DE60122428T2

DE60122428T2 - Tintenstrahltinte, Tintenstrahldruckverfahren, Tintenstrahl-Druckvorrichtung,Tintenstrahldruckeinheit und Tintenpatrone

Info

Publication number: DE60122428T2
Application number: DE2001622428
Authority: DE
Inventors: Akio Kashiwazaki; Katsuhiro Shirota; Akihiro Mouri; Noribumi Koitabashi; Hitoshi Tsuboi; Yasunori Fujimoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-21
Filing date: 2001-06-20
Publication date: 2007-03-08
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP5121099B2; JP2002088287A; US20020041317A1; US6540344B2; US20030048342A1; EP1167470B1; EP1167470A1; DE60122428D1; US6860593B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Tintenstrahltinte und ein Tintenstrahldruckverfahren. Sie bezieht sich auch auf eine Tintenpatrone, eine Druckeinheit und ein Tintenstrahldruckgerät. Die Erfindung ist auf ein beliebiges Gerät anwendbar, das auf ein Druckmedium, wie zum Beispiel Druckpapier, Tuch, Leder, Overheadfolie und Vliesfolie, drucken kann, und ist insbesondere auf Bürogeräte, wie zum Beispiel Drucker, Kopierer und Faxgeräte, die das Tintenstrahldruckverfahren einsetzen, anwendbar.
Das Tintenstrahldruckverfahren weist verschiedene Vorteile auf, die den Betrieb mit geringer Geräuschentwicklung, niedrige Laufkosten, das Drucken mit hoher Geschwindigkeit und die Fähigkeit einer einfachen Anpassung auf geringere Baugröße und zum Farbdrucken einschließen. So wird das Tintenstrahldrucken weit verbreitet eingesetzt für Drucker, Kopiermaschinen oder dergleichen. Im Allgemeinen wird die Tinte, die für Drucker eingesetzt wird, unter Berücksichtigung ihrer Druckeigenschaften, wie zum Beispiel den Ausstoßeigenschaften und den Fixiereigenschaften, und ihrer Druckqualitäten, wie zum Beispiel dem Ausbluten, der optischen Reflexionsdichte und der Einfärbung der bedruckten Bilder, ausgewählt.
Bekanntlich werden Tinten gemäß dem färbenden Material, das in der Tinte enthalten ist, in zwei Typen eingeteilt, das heißt, in Farbstofftinten und Pigmenttinten. Die Pigmenttinte weist verschiedene Vorteile im Vergleich zur Farbstofftinte auf, wie zum Beispiel eine überlegene Wasserbeständigkeit und Lichtbeständigkeit und die Fähigkeit, Schriftzeichen präzise zu drucken.
Das Pigment in einer Pigmenttinte liegt durch die elektrische Abstoßungskraft des polymeren Dispergiermittels, das die Zusammenballung von Pigmentteilchen aufgrund intermolekularer Kräfte zerstört, im Allgemeinen stabil dispergiert in der Tinte vor. Deshalb ist es bevorzugt, zu einer Tinte ein polymeres Dispergiermittel in einer Menge zu geben, die der Menge des Pigmentes entspricht.
Wenn eine solche Pigmenttinte durch ein Tintenstrahldruckverfahren auf ein Aufzeichnungsmedium, wie zum Beispiel Normalpapier, aufgebracht wird, um Schriftzeichen zu drucken, dringt das Lösungsmittel der Tinte, wie zum Beispiel Wasser, in das Papier ein und verdampft in die umgebende Luft, und die Pigmentteilchen sich zusammen ballen. In diesem Fall wird, je mehr polymeres Dispergiermittel zugegeben wird, die Aggregationskraft der Tinte auf dem Papier immer stärker. So ist, wenn mit einem festgelegten Volumen an Tinte, die aus einem Tintenstrahlkopf ausgestoßen wird, ein Tintenpunkt auf einem Papierblatt gebildet wird, der Durchmesser des Punktes klein, und die Punktgestalt bleibt aufgrund des Aufschlags beim Landen auf dem Papier unregelmäßig. Deshalb muss, um einen Tintenpunkt, der eine ausreichende Druckdichte aufweist, und eine Punktgröße, die erforderlich ist zum Erzeugen eines ausgedruckten Bildes, das frei von weißen Streifen oder anderen ähnlichen Fehlern ist, zu erhalten, das Ausstoßvolumen einer Tinte aus dem Tintenstrahlkopf auf einen ziemlich hohen Wert eingestellt werden. Selbst mit einer solchen Einstellung kann die Gegenwart eines polymeren Dispergiermittels in einer Pigmenttinte in Kombination mit dem Verlust an Eindringfähigkeit der Tinte aufgrund der starken Aggregationskraft der Pigmentteilchen, die auf dem Dispergiermittel adsorbiert sind, die Fixierung einer Pigmenttinte auf dem Druckmedium verzögern oder die Abriebbeständigkeit des aufgezeichneten Bildes verringern.
Um die Punktgröße zu vergrößern und die Fixiereigenschaften zu verbessern, kann ein Penetriermittel zu einer Pigmenttinte gegeben werden, um das Eindringen der Tinte in das Druckmedium zu verbessern. Allerdings kann die Verwendung eines Penetriermittels unerwünschte Phänomene hervorrufen, wie zum Beispiel die unregelmäßige Gestalt des Punktrandes (federartige Ausblühungen) und das Eindringen der Tinte bis zur Rückseite des Druckmediums (Durchschlagen), die für hochqualitative, aufgezeichnete Bilder nicht erwünscht sind. Weiter geschieht es, weil das färbende Material in das Druckmedium eindringt, oft, dass sich die optische Dichte (OD) des Tintenpunktes nicht so stark vergrößert wie die Punktgröße.
Um solche Probleme zu lösen, wurden Tinten vorgeschlagen, die ein selbstdispergierendes Pigment enthalten. Eine solche Tinte kann Punkte mit größeren Abmessungen bereitstellen, weil die Pigmentaggregationskraft auf dem Papier schwächer ist als die in konventionellen Pigmenttinten, in denen das Pigment durch ein Dispergiermittel dispergiert wird. Dies ist allerdings noch nicht ausreichend.
Wie vorstehend erwähnt, bleibt noch viel zu untersuchen und zu entwickeln, um eine Drucktinte bereitzustellen, die verschiedenen Faktoren genügt, welche die Druckqualität beeinflussen, wie zum Beispiel die Fixierbarkeit der Tinte, die Vergrößerung der Tintenpunktgröße, die einheitliche Dichte im Tintenpunkt und die hohe optische Dichte der Tinte selbst, und die weiter Stabilitätsanforderungen als Tinte genügt, insbesondere der Ausstoßstabilität als Tintenstrahltinte. Das Gleiche lässt sich für das Druckverfahren auch sagen.
EP-A-0 997 506 offenbart einen Tintensatz, der eine erste Tinte und eine zweite Tinte umfasst, wobei die erste Tinte ein selbstdispergierendes Pigment enthält, das auf seiner Oberfläche wenigstens eine anionische Gruppe aufweist, die entweder direkt oder über eine Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist, und mit der Hilfe eines polymeren Dispergiermittels in einem wässrigen Medium dispergierbar ist, und wobei die zweite Tinte eine Farbtinte darstellt, die einen Farbstoff umfasst, und wobei das polymere Dispergiermittel gegebenenfalls Benzylmethacrylat als eine Monomereinheit enthält.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tinte bereitzustellen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Tropfen der Tinte, der auf das Druckmedium aufgebracht wird, in das Druckmedium in einer Richtung entlang der Oberfläche des Druckmediums angemessen eindringt, aber in der Richtung der Dicke des Druckmediums in verlangsamter Weise eindringt, wodurch sich ein auf dem Druckmedium gebildeter Tintenpunkt ergibt, der eine angemessene Größe, eine hohe, gleichmäßige Bilddichte und eine hervorragende Gestalt, die fast frei von Verschmieren oder federartigen Ausblühungen ist, aufweist, und daneben dass die Tinte nicht leicht an der Düsenfläche des Druckkopfes des Tintenstrahldruckgerätes kleben bleibt, wenn die Düsenfläche Wasser abstoßend ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahldruckverfahren bereitzustellen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Tintentropfen, der auf das Druckmedium aufgebracht wird, in das Druckmedium in einer Richtung entlang der Oberfläche des Druckmediums angemessen eindringt, aber in der Richtung der Dicke des Druckmediums in verlangsamter Weise eindringt, wodurch sich ein auf dem Druckmedium gebildeter Tintenpunkt ergibt, der eine angemessene Größe, eine hohe, gleichmäßige Bilddichte und eine hervorragende Gestalt, die fast frei von Verschmieren ist, aufweist.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahldruckverfahren bereitzustellen, das stetig hochqualitative Bilder mit hoher Bilddichte bei Einsatz einer verringerten Menge an Tinte erzeugen kann.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlgerät bereitzustellen, das stetig hochqualitative Bilder erzeugen kann, und auch eine Druckeinheit bereitzustellen und eine Tintenpatrone, die darauf anwendbar sind.
Noch eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Tintenstrahlgerät bereitzustellen, das einsetzbar ist zur Erzeugung eines Bildes, das aus Punkten besteht, die eine angemessene Größe, eine hohe, gleichmäßige Bilddichte und eine hervorragende Gestalt, die fast frei von Verschmieren ist, aufweisen.
Gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Tinte bereitgestellt, die ein erstes Pigment, ein zweites Pigment, ein Polymerdispergiermittel und ein wässriges Medium umfasst, wobei das erste Pigment ein selbstdispergierendes Pigment darstellt, das auf seiner Oberfläche wenigstens eine anionische Gruppe trägt, die direkt oder über eine Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist, das zweite Pigment im wässrigen Medium durch das Polymerdispergiermittel dispergiert wird und das Polymerdispergiermittel Benzylmethacrylat und Methacrylsäure als Monomereinheit enthält.
Gemäß einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung wird die vorstehend beschriebene Tinte bereitgestellt, wobei das zweite Pigment eine spezifische Oberfläche nach BET von nicht mehr als 300 m²/g und eine Ölabsorption nach DBP von nicht mehr als 150 mg/100g aufweist.
