DE69300805T2

DE69300805T2 - Tinte sowie Verfahren und Gerät zur Tintenstrahlaufzeichnung die diese benutzen.

Info

Publication number: DE69300805T2
Application number: DE69300805T
Authority: DE
Inventors: Makoto Aoki; Shoji Koike
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-07-31
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1996-05-15
Anticipated expiration: 2013-07-31
Also published as: AU666562B2; KR0130880B1; ES2079929T3; CA2101184C; ATE130350T1; US5380358A; EP0585616B1; CA2101184A1; KR940005412A; DE69300805D1; AU4436593A; EP0585616A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Tinte, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Tinte und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. Spezieller bezieht sie sich auf eine Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung zur Verwendung bei der sogenannten Thermostrahlaufzeichnung, bei der thermische Energie in die Tinte eingebracht wird, um Tröpfchen der Tinte zu bilden, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit, eine Tintenkartusche und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.

Stand der Technik

Als Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, und vor allem das sogenannte Thermostrahlaufzeichnungsverfahren, das beispielsweise in JP-A-54-51837 beschrieben wird, ist zweckmäßig, weil dieses Verfahren eine Mehrfachdüse mit hoher Dichte verwendet, die sehr einfach aufgebaut ist und das Merkmal hat, daß Bilder hoher Qualität mit hoher Geschwindigkeit und bei sehr niedrigen Kosten erhalten werden können, sowie das weitere Merkmal, daß der Druck auf Normalpapier ohne spezielle Beschichtungen möglich ist.
Gemäß diesem Thermostrahlaufzeichnungsverfahren unterliegt eine Flüssigkeit, in die thermische Energie eingebracht wurde, einer Zustandsänderung infolge des schnellen Volumenanstieges. Infolge der auf dieser Zustandsänderung beruhenden Wirkkraft werden Tröpfchen durch eine Öffnung an der Spitze eines Aufzeichnungskopfes ausgestoßen, und diese Tröpfchen fliegen dann zu einem Aufzeichnungsmaterial und haften dort an, wodurch die Aufzeichnung ausgeführt wird.
Das Prinzip und der Aufbau des Thermostrahlaufzeichnungsverfahrens sind sehr einfach, aber um stets die Eigenschaften einer hohen Bildqualität und eines Hochgeschwindigkeitsdrucks zuverlässig zu realisieren, sind hochstehende und zahlreiche spezielle Techniken im Hinblick auf die Tinten und den Kopf erforderlich. Bei der Tintenstrahlaufzeichnung vom Thermostrahltyp werden Eigenschaften bzw. Leistungsparameter, die die Tinte haben muß, welche auf Normalpapier gedruckt wird, grob in die Druckeigenschaften, die Zuverlässigkeit und die Austragseigenschaften klassifiziert.
Wichtige Punkte im Hinblick auf die Druckeigenschaften und die Zuverlässigkeit sind die folgenden fünf Aspekte:

(1) Fixierungseigenschaft:

Die Fixierungseigenschaft kann durch eine Zeit bewertet werden, die erforderlich ist, um eine auf ein Aufzeichnungspapier gedruckte Tinte feststellbar in einem solchen Grade zu trocknen, daß das Papier auch dann mit der Tinte nicht verunreinigt wird, wenn die Tinte auf dem Papier mit einem Finger gerieben wird. Es ist von Vorteil, wenn diese Zeit kurz ist.

(2) OD:

OD ist die optische Dichte eines auf das Aufzeichnungspapier gedruckten Bildes. Allgemein wird OD hoch, wenn ein großer Anteil eines Farbstoffs nicht in das Papier eindringt und auf der Oberfläche des Papiers verbleibt, was von Vorteil ist.

(3) Druckbuchstabenqualität:

Je näher ein aufgezeichneter Punkt einem echten Kreis ist, desto besser ist die Druckbuchstabenqualität. Wenn eine herkömmliche Tinte auf Normalpapier gedruckt wird, wird infolge des Einflusses der Fasern des Papiers ein gedruckter Punkt mit ungleichmäßiger Grenze erhalten.

(4) Verkrustungseigenschaft:

Die Verkrustungseigenschaft bedeutet eine Eigenschaft, die die Verdunstung und Verkrustung der Tinte im Kopf für die Tintenstrahlaufzeichnung (die eine Verstopfung bewirkt) betrifft. Eine Tinte, die wenig zur Verkrustung neigt, ist von Vorteil.

(5) Anfangs-Austragseigenschaft:

Die Anfangs-Austragseigenschaft steht für eine Austragseigenschaft der Tinte zu einem Zeitpunkt, wenn die Tinte mehrere Male anfänglich ausgetragen wird, nachdem die Feuchtigkeit der Tinte durch einen Düsenpunkt während der Druckpause verdunstet ist, wodurch sich die Viskosität der Tinte erhöht hat. Es kann einige Fälle geben, in denen die Austragsrichtung schief ist oder die Tinte nicht ausgetragen wird.
Diese Eigenschaften können grob in die Druckeigenschaften gemäß den oben erwähnten Punkten (1) bis (3) und die Zuverlässigkeit gemäß den Punkten (4) und (5) unterteilt werden. Die meisten dieser Eigenschaften gehen in entgegengesetzte Richtungen und es ist daher schwierig, die Tinte herzustellen, die allen Anforderungen gerecht wird.
Beispielsweise steht die Fixierungseigenschaft im Widerspruch zur Verkrustungseigenschaft. Wenn der Fixierungseigenschaft großes Augenmerk geschenkt wird, ist die leichte Verdunstbarkeit der Tinte ein ausgezeichnetes Merkmal der Tinte, während, wenn die Verkrustungseigenschaft höher gewertet wird, die schlechte Verdunstbarkeit der Tinte ein ausgezeichnetes Merkmal der Tinte ist, die der erstgenannten Eigenschaft ziemlich entgegengesetzt ist. Diese Eigenschaften sind weitgehend inkonsistent.
Auch zwischen der Fixierungseigenschaft und der OD gibt es eine ähnliche Inkonsistenz. Um die Fixierungseigenschaft zu verbessern, muß das Eindringvernögen der Tinte in das Aufzeichnungspapier erhöht werden, aber in diesem Falle dringt die Tinte in nachteiliger Weise in Tiefenrichtung des Papiers ein. Wenn die Tinte in das Papier eindringt, streuen die Fasern der Oberfläche des Papiers das Licht, wodurch die OD verschlechtert wird.
Es gibt auch eine Inkonsistenz zwischen Fixierungseigenschaft und der Druckbuchstabenqualität. Das heißt, die Erhöhung des Eindringvermögens der Tinte in das Aufzeichnungspapier führt zu einer Verbesserung der Fixierungseigenschaft. Die Struktur des Papiers ist jedoch ungleichmäßig (infolge der Rauhigkeit und der Fasern), und daher variiert der Grad des Eindringens. Wenn eine Tinte mit hohem Eindringvermögen verwendet wird, ist der Grad des Eindringens noch unterschiedlicher, so daß jeder Punkt von einem wirklichen Kreis abweicht und eine ungleichmäßige und unscharfe Grenze hat.
Andererseits sind bei der Tintenstrahlaufzeichnung vom Thermostrahltyp die folgenden vier Punkte als Austrageigenschaften erforderlich:

(1) Austragstabilität:

Es ist bevorzugt, daß die Größe, Geschwindigkeit und Richtung der durch eine Öffnung ausgetragenen Tintentröpfchen ohne Schwankungen stets gleich ist.

