DE69630840T2

DE69630840T2 - Wässrige Tintenstrahltinte, Tintenstrahl-Aufzeichnungsverfahren und Verwendung dieser Tinte

Info

Publication number: DE69630840T2
Application number: DE69630840T
Authority: DE
Inventors: Isao Kimura; Hiroyuki Maeda; Masako Shimomura; Hidemi Kubota
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2016-08-31
Also published as: US6372818B1; EP0761782B1; EP0761782A1; DE69630840D1

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine wasserbasierte Tinte, die zweckmäßigerweise in einer Tintenstrahlaufzeichnung eingesetzt wird, in welcher eine Tinte ausgestoßen wird und als Tropfen aus einer Ausstoßöffnung (Öffnung bzw. Loch) herausfliegt, und in welcher diese Tintentropfen auf eine Oberfläche eines Aufzeichnungsmediums aufgetragen werden, um dadurch die Aufzeichnung durch zu führen, sowie auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und Instrumente, die eine solche Tinte verwenden, und insbesondere auf eine Tintenstrahltinte, die ein Verlaufen und Ausbluten verhindern kann und Bilder mit einer hohen Farbstärke erzeugen kann, und auf ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und die Verwendung einer solchen Tinte. Erfindungsgemäß werden zusätzliche Mechanismen, die zur Steigerung der Aufzeichnungsleistung der Instrumente erforderlich sind, ebenso vereinfacht, so dass ein Kostenanstieg effektiv gebremst wird und gleichzeitig eine Energieeinsparung erzielt werden kann.
Verwandter Stand der Technik
Bisher wurden prinzipiell wasserbasierte Tinten als Tintenstrahlaufzeichnungstinten eingesetzt, und zwar wegen der Sicherheit, des Geruchs und der gleichen. Es sind Tinten bekannt, in welchen eine oder mehrere verschiedene wasserlösliche Farbstoffe oder Pigmente als Färbematerialien eingesetzt werden und sie in Wasser oder einer Lösungsmittelmischung aus Wasser und einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel gelöst oder dispergiert vorliegen, wobei bei Bedarf und ein Benetzungsmittel, ein Farbstofflösezusatz, ein Antischimmelmittel und/oder dergleichen dazu hinzu gegeben wird. In den letzten paar Jahren hat sich eine Tintenstrahlaufzeichnung unter Verwendung solcher Tinten auffallend verbreitet, weil sie so viele Vorteile besitzt, nämlich dass die Tinten in einem Verhältnis von mehreren tausend Tropfen pro Sekunde ausgestoßen werden können, um eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung einfach durch zu führen, wobei kaum Geräusche verursacht werden, eine Vielfarbenaufzeichnung einfach durchgeführt werden kann, eine hochauflösende Aufzeichnung bewirkt werden kann und eine Aufzeichnung auf Normalpapier erzielt werden kann.
Mit der Entwicklung von billigen Personalcomputern und Hochleistungs-Personalcomputern und der Standardisierung der GUI-Umgebung in den letzten Jahren, wurde selbst eine Bildaufzeichnung durch Drucker oder dergleichen unter Erzielung der folgenden Eigenschaften wie Vielfarbenaufzeichung, einer hohen Qualität und einer hohen Schnelligkeit, sowie unter Erzielung einer hochauflösenden Aufzeichnung, einer Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung und dergleichen, erforderlich. Als Reaktion auf diese Anforderung, wurden hinsichtlich der Tintenstrahlaufzeichnung verschiedene technische Ideen vorgeschlagen, nämlich dass möglichst viel der färbenden Materialkomponente auf der Papieroberfläche belassen wird, um die optische Dichte der auszubildenden Bilder zu steigern, dass die Kanten der getrockneten Punkte scharf werden, und dass ein Verlaufen, Ausbluten und dergleichen verringert wird.
Als ein erstes Beispiel dafür offenbarte die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 58-13675 ein Verfahren zur Steuerung der Absorption und der Ausbreitung der Aufzeichnungspunkte in und auf dem Papier durch Zugabe von Polyvinylpyrrolidon zu einer Tinte. Als ein zweites Beispiel offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 3-172362 ein Verfahren zur Steuerung der Absorption einer Tinte und der Ausbreitung der Punkte durch Zugabe einer speziellen Mikroemulsion zu der Tinte.
Als ein drittes Beispiel, in welchem ein Sol-Gel-Übergangsphänomen bei der Tinte angewendet wird, beschreiben die offengelegten japanischen Patentanmeldung Nrn. 62-181372 und 1-272623, usw. eine Tinte, welche in einem Gelzustand bei Raumtemperatur vorliegt, aber durch Erwärmen sich in einen Solzustand umwandelt. Es wird ausgesagt, dass gemäß einer solchen Tinte das Eindringen der Tinte in das Papier gesteuert werden kann, weil die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium in einem Solzustand durchgeführt wird und die Tinte durch die Abkühlung sich in einen Gelzustand umwandelt.
Als ein viertes Beispiel offenbarte kürzlich die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 6-49399 eine Tinte, zur welcher eine Verbindung mit einer reversiblen und thermischen Geliereigenschaft zugegeben wird, und welche eine gute Färbefähigkeit und Fixierfähigkeit besitzt, welche wenig Verlaufen verursacht, welche Drucke mit einer ausgezeichneten Lagerungsstabilität gewährleistet und welche in ihrer Zuverlässigkeit ausgezeichnet ist, sowie ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und Instrumente, in welchen diese Tinte eingesetzt wird. Der technische Hintergrund davon basiert auf einem Phänomen, dass bei graduellem Erhitzen einer wässrigen Lösung eines speziellen wasserlöslichen Polymers seine Wasserlöslichkeit verringert wird, und die Lösung dadurch trübe wird (eine Temperatur, bei welcher dieses Phänomen auftritt, wird „Trübungspunkt" genannt).
Typische Beispiele des wasserlöslichen Polymers schließen Poly(N-isopropylacrylamid), Poly(vinylmethylether), Polyethylenoxid und Hydroxypropylcellulose mit ein. Da diese Polymere einen negativen Temperaturkoeffizienten bis zur Löslichkeit besitzen, liegen sie bei einer Temperatur, die nicht niedriger als der Trübungspunkt ist, in einem von der Lösung getrennten und abgeschiedenen Zustand vor. In einem solchen abgeschiedenen Zustand ist ein hydrophobes Mikrogel ausgebildet und die Viskosität der Lösung ist herabgesetzt. Falls die Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium in einem abgeschiedenen Zustand durchgeführt wird, ändert sich die Viskosität der Lösung zur ursprünglichen Viskosität, d. h., steigt an, und zwar auf Grund des Temperaturabfalls auf dem Aufzeichnungsmedium, und so kann die Eindringung der Tinte verhindert werden.
Als ein fünftes Beispiel zeigten M. Croucher et al., dass es Probleme mit den herkömmlichen homogenen Tinten gibt, und schlugen außerdem als eine zukünftige Tinte für das Tintenstrahlen eine heterogene Tinte vor, in der vorteilhafter Weise Latex eingesetzt wird [M. D. Croucher und M. L. Hair; „Design Criteria and Future Directions in Inkjet Ink Technology", Ind. Eng. Chem. Res., 28, 1712–1718 (1989)].
Das US-Patent Nr. 4,246,154 offenbart eine Tinte, in welcher Feinteilchen eines Vinylpolymers mit einem Farbstoff gefärbt sind und anionisch stabilisiert sind. Das US-Patent Nr. 4,680,332 offenbart ebenso eine heterogene Tinte, in welcher ein wasserunlösliches Polymer, das einen öllöslichen Farbstoff enthält und mit einem nicht-ionischen Stabilisator kombiniert vorliegt, in einem flüssigen Medium dispergiert ist. Ferner wurden in dem US-Patent Nr. 5,100,471 eine wasserbasierte Tinte vorgeschlagen, die ein Lösungsmittel und gefärbte Teilchen, die aus einem Polymerkern und einer Siliziumoxidhülle, an die ein Farbstoff durch eine kovalente Bindung gebunden ist, aufgebaut sind. Das Patent beschreibt, dass diese Tinte die folgenden Merkmale besitzt: sie erzeugt auf Papier eine leuchtendere Farbe, ist hinsichtlich Temperaturänderungen stabil und gewährleistet Bilder mit einer hohen Wasserfestigkeit.
Andererseits wurde als ein sechstes Beispiel in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 3-240586 vorgeschlagen, als eine nicht-wässrige Tinte eine Tinte einzusetzen, in welcher gefärbte Teilchen, die mit einem Harz beschichtet sind, welches in einem Dispersionsmedium aufquillt, in Kerosin oder dergleichen dispergiert vorliegen. In diesem Vorschlag wurde ausgesagt, dass die Tinte insbesondere zur Verhinderung des Verlaufens von Bildern und einer Verklumpung an der Öffnung zum Ausstoßen von Tintentropfen effektiv ist.
Als ein siebtes Beispiel offenbart die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 63-87279 als ein Mittel zur Aufzeichnung hochqualitativer Bilder, welche unabhängig vom Papier kein Verlaufen zeigen, ferner ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, in welchem auf ein Aufzeichnungsmedium aufgetragene Tinte bei einer höheren Temperatur (80 bis 140°C) als Raumtemperatur in einer solchen Art und Weise erwärmt wird, dass die Werte der physikalischen Eigenschaften der Tinte in Abhängigkeit der Kombination des Aufzeichnungspapiers und der Tinte gewünschte Werte annehmen.