Die vorstehend erwähnte Tinte kann als Tintenstrahltinte verwendet werden.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Tintenstrahlgerät bereitgestellt, das einen Tintenbevorratungsbereich, der eine Tintenstrahltinte enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurde, und einen Tintenstrahlkopf, um die Tinte auszustoßen, umfasst.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Druckeinheit bereitgestellt, die einen Tintenbevorratungsbereich, der eine Tintenstrahltinte enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurde, und einen Tintenstrahlkopf, um die Tinte auszustoßen, umfasst.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird eine Tintenpatrone bereitgestellt, die einen Tintenbevorratungsbereich, der eine Tintenstrahltinte enthält, wie sie vorstehend beschrieben wurde, umfasst, wobei die Patrone abnehmbar an einem Tintenstrahlkopf angebracht ist, der die Tinte ausstößt, und den Tintenstrahlkopf mit Tinte versorgt, wenn sie daran angebracht ist. Eine andere Tintenpatrone gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung umfasst einen Tintenbevorratungsbereich, der eine der vorstehend beschriebenen Tinten enthält.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Tintenstrahldruckverfahren bereitgestellt, das folgende Schritte umfasst:

• Ausstoßen einer Tinte auf das Druckmedium durch ein Tintenstrahlverfahren; und
• Erzeugen eines Bildes auf dem Druckmedium, wobei die Tinte eine der Tintenstrahltinten ist, die vorstehend beschrieben wurden.

1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Kopfes eines Tintenstrahldruckgerätes.
2 ist eine quer laufende Schnittansicht eines Kopfes eines Tintenstrahldruckgerätes.
3 ist eine Außenschrägansicht eines Mehrfachkopfes, der aus Köpfen besteht, die in 1 dargestellt sind.
4 ist eine Schrägansicht einer Konfiguration eines Druckgerätes.
5 ist ein Beispiel einer Tintenpatrone.
6 ist eine vertikale Schnittansicht eines Beispiels einer Tintenpatrone.
7 ist eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Konfiguration eines Tintenstrahldruckkopfes.
8 ist eine Seitenansicht einer schematischen Konfiguration eines erfindungsgemäßen Tintenstrahlgerätes.
9 ist eine schematische, Schrägansicht eines Tintenstrahldruckkopfes mit einer Wasser abstoßenden Düsenfläche.
10 ist ein Blockdiagramm, welches das Steuersystem des Druckgerätes, das in 8 beschrieben ist, darstellt.
Bei Untersuchungen, wie die Bildqualität zu verbessern sei, wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass eine Tinte, die ein selbstdispergierendes Pigment, ein Pigment, das in einem wässrigen Medium mit der Hilfe eines polymeren Dispergiermittels dispergierbar ist, und das polymere Dispergiermittel enthält, verschiedenen Faktoren genügen kann, die für die Verbesserung der Bildqualität erforderlich sind, und eine solche Tinte ist sehr stabil. Die Erfindung beruht auf diesen Feststellungen.
In einer solchen Tinte wird der Dispersionszustand der Pigmente stabil beibehalten, selbst wenn die Menge des polymeren Dispergiermittels verringert wird, wahrscheinlich weil das selbstdispergierende Pigment (das erste Pigment) als Dispergiermittel für das zweite Pigment, das durch das polymere Dispergiermittel dispergiert wird, dient. Darüber hinaus ist, wenn mit dieser Tinte auf das Druckmedium, wie zum Beispiel Papier, gedruckt wird, die Punktgröße groß im Vergleich zu einer Tinte, die nur das zweite Pigment und das polymere Dispergiermittel enthält, oder einer Tinte, die nur das erste Pigment enthält, und der Punkt ist einheitlich geformt, weist eine hohe optische Dichte auf und ist relativ schnell fixierbar.
Der Mechanismus dieser Phänomene ist nicht klar, läuft aber vermutlich wie folgt ab: Das erste Pigment und das zweite Pigment, an das sich das polymere Dispergiermittel geheftet hat, stoßen einander in der Tinte elektrisch ab, wo durch die Aggregationskraft zwischen den Pigmenten geschwächt wird im Vergleich zu einer Tinte, die nur das zweite Pigment und das Dispergiermittel enthält. Wenn eine solche Tinte auf Papier aufgebracht wird, ist die Diffusion des zweiten Pigmentes in der Richtung vertikal zur Papieroberfläche schwierig wegen des anhaftenden, polymeren Dispergiermittels, aber die Diffusion in der Richtung entlang der Papieroberfläche (in horizontaler Richtung) ist nicht so schwierig im Vergleich zu einer konventionellen Tinte, die nur das zweite Pigment und das polymere Dispergiermittel enthält. Wenn die konventionelle Tinte in dieser Richtung diffundiert, verflechten sich die Moleküle des polymeren Dispergiermittels schnell miteinander oder quervernetzen mit den Pigmentmolekülen, wenn der Wassergehalt sich aufgrund der Verdampfung und des Eindringens in das Druckmedium verringert, was eine starke Zusammenballung des Pigmentes verursacht. Wenn auf der anderen Seite die erfindungsgemäße Tinte in dieser Richtung diffundiert, verhindert oder behindert das Vorhandensein des ersten Pigmentes die makromolekulare Verflechtung oder Quervernetzung von Pigmenten. Zusätzlich dämpft die Abstoßung zwischen dem ersten Pigment und dem polymeren Dispergiermittel die starke, intermolekulare Kraft zwischen den Pigmentmolekülen. Als Ergebnis neigt die Tinte dazu, in einer Richtung entlang der Oberfläche des Druckmediums zu diffundieren. Die Diffusion findet erleichtert aber nicht ohne Ordnung statt, weil sie noch unter dem Einfluss der Pigmentaggregationskraft steht. Dies führt zu einer großen Punktgröße bei kleinerer Ausstoßmenge, Rundheit der Punkte und einer guten Glättungswirkung (Glätte eines Bildes, das durch eine Vielzahl von Punkten hergestellt wurde). Diese Phänomene auf der Papieroberfläche werden bemerkbar, wenn der durch das Bristow-Verfahren bestimmte Ka-Wert der Tinte weniger als 1 ml/(m²·ms^1/2) beträgt, das heißt, wenn die Tinte eine relativ geringe Eindringfähigkeit in das Druckmedium aufweist, wodurch die Bildqualität verbessert wird.
Wie vorstehend beschrieben, wird vorausgesagt, dass die spezifische Oberfläche und die Ölabsorption des zweiten Pigmentes (eines Pigmentes, das mit einem polymeren Dispergiermittel dispergierbar ist) Einfluss auf die Tintenstrahldruckleistung einer Pigmenttinte hat, die das erste (selbstdispergierende) Pigment und das zweite Pigment enthält.
Wenn zum Beispiel das Pigment Russschwarz darstellt, gilt, dass, je höher die spezifische Oberfläche und die Olabsorption des Russschwarzes wird, um so höher die Oberflächenaktivität des Russschwarzes wird, was mehr polymeres Dispergiermittel für eine stabile Dispersion erfordert. Wenn allerdings die Menge des polymeren Dispergiermittels vergrößert wird, vergrößert sich auch die Menge an freiem, polymerem Dispergiermittel in der Tinte, was die Tintenviskosität erhöht, was einen schädlichen Einfluss auf die kontinuierliche Tintenausstoßleistung beim Tintenstrahldrucken ausübt.
Auf der anderen Seite verschlechtert sich dann die Tintenstabilität, wenn die Menge des polymeren Dispergiermittels so eingestellt wird, dass sie sich in einem Bereich befindet, der der Ausstoßfähigkeit genügt. Im Allgemeinen neigt ein Pigment, das eine hohe spezifische Oberfläche und eine hohe Ölabsorption aufweist, dazu, durch den pH-Wert beeinflusst zu werden. So führt das Abfallen des pH-Wertes während der Lagerung leicht dazu, Probleme zu verursachen, wie zum Beispiel eine Pigmentzusammenballung und Ausfällung.
Obwohl dieses Phänomen bei Verwendung der erfindungsgemäßen Tinte, die das erste Pigment und das zweite Pigment enthält, nicht so offensichtlich ist wie bei Verwendung der Tinte, die nur das zweite Pigment enthält, kann es sich dennoch als problematisch erweisen.
So ist es bevorzugt, dass das zweite Pigment eine spezifische Oberfläche, wie sie durch das BET-Verfahren bestimmt wird (spezifische Oberfläche nach BET), von nicht mehr als 300 m²/g und eine Ölabsorption nach DBP von nicht mehr als 150 ml/100 g aufweist, wenn das vorstehend beschriebene Problem in Betracht gezogen wird.
Wie vorstehend beschrieben, kann die erfindungsgemäße Tinte verschiedenen Faktoren genügen, die für die Erzielung einer höheren Bildqualität auf einem hohen Niveau erforderlich sind, und weist auch eine hervorragende Stabilität auf.
Insbesondere zeigt die erfindungsgemäße Tinte eine hohe Dispersionsstabilität im Tintentank und kann Druckeigenschaften bereitstellen, wie zum Beispiel eine große Punktgröße, eine hohe Bilddichte, eine hohe Abriebbeständigkeit und hervorragende Punkrundheit.
Obwohl die erfindungsgemäße Tinte, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ein selbstdispergierendes Pigment, ein Pigment, das mit einem polymeren Dispergiermittel dispergierbar ist, und das polymere Dispergiermittel enthält, ist das selbstdispergierende Pigment nicht auf eine Spezies begrenzt, sondern kann aus zwei oder mehr Pigmenten bestehen, und das polymere Dispergiermittel kann aus zwei oder mehr polymeren Dispergiermitteln bestehen.
Als nächstes werden erfindungsgemäße Tinten im Detail erläutert. Die Tinte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst ein erstes Pigment, nämlich ein Pigment, das wenigstens eine anionische Gruppe aufweist, die direkt oder mittels einer anderen Atomgruppe an die Oberfläche des Pigmentes gebunden ist, damit es in einem wässrigen Medium selbstdispergierend wird, ein zweites Pigment, das im wässrigen Medium mit Hilfe eines polymeren Dispergiermittels dispergierbar ist, und das polymere Dispergiermittel, das ein Copolymer aus einer Benzylmethacrylatmonomereinheit und einer Methacrylsäuremonomereinheit darstellt.
Die Tinte wird im Folgenden beschrieben.
Erstes Pigment
Der Begriff „selbstdispergierendes Pigment", der hier verwendet wird, bezieht sich auf ein Pigment, das in einem wässrigen Medium, wie zum Beispiel Wasser, einem wasserlöslichen, organischen Lösungsmittel und einer Mischung derselben, ohne Verwendung eines Dispergiermittels stabil dispergiert werden kann und keine Pigmentzusammenballungen bildet, die beim Tintenstrahldrucken den normalen Tintenausstoß aus der Düse stören. Als ein solches Pigment, wie es vorstehend beschrieben wurde, werden solche, die wenigstens eine anionische Gruppe aufweisen, die direkt oder über eine Atomgruppe an ihre Oberfläche gebunden ist, geeignet verwendet. Spezifische Beispiele eines solchen Pigmentes schließen Russschwarz ein, das wenigstens eine anionische Gruppe aufweist, die direkt oder über eine Atomgruppe an seine Oberfläche gebunden ist.