(2) Austragsgeschwindigkeit:

Diese Austragsgeschwindigkeit bedeutet die Geschwindigkeit der durch die Öffnung ausgetragenen Tintentröpfchen. Allgemein ist eine hohe Austragsgeschwindigkeit von Vorteil, und sie liegt üblicherweise im Bereich von etwa 3 bis etwa 20 m/s.

(3) Frequenz (ansprech) verhalten:

Nachdem die Tintentröpfchen ausgetragen worden sind, ist das Frequenzverhalten umso besser, je kürzer die zum Wiederauffüllen der Tinte um den Betrag der ausgetragenen Tinte erforderliche Zeit ist, was von Vorteil ist.

(4) Lebensdauer des Kopfes:

Wenn eine große Anzahl von Aufzeichnungen ausgeführt worden ist, kann ein Heizer des Aufzeichnungskopfes unterbrochen sein, so daß gelegentlich ein Austrag unmöglich werden kann. Alternativ hierzu kann eine Ablagerung (der sogenannte "scorch") auf der Oberfläche des Heizers angesammelt werden, so daß die thermische Energie des Heizers mitunter in nachteiliger Weise nicht effektiv in die Tinte übertragen wird. Im Ergebnis dessen verschlechtern sich Austragseigenschaften wie die Austragsstabilität, die Austragsgeschwindigkeit und das Frequenzverhalten, oder die Menge der ausgetragenen Tintentröpfchen ändert sich gelegentlich. Die Lebensdauer des Kopfes wird durch die Anzahl der Austragimpulse bei Erhaltung der anfänglichen Austragseigenschaften repräsentiert.
Insbesondere um die Lebensdauer des Kopfes zu erhöhen, sind in der Vergangenheit Verbesserungen der Tinte ausgeführt worden. Beispielsweise kann die Lebensdauer des Kopfes dadurch erhöht werden, daß der Gehalt an Schwermetallen in der Tinte bei einer bestimmten Konzentration oder darunter gehalten wird, wie in JP-A-61-113668 (Fe ≤ 4 ppm), JP-A-61- 113669 (Fe + Si ≤ 9 ppm), JP-A-61-113671 (ein zweiwertiges Metall ≤ 20 ppm) und JP-A-61-113673 (P ≤ 2 ppm) beschrieben.
Andererseits ist - wie beispielsweise in JP-A-56-42684 beschrieben auch vorgeschlagen worden, daß eine als Schichtbildungsmittel benutzte Substanz in der Tinte enthalten sein soll, um eine Schicht auf der Oberfläche des Heizers zu bilden, wodurch der Stoß (Schock) zu den Zeitpunkten der Erzeugung und Vernichtung von Blasen (die Kavitation) gebildet werden kann. Als Substanz, die gemäß diesem Vorschlag als Schichtbildungsmittel verwendet wird, können metallhaltige Verbindungen, wie organische Metallchelat-Verbindungen, Metallsalze einer organischen Säure, metallhaltige Farbstoffe o.ä. verwendet werden.
Diese Vorschläge können die Lebensdauer des Kopfes in einem gewissen Maße verlängern, aber sie sind nur unzureichend. Es wird eine weitere Verbesserung der Lebensdauer gewünscht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung bereitzustellen, die in allen Druckeigenschaften (der Fixierungseigenschaften, der OD und der Druckbuchstabenqualität), der Zuverlässigkeit (der Verkrustungseigenschaft und der Anfangs-Austragseigenschaft) und den Austragseigenschaften (der Austragstabilität, der Austragsgeschwindigkeit, dem Frequenzverhalten und der Lebensdauer des Kopfes) - welche Eigenschaften darstellen, die für die auf Normalpapier anwendbare Art der Thermostrahlaufzeichnung erforderlich sind - ausgezeichnete Werte hat.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bereitzustellen, welches eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung ermöglicht.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen.
Die oben erwähnten Aufgaben können durch Aspekte der nachfolgend erläuterten vorliegenden Erfindung gelöst werden.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tinte gerichtet, die ein Aufzeichnungsmittel und ein flüssiges Medium zum Lösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsmittels aufweist, wobei die Tinte dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 0,01 bis 50 ppm eines Chelatierungsmittels bzw. Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf ein Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung gerichtet, bei dem die Aufzeichnung durch Austrag einer Tinte in Form von Tröpfchen ausgeführt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte ein Aufzeichnungsmittel, ein flüssiges Medium zum Auflösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsmittels und 0,01 bis 50 ppm eines Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tintenstrahlaufzeichnungseinheit gerichtet, die einen Tintenbehälterteil zur Aufnahme von Tinte und einen Kopfteil zum Austrag der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine beim ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschriebene Tinte ist.
Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tintenkartusche bzw. Patrone gerichtet, die mit einem Tintenbehälterabschnitt zur Aufnahme von Tinte versehen ist, wobei die Kartusche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist.
Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gerichtet, die einen Tintenbehälterabschnitt zur Aufnahme von Tinte und einen Kopfabschnitt zum Austragen der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist.
Der sechste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist auf eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung gerichtet, die eine mit einem Tintenbehälterabschnitt zur Aufnahme von Tinte versehene Tintenkartusche und ein Kopfteil zum Austrag der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Konzentration an EDTA und einer Anzahl von Heizerunterbrechungsimpulsen und der Lebensdauer eines Kopfes.
Fig. 2 ist ein Querschnitt eines Kopfteils einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Fig. 3 ist ein Längsschnitt des Kopfteils der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
Fig. 4 ist eine perspektivische Darstellung eines durch Mehrfachanordnung des in den Figuren 2 und 3 gezeigten Kopfes gebildeten Kopfes.
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung, die ein Beispiel der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung zeigt.
Fig. 6 ist eine Längsschnittdarstellung einer Tintenkartusche.
Fig. 7 ist eine perspektivische Darstellung einer Aufzeichnungseinheit.