Jedoch ist mit den vorstehend beschriebenen ersten und zweiten Beispielen des Stands der Technik ein Problem mit der Fixierfähigkeit der Tinte gegeben, und zwar dass aufgrund der Verhinderung des Eindringens in Papier die Tinte nicht in das Papier eindringt, sondern auf dem Papier lange Zeit verbleibt. Das Problem der Vermischung der Farben (Ausbluten) zwischen Tinten unterschiedlicher Farben tritt ebenso auf.
Die Tinte des dritten Beispiels, die auf dem Sol-Gel-Übergang basiert, besitzt das Problem, dass das Langzeitverhalten beeinflusst werden kann, und zwar auf Grund der Veränderung der Lagerungstemperatur der resultierenden Drucke, und das so eine Verfärbung durch Farbmischung und eine Übertragung auf Grund des Gebrauchs der Bilder auftritt.
Die Tinte, welche die reversibel und thermisch gelierende Verbindung des vierten Beispiels enthält genügt nicht einem Aufzeichnungsverfahren, in welchem ein Pixel mit einer hohen Geschwindigkeit in mehreren zehn Millisekunden oder kürzer aufgezeichnet wird, wie etwa in einer Tintenstrahlaufzeichnung, weil es einen wasserlöslichen Celluloseether verwendet, und so ist sein Viskositätsanstieg langsam. Wenn die Tinte für die Tintenstrahlaufzeichnung eingesetzt wird, muss eine solche Verbindung in einer niedrigen Konzentration eingesetzt werden, da die obere Grenze der Viskosität bei der Ausstoßung der Tinte höchstens 20 mPa·s ist. Es ist daher schwer, einen hinreichenden Verdickungseffekt zu erzielen.
Andererseits besitzt unter der Gruppe aus dem fünften Beispiel die Tinte, in welcher ein färbendes Material anionisch stabilisiert worden ist, das Problem, dass ein pH-Bereich, in welchem das färbende Material stabil dispergiert vorliegt, eng ist und der Auswahlbereich von Farbstoffen beschränkt ist. Zusätzlich besitzt sie Nachteile darin, dass deren gedruckte Punkte in der Ausreitung auf Papier klein sind und die erforderliche optische Dichte (OD) daher schwer zu erzielen ist. Hinsichtlich der Reduzierung der Fixierzeit, welche für eine Hochgeschwindigkeitsaufzeichnung erforderlich ist, hat die Tinte einen geringen Effekt, da die Fixierung nur von der Verdampfung und der Eindringung abhängt, und zwar ähnlich zu den herkömmlichen Bilderzeugungseinrichtungen bzw. -mitteln.
Gemäß einer anderen dispergierten Tinte, die ein Polymer umfasst, das einen öllöslichen Farbstoff enthält und mit einem nicht-ionischen Stabilisator kombiniert ist, kann der Auswahlbereich an Farbstoffen aufgeweitet werden. Wie die vorstehende Tinte besitzt diese Tinte jedoch einen geringen Effekt auf die Verkürzung der Fixierzeit, da die Fixierung auf einem Mechanismus beruht, der von der Verdampfung und der Eindringung abhängt. Zusätzlich ist die Tinte selbst hinsichtlich der Farbmischung (Ausbluten) zwischen den Tinten unterschiedlicher Farben nachteilhaft, da es eine lange Zeit zur Fixierung zwischen benachbarten Punkten bedarf.
Eine dispergierte Tinte von einer Struktur aus einem Polymerkern und einer Siliziumoxidhülle ist hinsichtlich der Dispersionsstabilität eines Pigments ausgezeichnet, gewährleistet aber keine hinreichende OD, da die Tinte kein besonderes Mittel zur Aggregation eines färbenden Materials auf der Oberfläche des Papiers besitzt. Zusätzlich hat die Tinte einen geringen Effekt bei der Reduzierung der Fixierzeit, da die Fixierung von der Verdampfung und Eindringung abhängt. Deshalb besitzt die Tinte das Problem, dass ein Ausbluten auftritt.
Als ein den vorstehend drei Beispielen gemeinsames Problem kann das Problem erwähnt werden, dass die Abreibbeständigkeit der aufgezeichneten Bilder schlecht ist, da die Haftung des färbenden Materials auf der Oberfläche des Papiers in solchen Tinten nicht berücksichtigt worden ist.
Das sechste Beispiel gemäß dem Stand der Technik hat Probleme mit dem Geruch, der Sicherheit und dergleichen, da es Kerosin als ein Dispersionsmedium verwendet.
In dem siebten Beispiel wird eine Aufzeichnung durch Erwärmen der Oberfläche des Papiers auf wenigstens 80°C bewirkt und es wird die Änderung der physikalischen Eigenschaften der auf das Papier aufgetragenen Tinte durch Erwärmung genützt. Da die Temperatur der Tinte durch ein sekundäres Erwärmen durch das Papier gesteigert wird, besitzt das Verfahren das Problem, dass die für einen Temperaturanstieg erforderliche Wärmemenge eine cal/g·°C oder höher ist, und so das Verfahren nicht effizient ist. Zusätzlich hat das Verfahren den Nachteil, dass, wenn die Temperatur auf 100°C oder höher gesteigert werden muss, ein Durchgang zum Austritt von erzeugtem Dampf vorgesehen werden muss, und so das eingesetzte Gerät groß wird. Ferner ist das Verfahren mit dem Problem verbunden, dass die Ausstoßfähigkeit eines Aufzeichnungskopfes auf Grund der Verdampfung von Wasser in der Tinte innerhalb einer Düse des Aufzeichnungskopfes, auf Grund der von dem erwärmten Papier ausgestrahlten Wärme verschlechtert ist, und als dessen Folge die Viskosität ansteigt.
Zum Ausstoß von Tintentropfen müssen wasserbasierte Tinten und insbesondere Tintenstrahltinten die folgenden physikalischen Eigenschaften haben: die Oberflächenspannung sollte nicht größer als 20 dyn/cm (bezogen auf die Rückfüllgeschwindigkeit) sein, die Viskosität sollte innerhalb eines Bereichs von 1 bis 20 mPa·s liegen, der pH-Wert sollte bei annähernd 3 bis 10 liegen und die Fixierzeit sollte kürzer als 20 Sekunden sein (sie sollte noch besser die kürzest mögliche Zeit sein).
Hier wird eine Übertragung von Tinte auf das Papier betrachtet. Bezüglich des Übertragungsphänomens einer Flüssigkeit auf Papier ist allgemein die Lucas-Washburn-Gleichung bekannt. Unter der Vorraussetzung, dass die Menge der übertragenen Flüssigkeit, des Rauheitsindex des Papiers, eines Absorptionskoeffizienten, der Übertragungszeit und des Zeitpunkts der Benetzung V, Vr, Ka, T bzw. Tw sind, ist für den Fall, dass die Flüssigkeit Wasser ist, die Menge V der übertragenen Flüssigkeit durch die folgende Gleichung gegeben:
In der Gleichung (1) bezieht sich Ka auf die physikalischen Eigenschaften von sowohl dem Papier als auch der Tinte und ist durch die folgende Gleichung gegeben:
wobei r ein Kapillarradius der Papierfaser ist, γ eine Oberflächenspannung der Flüssigkeit ist, θ ein Kontaktwinkel ist und η die Viskosität der Flüssigkeit ist.
Aus der Gleichung (1) ist ersichtlich, dass es zum Verbleib eines färbenden Materials auf der Oberfläche des Papiers erforderlich ist, die Eindringung der Tinte möglichst lange zu verzögern, nämlich den Ka-Wert möglichst klein zu machen (die Zeit der Verdampfung kann durch Verkleinerung des Ka ausgeweitet werden). Aus der Gleichung (2) ist ersichtlich, dass es nur notwendig ist, die Oberflächenspannung γ, die Viskosität η und den Kontaktwinkel θ klein, hoch bzw, groß zu machen, wenn es die physikalischen Eigenschaften einer Tinte erfordern. Jedoch sind die physikalischen Eigenschaften der Tintenstrahltinte wie vorstehend beschrieben verschiedentlich beschränkt. Es ist somit schwer Ka zu steuern.
Falls andererseits ein nicht wässriges Lösungsmittel, zum Beispiel Ethanol, als die Flüssigkeit eingesetzt wird, kann der Startzeitpunkt der Benetzung Tw in der Gleichung (1) vernachlässigt werden. Deshalb kann eine Fixierung beschleunigt werden. Jedoch wird der Ka-Wert größer und somit steigt der Eindringungseffekt, was zu einem Bild führt, auf welchem „ein Verlaufen" („feathering") in großem Maße auftritt. Zusätzlich wird der Term cos θ in der Gleichung (2) durch die Kombination der Tinte und des Papiers bestimmt. Deshalb hängt die Frage, ob die Qualität des Bildes gut oder schlecht ist von der Sorte des eingesetzten Papiers ab. Eine solche Tinte kann nämlich nicht unabhängig vom Papier sein.
Es wird angenommen, dass die vorstehend erwähnten Probleme selbst bei den herkömmlichen dispergierten Tinten aus färbendem Material auftreten, solange ihre Bilderzeugung von der Eindringung und Verdampfung abhängen.
Zusammenfassung der Erfindung
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Tintenstrahltinte bereit zu stellen, welche die mit dem Stand der Technik verbundenen Probleme lösen kann, und insbesondere das Auftreten von Verlaufen und Ausbluten verhindern kann und Bilder mit einer hohen Farbintensität erzeugen kann, sowie ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren und die Verwendung einer solchen Tinte zur Verfügung zu stellen.
Die vorstehende Aufgabe kann durch die nachstehend beschriebene Erfindung erzielt werden.
Erfindungsgemäß wird eine wasserbasierte Tinte für das Tintenstrahlen bereitgestellt, die eine flüssige Zusammensetzung umfasst, welche ein färbendes Material und ein flüssiges Medium enthält, wobei die Tinte ein Polymer, das eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, und eine Verbindung mit einer Licht-Wärme-Umwandlungsfunktion umfasst.