Die anionischen Gruppen, die an die Oberfläche des Russschwarzes gebunden sind, schließen zum Beispiel ein: -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂, -SO₂NH₂, -SO₂NHCOR (worin M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein organisches Ammonium darstellt und R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylgruppe darstellt). Die Substituentengruppen der Phenylgruppe oder der Naphthylgruppe schließen zum Beispiel eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ein.
Die Alkalimetalle, die durch „M" dargestellt sind, wie sie vorstehend beschrieben wurden, schließen zum Beispiel Lithium, Natrium und Kalium ein und die organischen Ammoniumgruppen, für die „M" steht, schließen zum Beispiel Mono-, Di- und Trimethylammonium, Mono-, Di- und Triethylammonium und Mono-, Di- und Trimethanolammonium ein.
Von den vorstehend beschriebenen, anionischen Gruppen sind -COOM und -SO₃M besonders bevorzugt, weil ein hochstabiler Dispersionszustand des Russschwarzes erhalten werden kann.
Es ist bevorzugt, die verschiedenen, anionischen Gruppen, die vorstehend beschrieben wurden, zu verwenden, indem sie über eine Atomgruppe an die Oberfläche des Russschwarzes gebunden werden. Als eine solche Atomgruppe zählt zum Beispiel eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylengruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylengruppe. Die Substituentengruppen der Phenylengruppe oder Naphthylengruppen schließen zum Beispiel eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen ein. Spezifische Beispiele der anionischen Gruppen, die über eine Atomgruppe an die Oberfläche von Russschwarz gebunden sind, schließen zum Beispiel -C₂H₄COOM, -PhSO₃M und -PhCOOM ein, wobei Ph eine Phenylgruppe darstellt und M das gleiche, wie vorstehend beschrieben, bedeutet. Allerdings muss klar sein, dass es nicht vorgesehen ist, die Erfindung auf die spezifischen Beispiele zu begrenzen.
Russschwarz mit der vorstehend beschriebenen, anionischen Gruppe, die direkt oder über eine Atomgruppe an seine Oberfläche gebunden ist, kann zum Beispiel wie folgt hergestellt werden.
Eine -COONa-Gruppe kann an die Oberfläche des Russschwarzes gebunden werden, indem zum Beispiel kommerziell erhältliches Russschwarz einer oxidativen Behandlung mit Natriumhypochlorid unterworfen wird. Alternativ kann eine -Ar-COONa-Gruppe (wobei Ar eine Arylgruppe darstellt) an die Oberfläche des Russschwarzes gebunden werden, indem eine NH₂-Ar-COONa-Gruppe mit salpetriger Säure behandelt wird und das gebildete Diazoniumsalz an die Ober fläche des Russschwarzes gebunden wird. Allerdings ist die Erfindung nicht auf diese spezifischen Beispiele begrenzt.
Zweites Pigment
Das zweite Pigment, das für die Tinte gemäß dieser Ausführungsform einsetzbar ist, schließt solche ein, die durch die Wirkung eines polymeren Dispergiermittels in einem Dispersionsmedium der Tinte, insbesondere in einem wässrigen Medium, dispergierbar sind. Das bedeutet, dass ein solches Pigment nur stabil in einem wässrigen Medium dispergiert werden kann, wenn die Pigmentteilchen die Moleküle eines polymeren Dispergiermittels an ihrer Oberfläche adsorbiert haben. Als solche Pigmente gibt es zum Beispiel Russschwarz-Pigmente, wie zum Beispiel Ofenschwarz, Lampenschwarz, Acetylenschwarz und Kanalschwarz. Die spezifischen Beispiele solcher Russschwarz-Pigmente werden im Folgenden beschrieben, und jedes der Russschwarz-Pigmente kann einzeln oder in geeigneter Kombination verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird bevorzugt Russschwarz mit einer spezifischen Oberfläche nach BET von 300 m²/g oder weniger und einer Ölabsorption nach DBP von 150 ml/100 g oder weniger in der vorliegenden Erfindung verwendet. Beispiele für kommerziell erhältliches Russschwarz mit solchen Eigenschaften schließen ein: Nr. 2300, Nr. 900, MCF88, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA7, MA8 und Nr. 2200B (alles Produkte von Mitsubishi Chemical Industries, Limited), RAVEN 1255 (Produkt der Columbian Carbon Japan, Limited), REGAL 400R, REGAL 330R, REGAL 660R und MOGUL L (alles Produkte von CABOT Co.) und Farbschwarz FW-1, Farbschwarz FW-18, Farbschwarz S170, Farbschwarz S150, Printex 35 und Printex U (alles Produkte von Degussa AG). Alternativ kann Russschwarz verwendet werden, das frisch für die Erfindung hergestellt wurde.
Für das erste Pigment gibt es keine solche Begrenzung im Bezug auf die spezifische Oberfläche oder die Olabsorption.
Die Menge des färbenden Materials, welche die Summe aus dem ersten und dem zweiten Pigment darstellt, liegt bevorzugt im Bereich von 0,1 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Tintengewicht, und weiter bevorzugt im Bereich von 1 bis 10 Gew.-%. Das Gewichtsverhältnis des ersten Pigmentes zum zweiten Pigment liegt bevorzugt im Bereich von 5/95 bis 97/3 und weiter bevorzugt im Bereich von 10/90 bis 95/5. Besonders bevorzugt liegt das Verhältnis des ersten Pigmentes zum zweiten Pigment im Bereich von 9/1 bis 4/6. Weiter bevorzugt ist die Menge des ersten Pigmentes größer als die des zweiten Pigmentes. Wenn die Menge des ersten Pigmentes größer ist als die des zweiten Pigmentes, wird nicht nur die Dispersionsstabilität verwirklicht sondern auch die Ausstoßstabilität, die eine Ausstoßwirksamkeit und Ausstoßzuverlässigkeit einschließt, was der Tatsache zuzuschreiben ist, dass die Oberfläche der Tintenausstoßdüse weniger benetzt wird.
Polymeres Dispergiermittel
Als polymeres Dispergiermittel für das einheitliche Dispergieren des zweiten Pigmentes in einem wässrigen Medium werden geeigneter Weise solche einzusetzen, die ihre Wirkung, das Pigment in einem wässrigen Medium zu dispergieren, ausüben, wenn sie an der Oberfläche des Pigmentes adsorbiert sind.
Insbesondere sind Copolymere mit hohem Molekulargewicht, die aus Einheiten bestehen, die einen aromatischen Ring als hydrophobe Komponente enthalten, als polymeres Dispergiermittel wünschenswert. Wenn die erfindungsgemäße Tinte hergestellt wird, wird ein polymeres Dispergiermittel verwendet, das ein Copolymer aus einer Benzylmethacrylatmonomereinheit und einer Methacrylsäuremonomereinheit darstellt. In der jeweiligen Druckprüfung zeigte die Tinte eine wünschenswerte Benetzungseigenschaft, was in diesem Fall bedeutete, dass die Tinte von der Düsenfläche sehr gut abgestoßen wurde. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt, dass die Düsenfläche mit einem Tintenabstoßmittel auf Siliciumbasis behandelt ist.
Wenn das erste, selbstdispergierende Pigment mit dem zweiten Pigment kombiniert wird, das durch das polymere Dispergiermittel dispergiert wird, das wenigstens Benzylmethacrylat und Methacrylsäuremonomereinheiten enthält, wird angenommen, dass der stabile Dispersionszustand des ersten Pigmentes wirksam beibehalten wird, wodurch verhindert wird, dass die Tinte an der tintenabstoßenden Düsenfläche fest haftet, obwohl der Mechanismus dafür nicht klar ist.
Als hydrophile Komponente des polymeren Dispergiermittels, das für das Dispergieren des Pigmentes im Wasser verwendet wird, werden Monomere mit einer Carboxylgruppe, das heißt, Acrylsäure und Methacrylsäure verwendet.
Das polymere Dispergiermittel weist bevorzugt einen Säurewert im Bereich von 100 bis 500 auf.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass sich das Gewichtsverhältnis der Gehalte des polymeren Dispergiermittels und des zweiten Pigmentes in der Tinte in einem Bereich von 10 bis 200 Gew.-% befindet im Hinblick darauf, einen stabilen Dispersionszustand des zweiten Pigmentes in der Tinte beizubehalten und auch die Ausstoßstabilität der Tinte beizubehalten.
Es ist auch bevorzugt, dass das gewichtsmittlere Molekulargewicht des polymeren Dispergiermittels im Bereich von 2000 bis 30000 liegt im Hinblick darauf, einen stabilen Dispersionszustand des zweiten Pigmentes in der Tinte beizubehalten und auch die Ausstoßstabilität der Tinte beizubehalten.
Weiter ist es bevorzugt, dass das polymere Dispergiermittel für das zweite Pigment auf einen neutralen bis alkalischen pH-Wert eingestellt wird, um die Löslichkeit des polymeren Dispergiermittels zu verbessern und so ein polymeres Dispergiermittel mit längerer Lagerzeit zu erhalten. In diesem Fall liegt der pH-Wert allerdings bevorzugt im Bereich von 7 bis 10, da ein höherer pH-Wert Korrosion verschiedener Elemente des Tintenstrahldruckgerätes verursachen kann.
Das zum Einstellen des pH-Wertes zu verwendende Mittel schließt organische Amine, wie zum Beispiel Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin, Alkalimetallhydroxide, wie zum Beispiel Natriumhydroxid, Lithiumhydroxid und Kaliumhydroxid, und organische Säuren und Mineralsäuren ein.
Wässriges Medium
Als wässriges Medium zum Dispergieren des ersten Pigmentes und des zweiten Pigmentes können die folgenden wasserlöslichen, organischen Lösungsmittel verwendet werden. Die wasserlöslichen organischen Lösungsmittel schließen zum Beispiel ein: Alkylalkohole mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen, wie zum Beispiel Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butyl alkohol, s-Butylalkohol, t-Butylalkohol, Isobutylalkohol und n-Pentanol; Amide, wie zum Beispiel Dimethylformamid und Dimethylacetamid; Ketone oder Ketoalkohole, wie zum Beispiel Aceton und Diacetonalkohol; Ether, wie zum Beispiel Tetrahydrofuran und Dioxan; Oxyethylencopolymere oder Oxypropylencopolymere, wie zum Beispiel Diethylenglycol, Triethylenglycol, Tetraethylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol und Polyethylenglycol; Alkylenglycole, deren Alkylengruppe 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, wie zum Beispiel Ethylenglycol, Propylenglycol, Trimethylenglycol, Triethylenglycol und 1,2,6-Hexantriol; Glycerol; niedrigere Alkylether, wie zum Beispiel Ethylenglycolmonomethylether oder Ethylenglycolmonoethylether, Diethylenglycolmonomethylether oder Diethylenglycolmonoethylether und Triethylenglycolmonomethylether oder Triethylenglycolmonoethylether; niedrigere Dialkylether mehrwertiger Alkohole, wie zum Beispiel Triethylenglycoldimethylether oder Triethylenglycoldiethylether und Tetraethylenglycoldimethylether oder Tetraethylenglycoldiethylether; Alkanolamine, wie zum Beispiel Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin; Sulfolan, N-Methyl-2-pyrrolidon, 2-Pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon. Diese wasserlöslichen, organischen Lösungsmittel können einzeln oder in Kombination verwendet werden.