BESCHREIBUNG DFER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Eine Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie 0,01 bis 50 ppm eines Chelatbildners in der Tinte enthält.
In der Vergangenheit ist ein Chelatbildner einer Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung zum Zwecke des Maskierens der Metallionen hinzugefügt worden, um die Verstopfung eines Kopfes infolge der Metallionen in einem Farbstoff zu verhindern (vgl. JP-A-51-85804 und JP-A-58-89667).
Wenn eine solche Tinte zur Thermostrahlaufzeichnung verwendet wird, wird jedoch die Lebensdauer des Kopfes umgekehrt verkürzt. Daher haben die Erfinder die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Kopfes und dem in der Tinte enthaltenen Chelatbildner untersucht, und im Ergebnis haben sie festgestellt, daß, wenn der in der Tinte enthaltene Anteil des Chelatbildners im Bereich von 0,01 bis 50 ppm liegt, eine Aufzeichnung erreicht werden kann, die in allen Druckeigenschaften, der Zuverlässigkeit und den Austrageigenschaften sowie in der Austragsstabilität hervorragend ist und die insbesondere eine Verlängerung der Lebensdauer des Kopfes erlaubt. Im Ergebnis dessen ist jetzt die vorliegende Erfindung fertiggestellt worden.
Durch die Erfinder ist ein Lebensdauertest des Kopfes ausgeführt worden und in diesem Test ist Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), der Chelatbildner, einer Tinte in verschiedenen Konzentrationen beigemischt worden, und die Anzahl der Impulse wurde verändert. Danach wurde die Oberfläche des Heizers mittels der SEM (Sekundärelektronen-Massenspektroskopie) untersucht. Im Ergebnis dessen wurde festgestellt, daß, wenn die Konzentration an EDTA hoch (höher als 100 ppm) ist, eine Oberflächenschicht (16-a in Fig. 3) des Heizers zunehmend erodiert worden ist, so daß die Oberflächenschicht dünn geworden ist, und nach einer bestimmten Zeit ist eine untere Schicht (16-b in Fig. 3) vollständig freigelegt worden, und der Heizer ist endgültig unterbrochen worden.
In dem Fall, daß EDTA überhaupt nicht enthalten ist, wird die Oberflächenschicht des Heizers nicht dünn, und die Unterbrechung wird überhaupt nicht beobachtet. Im Hinblick hierauf erscheint es, als ob, wenn der Chelatbildner in höherer als einer bestimmten Konzentration in der Tinte enthalten ist, der Chelatbildner die Oberfläche des Heizers während der Erzeugung und Vernichtung der Blasen erodiert, wodurch der Heizer unterbrochen wird, was die Lebensdauer des Kopfes verkürzt.
Fig. 1 zeigt eine Beziehung zwischen der Konzentration des in der Tinte enthaltenen EDTA und der Anzahl der Heizer- Unterbrechungsimpulse und der Lebensdauer des Kopfes (der Test endet mit 2 x 10&sup9; Impulsen). Aus der Zeichnung ist zu ersehen, daß, wenn die Konzentration an EDTA in der Tinte über 100 ppm liegt, die Unterbrechung des Heizers bei 4 x 10&sup8; Impulsen oder darunter auftritt, was die Lebensdauer des Kopfes extrem verkürzt.
Außerdem haben die Erfinder festgestellt, daß, wenn die EDTA-Konzentration in der Tinte zu niedrig ist (geringer als 0,001 ppm) die oben beschriebene Unterbrechung des Heizers nicht auftritt, aber die Austrageigenschaften des Kopfes sich stattdessen bei einem Langzeit-Aufzeichnungsbetrieb verschlechtern, so daß die anfängliche Austragleistung nicht aufrechterhalten werden kann und die Lebensdauer des Kopfes verkürzt wird.
Es wird folgende Erklärung der Ursache angenommen: Wenn die Erzeugung und Vernichtung von Blasen während einer langen Zeitspanne wiederholt wird, wird in Abhängigkeit von der Art und Konzentration des Farbstoffs eine Ablagerung ("scorch") gebildet, auch wenn die Konzentration einer Verunreinigung, etwa eines Schwermetalls, in der Tinte unterhalb eines bestimmten Pegels liegt. Insbesondere wenn die Herstellung einer Tinte mit hohem OD beabsichtigt ist, wird die Farbstoffkonzentration hoch, so daß in nachteiliger Weise eine Tendenz zur Bildung des "scorch" besteht.
Wenn die Ablagerung einer Heizeroberfläche anhaftet, wird die thermische Energie des Heizers nicht effektiv in die Tinte übertragen, und daher ist die Austragsenergie klein, was unbefriedigende Ergebnisse, wie etwa eine niedrige Ausgangskonzentration und eine geringe Austragsmenge, zur Folge hat. Aus diesem Grund endet die Lebensdauer des Kopfes vor einer Unterbrechung des Heizers.
Im Gegensatz hierzu tritt in dem Fall einer Tinte, in der die Konzentration an EDTA im Bereich von etwa 0,01 bis etwa 50 ppm liegt, die Unterbrechung des Heizers und die Verschlechterung der Austrageigenschaften des Kopfes nicht auf, so daß die Lebensdauer des Kopfes merklich verlängert worden ist. Die Ursache, warum die Verschlechterung der Austrageigenschaften der Kopf-Leistung in diesem Konzentrationsbereich nicht auftritt, ist nicht vollständig klar, aber es kann angenommen werden, daß auch dann, wenn der Heizeroberfläche nach einer großen Anzahl von Aufzeichnungen eine Ablagerung anhaftet, die Ablagerung durch die Erosionswirkung des in geringer Menge enthaltenen EDTA hinreichend erodiert wird, wodurch verhindert wird, daß eine große Menge an Ablagerungen der Heizeroberfläche anhaftet, und die Heizeroberfläche immer in einem glatten Zustand gehalten wird.
Hinsichtlich der Art des Chelatbildners, der in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein kann, gibt es keine speziellen Beschränkungen, solange die Wirkung der vorliegenden Erfindune erreicht werden kann. Ungeachtet dessen sind bevorzugte Beispiele des Chelatbildners Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA), trans-1,2-Cyclohexandiamintetraessigsäure, Diethylentriaminpentaessigsäure, Ethylendiamindiessigsäure (EDDT), Dioxaoctandiamintetraessigsäure (GEDTA), N-(2-Hydroxyethyl)-ethylendiamintriessigsäure (HEDTA), N-(2-Hydroxyethyl)-iminodiessigsäure (HIDA), Nitriltriessigsäure (NTA), Triethylentetraminhexaessigsäure (TTHA), Glycin, Dihydroxyethylglycin und dessen Salze (z.B. EDTA 4Na).
Der Gehalt an Chelatbildner in der Tinte ist im Bereich von 0,01 bis 50 ppm, bevorzugt von 0,01 bis 10 ppm und noch vorteilhafter von 0,01 bis 4 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte.
Als ein quantitatives Analysenverfahren für den Spurengehalt eines Chelatbildners wird bevorzugt das Atomabsorptionsverfahren [Kunkel, R., et al., Anal. Chem., Vol. 45, 5. 1465 (1973)] angewandt, bei dem ein Kupferion des Cu(II)- des Chelatbildners quantitativ analysiert wird. Daher ist die Konzentration des Chelatbildners bei der vorliegenden Erfindung auf durch dieses Analysenverfahren erhaltene Werte bezogen. Wenn die Konzentration des Chelatbildners so niedrig ist, daß die Streuung der Analysenwerte von Einfluß ist, ist es auch möglich, ihn zu analysieren, nachdem die Tinte konzentriert wurde.
Die Tinte der vorliegenden Erfindung enthält mindestens ein Aufzeichnungsmittel und ein flüssiges Medium zum Auflösen oder Dispergieren desselben zusätzlich zum Chelatbildner.
Als Aufzeichnungsmittel wird je nach Anforderungen wahlweise ein Farbstoff oder Pigment verwendet, aber ein bevorzugtes Beispiel für das Aufzeichnungsmedium bei der vorliegenden Erfindung ist ein wasserlöslicher Farbstoff.
Einsetzbare Beispiele der Farbstoffe umfassen verschiedene wasserlösliche Farbstoffe, wie etwa Direktfarbstoffe, azidische Farbstoffe und basische Farbstoffe. Die Konzentration des Farbstoffs wird üblicherweise geeignet aus dem Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, gewählt.
Als das flüssige Medium, das bei der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, werden bevorzugt Wasser und ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel zusammen eingesetzt.