Erfindungsgemäß wird ebenso eine wasserbasierte Tinte für das Tintenstrahlen bereitgestellt, die eine flüssige Zusammensetzung umfasst, welche ein färbendes Material und ein flüssiges Medium enthält, wobei die Tinte ein Polymer, welches eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt und eine Gruppe besitzt, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, umfasst.
Erfindungsgemäß wird ferner ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bereitgestellt, welches das Ausstoßen von Tröpfchen einer Tinte, die ein färbendes Material und ein flüssiges Medium umfasst, aus einer Öffnung eines Aufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen ausstößt, um die Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium aufzubringen und um dadurch eine Aufzeichnung durchzuführen, wobei die Tinte irgendeine der vorstehend beschriebenen Tinten ist.
Erfindungsgemäß wird ferner noch ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren bereitgestellt, welches das Ausstoßen von Tröpfchen einer Tinte, die ein färbendes Material und ein flüssiges Medium umfasst, aus einer Öffnung eines Aufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen umfasst, um eine Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium durchzuführen, wobei die Tinte irgendeine der vorstehend beschriebenen Tinten ist und der Aufzeichnungskopf bei einer Temperatur von nicht höher als einer Umwandlungstemperatur der Tinte während der Aufzeichnung gehalten wird.
Erfindungsgemäß wird weiterhin noch eine Aufzeichnungseinheit bereitgestellt, die einen Tintenbehälterbereich, der die Tinte darin enthält, und einen Aufzeichnungskopf, aus dem die Tinte in der Form von Tintentröpfchen ausgestoßen wird, umfasst, wobei die Tinte irgendeine der vorstehend beschriebenen Tinten ist.
Erfindungsgemäß wird ferner noch ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät bereitgestellt, welches eine Aufzeichnungseinheit umfasst, die mit einem Tintenbehälterbereich, der die Tinte darin enthält, und einem Aufzeichnungskopf, aus dem die Tinte in der Form von Tintentröpfchen ausgestoßen wird, ausgestattet ist, wobei die Aufzeichnungseinheit die vorstehend beschriebene Aufzeichnungseinheit ist.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die 1A und 1B veranschaulichen typischerweise den Änderungszustand einer erfindungsgemäßen Tinte, welche ein Polymer mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft enthält, das eine Gruppe besitzt, die durch Belichtung mit Licht eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht.
1B veranschaulicht typischerweise einen Zustand, in welchem ein Färbemittel im Inneren der Polymerkette eingebaut vorliegt.
2 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines Kopfes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes, an welches ein Bestrahlungsmechanismus hinzugefügt worden ist.
3 ist eine querverlaufende Querschnittsansicht des Kopfes des in 2 gezeigten Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die das Aussehen eines beispielhaften Kopfes eines Tintenstrahlaufzeichnungsgerätes veranschaulicht, welcher mit mehreren Düsen ausgestattet ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht, die ein beispielhaftes Tintenstrahlaufzeichnungsgerät veranschaulicht.
6 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine beispielhafte Tintenkartusche veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Ansicht einer Aufzeichnungseinheit, in welcher ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf und eine Tintenkartusche einstückig kombiniert sind.
8 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, in dem ein piezoelektrisches Element eingesetzt wird.
9 veranschaulicht ein Muster zur Auswertung von Ausbluten.
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche ein beispielhaftes Tintenstrahlaufzeichnungsgerät veranschaulicht, das mit einem Bestrahlungsmechanismus ausgestattet ist.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung vermuteten, dass die vorstehend beschriebenen Beschränkungen in dem Stand der Technik der Tatsache zugeschrieben werden können, dass eine Tinte immer eine homogene Flüssigkeit ist, die aus einem färbenden Material und einem Lösungsmittel besteht, und zwar unabhängig von der Temperatur, und so entwickelten sie eine Tinte, die gemäß dem vorstehenden Aufbau zusammengesetzt ist und in welcher die Tinte eine Änderung des Zustands eingeht, welche durch die Temperatur bestimmt wird, so dass die Viskosität der Tinte bei einer bestimmten Temperatur oder höher auf einem Aufzeichnungsmedium ansteigt.
Genauer gesagt bedeutet eine solche Zustandsänderung eine Ausbildung eines Zustands, in dem ein Polymer, welches bei Raumtemperatur in einer Tinte gelöst und dissoziiert vorliegt und eine geringe Viskosität aufweist, beim Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur (hierin nachstehend als Übergangstemperatur bezeichnet) oder einer höheren Temperatur eine Assoziation zwischen seinen Molekülen eingeht, so dass einen konzentrierte hochviskose Flüssigkeit ausgebildet wird, und ein färbendes Material sich mit dem Polymer verbindet bzw. kombiniert. Falls die Tinte in einem solchen Zustand auf ein Aufzeichnungsmedium zur Durchführung der Aufzeichnung aufgetragen wird, verbleibt eine konzentrierte färbende Materialphase auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums, während eine verdünnte Lösungsmittelphase in das Aufzeichnungsmedium eindringt. Eine solche Änderung des Zustands wird durch Erwärmen der Tinte von Außen her verursacht. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben weitere intensive Untersuchungen hinsichtlich dem Auffinden eines Verfahrens zur Minimierung der zum Erwärmen der Tinte erforderlichen Energie untersucht, und entwickelten folglich einen Mechanismus, in dem nur das Polymer eine Zustandsänderung in Abhängigkeit der Temperatur eingeht, und brachten es zur praktischen Anwendung, wodurch die vorliegende Erfindung vervollständigt wurde.
Dem Mechanismus, in dem nur das Polymer eine Zustandsänderung in Abhängigkeit der Temperatur eingeht, wird hierin nachstehend detaillierter beschrieben.
Falls ein wärmereversibles Verdickungspolymer und eine Verbindung, die Licht absorbieren und dieses in Wärme umwandeln kann, in einer Tinte zusammen vorliegen, oder falls eine Gruppe, die Licht absorbieren und es in Wärme umwandeln kann, in einem Teil des wärmereversiblen Verdickungspolymers eingeführt wird, wird bei Belichtung der Tinte mit Licht in der Lichtumwandlungsgruppe durch Bestrahlung mit Licht wie etwa sichtbaren Strahlen erzeugte Energie absorbiert, so dass Wärme in engster Nähe zum Polymer erzeugt wird, wodurch die Assoziation zwischen seinen Molekülen induziert wird, um den vorstehenden Effekt zu bewirken. Als das hierin eingesetzte Polymer sind solche bevorzugt, die ein Farbstoffmolekül koordinieren können. Wenn ein solches Polymer aktiven Sauerstoff in seinem Molekül besitzt, kann ein besserer Effekt erzielt werden. Es ist ebenso ein lichtempfindlicher wärmender Gegenstand als die Licht-Wärme-Umwandlungsgruppe zweckmäßig, wobei ein färbender Gegenstand mit einem Porphyrin-Ring bevorzugt ist.
1A gibt eine Vorstellung von einem Polymer mit der vorstehend beschriebenen Funktion, welches in der erfindungsgemäßen Tinte enthalten ist. In der Zeichnung ist das Bezugszeichen a eine Polymerkette, die eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, und Bezugszeichen b ist ein lichtempfindliches Färbemittel, das an ein Ende der Polymerkette a gebunden ist. Bei Bestrahlung mit sichtbaren Strahlen mit einer Wellenlänge von 500 nm absorbiert das lichtempfindliche Färbemittel nun Lichtenergie hν und gibt Wärme Δ an die Polymerkette ab. Als Folge davon beginnt sich die Polymerkette aufgrund der Wärme Δ zu verdicken und geht eine Assoziation ein, während das färbende Material c in seinem Inneren eingebaut wird, um eine konzentrierte hochviskose Flüssigkeit (1B) zu erzeugen, und um dadurch den vorstehend beschriebenen Effekt zu erhalten.
Die vorliegende Erfindung wird hierin nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf Ausführungsformen beschrieben.
Das wärmereversible Verdickungspolymer, welches in der erfindungsgemäßen Tinte eingesetzt wird und welches bei einer bestimmten Übergangstemperatur sich auflöst und dissoziiert oder assoziiert und verdickt, wird als erstes beschrieben.
Das wärmereversible Verdickungspolymer steht für ein Polymer, dessen wässrige Lösung oder wässrige Suspension sich bei einer bestimmten Temperatur (Übergangstemperatur) oder einer höheren Temperatur verdickt, wobei die Beziehung zwischen der Temperatur und dessen Viskosität reversible ist.
Spezielle bevorzugte Beispiele des vorstehend beschriebenen Polymers, das bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist, schließen wasserlösliche Vinylpolymere (A), die wenigstens 50 Gew.-% eines Vinylcarbonsäureesters (a) eines Alkylenoxidaddukts einer aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring als eine Baueinheit umfasst. Genauer gesagt schließen die Polymere (A) Verbindungen mit ein, in welchem der Ester (a) ein (Meth)acrylsäureaster eines Addukts eines (substituierten) Morpholins mit 1 bis 20 Mol eines Ethylenoxids und/oder Propylenoxids ist.