Der Gehalt des wässrigen, organischen Lösungsmittels in der Tinte kann weniger als 80% betragen und liegt bevorzugt im Bereich von 5 bis 40%.
Zugabe von Farbstoff
Farbstoffe können zu der Tinte dieser Ausführungsform gegeben werden. Die Tinte, die einen Farbstoff wie auch das erste Pigment und das zweite Pigment und ein Dispergiermittel zum Dispergieren des zweiten Pigmentes in einem wässrigen Medium enthält, kann ein hochqualitatives Bild erzeugen, das frei ist von Haarrissbildung auf einem Druckmedium, das eine aus Harz bestehende Deckschicht auf seiner Oberfläche aufweist. Obwohl der Mechanismus der Inhibierung der Haarrissbildung bisher nicht klar ist, wird angenommen, dass auf dem Druckmedium das Pigment als feine Zusammenballungen vorliegt und der Farbstoff die Pigmentzusammenballungen umhüllt und den Raum zwischen den Zusammenballungen ausfüllt. Wie bereits beschrieben, wird die Aggregationskraft des zweiten Pigmentes durch die Gegenwart des ersten Pigmentes abgemildert. Zusätzlich verringert die Zugabe eines Farbstoffes die Aggregationskraft des zweiten Pigmentes weiter, wodurch wirksam Unregelmäßigkeiten in einem gedruckten Bild, wie zum Beispiel „Haarrissbildung", unterdrückt werden, die oft auf einem Druckmedium mit einer geringeren Tintenabsorptionsfähigkeit als Normalpapier auftreten.
Farbstoffe, die in dieser Ausführungsform einsetzbar sind, schließen anionische Farbstoffe ein, die in einem wässrigen Medium löslich sind, das in dieser Ausführungsform verwendet wird. Zum Beispiel werden bekannte Säurefarbstoffe, Direktfarbstoffe und Reaktivfarbstoffe geeignet verwendet. Bevorzugt werden Farbstoffe verwendet, die eine Diazo- oder Triazoskelettstruktur aufweisen. Weiter werden bevorzugt zwei oder mehr Farbstoffe gemeinsam verwendet, die sich in ihrer Struktur unterscheiden. Andere als schwarze Farbstoffe, wie zum Beispiel cyanblaue, magentarote und gelbe Farbstoffe, können verwendet werden, solange sich der Farbton der Tinte nicht stark verändert.
Andere Zusätze
Neben den vorstehend beschriebenen Komponenten, können ein oberflächenaktives Mittel, ein Antischäumungsmittel, ein antiseptisches Mittel und dergleichen nach Bedarf zu den Pigmenttinten gegeben werden, um ihnen als Tinten die gewünschten physikalischen Eigenschaften zu verleihen.
Beispiele des oberflächenaktiven Mittels schließen ein: Anionische, oberflächenaktive Mittel, wie zum Beispiel Fettsäuresalze, Salze von Schwefelsäureestern höherer Alkohole, Salze von flüssigen Fettölschwefelsäureestern und Alkylarylsulfonsäuresalze, und daneben nichtionische oberflächenaktive Mittel, wie zum Beispiel Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylensorbitanalkylester, Acetylenalkohol und Acetylenglycol. Eines oder mehrere dieser oberflächenaktiven Mittel können geeignet zur Verwendung ausgewählt werden.
Die Menge des oberflächenaktiven Mittels liegt wünschenswerter Weise im Bereich von 0,01 bis 5 Gew.-%; bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte. Es ist bevorzugt, dass die Menge des zugegebenen, oberflächenaktiven Mittels so bestimmt wird, dass die Oberflächenspannung der sich ergebenden Tinte wenigsten 30 mN/m (dyn/cm) beträgt, weil das Auftreten von verformten Ausdrucken (ungenaues Landen von Tinte) aufgrund der Befeuchtung der Düse in dem Tinten strahldrucksystem, das in der Erfindung verwendet wird, wirksam verhindert werden kann.
Weiter ist es sehr wirksam, den nach BET erhaltenen Ka-Wert der Tinte nicht größer als 1 ml/(m²·ms^1/2) zu machen, um die Druckqualität, wie zum Beispiel die Schärfe und die optische Dichte, des aufgezeichneten Bildes weiter zu verbessern.
Druckverfahren
Die erfindungsgemäße Tinte wird auf das Druckmedium durch bekannte Techniken zum Aufbringen von Tinte aufgebracht, bevorzugt durch ein bekanntes Tintenstrahldruckverfahren, bei dem Tinte aus einem Druckkopf auf das Druckmedium ausgestoßen wird. Das Tintenausstoßverfahren, das für die erfindungsgemäße Tinte geeignet ist, kann ein beliebiges bekanntes Verfahren, wie zum Beispiel das Piezo-Tintenstrahlverfahren sein. Allerdings besteht ein bevorzugtes Verfahren darin, dass unter Einsatz von Wärmeenergie eine Blase in der Tinte erzeugt wird, und die Tinte durch den Druck der Blase ausgestoßen wird.
Die aus dem Druckkopf auf das Druckmedium aufgebrachte Tintenmenge ist bevorzugt nicht größer als 0,014 Picoliter (pl) pro Flächeneinheit. Insbesondere beträgt der bevorzugte Tintenschuss 70 pl oder weniger bei 360 dpi und 25 pl oder weniger bei 600 dpi. Der Grund dafür ist folgender: Wenn eine Tinte, die nur ein Pigment als färbendes Material enthält, verwendet wird, ist der Flächenfaktor nicht ausreichend, insbesondere auf Normalpapier, was zu einer niedrigen optischen Dichte führt. Wenn auf der anderen Seite eine erfindungsgemäße Tinte verwendet wird, wie sie vorstehend beschrieben wurde, wird der Flächenfaktor so hoch, dass die Aufbringmenge verringert werden kann.
Die Erfindung stellt auch einen Tintenbehälter, wie zum Beispiel eine Tintenpatrone, und einen Druckkopf, in den ein Tintenbevorratungsbereich und eine Einrichtung zum Ausstoßen der Tinte integriert sind, bereit.
Weiter kann ein Tintensatz verwendet werden, der aus der erfindungsgemäßen, schwarzen Tinte und wenigstens einer Farbtinte, ausgewählt aus zum Beispiel einer gelben Tinte, einer magentaroten Tinte, und einer cyanblauen Tin te, besteht, die jeweils in einem getrennten Aufbewahrungsbereich enthalten sind.
Die Wirkung der Erfindung, die vorstehend beschrieben wurde, die darin besteht, dass eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Pigment und dem zweiten Pigment und dem polymeren Dispergiermittel die Pigmentaggregationskraft abmildert, was zu einer hervorragenden Bildgebung auf dem Druckmedium führt, wird nicht nur dadurch erhalten, dass eine Tinte verwendet wird, die diese Komponenten enthält, sondern auch dadurch, dass diese Komponenten auf dem Druckmedium in einem flüssigen Zustand miteinander in Kontakt kommen.
Weiter wird die Wirkung der Erfindung, die vorstehend beschrieben wurde, die darin besteht, dass eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Pigment und dem zweiten Pigment, dem polymeren Dispergiermittel und dem Farbstoff die Pigmentaggregationskraft abmildert, was zu einer hervorragenden Bildgebung auf dem Druckmedium, das eine Deckschicht aufweist, führt, nicht nur dadurch erhalten, dass eine Tinte verwendet wird, die diese Komponenten enthält, sondern auch dadurch, dass diese Komponenten auf dem Druckmedium in einem flüssigen Zustand miteinander in Kontakt kommen.
Druckmedium
Das Druckmedium, das in der Erfindung verwendet wird, schließt Papier, Vliesfolie, Overheadfolie und Leder ein, ist aber nicht darauf begrenzt. Wie vorstehend beschrieben, wird, wenn die erfindungsgemäße Tinte durch das Tintenstrahlverfahren auf ein Druckmedium aufgebracht wird, das eine Harzschicht als Deckschicht aufweist, die „Haarrissbildung" des Bildes, das auf der Deckschicht erzeugt wird, wirksam verhindert.
Es gibt zum Beispiel Druckmedien, die eine Harzschicht aufweisen, die auf einer Kunststofffolie oder Papier bereitgestellt ist. Die Hauptkomponente der Deckschicht ist ein wasserlösliches Harz oder ein in Wasser dispergierbares Harz, das bei Bedarf andere Zusätze, wie zum Beispiel eine kationische Verbindung, ein oberflächenaktives Mittel oder einen Füllstoff, enthalten kann.
Das wasserlösliche Harz schließt zum Beispiel ein: Polyvinylalkohol und modifizierte Polyvinylalkohole, wie zum Beispiel anionisch modifizierten Polyvi nylalkohol und acetalmodifizierten Polyvinylalkohol; wasserbasiertes Polyurethan; Polyvinylpyrrolidon und modifizierte Polyvinylpyrrolidone, wie zum Beispiel ein Copolymer aus Vinylpyrrolidon und Vinylacetat, ein Copolymer aus Vinylpyrrolidon und Dimethylaminoethylmethacrylat, ein Copolymer aus quaternärem Vinylpyrrolidon und Dimethylaminoethylmethacrylat und ein Copolymer aus Vinylpyrrolidon und Methacrylamidopropyltrimethylammoniumchlorid; modifizierte Cellulose, wie zum Beispiel kationisierte Hydroxyethylcellulose, und wasserlösliche Celluloseharze, wie zum Beispiel Carboxymethylcellulose, Hydroxyethylcellulose und Hydroxypropylcellulose; Kunstharze, wie zum Beispiel Polyester, Polyacrylsäure(ester), Melaminharz, oder modifizierte harze derselben, ein Pfropfcopolymer, das wenigstens Polyester und Polyurethan enthält; und Naturharze, wie zum Beispiel Albumin, Gelatine, Casein, Stärke, kationisierte Stärke, Gummi Arabicum und Natriumalginat. Das wasserdispergierbare Harz schließt zum Beispiel ein: Polyvinylacetat, ein Copolymer aus Ethylen und Vinylacetat, Polystyrol, ein Copolymer aus Styrol und (Meth)acrylatester, ein (Meth)acrylatesterpolymer, ein Copolymer aus Vinylacetat und (Meth)aerylat(ester), Poly(meth)acrylamid, ein (Meth)acrylamidcopolymer, ein Copolymer aus Styrol und Isopren, ein Copolymer aus Styrol und Butadien, Polyvinylether und ein Copolymer aus Silicon und Acrylsäure; ist aber nicht darauf begrenzt.