Ein verwendbares Beispiel des wasserlöslichen organischen Lösungsmittels ist ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel, das üblicherweise bei der Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung verwendet wird. Das heißt, das wasserlösliche organische Lösungsmittel hat bevorzugt selbst niedrigen Dampfdruck, senkt die Verdunstungsgeschwindigkeit der Feuchtigkeit in der Tinte, hat günstige Eigenschaften zum Auflösen des Farbstoffs o.ä. und hat somit eine das Verkrustungsverhalten verbessernde Wirkung.
Beispiele der bevorzugten wasserlöslichen organischen Lösungsmittel umfassen Amide, wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid, Ketone und Ketoalkohole, wie etwa Aceton und Diacetonalkohol, Ether wie etwa Tetrahydrofuran und Dioxan, stickstoffhaltige heterocyclische Ketone, wie etwa N- Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon und 2- Pyrrolidon, Polyalkylenglykole, wie etwa Polyethylenglykol und Polypropylenglykol; Alkylenglykole, die eine Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen enthalten, wie etwa Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, Thiodiglykol, Hexylenglykol und Diethylenglykol, Glycerin, 1,2,3-Hexantriol und niedere Alkylether mehrwertiger Alkohole, wie etwa Ethylenglykol-methyl- (oder -ethyl- )ether, Diethylenglykol-methyl- (oder -ethyl-)ether und Triethylenglykol-monomethyl- (oder ethyl-)ether.
Wasser wird in einem Anteil von üblicherweise 40 bis 96 Gew.-%, bevorzugt von 60 bis 95 Gew.-% und noch vorteilhafter von 73 bis 94 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, verwendet. Wenn der Wassergehalt niedriger als 40 Gew.-% ist, kann es Probleme, wie einen Viskositätsanstieg, ein Ausfedern und eine Verschlechterung der Fixierungseigenschaft geben. Wenn er mehr als 96 Gew.-% beträgt, wird eine große Menge der Bestandteile verdunstet, und daher verschlechtert sich die Verkrustungseigenschaft. Um die Verkrustungseigenschaft zu verbessern, kann ein Verkrustungsinhibitor verwendet werden, der sich von den üblicherweise verwendeten wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln unterscheidet und der einen Verdunstungsverhinderungseffekt hat. Dieser kann die Löslichkeit des Farbstoffs verbessern und den Anstieg der Viskosität verhindern.
Beispiele der Verkrustungsinhibitoren umfassen Harnstoff, ein Salz des Triethylamins&sub1; wie etwa Triethylamin-hydrochlorid, ein Salz des Triethanolamins, wie etwa Triethanolaminhydrochlond, und Derivate des Toluolsulfonamids. Bevorzugt wird der Verkrustungsinhibitor geeignet aus den oben erwähnten Verbindungen ausgewählt und dann in einem Anteil von 0,3 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, eingesetzt.
Wenn ein solcher Verkrustungsinhibitor verwendet wird, tritt keinerlei Verstopfung des Kopfes auf und es kann eine hohe Zuverlässigkeit aufrechterhalten werden, auch wenn andere Bestandteile als Wasser (das Lösungsmittel o.ä.) in extrem kleinen Anteilen verwendet werden. Des weiteren neigt, da der Wassergehalt in der Tinte hoch ist, die Tinte auf einem Druckmaterial zum Verdunsten, was für die Aufzeichnungseigenschaften auf Normalpapier, wie etwa die OD, die Fixierungseigenschaft und die Druckbuchstabenqualität, nützlich ist. Außerdem hat Harnstoff einen Effekt der Verhinderung eines Viskositätsanstieges, und daher ist er für die Verbesserung der Anfangs-Austragseigenschaft wirkungsvoll.
Zusätzlich zu dem oben erwähnten Lösungsmittel kann ein weiteres Lösungsmittel zur Verbesserung der Fixierungseigenschaft verwendet werden. Die Tinte, in der ein solches Lösungsmittel verwendet wird, hat ausgezeichnete Trocknungseigenschaften, wenn sie auf Aufzeichnungspapier gedruckt wird. Bevorzugte Beispiele von Lösungsmitteln, die einen solchen Effekt erwarten lassen, sind Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie etwa Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec-Butylalkohol, tert-Butylalkohol und Isobutylalkohol, ein cyclischer Alkylalkohol, wie etwa Cyclohexanol, Amide, wie etwa Dimethylformamid und Dimethylacetamid, ein Keton oder ein Ketoalkohol, wie etwa Aceton und Diacetonalkohol, Ether, wie etwa Tetrahydrofuran und Dioxan, stickstoffhaltige heterocydische Ketone, wie etwa N-Methyl-2-pyrrolidon und 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Glycerin, Fettsäure-alkylolamid, Thiodiglykol und N-Acyl-sarcosinat.
Von diesen Verbindungen haben die meisten Alkohole, wie etwa Ethylalkohol, relativ niedrige Siedepunkte, und so kann jeder dieser Alkohole als Beschleuniger der Blasenbildung, die bei einem Aufzeichnungsverfahren, bei dem thermische Energie der Tinte zugeführt wird, um Tintentröpfchen auszutragen, die Austragsenergiequelle darstellt, wirken. Ein solcher Alkohol hat also auch den Effekt der Erhöhung der Austragsgeschwindigkeit.
Bei der Tinte der vorliegenden Erfindung kann auch ein oberflächenaktives Mittel verwendet werden. Das oberflächenaktive Mittel wird in einem Anteil von üblicherweise 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt von 0,01 bis 0,2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, verwendet.
Die Viskosität der Tinte, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, liegt im Bereich von 0,7 bis 12 cP, bevorzugt von 1 bis 5 cP, bei 25ºC. Tinte, die eine Viskosität außerhalb dieses Bereiches hat, ist im Hinblick auf die Austragsstabilität bei der Tintenstrahlaufzeichnung etwas unbefriedigend. Besonders in dem Fall einer Tinte, die eine Viskosität von mehr als 12 cP hat, erfolgt ihr Eindringen in ein Aufzeichnungsmedium infolge des durch ihre Viskosität bedingten Widerstandes langsam, was bedeutet, daß auch die Fixierungseigenschaft schlecht ist.
Die Tinte, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, hat bevorzugt eine Oberflächenspannung von 26 bis 60 dyn/cm bei 25ºC. Wenn die Oberflächenspannung der Tinte geringer als 26 dyn/cm ist, können einige nachteilige Erscheinungen, etwa, daß die Blasen "verschluckt" sein können, daß der Öffnungsabschnitt benetzt sein kann, o.ä., infolge einer geringen Kraft zum Zurückziehen des Meniskus nach dem Austrag der Tröpfchen oder - umgekehrt - infolge einer geringen Kraft zum Zurückziehen des Meniskus, wenn der Meniskus herausgedrückt wird, auftreten, was mitunter ein Verschmieren verursachen kann. Wenn die Oberflächenspannung der Tinte höher als 60 dyn/cm ist, ist das Benetzungsvermögen schlecht, so daß eine Düsenwand des Kopfes nicht mit der Tinte benetzt wird und die Tinte im Zustand der Blasen verbleibt.
Durch Untersuchung des Aufbaus einer solchen Tinte - wie oben erwähnt - kann eine Tinte zur Verwendung der Thermostrahlaufzeichnung auf Normalpapier bereitgestellt werden, die eine ausgezeichnete Lebensdauer, OD, Fixierungseigenschaft, Druckbuchstabenqualität, Verkrustungseigenschaft, Anfangs-Austragseigenschaft, Austragsstabilität, Austragsgeschwindigkeit und Frequenzverhalten hat.
Die Tinte der vorliegenden Erfindung kann besonders vorteilhaft beim Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet werden, bei dem die Tröpfchen der Tinte infolge der Wirkung von thermischer Energie ausgetragen werden, um einen Druck zu bewirken, es ist aber unnötig zu sagen, daß sie auch bei üblichen Schreibgeräten verwendet werden kann.
Als geeignetes Verfahren und geeignete Vorrichtung zur Ausführung des Drucks unter Verwendung der Tinte der vorliegenden Erfindung können ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einbringen thermischer Energie entsprechend einem Aufzeichnungssignal in die Tinte in einer Kammer des Aufzeichnungskopfes zur Erzeugung von Tröpfchen durch thermische Energie angegeben werden.