Beispiele der aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring schließen Verbindungen mit einem stickstoffhaltigen Ring und wenigstens einem aktiven Wasserstoff, an welches ein Alkylenoxid addiert ist, mit ein. Genauer gesagt schließen die stickstoffhaltigen alicyclischen Verbindungen, zum Beispiel, Verbindungen mit einem Aziridinering (Azirdin, 2-Methylazirdin, usw.), Verbindungen mit einem Pyrrolidinring (Pyrrolidin, 2-Methylpyrrolidin, 2-Pyrrolidon, Succinimid, usw.), Verbindungen mit einem Piperdinring (Piperidin, 2-Methylpiperidin, 3,5-Dimethylpiperidin, 2-Ethylpiperidin, 4-Piperidinopiperidin, 4-Pyrrolidino-Piperidin, Ethylpipecolinat, usw.), Verbindungen mit einem Piperazinring (1-Methylpiperazin, 1-Methyl-3-ethylpiperazin, usw.), Verbindungen mit einem Morpholinring (Morpholin, 2-Methylmorpholin, 3,5-Dimethylmorpholin, usw.), ε-Caprolactam, stickstoffhaltige ungesättigte zyklische Verbindungen (3-Pyrrolin, 2,5-Dimethyl-3-pyrrolin, 2-Hydroxypyridin, 4-Pyridylcarbinol, 2-Hydroxypyrimidin, usw.) und dergleichen ein.
Von diesen sind die stickstoffhaltigen alicyclischen Verbindungen bevorzugt, die Verbindungen mit einem Piperidinring sind weiter bevorzugt und die Verbindungen mit einem Morpholinring sind am Meisten bevorzugt.
Erfindungsgemäß sind Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid als die Alkylenoxide bevorzugt.
Eine Übergangstemperatur des wärmereversiblen Verdickungspolymers kann erfindungsgemäß einfach durch Einstellen der Art dieser Alkylenoxide und der Anzahl der Mole des hinzugegebenen Alkylenoxids gesteuert werden. Zum Beispiel wird im Falle von Ethylenoxid die Übergangstemperatur höher, wenn die Anzahl der hinzugegebenen Mole ansteigt. Im Falle von Propylenoxid oder Butylenoxid wird die Übergangstemperatur mit steigender Anzahl an hinzugegebenen Molen Alkylenoxid niedriger. Die Anzahl der Mole des hinzugegebenen Alkylenoxids ist bevorzugt in der Größenordnung von 1 bis 20 Mol und weiter bevorzugt von 1 bis 5 Mol.
Der Vinylcarbonsäureester (a) eines Alkylenoxidaddukts der aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring ist ein Ester des vorstehend beschriebenen Alkylenoxidaddukts mit einer Vinylcarbonsäure. Als die Vinylcarbonsäure sind Methacrylsäure, Acrylsäure, Maleinsäure, Vinylbenzoesäure und deren Derivate bevorzugt, wobei (Meth)acrylsäure und deren Derivate besonders bevorzugt sind.
Das wasserlösliche Vinylpolymer (A) gemäß der vorliegenden Erfindung kann entweder ein Polymer, das aus wenigstens einem der vorstehend beschriebenen Ester (a) aufgebaut ist, oder ein Copolymer sein, das aus wenigstens einem dieser Ester (a) und einem weiteren Vinylmonomer (b) aufgebaut ist, sofern das Polymer als eine Baueinheit wenigstens einen Ester (a) in einer Menge von wenigstens 50 Gew.-% umfasst.
Bevorzugte Beispiele von weiteren Vinylmonomeren (b), die in diesem Falle eingesetzt werden, schließen die Folgenden mit ein:
Hydroxyethyl-(meth)acrylat, Polyethylenglykolmono(meth)acrylat, (Meth)acrylamid, N-Hydroxymethyl(meth)acrylamid, N-Vinyl-2-pyrrolidon, (Meth)acrylsäure, Maleinsäure(anhydrid), Styrolsulfonsäure, N,N-Dimethylaminoethyl(meth)acrylat, N,N-Diethylaminopropyl(meth)acrylat, Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrylat, Glycidyl(meth)acrylat, N-Butyl(meth)acrylamid, N-Cyclohexyl(meth)acrylamid, (Meth)acrylonitril, Styrol, Vinylacetat, Vinylchlorid, Butadien und Isopren.
Der Temperaturbereich der Verdickung variiert gemäß dem durch den Ester (a) beanspruchten Bereich unter den Monomeren, die das wasserlösliche Vinylpolymer (A) aufbauen. Um den Temperaturbereich so weit wie möglich zu verengen ist der Ester (a) bevorzugt als eine Baueinheit mit einem Anteil von wenigstens 50 Gew.-% und weiter bevorzugt von wenigstens 70 Gew.-% enthalten.
Andere Beispiele des wärmereversiblen Verdickungspolymers, das in der Anwendung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist, schließen Polymere mit ein, die durch Copolymerisation einer Monomerzusammensetzung, die insgesamt wenigstens 50 Gew.-% wenigstens einer Verbindung aus den Vinylcarbonsäureestern (a) des Alkylenoxidaddukts der aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring und wenigstens eines der durch die folgende allgemeine Formel dargestellten Monomere umfasst, erhältlich sind:
worin R₁ gleich H oder CH₃ ist, R₂ gleich H, eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, eine (Alkyl)phenylgruppe oder eine (alkylsubstituierte) Aminoalkylgruppe ist, n gleich eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, m gleich eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, 1 gleich eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, x gleich eine ganze Zahl von 2 bis 50 ist, y gleich eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist und z gleich eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist, und zwar unter der Vorraussetzung, dass n, m und 1 nicht die gleichen ganzen Zahlen sind, und n und m oder m und 1 nicht die gleichen ganzen Zahlen sind.
Beispiele des Monomers (I) schließen solche mit ein, die eine Struktur aufweisen, in dem ein Alkylenoxid an ein Vinylmonomer addiert ist. Spezielle Beispiele davon schließen die Folgenden mit ein: ω-Methoxypolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Methoxypolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Ethoxypolyethylenglykol-monoacrylat, ω-Ethoxypolyehylenglykolmonomethacrylat, ω-n-Propylpolyethylenglykol-monoacrylat, ω-n-Propylpolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Isopropylpolyethylenglykol-monoacrylat, ω-Isopropylpolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-n-Butylpolyethylenglykol-monoacrylat, ω-n-Butylpolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Isobutylpolyethylenglykol-monoacrylat, ω- Isobutylpolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-tert-Butypolyethlenglykol-monoacrylat, ω-tert-Butylpolyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Phenoxypolyethylenglykol-monoacrylat, ω-Phenoxypolyethylenglykol-monomethacrylat, (Poly)propylenglykol-polyethylenglykol-monoacrylat, (Poly)propylenglykol-polyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Methoxy(poly)propylenglykol-polyethylenglykol-monoacrylat, ω-Methoxy(poly)propylenglykol-polyethylenglykol-monomethacrylat, (Poly)butylenglykol-polyethylenglykol-monoacrylat, (Poly)butylenglykol-polyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Methoxy(poly)butylenglykol-polyethylenglykol-monoacrylat, ω-Methoxy(poly)butylenglykol-polyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Methoxy(poly)ethylenglykol-(poly)propylenglykolpolyethylenglykol-monoacrylat, ω-Methoxy(poly)ehtylenglykol(poly)propylenglykol-polyethylenglykol-monomethacrylat, ω-Hexyloxy-polyethylenglykol-mono(meth)acrylat, Octadecyloxypolyethylenglykol-mono(meth)acrylat, ω-Octylphenyl(poly)ethylenglykol-polypropylenglykolmono(meth)acrylat, Nonylphenyloxy(poly)ethylenglykol-(poly)propylenglykol-polyethylenglykol-mono(meth)acrylat, Polypropylenglykol-mono(meth)acrylat, ω-Methoxypolybutylenglykol-mono(meth)acrylat, ω-Methoxypolytetramethylenglykol-mono(meth)acrylat und ω-Dimethylaminoethylpolyethylenglykol-mono(meth)acrylat.
Das vorstehende Polymer, das in der Anwendung der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist, ist in der Tinte bevorzugt in einer Menge von 0,005 bis 20 Gew.-% enthalten.
Als Beispiele für ein Verfahren zur Synthetisierung des vorstehenden Monomers können die Folgenden erwähnt werden: (1) ein Verfahren, in welchem Alkylenoxide (Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid) schrittweise zu Methacrylsäure oder Acrylsäure in Gegenwart eines Alkalimetallkatalysators (Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder dergleichen) bei 50 bis 200°C unter 1 bis 10 atm zugegeben werden, und (2) ein Verfahren, in welchem Alkylenoxide (Ethylenoxid, Propylenoxid und Butylenoxid) schrittweise zu einem Alkohol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder zu Phenol in Gegenwart eines Alkalimetallkatalysators bei 50 bis 200°C unter 1 bis 10 atm zugegeben werden und das resultierende Polyethermonool mit Methacrylsäure oder Acrylsäure in Gegenwart eines Säurekatalysators (Schwefelsäure, p-Toluolsulfonsäure oder dergleichen) bei 50 bis 200°C unter 1 bis 10 atm verestert wird oder mit einem Veresterungsmittel (Dicyclohexylcarbodiimid oder dergleichen) bei –10 bis 50°C unter gewöhnlichem Druck zur Reaktion gebracht wird.
In der vorliegenden Erfindung können wasserlösliche Polymere mit einem Trübungspunkt eingesetzt werden, obgleich ihr Effekt ähnlich zu dem des vorstehend beschriebenen Polymere ist. Der Ausdruck „wasserlösliches Polymer mit einem Trübungspunkt" steht für ein Polymer, das ein Phänomen aufweist, dass beim graduellen Erwärmen von seiner wässrigen Lösung seine Wasserlöslichkeit verringert wird, und so die Lösung trübe wird (eine Temperatur, bei welcher ein solches Phänomen auftritt, wird „Trübungspunkt" genannt). Typische Beispiele dafür schließen N-alkyl-substituierte Vinylpolymere mit ein [Referenzliteratur: Hiroshi Ito, Atsuhiko Nitta; „Netso-kokasei Jushi (Thermosetting Resins)", Vol. 7, No.2, 14 (1986)]. In der vorliegenden Erfindung ist ein Temperatur, bei welcher eine wässrige Lösung eines Polymers eine Zustandsumwandlung eingeht, als „Übergangstemperatur" definiert. Es ist keine wesentliche Bedingung für diese Übergangstemperatur, dass die wässrige Lösung trübe wird.
