, wobei das Salz in einem Anteil von 0,1 bis 5 Gew.-% auf der Grundlage des Gesamtgewichts der Tinte enthalten ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der selbst-dispergierende, anionische Ruß wenigstens eine hydrophile Gruppe hat, die direkt oder durch eine andere Atomgruppe an die Oberfläche davon gebunden ist.
Tinte nach Anspruch 4, wobei die hydrophile Gruppe ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus -COO(M²), -SO₃(M²)₂, -PO₃H(M²) und -PH₃(M²)₂, wobei M² ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium ist.
Tinte nach Anspruch 4 oder 5, wobei die andere Atomgruppe eine Alkylengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppe ist.
Tinte nach Anspruch 4, wobei die hydrophile Gruppe ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus -COO(M²), -SO₃(M²)₂, -PO₃H(M²)₂, und M² in den vorhergehenden Formeln identisch mit dem M¹ in den Formeln ist, die das Salz in einem der Ansprüche 1 bis 4 und 6 darstellen.
Tinte mit wenigstens einem Salz ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus (M¹)₂SO₄, CH₃COO(M¹), Ph-COO(M¹), (M¹)NO₃, (M¹)Cl, (M¹)Br, (M¹)I, (M¹)₂SO₃ und (M¹)₂CO₃, wobei M¹ ein Alkalimetall, Ammonium oder organisches Ammonium darstellt, und Ph eine Phenylgruppe darstellt, und einem selbst-dispergierenden, anionischen Ruß mit einer Dichte an funktionellen Gruppen auf seiner Oberfläche von wenigstens 0,45 (mmol/g), wobei die Tinte im Wesentlichen keine Änderung in der Viskosität unterzogen wird, selbst wenn sie für einen Monat in einer Umgebung von 60°C gelagert wird.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der selbst-dispergierende, anionische Ruß einen mittleren Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm hat.
Tinte nach Anspruch 9, welche eine Tintenstrahltinte auf Wassergrundlage ist, wobei der selbst-dispergierende Ruß stabil in einem wässrigen Medium dispergiert ist, und die Dichte eines durch die Tinte erhaltenen Bildes gesenkt wird, wenn das Salz nicht enthalten ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Tinte eine Tinte für das Tintenstrahlen ist.
Tintensatz, der in Kombination die schwarze Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 10 und eine Farbtinte auf Wassergrundlage umfasst, die wenigstens ein färbendes Material ausgewählt aus färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau umfasst.
Tintensatz nach Anspruch 12, wobei das färbende Material für die Farbtinte ein Säurefarbstoff oder ein Direktfarbstoff ist.
Tintensatz nach Anspruch 12, wobei das färbende Material für die Farbtinte ein Pigment ist.
Tintensatz nach einem der Ansprüche 12 bis 14, welcher für das Tintenstrahlen verwendet wird.
Tintenkartusche mit einem Tintenbehälter, welcher die Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 enthält.
Verwendung der Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einer Aufzeichnungseinheit mit einem Tintenbehälterteil, der die Tinte enthält, und einem Kopfteil für den Ausstoß der Tinte.
Verwendung der Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Bildaufzeichnungsgerät mit einem Tintenbehälterteil, der die Tinte und einen Aufzeichnungskopf für den Ausstoß der Tinte enthält.
Verwendung der Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 11 in einem Farbbildaufzeichnungsgerät mit einem Tintenbehälterteil, der die Tinte enthält, ein anderes Tintenbehälterteil, der eine Farbtinte auf Wasserbasis enthält, die wenigstens ein färbendes Material ausgewählt aus färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau umfasst, und Aufzeichnungskopfteilen für den entsprechenden Ausstoß der Tinten, die in den entsprechenden Tintenbehälterteilen enthalten sind.
Bildaufzeichnungsverfahren mit dem Schritt des Ausstoßens der Tinte nach Anspruch 11 in der Richtung der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums, um die Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen, wodurch ein Bild aufgezeichnet wird.
Bildaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 20, wobei die Energie für den Ausstoß der Tinte thermische Energie ist.
Bildaufzeichnungsverfahren nach Anspruch 20, wobei die Energie für den Ausstoß der Tinte mechanische Energie ist.
Verfahren für die Erzeugung eines Farbbildes mit den Schritten des Ausstoßens einer ersten Tinte auf Wassergrundlage mit wenigstens einem färbenden Material ausgewählt aus färbenden Materialien für Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Grün und Blau in die Richtung der Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums, um die Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen; und Ausstoßen der Tinte nach Anspruch 11 als eine zweite Tinte in die Richtung der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, um die zweite Tinte auf die Oberfläche davon aufzubringen.
Verfahren zur Verbesserung der Bilddichte eines durch Tintenstrahlen aufgezeichneten Bildes, das mit einer Tinte mit einem selbst-dispergierenden Ruß erzeugt wird, der einen mittleren Teilchendurchmesser von wenigstens 90 nm hat und stabil in einem wässrigen Medium dispergiert ist, wobei das Verfahren umfasst, dass ein Salz als ein Mittel für die Hemmung der Penetration des selbst-dispergierenden Ruß' in das Innere eines Aufzeichnungsmediums in der Tinte enthalten ist.