Ein Beispiel für den Aufbau eines Kopfes, der der Hauptteil der Vorrichtung ist, ist in den Figuren 2, 3 und 4 gezeigt. Ein Kopf 13 wird durch Verbinden einer Glas-, Keramik- oder Kunststoffplatte mit einer Nut 14, die das Hindurchtreten von Tinte erlaubt, mit einem Heizkopf 15 erhalten (der Kopf ist in den Zeichnungen gezeigt, aber die vorliegende Erfindung ist hierauf nicht beschränkt). Der Heizkopf 15 wird durch eine aus Siliziumoxid gebildete Schutzschicht 16, Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2, eine aus Nichrome o.ä. gebildete Heizwiderstandsschicht 18, eine Wärmesammelschicht 19 und eine Grundplatte 20 gebildet, die aus einem Material mit guten Wärmeleitungseigenschaften - wie etwa Aluminiumoxid - gefertigt ist.
Tinte 21 erreicht eine Austragöffnung (fine pore) 22 und bildet infolge eines (in der Figur nicht gezeigten) Druckes einen Meniskus 23. Wenn jetzt ein elektrisches Signal an die Elektroden 17-1 und 17-2 angelegt wird, wird plötzlich aus einem mit n bezeichneten Gebiet des Heizkopfes 15 Wärme erzeugt, die in der Tinte 21, die mit dem Heizkopf 15 in Kontakt kommt, Blasen erzeugt. Dann wird infolge des sich ergebenden Druckes der Meniskus 23 nach außen gedrückt, wodurch die Tinte 21 ausgetragen wird, derart, daß Aufzeichnungströpfchen 24 aus de Öffnung 22 auf ein Aufzeichnungsmaterial 25 fliegen. Fig. 4 zeigt das Erscheinungsbild eines Mehrfachkopfes, bei dem viele Köpfe der in Fig. 2 gezeigten Art vorgesehen sind. Der Mehrfachkopf wird durch enges Zusammenfügen einer Glasplatte 27 mit mehreren Nuten (einer Mehrfachnut) 26 mit demselben Heizkopf 28, wie in Fig. 2, gebildet.
Fig. 2 ist eine Querschnittsdarstellung des Kopfes 23 längs eines Tintenflußkanals, und Fig. 3 ist eine Querschnittsdarstellung längs der Linie A-B. Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer mit diesem Kopf ausgerüsteten Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung. In Fig. 5 ist die Bezugsziffer 61 eine als Abwischelement dienende Klinge, deren eines Ende ein feststehendes Ende ist, das durch ein Klingentragelement getragen wird, und die als Ausleger wirkt. Die Klinge 61 ist benachbart zu einem Aufzeichnungsgebiet für den Aufzeichnungskopf angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform wird die Klinge 21 auf solche Weise gehalten, daß sie in eine Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes vorsteht. Die Bezugsziffer 62 ist eine Kappe, die in einer Ruhestellung benachbart zur Klinge 61 angeordnet ist und die sich in die Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes und in eine vertikale Richtung bewegen kann, um in Kontakt mit einer Austragöffnungsfläche zu kommen und diese zu bedecken. Des weiteren ist die Bezugsziffer 63 ein Tintenaufnehmer, der benachbart zur Klinge 61 angeordnet und auf eine solche Weise gehalten ist, daß er in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes vorsteht. Ein Austrag-Reinigungsteil 64 ist durch die Klinge 61, die Kappe 62 und den Aufnehmer 63 gebildet, und Wasser und Staub auf der Tintenaustragsöffnungsfläche werden hiervon durch die Klinge 61 und den Aufnehmer 63 entfernt.
Die Bezugsziffer 65 ist ein Aufzeichnungskopf, der eine Austragenergie-Erzeugungseinrichtung hat und die Tinte auf das Aufzeichnungsmaterial austrägt, welches so angeordnet ist, daß es der Austragöffnungsfläche gegenüberliegt, wodurch die Aufzeichnung ausgeführt wird. Die Bezugsziffer 66 ist ein Wagen, auf dem der Aufzeichnungskopf 65 angebracht ist und der den Aufzeichnungskopf 65 bewegen kann. Der Wagen 66 steht auf geeignete Weise in Eingriff mit einer Führungsachse 67, und ein Teil des Wagens 66 ist (was nicht gezeigt ist) mit einem Riemen 69 verbunden, der durch einen Motor 68 angetrieben werden kann, wodurch der Wagen 66 längs der Führungsachse 67 zum Aufzeichnungsgebiet für den Aufzeichnungskopf 65 und einem hierzu benachbarten Gebiet bewegt werden kann.
Bezugsziffer 51 bezeichnet einen Papierzuführer zum Zuführen des Aufzeichnungsmaterials, und Ziff. 52 eine Papierzufuhrwalze, die durch einen (in der Figur nicht gezeigten) Motor angetrieben werden kann. Durch diesen Aufbau wird das Aufzeichnungsmaterial in eine Position zugeführt, die der Austragsöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes gegenüberliegt, und wenn die Aufzeichnung voranschreitet, wird das der Aufzeichnung dienende Material zu einem Papierauswurfabschnitt vorgeschoben, wo Papierauswurfrollen 53 angeordnet sind.
Beim oben beschriebenen Aufbau wird, wenn der Aufzeichnungskopf 65 zum Zeitpunkt des Endes der Aufzeichnung o.ä. in seine Ruhestellung zurückkehrt, die Kappe 62 des Kopfreinigungsteils 64 aus der Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes 65 zurückgezogen, aber die Klinge 61 steht in die Bewegungsbahn vor. Im Ergebnis dessen wird die Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt. In diesem Zusammenhang bewegt sich, wenn die Kappe 62 in Kontakt mit der Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 kommt, um die Austragöffnungsfläche abzudecken, die Kappe 62 so, daß sie in die Bewegungsbahn des Aufzeichnungskopfes vorsteht.
In dem Fall, daß sich der Aufzeichnungskopf 65 aus der Ruhestellung in eine Aufzeichnungs-Startposition bewegt, sind die Kappe 62 und die Klinge 61 in derselben Stellung wie beim obenerwähnten Abwischvorgang. Im Ergebnis dessen kann auch zur Zeit dieser Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 die Austragöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt werden. Die Bewegung des Aufzeichnungskopfes in die Ruhestellung benachbart zum Aufzeichnungsgebiet wird in einem vorbestimmten Abstand am Ende der Aufzeichnung, zur Zeit der Austrag(flächen)reinigung und während der Bewegung des Aufzeichnungskopfes in das Aufzeichnungsgebiet ausgeführt, und das oben erwähnte Abwischen wird während dieser Bewegung vollzogen.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Tintenkartusche bzw. Patrone, in der eine dem Kopf über ein Tintenzufuhrelement - beispielsweise ein Röhrchen - zuzuführende Tinte enthalten ist. Hier ist die Bezugsziffer 40 ein Tintenbehälterabschnitt, der die zuzuführende Tinte aufnimmt, und dies ist beispielsweise eine Tintentasche. An der Spitze der Tintentasche 40 ist ein aus Gummi gefertigter Stopfen 42 angebracht. Die Tinte in der Tintentasche 40 kann dem Kopf durch Einsetzen einer (nicht gezeigten) Nadel in diesen Stopfen 42 zugeführt werden. Die Bezugsziffer 44 ist ein Tintenaufnehmer zum Aufnehmen vergossener Tinte. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Oberfläche des Tintenaufnehmers, die in Kontakt mit der Tinte kommt, bevorzugt aus einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen, gefertigt.
Die bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ist nicht auf die oben erwähnte Vorrichtung beschränkt, bei der der Kopf und die Tintenpatrone voneinander getrennt sind. Es kann daher auch eine Vorrichtung, in der diese miteinander integral verbunden sind - wie in Fig. 7 gezeigt - verwendet werden.
In Fig. 7 stellt die Bezugsziffer 70 eine Aufzeichnungseinheit dar, und in dieser Aufzeichnungseinheit ist ein Tintenbehälterabschnitt zur Aufnahme der Tinte, beispielsweise ein Tintenabsorber, angeordnet. Der Tintenabsorber ist so aufgebaut, daß die Tinte im Tintenabsorber in Form von Tintentröpfchen durch den Kopfabschnitt 71, der eine Mehrzahl von Öffnungen hat, ausgetragen werden kann. Als Material des Tintenabsorbers wird bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt Polyurethan verwendet.
Bezugsziffer 72 ist ein Luftkanal, der das Innere der Aufzeichnungseinheit 70 mit der Atmosphäre verbindet. Die Aufzeichnungseinheit 70 kann auch anstelle des in Fig. 5 gezeigten Aufzeichnungskopfes verwendet werden, und sie ist abnehmbar mit dem Wagen 66 verbunden.