Alternativ kann bevorzugt eine kationische Verbindung als Material der Deckschicht des Druckmediums verwendet werden. Es kann eine beliebige kationische Verbindung verwendet werden, solange sie einen kationischen Bereich im Molekül aufweist. So sind zum Beispiel eingeschlossen: Kationische, oberflächenaktive Mittel auf Basis eines quaternären Ammoniumsalzes, wie zum Beispiel Monoalkylammoniumchlorid, Dialkylammoniumchlorid, Tetramethylammoniumchlorid, Trimethylphenylammoniumchlorid und das Ethylenoxidaddukt des Ammoniumchlorids, kationische, oberflächenaktive Mittel auf Basis von Aminsalzen, amphotere, oberflächenaktive Mittel mit einem kationischen Bereich, wie zum Beispiel Alkylbetain, Imidazoliumbetain und Alanin; und Polymere oder Oligomere, wie zum Beispiel kationisch modifiziertes Polyacrylamid, Copolymere aus Acrylamid und einem kationischen Monomer, Polyallylamin, Polyaminsulfon, Polyvinylamin, Polyethylenamin, Polyethylenimin, Harz aus Polyamid und Epichlorhydrin und Polyvinylpyridiniumhalogenid.
Weiter können Vinyloxazolidonpolymere oder seine Copolymere mit anderen Monomeren und Vinylimidazolpolymere oder seine Copolymere mit anderen, allgemein üblichen Monomeren verwendet werden.
Monomere, die für die vorstehend genannten Copolymere verwendbar sind, schließen ein: Methacrylat, Methacrylat, Acrylat, Acrylnitril, Vinylether, Vinylacetat, Ethylen und Styrol. Es kann auch kationisch modifizierte Cellulose verwendet werden.
Bevorzugte, kationische Verbindungen sind solche, die vorstehend aufgeführt sind, aber nicht auf diese begrenzt.
Was die Schichtdicke betrifft, ist es bevorzugt, eine Deckschicht mit 0,1 g/m² bis 100 g/m² Trockengewicht herzustellen. Bevorzugt kann die Deckschicht einschichtig oder mehrschichtig, wie zum Beispiel zweischichtig oder dreischichtig, sein.
Wenn die erfindungsgemäße Tinte auf ein Druckmedium aufgebracht wird, das eine Deckschicht aufweist, wie sie vorstehend beschrieben wurde, kann die Haarrissbildung verhindert werden. Zusätzlich kann die hohe Benetzungsfähigkeit des Pigmentes im Bezug auf die Deckschicht die schlechte Benetzungsfähigkeit des Farbstoffes kompensieren. Das heißt, durch Verwendung der erfindungsgemäßen Pigmenttinte und der Farbstofftinte in Mischung kann das Ausblutungsphänomen, das auftritt, wenn nur die Farbstofftinte verwendet wird, unterdrückt werden.
Als erstes wird ein Konfigurationsbeispiel des Hauptteils, nämlich des Kopfes, eines Tintenstrahldruckgerätes, das thermische Energie einsetzt, in 1 und 2 dargestellt.
1 ist eine Schnittansicht eines Kopfes 13 entlang des Tintenströmungspfades, und 2 ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 aus 1. Der Kopf 13 wird erhalten, indem ein Wärme erzeugender Kopf 15, der für das thermosensitive Drucken verwendet wird, auf eine Glas-, eine Keramik- oder eine Kunststoffplatte geklebt wird, die eine Rille 14 aufweist, durch die Tinte fließt. Der Wärme erzeugende Kopf 15 umfasst einen Schutzfilm 16, der aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Siliciumcarbid oder dergleichen gebildet ist, Elektroden 17-1 und 17-2 aus Aluminium, Gold, einer Legierung aus Aluminium und Kupfer und dergleichen hergestellt ist, eine Wärme erzeugende Widerstandsschicht 18, die aus einer Substanz mit hohem Schmelzpunkt, wie zum Beispiel HfB₂, TaN und TaAl gebildet ist, und einen hochgradig Wärme abstrahlenden Träger 20 aus Silicium, Aluminium und Aluminiumnitrid.
Wenn ein Element einer elektrischen Signalinformation an die Aluminiumelektroden 17-1 und 17-2 angelegt wird, wird der Bereich des Wärme erzeugenden Kopfes 15, der mit n bezeichnet ist, schnell erhitzt, wird eine Blase in der Tinte, die hier berührt, erzeugt, der Meniskus 23 tritt unter diesem Druck hervor und die Tinte wird ausgestoßen, wodurch ein Tintentröpfchen 24 gebildet wird, und fliegt aus der Abgabedüse 22 auf ein Druckmedium 25.
3 zeigt ein dreidimensionale Ansicht eines Mehrfachkopfes, der aus einem Feld aus vielen Köpfen, wie sie in 1 dargestellt sind, besteht. Der entsprechende Mehrfachkopf wird hergestellt durch enges Ankleben eines Wärme erzeugenden Kopfes 28, der dem in 1 beschriebenen ähnelt, an eine Glasplatte 27, die eine Vielzahl von Rillen 26 aufweist. Außer dem Mehrfachkopf, der eine Glasplatte verwendet, wie es vorstehend dargestellt ist, können Mehrfachköpfe, die Kunststoffmaterialien verwenden, ebenfalls in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Wenn ein Mehrfachkopf aus Kunststoffmaterial verwendet wird, ist der Kopf bevorzugt Wasser abstoßend, um die Tinte davon abzuhalten, am Düsenbereich festzukleben. Eine Wasser abstoßende Schicht 901, die Siliciummaterial oder Fluormaterial enthält und auf den Düsenbereich aufgebracht ist, kann den Düsenbereich mit Wasserabstoßungsfähigkeit versehen. Eine solche Schicht kann gebildet werden, indem ein Wasser abstoßendes Mittel, das ein Siliciummaterial oder Fluormaterial enthält, aufgebracht wird.
4 zeigt eines der Beispiele des Tintenstrahldruckgerätes, das den vorstehend beschriebenen Kopf eingebaut enthält. In 4 bezeichnet die Bezeichnungszahl 61 eine Klinge, die als Wischelement dient, deren eines Ende durch ein Klingenhalteelement gehalten wird, wodurch es ein stationäres Ende wird und das Ganze wie ein Ausleger gestaltet ist. Die Klinge 61 ist in einer Position in Machbarschaft zum durch den Druckkopf 65 bedienten Druckbereich angeordnet und in einer solchen Gestalt gehalten, dass sie im Fall dieses Beispiels in die Bewegungsroute des Druckkopfes 65 hineinragt. Bezeichnungszahl 62 bezeichnet eine Abdeckung auf der Oberfläche der Ausstoßdüsen des Druckkopfes 65, die an der Parkposition neben der Klinge 61 positioniert ist und so angeordnet ist, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des Druckkopfes 65 bewegt, so dass sie gegen die Tintenausstoßdüse drückt und die Abdeckung durchführt. Darüber hinaus bezeichnet die Bezeichnungszahl 63 eine Tintenabsorptionseinrichtung, die neben der Klinge 61 angeordnet ist, die in einer Gestalt behalten wird, in der sie gemeinsam mit der Klinge 61 in die Bewegungsroute des Druckkopfes 65 hineinragt.
Ein Ausstoßwiederherstellungsbereich 64 umfasst die vorstehend genannte Klinge 61, die vorstehend genannte Abdeckung 62 und die vorstehend genannte Tintenabsorptionseinrichtung 63, und Feuchtigkeit, Staub und dergleichen auf der Tintenausstoßdüse werden durch die Klinge 61 und die Tintenabsorptionseinrichtung 63 entfernt.
Die Bezeichnungszahlen 65 beziehungsweise 66 bezeichnen einen Druckkopf der mit einer Einrichtung zum Erzeugen von Ausstoßenergie ausgerüstet ist und Tinte auf das Druckmedium, das der Ausstoßdüsenfläche gegenüber angeordnet ist, aus einer Ausstoßdüse, die zum Durchführen des Druckvorgangs angeordnet ist, abgibt, und einen Wagen zum Beladen und Bewegen des Druckkopfes 65. Der Wagen 66 ist gleitfähig mit einer Führungsstange 67 verbunden und ein Teil des Wagens 66 ist mit dem Riemen 69, der durch einen Motor 68 angetrieben wird, verbunden (nicht dargestellt). Dadurch wird der Wagen 66 dazu in die Lage versetzt, sich entlang der Führungsstange 67 zu bewegen, wodurch er den Druckkopf 65 dazu befähigt, sich durch den Druckbereich und die angrenzenden Bereiche zu bewegen.
Die Bezeichnungszahlen 51 beziehungsweise 52 bezeichnen einen Papierzufuhrbereich zum Einführen eines Druckmediums und eine Papierzufuhrwalze, die durch einen nicht dargestellten Motor angetrieben wird.
Durch diese Bestandteile wird das Druckmedium in eine Position zugeführt, die der Ausstoßdüsenfläche des Druckkopfes 65 gegenüberliegt, und das Papier wird im Rahmen des Druckablaufes in den Papierausgabebereich abgegeben, der mit der Papierausgabewalze 53 versehen ist.
Beim Rücklauf des Druckkopfes 65 in die Parkposition am Ende eines Ausdruckes oder dergleichen bei der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird die Abdeckung 62 des Ausstoßwiederherstellungsbereiches 64 aus der Bewegungsroute des Druckkopfes 65 zurückgezogen, wohingegen die Klinge 61 in die Bewegungsroute hineinragt. Als Ergebnis wird die Ausstoßdüsenfläche des Druckkopfes 65 gewischt. Wenn die Abdeckung 62 die Ausstoßdüsenfläche des Druckkopfes 65 durch Aufdrücken abdeckt, bewegt sich die Abdeckung 62 in der Art, dass sie in die Bewegungsroute des Druckkopfes hineinragt.
Wenn der Druckkopf 65 sich aus der Parkposition zur Druckstartposition bewegt, befinden sich die Abdeckung 62 und die Klinge 61 in den gleichen Positi onen wie beim vorstehend beschriebenen Wischen. Als Ergebnis wird die Ausstoßdüsenfläche des Druckkopfes 65 auch bei dieser Bewegung gewischt.
Die vorstehend beschriebene Bewegung des Druckkopfes 65 in die Parkposition wird nicht nur nach Vervollständigung des Ausdruckes und zum Wiederherstellen der Ausstoßfähigkeit durchgeführt, sondern der Druckkopf 65 bewegt sich auch in festgelegten Zeitabständen zur Parkposition, die dem Druckbereich benachbart liegt, während er sich zum Drucken durch die Druckfläche bewegt, und das vorstehend beschriebene Wischen wird mit dieser Bewegung durchgeführt.