Spezielle Beispiele der wasserlöslichen Polymere mit einem Trübungspunkt schließen die folgenden Polymere mit ein: N-Ethylacrylamid, N-Cyclopropyl(meth)acrylamid, N-n-Propyl(meth)acrylamid, N-Tetrahydrofurylacrylamid, Nacryloylpyrrolidin, N-Acryloypiperidin, N-2-Ethoxyethyl(meth)acrylamid, N-3-Methoxypropyl(meth)acrylamid, N-3-Ethoxypropyl(meth)acrylamid, N-3-Isopropoxypropyl (meth)acrylamid, N-3-(2-Methoxyethoxy)propyl(meth)acrylamid, N-1-Methyl-2-methoxyethyl(meth)acrylamid, N-1-Methoxymethylpropyl(meth)acrylamid, N-Methyl-N-ethylacrylamid, N-Methyl-N-Isopropylacrylamid, N-Methyl-N-n-propylacrylamid, N,N-Diethylacrylamid, N-(2,2-Dimethoxyethyl)-N-methylacrylamid, N-(1,3-Dioxolan-2-yl-methyl)-N-methylacrylamid, N-8-Acryloyl-1,4-dioxa-8-azaspiro[4,5]decan, N-2-Methoxyethyl-N-ethylacrylamid, N-2-Methoxyethyl-N-n-propylacrylamid, N-2-Methoxyethyl-N-isopropylacrylamid, N,N-bis(2-Methoxyethyl)acrylamid, Methylvinylether, 2-(2-Methoxyethoxy)ethylvinylether, 2-Methyl-5-vinyl-pyridin, N-Vinylpyrrolidon, Ethylenoxid und dergleichen.
Da die Übergangstemperatur des Polymers mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft gemäß der Art und der Menge der Additivkomponenten wie etwa Salzen oder Oberflächenaktiven Mitteln und Lösungsmitteln in der Tinte variiert, ist es notwendig, eine Übergangstemperatur in einer aufzutragenden Tintenzusammensetzung anzunehmen.
Verbindungen mit einer Licht-Wärme-Umwandlungsfunktion (hierin nachstehend als „Licht-Wärme-Umwandlungsverbindung" bezeichnet), die erfindungsgemäß eingesetzt werden, werden nun beschrieben.
Die Licht-Wärme-Umwandlungsverbindungen sind eine Serie von Verbindungen, welche die Umwandlung von absorbierter Lichtenergie in Wärme umwandeln können und die Wärme an ein Substrat oder dergleichen übertragen können. Im Allgemeinen schließen sie die Folgenden mit ein: lichtempfindliche Färbemittel vom Indigotyp, lichtempfindliche Färbemittel vom Porphyrintyp, lichtempfindliche Färbemittel vom Xanthentyp, lichtempfindliche Färbemittel vom Thiazintyp, lichtempfindliche Färbemittel vom Chlorophylltyp und lichtempfindliche Färbemittel vom Chinontyp. Von diesen weisen Färbemittel des Porphryintyps und des Chlorophylltyps jeweils eine Absorption bei einer Wellenlänge innerhalb des sichtbaren Bereichs auf und können daher eine Licht-Wärme-Umwandlung mittels einer Primärlichtquelle wie etwa einem Argonlaser (Wellenlänge: 488 nm), einer Halogenlampe, einer Fluorenszentslampe oder einer Xenonlampe eingehen.
Die Struktur des lichtempfindlichen Färbemittels mit einem Porphyrinring und einem Natriumkupferchlorophyllin sind nachstehend angegeben.
(Porphyrin)
(Tetraphenylporphyrin)
(Octaethylporphyrin)
(Phthalocyanin)
(Natriumsalz des Kupferchlorophyllin a R: CH₃) (Natriumsalz des Kupferchlorophyllin b R: CHO)
Wenn das wärmereversible Verdickungspolymer und die Licht-Wärme-Umwandlungsverbindung, wie sie vorstehend beschrieben wurden, separat in Wasser gelöst werden, werden beide wässrige Lösungen im Voraus vermischt und die gemischte wässrige Lösung wird belichtet, wobei das Polymer die wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, und zwar auf Grund der durch die Licht-Wärme-Umwandlungsverbindung erzeugten Wärme. Es ist weiter bevorzugt, das Polymer mit dem lichtempfindlichen Färbemittel zu kombinieren, da die durch die Licht-Wärme-Umwandlung erzeugte Wärme an die in einem extrem kurzen Abstand davon gelegene Polymerkette effizient übertragen wird, so dass die Bestrahlungslichtenergie geringer sein kann. Und dadurch wird ein weiterer Vorteil erhalten.
Die für die Umwandlung des Polymerzustands erforderliche Wärmemenge wird in einem Bereich von ungefähr 0,1 cal/g für eine 1% wässrige Lösung des Polymers angenommen [Bezugsliteratur: M. Henskins, J. E. Guillet; J. Macromol. Sci. Chem., A2, 144 (1968)]. Andererseits ist bezüglich der Umwandlung des Zustands durch Wärme von außen her eine Wärmemenge von ungefähr 30 cal/g für die Erwärmung des Aufzeichnungsmediums, z.B. von Raumtemperatur bis 60°C, erforderlich. Deshalb wird das Licht-Wärme-Umwandlungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung als sehr energieeffizient angesehen.
Jetzt werden dann die färbenden Materialien, die in den erfindungsgemäßen Tinten eingesetzt werden, beschrieben. Beispiele der in der vorliegenden Erfindung verwendbaren färbenden Materialien schließen Farbstoffe, Carbon Black bzw. Ruß oder organische Pigmente, feine färbende Materialteilchen, in welchen ein Farbstoff an die Oberfläche von Feinteilchen gebunden ist, um den Farbstoff in Wasser unlöslich zu machen, und feine färbende Materialienteilchen, in welchen ein Farbstoff an die organischen Feinteilchen aus einer Kern/Hülle-Struktur mit einer Reaktivgruppe auf der Oberfläche der Hülle chemisch gebunden ist, mit ein.
Vor allem kann der für das färbende Material in der vorliegenden Erfindung einsetzbare Farbstoff jeder Farbstoff sein, sofern er eine Wechselwirkung mit dem Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft, das in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, eingeht, um die Assoziation der Polymerketten zu beschleunigen. Beispiele davon schließen Direktfarbstoffe, Säurefarbstoffe, Nahrungsmittelfarbstoffe, Basenfarbstoffe und Reaktivfarbstoffe mit ein. Die meisten von diesen haben ein hydrophobes Farbstoffgerüst, wenige löslichkeitsmachende Gruppen wie etwa Sulfonate (-SO₃M), Carboxylate (-COOM) und/oder Ammoniumsalze (NH₄X), und wenige wasserstoffbindende Hydroxylgruppen (-OH), Aminogruppen (-NH₂) und/oder Iminogruppen (-NH-) und können Komplexe mit dem Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft, das erfindungsgemäß eingesetzt wird, ausbilden. Dispergierfarbstoffe selbst sind wasserunlöslich. Da sie jedoch in Kombination mit einem polycyclischen anionischen Aktivator wie etwa Naphathalensulfonat eingesetzt werden, ist die scheinbare Ionizität der dispergierten Farbstoffe anionisch, wie Direktfarbstoffe, und solche Farbstoffe können daher wie die anderen Farbstoffe eingesetzt werden.
Spezielle Beispiele der vorstehenden Farbstoffe schließen die folgenden mit ein: Schwarze Farbstoffe wie etwa C. I. Direct Black 17, C.I. Direct Black 19, C.I. Direct Black 62, C.I. Direct Black 154, C.I. Food Black 2, C.I. Reactive Black 5, C.I. Acid Black 52 und I.C.I. Projet Fast Black 2; gelbe Farbstoffe wie etwa C.I. Direct Yellow 11, C.I. Direct Yellow 44, C.I. Direct Yellow 86, C.I. Direct Yellow 142, C.I. Direct Yellow 330, C.I. Acid Yellow 3, C.I. Acid Yellow 38, C.I. Basic Yellow 11, C.I. Basic Yellow 51, C.I. Disperse Yellow 3, C.I. Disperse Yellow 5 und C.F. Reactive Yellow 2; Magenta-Farbstoff wie etwa C.I. Direct Red 227, C.I. Direct Red 23, C.I. Acid Red 18, C.I. Acid Red 52, C.I. Basic Red 14, C.I. Basic Red 39 und C.I. Disperse Red 60; und Cyan-Farbstoff wie etwa C.I. Direct Blue 15, C.I. Direct Blue 199, C.I. Direct Blue 168, C.I. Acid Blue 9, C.I. Acid Blue 40, C.I. Basic Blue 41, C.I. Acid Blue 74 und C.I. Reactive Blue 5.
Neben diesen Farbstoffen können alle Farbstoffe mit einer verbesserten Wasserechtheit durch Reduzierung der Anzahl der löslichkeitsmachenden Gruppen, Farbstoffe mit einem speziellen Löslichkeitsgrad je nach pH-Wert, gegenüber dem sie empfindlich gemacht worden sind, und dergleichen in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Die Konzentration des Farbstoffs in der Tinte kann innerhalb der Löslichkeitsgrenzen freigewählt werden. Im Allgemeinen liegt sie von 0,01 bis 10 Gew.-%, wenn verschiedene optische Dichten für das resultierende Aufzeichnungsbild bereitgestellt werden müssen. Ferner liegt sie bevorzugt von 1 bis 8 Gew.-%. Sie liegt bevorzugt von 3 bis 10 Gew.-%, wenn die resultierende Tinte in einer Aufzeichnung auf Geweben, Metall (anodisiertem Aluminium) und dergleichen eingesetzt wird.