Beispiele

Die vorliege Erfindung wird unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele detaillierter beschrieben, aber der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung sollte nicht als auf diese Beispiele beschränkt, angesehen werden. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß Teile und Prozentangaben sich auf das Gewicht beziehen, soweit nicht anders angegeben.

Beisdiele 1 bis 6 und Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die in Tabelle 1 angegebenen Komponenten wurden in einem Becher gemischt und dann während 4 Stunden bei 25ºC umgerührt. Die erhaltene Mischung wurde durch ein Membranfilter mit einer Porengröße von 0,22 um unter Druck gefiltert, um die Tinten der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Unter Verwendung dieser Tinten wurde ein Druck auf Normalpapier (ein PPC-Papier SK, hergestellt von Canon Inc.) durch einen Canon-Tintenstrahldrucker BJC-820J (Auflösung 360 DPI und Tintenaustragsmenge 45 Pl) ausgeführt, und es wurden Bewertungen im Hinblick auf die Fixierungseigenschaft, die OD, die Druckbuchstabenqualität, die Verkrustungseigenschaft, die Austragsstabilität, die Austragsgeschwindigkeit, das Frequenzverhalten, die Anfangs-Austragseigenschaft und die Lebensdauer des Kopfes vorgenommen, sowie die Viskosität und die Oberflächenspannung der Tinte gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.

(Bewertungsprozeduren und Bewertungsstandard)

(1) Bewertung der Fixierungseigenschaft

Es wurden englische Buchstaben und Zeichen durch einen Drucker auf ein SK-Papier gedruckt und dann mit einem Filterpapier (Handelsname Nr. 2, hergestellt von Toyo Roshi Co., Ltd.) nach 10, 20, 30, 40, 50 und 60 Sekunden gerieben, um die Zeit zu messen, bei der das Filterpapier nicht mehr verunreinigt worden war (die Messung wurde bei 20±5ºC und 50±10 % Raumfeuchte ausgeführt). Die Fixierungseigenschaft wurde anhand der gemessenen Zeit bewertet. Die Rangfolge der Bewertung war wie folgt:
o: 15 Sekunden oder weniger
Δ: 16-30 Sekunden
x: 31 Sekunden oder mehr