5 zeigt eines der Beispiele eines Tintenzufuhrelementes für den Kopf, nämlich eine Tintenpatrone 45 zum Speichern der Tinte, die mittels einer Röhre zugeführt wird. Hier bezeichnet die Bezeichnungszahl 40 einen Tintenspeicherbereich zum Lagern des Tintenvorrates, zum Beispiel eine Tintentasche, an deren Spitze ein Gummistopfen 42 bereitgestellt ist. Indem eine Nadel (nicht dargestellt) in diesen Stopfen 42 eingeführt wird, wird dafür gesorgt, dass die Tinte im Tintensack 40 dem Kopf zugeführt wird. Bezeichnungszahl 44 bezeichnet ein Tintenabsorptionselement zum Aufnehmen der Abfalltinte. Was den Tintespeicherbereich betrifft, ist es für die vorliegende Erfindung bevorzugt, dass die Oberfläche, die mit der flüssigen Tinte in Kontakt kommt, aus Polyolefin und insbesondere aus Polyethylen besteht.
Ein erfindungsgemäßes Tintenstrahldruckgerät ist nicht auf solche begrenzt, die einen Kopf und eine Tintenpatrone in getrennter Form umfassen, wie es vorstehend erwähnt ist, sondern kann auch angemessen mit integrierten Druckköpfen eingesetzt werden, wie sie in 6 dargestellt sind. In 6 bezeichnet eine Bezeichnungszahl 70 eine Druckeinheit, die einen Tintenspeicherbereich zum Speichern der Tinte, wie zum Beispiel ein Tintenabsorptionselement, enthält, und die Tinte, die im Tintenabsorptionselement enthalten ist, wird als Tintentröpfchen aus dem Kopfbereich 71 abgegeben, der eine Vielzahl von Düsen aufweist. Als Material für ein Tintenabsorptionselement wird bevorzugt Polyurethan verwendet.
Als nächstes wird als eine andere Ausführungsform eines Tintenstrahldruckgerätes, das mechanische Energie geschickt ausnutzt, ein Tintenstrahldruckgerät vom auf-Abruf-Typ beschrieben, das einen Düsen formenden Träger mit einer Vielzahl von Düsen, Druck erzeugende Vorrichtungen, die aus einem piezoelektrischen Material bestehen, und ein elektrisch leitendes Material, das den Düsen gegenüberliegend bereitgestellt ist, und eine Tinte, die um die Druck erzeugenden Vorrichtungen herum gefüllt ist, umfasst, wobei die Druck erzeugenden Vorrichtungen durch eine angelegte Spannung geändert werden, wodurch sie Tröpfchen aus Tinte aus den Düsen ausstoßen. Ein Beispiel der Konstruktion eines Druckkopfes, der eine Hauptkomponente eines solchen Druckgerätes darstellt, ist in 7 veranschaulicht.
Der Kopf besteht aus einem Tintenflusspfad 80, der mit einer Tintenkammer (nicht dargestellt) verbunden ist, einer Düsenplatte 81, durch die Tintentröpfchen mit einem gewünschten Volumen ausgestoßen werden, einer Vibrationsplatte 82 zum direkten Einbringen eines Druckes in die Tinte, einem piezoelektrischen Element 83, das an die Vibrationsplatte 82 angeklebt ist und sich gemäß einem elektrischen Signal einer Änderung unterzieht, und einem Träger 84, der darauf angepasst ist, die Düsenplatte 81, die Vibrationsplatte 82 und dergleichen auf sich zu tragen und zu befestigen.
In 7 wird der Tintenschlusspfad 80 mit einem lichtempfindlichen Harz oder dergleichen gebildet. Die Düsenplatte 81 ist aus Metall hergestellt, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl oder Nickel, und eine Ausstoßöffnung 85 dieser Platte wird durch Elektroformung, Ausstanzen durch Druckbearbeitung oder dergleichen gebildet. Die Vibrationsplatte 82 wird mit einem Film aus einem Metall, wie zum Beispiel rostfreiem Edelstahl, Nickel oder Titan, und einem Harzfilm mit hohem Modul oder dergleichen gebildet. Das piezoelektrische Element 83 besteht aus einem dielektrischen Material, wie zum Beispiel Bariumtitanat oder PZT (Bleizirconattitanat, Pb[ZrTi]O₂).
Der Druckkopf mit der vorstehend beschriebenen Konstruktion wird so betrieben, dass eine impulsförmige Spannung an das piezoelektrische Element 83 angelegt wird, wodurch eine Beanspruchung erzeugt wird, die eine mechanische Spannung aufbaut, dass dann die Vibrationsplatte 82, die an das piezoelektrische Element 83 geklebt ist, durch die Energie der Beanspruchung verformt wird, und dass schließlich die Tinte im Tintenflusspfad 80 dadurch senkrecht unter Druck gesetzt wird, wodurch Tintentröpfchen (nicht dargestellt) aus der Ausstoßöffnung 85 der Düsenplatte 81 ausgestoßen werden, wodurch das Drucken durchgeführt wird.
Ein solcher Druckkopf wird verwendet, indem er in ein Tintenstrahldruckgerät ähnlich dem, das in 4 dargestellt ist, eingebaut wird. Betriebseinzel heiten des Tintenstrahldruckgerätes können in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben, weist gemäß der Erfindung eine Tinte, die ein selbstdispergierendes Pigment, ein Pigment, das in einem wässrigen Medium mit Hilfe eines polymeren Dispergiermittels dispergierbar ist, und das polymere Dispergiermittel enthält, eine hervorragende Lagerstabilität auf, da der Dispersionszustand der Pigmente stabil beibehalten wird, selbst wenn die Menge des polymeren Dispergiermittels verringert wird, was wahrscheinlich darauf zurückzuführen ist, dass das selbstdispergierende Pigment (das erste Pigment) als Dispergiermittel für das zweite Pigment dient, das durch das polymere Dispergiermittel dispergiert wird. Auf der anderen Seite ergibt, wenn mit dieser Tinte auf Papier gedruckt wird, diese Tinte Tintenpunkte mit angemessener Breite und einheitlicher Bilddichte und fast ohne Verschmieren, wobei sich die feinen Teilchen der Pigmentzusammenballungen einheitlich in den Punkten verteilen, wahrscheinlich weil die Zusammenballung von Pigmenten aufgrund der Wechselwirkung zwischen dem zweiten Pigment und dem polymeren Dispergiermittel auf dem Druckmedium durch das erste Pigment abgemildert wird. Zusätzlich kann gemäß der Erfindung das Ankleben der Tinte an der Wasser abstoßenden Düsenfläche sehr wirksam verhindert werden, wodurch zuverlässiges Tintenstrahldrucken durchgeführt werden kann.
Weiter weist eine erfindungsgemäße Tinte eine gleich bleibend schlechte Benetzbarkeit der Düsenfläche auf. Hier bedeutet „schlechte Benetzbarkeit", dass die Tinte kaum an der Düsenfläche kleben bleibt oder leicht entfernt werden kann, selbst wenn sie daran fest klebt. So wird die Genauigkeit der Richtung des Tintenausstoßes gleich bleibend, was sehr wirksam ist bei der zuverlässigen Erzeugung von hochqualitativen Bildern. Weiter nehmen bei einer anderen erfindungsgemäßen Tinte, die einen Farbstoff zusätzlich zum ersten Pigment, zum zweiten Pigment und zum polymeren Dispergiermittel enthält, die Pigmentzusammenballungen eine teilchenförmige Form an auf dem Druckmedium an, wahrscheinlich weil die Zugabe eines Farbstoffes die Aggregationskraft des zweiten Pigmentes noch weiter dämpft und der Farbstoff die teilchenförmigen Zusammenballungen umgibt. Insgesamt wird die Unregelmäßigkeit des ausgedruckten Bildes unterdrückt. Diese Wirkung wird in bemerkenswertem Ausmaß als Unterdrückung oder Verhinderung der Haarrissbildung beobachtet, wenn das Tintenstrahldrucken auf einem Druckmedium mit schlechter Tintenabsorptionsfähigkeit ausgeführt wird.
Beispiele
Beispiele gemäß den vorstehend erwähnten Ausführungsformen werden beschrieben.
Beispiel 1
8 ist eine Seitenansicht, die schematisch ein Druckgerät vom Vollzeilentyp gemäß dem ersten Beispiel der Erfindung veranschaulicht.
Dieses Druckgerät 1 nutzt ein Tintenstrahldruckverfahren, bei dem das Drucken durchgeführt wird, indem eine Tinte aus Mehrfachköpfen vom Vollzeilendrucktyp (Ausstoßbereiche) ausgestoßen wird, die auf festgelegten Positionen entlang der Richtung, in der ein Druckmedium als Druckmedium transportiert wird (in der Richtung, die durch den Pfeil A in der Zeichnung dargestellt ist), angeordnet sind. Das Druckgerät wird betrieben unter Steuerung einer Steuerschaltung (nicht dargestellt).
Jeder Druckkopf 101Bk, 101C, 101M und 101Y der Kopfgruppe 101g besitzt etwa 7200 Tintenausstoßöffnungen, die in Querrichtung zur Transportrichtung eines Druckpapiers 103 angeordnet sind (Richtung senkrecht zum Blatt, wie es in der Zeichnung dargestellt ist), wobei die Transportrichtung durch den Pfeil A in der Zeichnung dargestellt ist. Das Druckgerät kann auf ein Druckpapier mit einer Maximalgröße von A3 ausdrucken.
Das Druckpapier 103 wird in der Richtung A mit Hilfe der Drehung eines Paares von Friktionswalzen 114, die durch einen Transportmotor angetrieben sind, transportiert, durch ein Paar Führungsplatten 115 so geführt, dass die Blattoberkanten zueinander ausgerichtet sind, und durch ein Transportband 111 transportiert. Das Transportband 111, das ein Endlosband darstellt, wird von zwei Walzen 112 und 113 getragen, und der Versatz in Vertikalrichtung seines oberen Seitenbereichs wird durch eine Platte 104 eingestellt. Wenn die Walze 113 drehend angetrieben wird, wird das Druckpapier transportiert. Das Druckpapier 103 wird auf dem Transportband 111 durch elektrostatische Aufladung gehalten. Die Walze 113 wird durch eine Antriebsquelle, wie zum Beispiel einen Motor, die nicht in der Zeichnung dargestellt ist, in einer solchen Richtung drehend angetrieben, dass das Druckpapier 113 in der Richtung transportiert wird, die durch den Pfeil A dargestellt ist. Das Druckpapier 113, das bedruckt worden ist, während es auf dem Transportband 111 transportiert wurde, wird auf eine Stapelaufnahme 116 ausgeworfen.