Ein zweites färbendes Material, Carbon Black und organische Pigmente können eingesetzt werden. Da diese färbenden Materialien in Kombination mit einem Dispergiermittel eingesetzt werden, und zwar ähnlich zu dem Fall der vorstehenden dispergierten Farbstoffe, können sie durch das Dispergiermittel eine Wechselwirkung mit der polymeren Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung eingehen. Als ein solches Pigment kann jedes Pigment eingesetzt werden, sofern es die Tintenstrahlaufzeichnung unterstützt. Insbesondere, wenn in einer schwarzen Tinte Carbon Black eingesetzt wird, ist es erwünscht, ein solches zu verwenden, das mit einem Ofenprozess oder einem Kanalverfahren (channel process) erzeugt worden ist und die folgenden Eigenschaften aufweist: Primiärteilchendurchmesser von 10 bis 40 nm, spezifische Oberfläche von 50 bis 300 m²/g, bestimmt gemäß der BET-Methode und Ölabsorption von 40 bis 150 ml/100 g, bestimmt mittels der Verwendung von DBP.
Beispiele des Carbon Black bzw. Rußes schließen die Folgenden ein: Nr. 2300, Nr. 900, MCF 88, Nr. 33, Nr. 40, Nr. 45, Nr. 52, MA 7, MA 8 und #2200B (alles Produkte von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.); Raven 1255 und Raven 1060 (beides Produkte von Columbian Carbon Japan Limited); Regal 330R, Regal 660R und Mogul L (alles Produkte von Cabot Company); Color Black FW 18, Printex 35 und Printex U (alles Produkte von Degussa Company); und solche, die durch eine Oxidationsbehandlung oder Plasmabehandlung der Oberfläche dieser Rußprodukte erhalten worden sind. Neben organischen Pigmenten können beispielsweise unlösliche Azofarbstoffe, lösliche Azofarbstoffe, Phthalocyaninpigmente, hochgradige (high-grade) Isoindolinonpigmente, hochgradige Chinacridonpigmente, Dioxanviolett und hochgradige Perinon- und Perylenpigmente eingesetzt werden.
Als färbende Materialien, die in den vorstehenden Pigmenten klassifiziert worden sind, können ebenso sogenannte Farbstofflaken, in welchen ein Streckmittelpigment mit einem Farbstoff gefärbt ist, in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden.
Als Dritte in der vorliegenden Erfindung einsetzbaren färbenden Materialien können feine gefärbte Materialteilchen, in welchen ein Farbstoff an die Oberfläche von Feinteilchen gebunden ist, um den Farbstoff unlöslich zu machen, erwähnt werden. Die feinen gefärbten Teilchen, welche hierin nachstehend beschrieben werden, sind solche, in denen ein Farbstoff an organische Feinteilchen mit einer Kern/Hülle-Struktur mit einer reaktiven Gruppe auf der Oberfläche der Hülle gebunden ist. Bevorzugte Beispiele davon schließen solche mit einer reaktiven Gruppe ein, die aus der Gruppe ausgewählt ist, bestehend aus einer Carboxylgruppe, einer Hydroxylgruppe, einer Aminogruppe, einer Epoxidgruppe, einer Amidgruppe, einer Hydroxymethylgruppe und einer Isocyanatgruppe.
Als ein Kern in dem Kern/Hülle-Feinteilchen wird ein Styrol-Divinylbenzol-Polymer mit einem hohen Grad an Vernetzung eingesetzt, wobei in dessen Oberfläche die vorstehend beschriebene reaktive Gruppe eingeführt worden ist. Eine Dicke der Hülle ist bevorzugt auf ungefähr 30% des Durchmessers des Feinteilchens eingestellt, so dass es mit einem Farbstoff vollständig gefärbt ist. Insbesondere ist eine Feinteilchendispersion S2467 (Produkt von Japan Synthtic Rubber Co., Ltd.) bevorzugt. Um die Dispersion S2467 als ein färbendes Material einzusetzen, wird eine mit einem Teilchendurchmesser von 10 bis 80 nm und einem Feststoffgehalt von 10 Gew.-% ausgewählt. Das durch eine Oberflächenmodifikation dieser Feinteilchenhülle mit einer Aminogruppe erhaltene Material bindet über eine ionische Bindung mit beispielsweise einem Farbstoff mit einem anionischen Farbstoffion wie etwa ein Direktfarbstoff. Und so kann die Hülle leicht mit einem solchen Farbstoff gefärbt werden. Falls andererseits die Feinteilchenhülle mit einer Carboxylgruppe modifiziert ist, bindet die modifizierte Hülle über eine ionische Bindung mit einem kationischen Farbstoffion wie etwa einem basischen Farbstoff. Und so kann die Hülle gefärbt werden.
Die gefärbten Feinteilchen können nach der Färbung als färbende Materialien für die erfindungsgemäßen Tinten durch eine Behandlung von diesen in der gleichen Art und Weise wie die vorstehend beschriebenen Pigmente eingesetzt werden. Die Verwendung eines solchen gefärbten Materials verbessert den Verdickungseffekt ähnlich zu dem Fall der Zugabe der Feinteilchendispersion. Zusätzlich ist das färbende Material hinsichtlich der Wasserechtheit verbessert, und zwar verglichen mit dem Fall, in dem nur ein Farbstoff eingesetzt wird, und so können die Echtheitseigenschaften der resultierenden aufgezeichneten Bilder gesteigert werden.
Übrigens können diese drei Sorten an färbenden Materialien, welche vorstehend beschrieben wurden, einzeln eingesetzt werden. Jedoch ist der kombinierte Einsatz der gefärbten Feinteilchen mit dem Farbstoff oder der gefärbten Feinteilchen mit dem Carbon Black oder dem organischen Pigment vorteilhaft, da eine weitere Verbesserung der Qualität der resultierenden aufgezeichneten Bilder hinsichtlich einer höheren Farbstärke erzielt werden kann, und zwar auf Grund der Verstärkung des Fertigungseffekts, und die Kanten der aufgezeichneten Punkte werden schärfer, und zwar auf Grund des Einschlusses der Teilchen.
Die erfindungsgemäßen Tinten, in welchen das Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft und das wie vorstehend beschriebene färbende Material in einem flüssigen Medium enthalten sind, können solche Feuchtigkeitsmittel und Lösungszusätze wie sie nachstehend erwähnt sind enthalten, und zwar wegen der Eignung für das Tintenstrahlen wie etwa der Zuverlässigkeit, der Lagerungsstabilität oder der Anpassung der Eindringungsfähigkeit der Tinte.
Beispiele von solchen Materialien schließen die Folgenden mit ein: Alkylenglykole wie etwa 1,2-Ethandiol, 1,2-Propandiol, 1,3-Propandiol, 1,2-Butandiol, 1,3-Butandiol, 1,4-Butandiol, 2,3-Butandiol, 1,5-Pentandiol, 1,7-Heptandiol, 2-Methyl-2,4-Pentandiol, 2-Ethyl-1,3-Hexandiol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Polyethylenglykol 200, Dipropylenglykol und 2,2'-Thiodiethanol; Glycerin und 1,2,6-Hexantriol; Alkoholamine wie etwa Monoethanolamin, Diethanolamin und Triethanolamin; aprotische polare Lösungsmittel wie etwa Dimethylformamid, Dimethylacetoamid, Dimethylsulfoxid, Sulfolan und 1,3-Propansulfon; Niederalkylether von mehrwertigen Alkoholen wie etwa 1,2-Dimethoxyethan, 1,2-Diethoxyethan, 1,2-Dibutoxyethan, Diethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldiethylether, Diethylenglykoldibutylether, 2-Methoxyethanol, 2-Ethoxyethanol, 2-(Methoxymethoxy)ethanol, 2-Butoxyethanol, Diethylenglykolmonomethylether, Diethylenglykolmonobutylether, Triethylenglykolmonomethylether, 1-Methoxy-2-propanol, 1-Ethoxy-2-propanol, Dipropylenglykol, Dipropylenglykolmonomethylether, Dipropylenglykolmonoethylether und Tripropylenglykolmonomethylether; Formamide; 2-Pyrrolidon; N-Methyl-2-pyrrolidon; 1,3-Dimethylimidazolidinon; Sorbitol; Harnstoff und 1,3-Bis(β-hydroxyethyl)harnstoff. Diese Verbindungen sind in der Tinte, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tinte, bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 30 Gew.-% enthalten.
Falls ein Alkylalkohol wie etwa Methanol, Ethanol, Propanol, 2-Propanol, 1-Butanol oder 2-Butanol in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung bei der Verwendung einer solchen Tinte in der Tintenstrahlaufzeichnung enthalten ist, sind ihre Ausstoßeigenschaften verbessert. Eine solche Tinte ist daher effektiver. Diese Alkohole sind, basierend auf dem Gesamtgewicht der Tinte, bevorzugt in einer Menge im Bereich von 1 bis 10 Gew.-% enthalten.
Falls notwendig kann die Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung ferner Additive wie etwa oberflächenaktive Mittel, Rostverhinderer, Antischimmelmittel, Antioxidanzien und pH-Einstellmittel enthalten.