(2) Bewertung der OD

Ein zusammenhängender Druck von jeweils 4,5 x 9 mm wurde auf ein SK-Papier ausgeführt, und die bedruckten Proben wurden dann bei Umgebungstemperatur und Umgebungsfeuchtigkeit 24 Stunden oder länger stehengelassen. Danach wurden die bedruckten Abschnitte mit einem Macbeth-Densitometer (RD918) ausgemessen, um die OD durch den gemessenen OD-Wert zu beurteilen. Der Bewertungsmaßstab war der folgende:
o: ein OD-Wert von 1,1 oder mehr
Δ: ein OD-Wert von 0,8 bis 1,0
x: ein OD-Wert von weniger als 0,8

(3) Bewertung der Druckbuchstabenqualität

Englische Zeichen und Symbole wurden auf ein SK-Papier gedruckt und dann 1 Stunde oder länger stehengelassen, und die Ausfederung auf dem Punkt- bzw. Tüpfel-Niveau und die Schärfe der Grenzen der englischen Zeichen und der Symbole wurden bei 25ºC und 60 % Raumfeuchte bewertet. Der Bewertungsmaßstab war wie folgt:
o: Es wird keine Ausfederung festgestellt und die Grenzen sind scharf.
Δ: Es wird eine leichte Ausfederung festgestellt, und die Grenzen sind ebenfalls leicht unscharf.
x: Es wird eine merkbare Ausfederung festgestellt, und die Grenzen und Punkte sind ebenfalls leicht unscharf.

(4) Bewertung der Verkrustungseigenschaft

Ein Drucker wurde mit einer vorbestimmten Tintenmenge gefüllt und englische Zeichen und Symbole wurden zusammenhängend für 10 Minuten gedruckt. Danach wurde der Druck unterbrochen und eine Abdeckung vorgenommen, und der Drucker wurde 30 Tage stehengelassen (Aufbewahrungsbedingungen: 60ºC und 10±5 % Raumfeuchte). Dann wurden die englischen Zeichen und Symbole nochmals gedruckt, und die Verkrustungseigenschaft wurde anhand der Anzahl von Reinigungsvorgängen bewertet, die nötig waren, bis der anfängliche Druckzustand wieder hergestellt werden konnte. Der Bewertungsmaßstab war wie folgt:
: Der anfängliche Druckzustand kann ohne Reinigungsvorgang erhalten werden.
o: Der anfängliche Druckzustand kann durch 1-5-maliges Ausführen des Reinigungsvorgangs erhalten werden.
Δ: Der anfängliche Druckzustand kann durch 6-10-maliges Ausführen des Reinigungsvorgangs erhalten werden.
x: Der anfängliche Druckzustand kann durch 11-maliges oder häufigeres Ausführen des Reinigungsvorganges erhalten werden.

(5) Austragsstabilität, Austragsgeschwindigkeit und Frequenzverhalten

Durch die Verwendung einer Kopfbewertungsvorrichtung für die Tintenstrahlaufzeichnung, die von Canon Inc. hergestellt wird (einer Vorrichtung, bei der der Austragzustand eines Tröpfchens durch eine mikroskopische Fernsehkamera unter synchroner stroboskopischer Beleuchtung beobachtet wird, wurden die Streuung der Austragsgeschwindigkeit, die Austragsgeschwindigkeit und das Frequenzverhalten verschiedener Tintenarten unter denselben Kopfansteuerbedingungen wie beim Druck durch einen Drucker gemessen.

(a) Bewertung der Austragstabilität

Die Austraggeschwindigkeit wurde 30 mal bei 4 kHz mittels der oben erwähnten Kopfbewertungsvorrichtung gemessen und ihre Standardabweichung bewertet. Der Bewertungsmaßstab war der folgende:
o: Standardabweichung = 0 bis 0,49 m/s
Δ: Standardabweichung = 0,5 bis 1,0 m/s
x: Standardabweichung = 1,1 m/s oder mehr

(b) Bewertung der Austragsgeschwindigkeit

Die Austragsgeschwindigkeit wurde 30 mal bei 4 kHz mittels der oben erwähnten Kopfbewertungsvorrichtung gemessen und ihr Mittelwert berechnet, um die Austragsgeschwindigkeit zu bewerten. Der Bewertungsmaßstab war der folgende:
o: Austragsgeschwindigkeit = 7,1 bis 15 m/se
Δ: Austragsgeschwindigkeit = 5 bis 7 m/s
x: Austragsgeschwindigkeit = kleiner als 5 m/s

(c) Bewertung des Frequenzverhaltens

Der Austrag wurde bei einer Ansteuerfrequenz von 0,1 kHz mittels der oben erwähnten Kopfbewertungsvorrichtung ausgeführt, und die Ansteuerfrequenz wurde zunehmend erhöht. Das Frequenzverhalten wurde durch Messung der Frequenz bewertet, bei der der Austrag in einer instabilen, säbelförmigen Gestalt ohne Haupttröpfchen zu erfolgen begann. Der Bewertungsmaßstab war wie folgt:
o: Frequenzansprechen = mehr als 4 kHz
Δ: Frequenzansprechen = 2 bis 4 kHz
x: Frequenzansprechen = kleiner als 2 kHz

(6) Bewertung der Anfangs-Austragseigenschaft

Nachdem die Tinte unter Bedingungen von 15ºC und 10 % Raumfeuchte ausgetragen wurde, wurde für eine vorbestimmte Zeit ein unabgedeckter Zustand beibehalten und danach wurde Tinte ausgetragen. Zu dieser Zeit wurde der Austragzustand der ersten Tröpfchen beobachtet, und die Anfangs-Austragseigenschaft wurde anhand der Zeit bewertet, für die der Austragzustand gut blieb. Der Bewertungsmaßstab war der folgende:
o: Mehr als 20 Sekunden
Δ: 5 bis 20 Sekunden
x: weniger als 5 Sekunden

(7) Lebensdauer des Kopfes

Die Tinte wurde kontinuierlich bei 4 kHz mittels der im vorangehenden Abschnitt (5) verwendeten Vorrichtung ausgetragen und die Austragsstabilität, die Austragsgeschwindigkeit und das Frequenzverhalten jeweils in Intervallen von 10&sup7; Impulsen bewertet. Die Lebensdauer des Kopfes wurde anhand der Anzahl der Impulse bewertet, bei denen sich diese Eigenschaften gegenüber den Ergebnissen vor dem kontinuierlichen Austrag änderten. Der Bewertungsmaßstab war der folgende:
: Lebensdauer des Kopfes = mehr als 1,8 x 10&sup9;
o: Lebensdauer des Kopfer = 1,5 bis 1,8 x 10&sup9;
Δ: Lebensdauer des Kopfes = 0,8 bis 1,49 x 10&sup9;
x: Lebensdauer des Kopfes = weniger als 0,8 x 10&sup9;

(8) Viskosität

Unter Verwendung eines Viskosimeters vom E-Typ VISCONIC ELD (Tokyo Keiki Co., Ltd.) wurde die Viskosität bei 25ºC gemessen.