Druckköpfe einer Druckkopfgruppe 101g, die aus einem Kopf 101Bk zum Ausstoß einer schwarzen Tinte und Köpfen zum Ausstoß von Farbtinten (einem cyanblauen Kopf 101C, einem magentaroten Kopf 101M und einem gelben Kopf 101Y) besteht, sind in der Richtung A angeordnet, in der das Druckpapier 103 transportiert wird. Der Ausdruck von schwarzen Schriftzeichen und Farbbildern wird durchgeführt, indem die jeweiligen Tinten aus den jeweiligen Druckköpfen ausgestoßen werden.
10 ist ein Blockdiagramm, das ein Steuersystem eines Druckgerätes 1 vom Vollzeilentyp aus 8 veranschaulicht.
Eine Systemsteuereinrichtung 201 schließt einen Mikroprozessor, einen Festwertspeicher zum Speichern eines Steuerprogramms, das in diesem Gerät ausgeführt wird, und Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), der als Arbeitsbereich verwendet wird, wenn der Mikroprozessor die Steuerung durchführt, ein und steuert das gesamte Gerät. Ein Motor 204 dreht die Walze 113, die in 6 dargestellt ist, um das Druckpapier zu transportieren, wobei sein Antrieb durch einen Treiber 202 gesteuert wird.
Ein Anwendungsrechner 206 überträgt die auszudruckenden Informationen auf das Druckgerät 1 dieser Ausführungsform und steuert die Druckoperation. Eine Empfangspuffer 207 speichert die Daten aus dem Anwendungsrechner 206 zwischen, bis die Systemsteuereinrichtung 201 die Daten liest. Ein Seitenspeicher 208 ist ein Speicher zum Erweitern der zu druckenden Daten auf Bilddaten und besitzt die Speichergröße, die für den Ausdruck erforderlich ist. Obwohl der Seitenspeicher 208 so beschrieben ist, dass er in dieser Ausführungsform in der Lage ist, die Daten für ein Blatt Druckpapier zu speichern, ist nicht daran gedacht, die vorliegende Erfindung auf eine bestimmte Speichergröße zu begrenzen.
Der Puffer 209P speichert die zu druckenden Daten zwischen, und seine Speicherkapazität schwankt abhängig von der Anzahl der Ausstoßöffnungen der Druckköpfe. Eine Drucksteuereinrichtung 210 wird bereitgestellt, um unter Leitung der Systemsteuereinrichtung 201 den Antrieb der Druckköpfe korrekt zu steuern und steuert die Antriebsfrequenz, die Anzahl der zu druckenden Daten und dergleichen. Ein Treiber 211 steuert die Druckköpfe 101Bk, 101C, 101M und 101Y im Bezug auf den Ausstoß ihrer jeweiligen Tinten und wird durch die Signale der Drucksteuereinrichtung 210 gesteuert.
Im vorstehend beschriebenen System werden die Druckdaten vom Anwendungsrechner 206 auf den Empfangspuffer 207 übertragen, wo sie zwischengespeichert werden. Die Druckdaten, die im Empfangspuffer 207 gespeichert sind, werden durch die Systemsteuereinrichtung 201 gelesen und auf die Puffer 209S und 209P erweitert. Und Papierstau, Tintenmangel oder Papiermangel und dergleichen können durch verschiedene Nachweissignale von einem Problemsensor 222 festgestellt werden.
Die Drucksteuereinrichtung 210 steuert die Ausstoßoperation eines jeden Druckkopfes auf Grundlage der Druckdaten in den Puffern 209S und 209P und der Flüssigkeitsbehandlungsdaten.
In diesem Beispiel waren die Tintenausstoßöffnungen eines jeden Druckkopfes in einer Dichte von 600 dpi angeordnet, und das Drucken wurde mit einer Druckdichte von 600 dpi in einer Richtung durchgeführt, die der Transportrichtung des Druckpapiers entsprach. Entsprechend beträgt die Druckdichte des ausgedruckten Bildes in diesem Beispiel 600 dpi sowohl horizontal als auch vertikal. Die Ausstoßfrequenz eines jeden Druckkopfes betrug 4 kHz und jeder Druckkopf stieß 15 pl pro Ausstoß aus.
Im Tintenstrahldruckgerät dieses Beispiels ist die Entfernung Di zwischen dem schwarzen Kopf 101Bk und dem cyanblauen Kopf 101C relativ groß, wie es in 8 dargestellt ist, was die Farbmischung aufgrund von federartigen Ausblühungen an der Grenze zwischen einem Bereich, der mit einer schwarzen Tinte bedruckt ist, und einem Bereich, der mit einer Farbtinte bedruckt ist, verhindern kann. Wenn allerdings ausschließlich ein Druckmedium mit einer Deckschicht verwendet wird, kann der Abstand Di, weil federartige Ausblühungen an sich verhindert werden, kleiner gemacht werden, was es ermöglicht, die Geräteabmessungen zu verkleinern.
Die Zusammensetzung der schwarzen Tinte, die in diesem Beispiel verwendet wurde, ist im Folgenden dargestellt. In den im Folgenden dar gestellten Ta bellen macht die Gesamtmenge der Komponenten 100 Gewichtsteile aus und Acetylenol EH ist ein Produkt von Kawaken Fine Chemicals Co., Ltd.. Tabelle 1
Die Pigmentdispersionen wurden wie folgt hergestellt: 300 g saures Kohlenstoffschwarz (Handelsname MA-77, pH-Wert = 3,0, ein Produkt von Mitsubishi Chemical Industries, Ltd.) wurden mit 100 ml Wasser gemischt, wozu dann tropfenweise 450 g Natriumhypochlorid (aktive Chlorkonzentration 12%) gegeben wurden und schließlich 10 Stunden bei 100 bis 105°C gerührt wurde. Die so erhaltene Aufschlemmung wurde mit TOYO-Filterpapier Nr. 2 (von Advantist Co., Ltd.) abfiltriert und die Pigmentteilchen vollständig mit Wasser gewaschen, dann der Pigmentnasskuchen in Wasser erneut dispergiert, um bis zu einer Leitfähigkeit von 0,2 μS unter Verwendung einer Umkehrosmosemembran zu entionisieren. Dann wurde die Pigmentdispersion (pH-Wert = 8 bis 10) bis auf eine Pigmentkonzentration von 10 % aufkonzentriert. So wurde eine Pigmentdispersion erhalten, in der ein anionisch aufgeladenes, selbstdispergierendes Kohlenstoffschwarz mit einer -COOH-Gruppe, die direkt an die Oberfläche gebunden ist, dispergiert war.
Die Pigmentdispersion 4 wurde wie folgt hergestellt: 5 Teile Copolymer aus Benzylmethacrylat und Methacrylat (Gewichtsverhältnis 1:1, Säurewert 400, mittleres Molekulargewicht 9000) als Dispergiermittel, 4 Teile Monoethanolamin und 81 Teile Wasser wurden gemischt. Dann wurde die Mischung in einem Wasserbad auf 70°C erhitzt, um den Harzgehalt vollständig zu lösen. Harz kann manchmal nicht vollständig gelöst werden, wenn sein Gehalt zu gering ist. Entsprechend kann, wenn man vorhat, Harz aufzulösen, eine Lösung mit einem gewünschten Harzgehalt hergestellt werden, indem eine zuvor hergestellte Lösung mit einem hohen Harzgehalt verdünnt wird. Zu dieser Lösung wurden 10 Teile Russschwarz mit einer Oberfläche nach BET von 150 m²/g und einer Ölabsorpti onsfähigkeit nach DBP von 50 ml/g gegeben, das in einer wässrigen Lösung ohne ein Dispergiermittel nicht dispergierbar ist, und die Lösung wurde 30 Minuten lang vorgemischt. Dann wurde die folgende Operation durchgeführt, um die Pigmentdispersion 2 zu erhalten, in der das Kohlenstoffschwarz im wässrigen Medium mit der Hilfe eines Dispergiermittels dispergiert war.
Dispergiervorrichtung: Side Grinder (Igarashi Machine Industry Co., Ltd.)
Mahlmittel: Zirconiumoxidperlen mit 1 mm Durchmesser
Packung des Mahlmittels: 50 Vol.-%
Mahldauer: 3 h
Zentrifugieren: 12000 U/min, 20 min
Die so erhaltene Tinte weist einen Ka-Wert von 0,32 ml/m²·ms^1/2 auf.
Die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Tinte wurde in einen Tintentank eines Tintenstrahldruckgerätes, das vorstehend beschrieben wurde, gefüllt, und es wurde ein Ausdruck mit einer Ausstoßfrequenz von 7,2 kHz durchgeführt. Die Auflösung des Druckgerätes betrug 360 dpi × 720 dpi, und die Düsenfläche war mit einem Tintenabstoßmittel auf Siliciumbasis behandelt worden. Als Ergebnis wurde ein gutes ausgedrucktes Bild mit großer Punktgröße, hoher optischer Dichte, hoher Abriebbeständigkeit, hoher Punktrundheit und ohne weiße Streifen erhalten.
Die Tinte wurde von der Düsenfläche sehr gut abgestoßen. So wurde eine hohe Ausstoßleistung beibehalten. Nach 1 ×108 Impulsen wurden weder Ausstoßverstopfen noch unregelmäßiger Ausstoß beobachtet.
Beispiel 2
Eine andere schwarze Tinte kann die folgende Zusammensetzung aufweisen: Tabelle 2
Die Pigmentdispersion 2 wurde wie folgt hergestellt: 10 g Kohlenstoffschwarz mit einer Oberfläche nach BET von 230 m²/g und einer Ölabsorption nach DBP von 70 ml/100 g und 3,41 g p-Aminobenzoesäure wurden in 72 g Wasser vollständig gemischt und dann wurden 1,62 g Salpetersäure tropfenweise zugegeben und bei 70°C gerührt. Nach mehreren Minuten wurde eine Lösung aus 1,07 g Natriumnitrit in 5 g Wasser zugegeben und eine weitere Stunde gerührt. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde mit TOYO-Filterpapier Nr. 2 (von Advantist Co., Ltd.) filtriert und ihre Pigmentteilchen vollständig mit Wasser gewaschen, worauf in einem Ofen bei 90°C getrocknet wurde. Dann wurde Wasser zum Pigment gegeben, um eine 10 gew.-%ige, wässrige Pigmentlösung herzustellen. So wurde die Pigmentdispersion 2 erhalten, in der ein anionisch geladenes, selbstdispergierendes Kohlenstoffschwarz dispergiert wurde, das eine hydrophile Gruppe aufweist, die über eine Phenylgruppe an seine Oberfläche gebunden ist, wie es in der folgenden Formel dargestellt ist.