Wie vorstehend beschrieben sind die erfindungsgemäßen Tinten bei Verwendung in der Tintenstrahlaufzeichnung effektiv. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren schließen die Folgenden mit ein: ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem mechanische Energie auf die Tinte zum Ausstoßen von Tintentropfen angewendet wird, und ein Aufzeichnungsverfahren, in welchem Wärmeenergie an eine Tinte zum Ausstoßen von Tintentropfen durch Blasenbildung der Tinte angewendet wird. Die erfindungsgemäßen Tinten sind besonders für den Einsatz in diesen Aufzeichnungsverfahren zweckmäßig.
Beispiele des Aufbaus eines Kopfes, welcher eine Hauptkomponente des Geräts unter Verwendung von Wärmeenergie als ein Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ist, sind in den 2, 3 und 4 veranschaulicht.
Ein Kopf 1 wird durch Binden einer Glas-, Keramik-, Siliziumoder Kunststoffplatte oder dergleichen mit einem Durchflussweg (Düse) 2, durch welche eine Tinte hindurchströmt, auf eine Heizelementbasis 3 ausgebildet. Die Heizelementbasis ist aus einer aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid, Siliziumcarbid oder dergleichen ausgebildeten Schutzschicht 4, aus Aluminium, Gold, einer Aluminium/Kupfer-Legierung oder dergleichen hergestellten Elektroden 5, einer aus einem hochschmelzenden Material wie etwa HfB₂, TaN oder TaAl ausgebildeten Wärmewiderstandsschicht 6, einer aus einem thermisch oxidierten Silizium, Aluminiumoxid oder dergleichen ausgebildeten Wärmeakkumulationsschicht 7 und einem aus Silizium, Aluminium, Aluminiumnitrid oder dergleichen hergestellten Substrat 8 mit einer guten Wärmestrahlungseigenschaft aufgebaut. Übrigens stehen die Bezugszeichen 100 und 101 für einen Licht(wellen)leiter bzw. eine Linse für die Bestrahlung.
Nun erzeugt die Heizelementbasis 3 in dem Kopf 1 bei Anlegen von elektrischen Pulssignalen an die Elektroden 5 schnell an der durch h angegebenen Region Wärme, um Blasen in der Tinte zu erzeugen, welche in Kontakt mit der Oberfläche dieser Region steht. Ein Meniskus 10 der Tinte wird durch die Wirkung des so erzeugten Drucks vorgewölbt und die Tinte wird durch die Düse 2 des Kopfes ausgestoßen, um aus der Ausstoßöffnung 11 auf das Aufzeichnungsmedium 13 in der Form von Tropfen 12 zu fliegen.
4 veranschaulicht das Aussehen eines Mehrfachkopfes, der aus einer Anordnung von mehreren Köpfen aufgebaut ist, wie in 2 gezeigt ist. Übrigens ist 2 eine Querschnittsansicht des Kopfes entlang des Durchflussweges der Tinte, und 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2.
5 veranschaulicht ein Beispiel eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, in dem ein Kopf eingebaut ist. In 5 steht das Bezugszeichen 61 für eine Klinge, die als ein Abstreichelement dient, deren eines Ende ein durch ein Klingenhalteelement gehaltenes festes Ende ist, um einen Kragträger auszubilden. Die Klinge 61 ist an einer Position bereitgestellt, die neben dem Bereich, in welchem ein Aufzeichnungskopf 65 betrieben wird, liegt, und ist in dieser Ausführungsform in einer solchen Form gehalten, dass sie in den Weg hineinragt, in welchem der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird. Das Bezugszeichen 62 gibt eine Kappe für die Fläche der Ausstoßungsöffnungen des Aufzeichnungskopfes 65 an, welche an der Ausgangsposition, neben der Klinge 61, bereitgestellt ist, und derart aufgebaut ist, dass sie sich in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird, bewegt und in Kontakt mit der Oberfläche der Ausstoßungsöffnungen kommt, um diese abzudecken. Das Bezugszeichen 63 steht für ein Tintenabsorptionselement, das zu der Klinge 61 benachbart vorgesehen ist, und ähnlich zu der Klinge 61 in einer solchen Form gehalten ist, dass es in den Weg, in welchem der Aufzeichnungskopf 65 bewegt wird, hineinragt.
Die vorstehend beschrieben Klinge 61, Kappe 62 und das vorstehend beschriebene Absorptionselement 63 bauen einen Ausstoßungswiederherstellungsbereich 64 auf, in welchem die Klinge 61 und das Absorptionselement 63 Wasser, Staub und/oder dergleichen von der Fläche der Tintenausstoßöffnungen entfernt.
Das Bezugszeichen 65 steht für den Aufzeichnungskopf mit einer Ausstoßenergieerzeugungseinrichtung und dient zur Ausstoßung der Tinte auf ein Aufzeichnungsmedium, das gegenüber der Ausstoßöffnungsfläche, die mit den Ausstoßöffnungen versehen ist, gebracht worden ist, um eine Aufzeichnung durchzuführen. Das Bezugszeichen 66 gibt einen Schlitten an, auf welchem der Aufzeichnungskopf 65 montiert ist, so dass der Aufzeichnungskopf 65 bewegt werden kann.
Das Schlitten 66 ist gleitbar auf einer Führungsstange 67 verriegelt und ist an einem Teil mit einem Gurt 69 verbunden (nicht gezeigt), der durch einen Motor 68 angetrieben wird. Somit kann das Schlitten 66 entlang des Führungsstabs 67 bewegt werden und daher kann der Aufzeichnungskopf 65 von einer Aufzeichnungsregion zu einer dazu benachbarten Region bewegt werden.
Die Bezugszeichen 51 und 52 stehen für einen Zuführbereich, von welchem die Aufzeichnungsmedien getrennt voneinander eingeführt werden, bzw. für Zuführwalzen, die durch einen Motor (nicht veranschaulicht) angetrieben werden. Mit einem solchen Aufbau wird das Aufzeichnungsmedium der Position zugeführt, die gegenüber der Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 liegt, und wird von einem Ausstoßabschnitt, der mit Ausstoßwalzen 53 versehen ist, mit fortschreitender Aufzeichnung ausgestoßen.
In dem vorstehenden Aufbau ist die Kappe 62 in dem Kopfwiederherstellungsbereich 64 von dem Bewegungsweg des Aufzeichnungskopfes 65 zurückgesetzt, falls der Aufzeichnungskopf 65 in seine Ausgangsposition zurückgefahren wird, zum Beispiel nach Abschluss der Aufzeichnung, und die Klinge 61 bleibt in den Bewegungsweg vorstehend. Als Ergebnis wird die Ausstoßöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgestreift. Falls die Kappe 62 in Kontakt mit der Ausstoßungsöffnungsfläche des Aufzeichnungsmediums 65 kommt, um diese abzudecken, wird die Kappe 62 so bewegt, dass sie in den Bewegungsweg des Aufzeichnungskopfes hineinragt.
Falls der Aufzeichnungskopf 65 aus seiner Ausgangsposition zu der Position, bei welcher die Aufzeichnung gestartet wird, bewegt wird, sind die Kappe 62 und die klinge 61 an den gleichen Positionen wie für das vorstehend beschriebene Abstreifen. Folglich wird die Ausstoßungsöffnungsfläche des Aufzeichnungskopfes 65 ebenso zu dem Zeitpunkt dieser Bewegung abgestreift.
Die vorstehende Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 in seine Ausgangsposition wird nicht nur durchgeführt, falls die Aufzeichnung beendet ist oder der Aufzeichnungskopf zur Ausstoßung wiederhergestellt wird, sondern ebenso, falls der Aufzeichnungskopf 65 zwischen den Aufzeichnungsbereichen zum Zwecke der Aufzeichnung bewegt wird, währenddessen er in die Ausgangsposition, angrenzend an jede Aufzeichnungsregion in vorgegebenen Intervallen bewegt wird, wobei die Ausstoßöffnungsfläche gemäß dieser Bewegung abgestreift wird.
6 veranschaulicht eine beispielhafte Tintenkartusche 45, in welcher eine Tinte, die zu dem Aufzeichnungskopf durch ein Tintenzuführelement, beispielsweise eine Röhre, zugeführt werden soll, enthalten ist. Hier steht das Bezugszeichen 40 für einen Tintenbehälterbereich, der die zuzuführende Tinte enthält, wie zum Beispiel ein Beutel für die Tinte. Dessen eines Ende ist mit einem aus Gummi hergestellten Stöpsel 42 versehen. Eine Nadel (nicht veranschaulicht) kann in diesen Stöpsel 42 eingeführt werden, so dass die Tinte in dem Tintenbeutel 40 zu dem Kopf zugeführt werden kann. Bezugszeichen 44 gibt ein Tintenabsorptionselement zur Aufnahmen von überschüssiger Tinte an.
Es ist in der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass der Tintenbehälterbereich an seiner Oberfläche, mit welcher die Tinte in Kontakt kommt, aus einem Polyolefin, insbesondere Polyethylen ausgebildet ist.
Die in der vorliegenden Erfindung eingesetzten Tintenstrahlaufzeichnungsgeräte sind nicht auf das vorstehend beschriebene Gerät beschränkt, in welchem der Kopf und die Tintenkartusche separat bereitgestellt sind. Deshalb kann ebenso eine Vorrichtung, in welcher dieser Elemente wie in 7 einstückig ausgebildet sind, ebenso bevorzugt eingesetzt werden.
In 7 steht das Bezugszeichen 70 für eine Aufzeichnungseinheit, in deren Innerem ein Tintenbehälterbereich, der die Tinte enthält, zum Beispiel ein Tintenabsorptionselement, enthalten ist. Die Aufzeichnungseinheit 70 ist so aufgebaut, dass die Tinte in einem solchen Tintenabsorptionselement in der Form von Tintentropfen durch einen Kopf 71 mit mehreren Öffnungen ausgestoßen wird.