(9) Oberflächenspannung

Unter Verwendung eines Kyowa CBVP-Oberflächenspannungs-Meßinstrumentes (Kyowa Science Co., Ltd.) wurde die Oberflächenspannung bei 25ºC gemessen. Tabelle 1 (I) Beispiel Farbstoff C.I. Food Black 2 C.I. Direct Yellow 86* Lösungsmittel Glycerin Diethylenglykol Thiodiglykol Wasser Andere Harnstoff Isopropylalkohol Acetylenol EH (Kawaken Fine Chemicals Coo., Ltd.) EDTA 4Na EDA-Konzentration (ppm)** Physikalische Eigenschaften Viskosität Oberflächenspannung Bewertung Fixierungseigenschaft OD Druckbuchstabenqualität Verkrustungseigenschaft Austrageigenschaft Austragsgeschwindigkeit Frequenzverhalten Anfangs-Austragseigenschaft Lebensdauer des Kopfes * Bei dem in den Beispielen verwendeten DY 86 verblieben 50 ppm des EDTA, die bei der Reinigung des Farbstoffs hinzugefügt wurden. ** Jede EDTA-Konzentration war ein mittels des Atomabsorptionsverfahrens gemessener Wert. Tabelle 1 (II) Beispiel Farbstoff C.I. Food Black 2 C.I. Direct Yellow 86* Lösungsmittel Glycerin Diethylenglykol Thiodiglykol Wasser Andere Harnstoff Isopropylalkohol Acetylenol EH (Kawaken Fine Chemicals Coo., Ltd.) EDTA 4Na EDA-Konzentration (ppm)** Physikalische Eigenschaften Viskosität Oberflächenspannung Bewertung Fixierungseigenschaft OD Druckbuchstabenqualität Verkrustungseigenschaft Austrageigenschaft Austragsgeschwindigkeit Frequenzverhalten Anfangs-Austragseigenschaft Lebensdauer des Kopfes * Bei dem in den Beispielen verwendeten DY 86 verblieben 50 ppm des EDTA, die bei der Reinigung des Farbstoffs hinzugefügt wurden. ** Jede EDTA-Konzentration war ein mittels des Atomabsorptionsverfahrens gemessener Wert. Tabelle 1 (III) Vergl.beispiel Farbstoff C.I. Food Black 2 C.I. Direct Yellow 86* Lösungsmittel Glycerin Diethylenglykol Thiodiglykol Wasser Andere Harnstoff Isopropylalkohol Acetylenol EH (Kawaken Fine Chemicals Coo., Ltd.) EDTA 4Na EDA-Konzentration (ppm)** Physikalische Eigenschaften Viskosität Oberflächenspannung Bewertung Fixierungseigenschaft OD Druckbuchstabenqualität Verkrustungseigenschaft Austrageigenschaft Austragsgeschwindigkeit Frequenzverhalten Anfangs-Austragseigenschaft Lebensdauer des Kopfes * Bei dem in den Beispielen verwendeten DY 86 verblieben 50 ppm des EDTA, die bei der Reinigung des Farbstoffs hinzugefügt wurden. ** Jede EDTA-Konzentration war ein mittels des Atomabsorptionsverfahrens gemessener Wert.
Gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann die Zuverlässigkeit eines Aufzeichnungskopfes verbessert werden und es können Hochgeschwindigkeits-Trocknungseigenschaften, eine hohe Aufzeichnungskonzentration und eine hohe Druckqualität für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden. Die vorliegende Erfindung kann eine Tinte, ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren unter Verwendung der Tinte und eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung unter Verwendung der Tinte bereitstellen.

Claims

1. Tinte, die ein Aufzeichnungsmittel und ein flüssiges Medium zum Lösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsmittels enthält, wobei die Tinte dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte 0,01 bis 50 ppm eines Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.

2. Tinte nach Anspruch 1, die 0,01 bis 10 ppm des Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.

3. Tinte nach Anspruch 1, die 0,01 bis 4 ppm des Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.

4. Tinte nach Anspruch 1, wobei der Chelatbildner Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) ist.

5. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Tinte zur Tintenstrahlaufzeichnung dient.

6. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Tinte eine Tinte zur Verwendung in einem Verfahren ist, bei dem Tintentröpfchen durch Einbringen von thermischer Energie in die Tinte ausgetragen werden.

7. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Viskosität der Tinte im Bereich von 0,7 bis 12 cP bei 25ºC liegt.

8. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Viskosität der Tinte im Bereich von 1 bis 5 cP bei 25ºC liegt.

9. Tinte nach Anspruch 1, wobei die Oberflächenspannung der Tinte im Bereich von 26 bis 60 dyn/cm bei 25ºC liegt.

10. Tinte nach Anspruch 1, wobei der Wassergehalt der Tinte im Bereich von 40 bis 96 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, liegt.

11. Tinte nach Anspruch 1, wobei der Wassergehalt der Tinte im Bereich von 60 bis 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, liegt.

12. Tinte nach Anspruch 1, wobei der Wassergehalt der Tinte im Bereich von 73 bis 94 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, liegt.

13. Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung, bei dem die Aufzeichnung durch Austragen einer Tinte in Form von Tröpfchen ausgeführt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte ein Aufzeichnungsmittel, ein flüssiges Medium zum Auflösen oder Dispergieren des Aufzeichnungsmittels und 0,01 bis 50 ppm eines Chelatbildners, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, enthält.

14. Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung nach Anspruch 13, wobei der Chelatbildner Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) ist.

15. Verfahren zur Tintenstrahlaufzeichnung nach Anspruch 13, wobei das Aufzeichnungsverfahren ein Verfahren zum Austragen von Tintentröpfchen durch Einbringen von thermischer Energie in die Tinte ist.

16. Tintenstrahlaufzeichnungseinheit, die einen Tintenaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen einer Tinte und einen Kopfabschnitt zum Austragen der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Einheit dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.

17. Aufzeichnungseinheit nach Anspruch 16, wobei der Kopfabschnitt einen Kopf zum Austragen von Tintentröpfchen durch Einbringen von thermischer Energie in die Tinte aufweist.

18. Tintenkartusche, die mit einem Tintenaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen einer Tinte ausgestattet ist, wobei die Kartusche dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.

19. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die einen Tintenaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen einer Tinte und einen Kopfabschnitt zum Austragen der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.

20. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei der Kopfabschnitt einen Kopf zum Austragen von Tintentröpfchen durch Einbringen von thermischer Energie in die Tinte enthält.

21. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die eine mit einem Tintenaufnahmeabschnitt zum Aufnehmen der Tinte ausgestattete Tintenkartusche und einen Kopfabschnitt zum Austragen der Tinte in Form von Tröpfchen aufweist, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Tinte eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.

22. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach Anspruch 21, die einen Tintenzufuhrabschnitt zum Zuführen der in der Tintenkartusche aufgenommenen Tinte zum Aufzeichnungskopf hat.

23. Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 21 oder 22, wobei der Kopfabschnitt einen Kopf zum Austragen von Tintentröpfchen durch Einbringen von thermischer Energie in die Tinte umfaßt.