Die Pigmentdispersion 4 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die so erhaltene Tinte wies einen Ka-Wert von 0,4 ml/m²·ms^1/2 auf.
Die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Tinte wurde in einen Tintentank eines Tintenstrahldruckgerätes, das vorstehend beschrieben wurde, eingefüllt, und es wurde ein Ausdruck bei einer Ausstoßfrequenz von 7,2 kHz durchgeführt. Die Auflösung des Druckgerätes betrug 360 dpi × 720 dpi, und die Düsenfläche war mit einem Tintenabstoßmittel auf Siliciumbasis behandelt worden. Als Ergebnis wurde ein gutes ausgedrucktes Bild mit großer Punktgröße, hoher optischer Dichte, hoher Abriebbeständigkeit, hoher Punktrundheit und ohne weiße Streifen erhalten.
Die Tinte wurde von der Düsenfläche sehr gut abgestoßen. So wurde eine hohe Ausstoßleistung beibehalten. Nach 1 × 108 Impulsen wurden weder Ausstoßverstopfen noch unregelmäßiger Ausstoß beobachtet.
Eine andere schwarze Tinte kann die folgende Zusammensetzung aufweisen. Tabelle 3
Die Pigmentdispersion 3 wurde wie folgt hergestellt: Eine Lösung wurde hergestellt, indem 5 g konzentrierte HCl in 5,3 g Wasser gelöst wurden, wohinein 1,85 g Anthranilsäure bei 5°C gegeben wurden. Indem die Lösung der Anthranilsäure bei 10°C oder weniger gehalten wurde, wurde eine Lösung aus 8,7 g Natriumnitrit in 8,5 g Wasser (5°C) zugegeben und 15 min lang gerührt. Zu dieser Lösung wurden 20 g Russschwarz mit einer Oberfläche nach BET von 320 m²/g und einer Ölabsorption nach DBP von 120 ml/100 g gegeben und 15 min lang gerührt. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde mit TOYO-Filterpapier Nr. 2 (von Advantist Co., Ltd.) filtriert und ihre Pigmentteilchen vollständig mit Wasser gewaschen, worauf in einem Ofen bei 110°C getrocknet wurde. Dann wurde Wasser zum Pigment gegeben, um eine 10 gew.-%ige, wässrige Pigmentlösung herzustellen. So wurde die Pigmentdispersion 3 erhalten, in der ein anionisch geladenes, selbstdispergierendes Kohlenstoffschwarz dispergiert wurde, das eine hydrophile Gruppe aufweist, die über eine Phenylgruppe an seine Oberfläche gebunden ist, wie es in der folgenden Formel dargestellt ist.
Die Pigmentdispersion 4 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Tinte wurde in einen Tintentank eines Tintenstrahldruckgerätes, das vorstehend beschrieben wurde, eingefüllt, und es wurde ein Ausdruck bei einer Ausstoßfrequenz von 7,2 kHz durchgeführt. Die Auflösung des Druckgerätes betrug 360 dpi × 720 dpi, und die Düsenfläche war mit einem Tintenabstoßmittel auf Siliciumbasis behandelt worden. Als Ergebnis wurde ein gutes ausgedrucktes Bild mit großer Punktgröße, hoher optischer Dichte, hoher Abriebbeständigkeit, hoher Punktrundheit und ohne weiße Streifen erhalten.
Die Tinte wurde von der Düsenfläche sehr gut abgestoßen. So wurde eine hohe Ausstoßleistung beibehalten. Nach 1 × 108 Impulsen wurden weder Ausstoßverstopfen noch unregelmäßiger Ausstoß beobachtet.
Vergleichsbeispiel 1
Als Vergleichsbeispiel für die vorstehend beschriebenen Beispiele 1 bis 3 wurde eine Tinte der folgenden Zusammensetzung hergestellt. Die Tintendispersion 4 wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt.
Die gemäß vorstehender Beschreibung hergestellte Tinte wurde in einen Tintentank eines Tintenstrahldruckgerätes, das vorstehend beschrieben wurde, eingefüllt, und es wurde ein Ausdruck bei einer Ausstoßfrequenz von 7,2 kHz durchgeführt. Die Auflösung des Druckgerätes betrug 360 dpi × 720 dpi, und die Düsenfläche war mit einem Tintenabstoßmittel auf Siliciumbasis behandelt worden. Als Ergebnis wurde ein gedrucktes Bild mit kleiner Punktgröße, geringer Abriebbeständigkeit, schlechter Punktrundheit und weißen Streifen erhalten. Die Tinte wurde schlecht von der Düsenfläche abgestoßen. So trat nach 1 × 108 Impulsen offensichtlich Ausstoßverstopfen oder unregelmäßiger Ausstoß auf.
Eine Tinte umfasst ein erstes Pigment, ein zweites Pigment, ein Polymerdispergiermittel und ein wässriges Medium, wobei das erste Pigment ein selbstdispergierendes Pigment darstellt, das an seiner Oberfläche wenigstens eine anionische Gruppe trägt, die direkt oder über eine Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist, das zweite Pigment im wässrigen Medium durch das Polymerdispergiermittel dispergiert wird und das Polymerdispergiermittel ein Copolymer aus Benzylmethacrylat als Monomereinheit und Methacrylsäure als Monomereinheit darstellt. Diffusion dieser Tinte im Druckmedium wird in Querschnittsrichtung unterdrückt, aber nicht in horizontaler Richtung. So kann die Tinte einen Tintenpunkt ausbilden, der eine angemessene Punktgröße und eine einheitliche und hohe Dichte im Punkt aufweist bei geringem federartiger Ausblühen oder Verschmieren.

Claims

Tinte, umfassend ein erstes Pigment, ein zweites Pigment, ein Polymerdispergiermittel und ein wässriges Medium wobei das erste Pigment ein selbstdispergierendes Pigment darstellt, das an seiner Oberfläche wenigstens eine anionische Gruppe trägt, die direkt oder über eine Atomgruppe an die Oberfläche gebunden ist, das zweite Pigment im wässrigen Medium durch das Polymerdispergiermittel dispergiert wird und das Polymerdispergiermittel ein Copolymer aus einer Benzylmethacrylatmonomereinheit und einer Methacrylsäuremonomereinheit darstellt.
Tinte nach Anspruch 1, worin die Benzylmethacrylatmonomereinheit und die Methacrylsäuremonomereinheit in einem molaren Verhältnis von 1:1 vorhanden sind.
Tinte nach Anspruch 1, worin das zweite Pigment eine spezifische Oberfläche nach BET von 300 m²/g oder weniger und eine Ölabsorption nach DBP von 150 mg/100g oder weniger aufweist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Atomgruppe ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem substituierten oder unsubstituierten Alkylen mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, einem substituierten oder unsubstituierten Phenylen und einem substituierten oder unsubstituierten Naphthylen.
Tinte nach Anspruch 4, worin das Polymerdispergiermittel ein Copolymer darstellt, das eine Monomereinheit enthält, die einen aromatischen Ring aufweist.
Tinte nach Anspruch 5, worin die Monomereinheit ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Styrol, α-Methylstyrol, Benzylacrylat, Benzylmethacrylat, Phenylacrylat und Phenylmethacrylat.
Tinte nach Anspruch 5 oder 6, worin die Monomereinheit Benzylmethacrylat darstellt.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die anionische Gruppe, die an das erste Pigment gebunden ist, ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus -COOM, -SO₃M, -PO₃HM und -PO₃M₂, -SO₂NH₂, -SO₂NHCOR, worin M ein Wasserstoffatom, ein Alkalimetall, ein Ammonium oder ein anorganisches Ammonium und R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine substituierte oder unsubstituierte Phenylgruppe oder eine substituierte oder unsubstituierte Naphthylgruppe darstellen.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin das Polymerdispergiermittel ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 2000 bis 30000 aufweist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Polymerdispergiermittel einen Säurewert von 100 bis 500 aufweist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin das Polymerdispergiermittel in eine Menge von 10 bis 200 Gew.-% des zweiten Pigmentes enthalten ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin das zweite Pigment in der Tinte dispergiert wird, indem es das Polymerdispergiermittel an seiner Oberfläche adsorbiert.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das erste Pigment in einem Verhältnis zum zweiten Pigment von 95:5 bis 50:50 enthalten ist.
Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die Tinte einen Farbstoff enthält.
Tinte nach Anspruch 14, worin der Farbstoff ein anionischer Farbstoff ist.
Tinte nach Anspruch 15, worin der anionische Farbstoff ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus einem sauren Farbstoff, einem Direktfarbstoff und einem Reaktivfarbstoff.
Tinte nach Anspruch 16, worin der anionische Farbstoff eine Diazo- oder Triazo-Struktur aufweist.
Verwendung der Tinte nach Anspruch 1 oder Anspruch 17 für das Tintenstrahldrucken.
Tintenstrahldruckverfahren, umfassend folgende Schritte: • Ausstoßen einer Tinte auf ein Druckmedium durch einen Tintenstrahlprozess und • Erzeugen eines Bildes auf dem Druckmedium, wobei die Tinte eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17 darstellt.
Tintenstrahldruckgerät, umfassend einen Tintenaufbewahrungsteil, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält, und einen Tintenstrahlkopf zum Ausstoß der Tinte.
Tintenstrahldruckgerät nach Anspruch 20, worin wenigstens ein Teil eines Düsenbereiches des Tintenstrahlkopfes Wasser abstoßend ist.
Tintenstrahldruckgerät nach Anspruch 22 oder 21, worin wenigstens ein Teil eines Düsenbereiches des Tintenstrahlkopfes mit einem Wasser abstoßenden Siliciumfilm überzogen ist.
Druckeinheit, umfassend einen Tintenaufbewahrungsteil, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält, und einen Tintenstrahlkopf zum Ausstoß der Tinte.
Druckeinheit nach Anspruch 23, worin wenigstens ein Teil eines Düsenbereiches des Tintenstrahlkopfes Wasser abstoßend ist.
Druckeinheit nach Anspruch 23 oder 24, worin wenigstens ein Teil eines Düsenbereiches des Tintenstrahlkopfes mit einem Wasser abstoßenden Siliciumfilm überzogen ist.
Tintenpatrone, umfassend einen Tintenaufbewahrungsteil, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält, wobei die Patrone abnehmbar an einem Tintenstrahlkopf, der die Tinte ausstößt, angebracht ist und dem Tintenstrahlkopf, wenn sie daran angebracht ist, die Tinte zuführt.
Tintenpatrone nach Anspruch 26, worin wenigstens ein Teil eines Düsenbereiches des Tintenstrahlkopfes Wasser abstoßend ist.
Tintenpatrone, umfassend einen Tintenaufbewahrungsteil, der eine Tinte nach einem der Ansprüche 1 bis 17 enthält.