In der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt Polyurethan als das Material für das Tintenabsorptionselement eingesetzt. Die Aufzeichnungseinheit 70 kann so aufgebaut sein, dass der Tintenbehälterbereich ein Tintenbeutel ist, in dessen Inneren anstelle des Tintenabsorptionselements eine Feder oder dergleichen bereitgestellt ist. Das Bezugszeichen 72 steht für eine Luftpassage zur Kommunikation des Inneren der Aufzeichnungseinheit 70 mit der Atmosphäre. Diese Aufzeichnungseinheit 70 kann anstelle des in 4 gezeigten Aufzeichungskopfes eingesetzt werden und ist abnehmbar auf dem Schlitten 66 installiert.
Als die zweite Form des Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts kann ein On-Demand-Tintenstrahlaufzeichnungsgerät erwähnt werden, das eine Düsen-ausbildende Basis mit mehreren Düsen, druckerzeugende Elemente, die aus piezoelektrischen Material aufgebaut sind, und ein elektrisch leitfähiges Material, das in gegenüberliegender Beziehung zu den Düsen vorgesehen ist, in welcher die druckerzeugenden Elemente durch Anliegen einer Spannung zum Ausstoßen von Tintentropfen aus den Düsen angeordnet sind, umfasst.
Ein Beispiel des Aufbaus eines Aufzeichnungskopfes, welcher eine Hauptkomponente eines solchen Aufzeichnungsgeräts ist, ist in 8 veranschaulicht.
Der Kopf ist aus einem Tintendurchflussweg 80, der mit der Tintenkammer (nicht veranschaulicht) in Verbindung steht, einer Öffnungsplatte 81, durch welche Tintentropfen mit einem gewünschten Volumen ausgestoßen werden, einer Vibrationsplatte 82, die direkt einen Druck auf die Tinte ausübt, einen piezoelektrischen Element 83, das auf der Vibrationsplatte 82 gebunden ist und eine Verschiebung in Übereinstimmung mit einem elektrischen Signal eingeht, und einem Substrat 84, das zur Trägerung und Fixierung des piezoelektrischen Elements 83, der Öffnungsplatte 81 und der Vibrationsplatte 82 darauf angepasst ist, umfasst.
In 8 wird der Tintendurchflussweg 80 aus einem lichtempfindlichen Harz oder dergleichen ausgebildet. Die Öffnungsplatte 81 ist aus einem Metall wie etwa rostfreiem Stahl bzw. Edelstahl oder Nickel hergestellt, wobei deren Ausstoßungsöffnung 85 durch eine Elektroerzeugung, durch Stanzung mittels Pressbearbeitung oder dergleichen ausgebildet worden ist. Die Vibrationsplatte 82 wird aus einem Film eines Metalls wie etwa rostfreiem Stahl, Nickel oder Titan und einem hochfesten Harzfilm oder dergleichen ausgebildet. Das piezoelektrische Element ist aus einem dielektrischem Material wie etwa Bariumtitanat oder PZT hergestellt.
Der Aufzeichnungskopf mit dem vorstehenden Aufbau wird in einer solchen Art und Weise betrieben, dass die gepulste Spannung auf das piezoelektrische Element 83 zur Erzeugung einer Spannung angelegt wird, um eine Verformung zu verursachen, wobei die Vibrationsplatte 82, die an das piezoelektrische Element 83 gebunden ist, durch die Spannungsenergie deformiert wird, und die Tinte in dem Tintendurchflussweg somit senkrecht dazu gepresst wird, um Tintentropfen aus der Ausstoßungsöffnung 85 der Öffnungsplatte 81 auszustoßen, um dadurch eine Aufzeichnung durchzuführen.
Ein solcher Aufzeichnungskopf wird durch den Einbau in ein Aufzeichnungsgerät eingesetzt, welches zu dem in 5 veranschaulichten ähnlich ist. Detaillierte Operationen des Aufzeichnungsgeräts können auf die gleiche Weise, wie vorstehend beschrieben worden ist, durchgeführt werden.
Ein beispielhafter Ablauf zur Erzeugung von aufgezeichneten Bildern, in dem eine Bestrahlung gut eingesetzt wird, wird nun beschrieben.
In einem in 10 veranschaulichten Aufzeichnungsgerät, in welchem ein Bestrahlungsmechanismus eingebaut worden ist, wird eine Lichtquelle 100 angeschaltet, wenn das Aufzeichnungsgerät ein Bildsignal detektiert, so dass ein der Aufzeichnungsoberfläche entsprechender Bereich mit Licht aus der Lichtquelle mit der vorbestimmten Leistung (output) im Voraus bestrahlt wird. Falls ein Lichtquellenmonitor 101 detektiert, dass die tatsächliche Leistung der Lichtquelle den vorbestimmten Bereich erreicht hat, wird das Aufzeichnungspapier in die Aufzeichnungsposition weiterbefördert. Falls eine Einrichtung zum Stoppen der Aufzeichnungsoperation, wenn das Aufzeichnungspapier nicht in der Position einer Schlittenführungswelle 67 ist, zur Information des Operators von einem Fehler in diesem Gerät vorgesehen ist, wird die Zuverlässigkeit des Geräts gesteigert. Ein Aufzeichnungskopf 91 für das Tintenstrahlen auf einem Schlitten 66 erzeugt dann Punkte auf dem Aufzeichnungspapier gemäß dem Bildsignal, währenddessen die Aufzeichnungspunkte ohne Intervall bestrahlt werden. Falls die Leistung der Lichtquelle variiert wird, und zwar in Abhängigkeit davon, ob Bildsignale nur Daten der Charaktere von zwei Bytes oder eine große Menge an Bitmap-Signalen wie etwa in einer Photographie oder einer Abbildung sind, kann die Aufzeichnung mit einer immer konstanten Qualität durchgeführt werden, so dass eine qualitativ höhere Aufzeichnung möglich wird. Falls die endgültige Bitdaten kurz bevor alle Bildsignale für eine Seite aufgezeichnet worden sind, detektiert werden, wird die Lichtquelle 100 abgeschaltet, wobei das Gerät für die nächste Aufzeichnung auf Standby steht. Falls eine kontinuierliche Aufzeichnung durchgeführt wird, nämlich mehrere Kopien des gleichen Bildes aufgezeichnet werden, oder alle Bilder, die über mehrere Seiten sich erstrecken, aufgezeichnet werden, wird die Lichtquelle nicht in den Intervallen zwischen den einzelnen Aufzeichnungsprozessen abgeschaltet, sondern seine Leistung wird so gesteuert, dass sie zum Beispiel auf 1/5 der Leistung während der Aufzeichnung reduziert wird, um dadurch Effekte wie etwa einen reduzierten Energieverbrauch sowie eine Stabilisierung der Lichtquellenleistung zu erhalten. Wenn die Aufzeichnung in einer kontinuierlichen Form durchgeführt wird, ist es bevorzugt, die Leistung der Lichtquelle während der Aufzeichnung konstant zu halten.
Die Erfindung wird hierin nachstehend genauer durch die folgenden Beispiele und Vergleichsbeispiele erläutert. Übrigens beziehen sich alle in den folgenden Beispielen verwendeten Angaben „Zusammensetzungsverhältnis(e)", „Teil(e)" und „%" auf das Gewicht, außer wenn es anders angegeben ist.
Als erstes wird nun die Herstellung von verschiedenen erfindungsgemäßen Tinten beschrieben. Polymere, die eine wärmereversible Verdickungseigenschaften zeigen, und welche in den folgenden Beispielen eingesetzt werden, sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Tabelle 1 In den Beispielen eingesetzte Polymere mit einer wärmereversiblett Verdickungseigenschaft
In der Tabelle geben die Zahlen in Klammern die Zusammensetzungsverhältnisse (%) der Monomere in den Copolymeren an.
Polymere mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft, die eine Gruppe aufweisen, welche Licht in Wärme umwandeln kann, und welche in den folgenden Beispielen eingesetzt werden, werden anschließend beschrieben.
Die erfindungsgemäß eingesetzten Polymere sind Vinylpolymere und werden daher durch Vermischen einer Monomerkomponente mit dem gewünschten lichtempfindlichen, Färbemittel und der Durchführung einer radikalischen Copolymerisation erhalten. Keine besondere Beschränkung gibt es für den Polymerisationsprozess und ein Prozess wie etwa eine Lösungspolymerisation, Emulsionspolymerisation oder Suspensionspolymerisation kann eingesetzt werden. Ein Synthesebeispiel wird hierin nachstehend beschrieben.
Nachdem eine wässrige Lösung mit 98 Teilen 2-Morpholinoethylmethacrylat und 2 Teile Methacrylsäure als einer Monomerkomponente hergestellt worden war, wurden 1,8 Teile Natriumkupferchlorophyllin (Produkt von Wako Pure Chemical Industries Ltd.) als ein lichtempfindliches Färbemittel mit der wässrigen Lösung vermischt, wurden 2,0 Teile Ammoniumpersulfat als ein Polymerisationsinitiator unter Stickstoffatmosphäre zugegeben, um dadurch die Monomerkomponente bei 40°C für 8 Stunden radikalisch zu polymerisieren und ein gewünschtes Polymer zu erhalten. Beispiele des Polymers mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft, welche ein lichtempfindliches Färbemittel aufweist, sind in der Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2 In den Beispielen eingesetzte Polymere mit einer reversiblen Verdickungseigenschaft, welche ein lichtempfindliches Färbemittel aufweisen
Tinten gemäß der Beispiele und Vergleichsbeispiele wurden durch Herstellen einer Lösung eines jeden Polymers mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft in deionisiertem Wasser in einer zweckmäßigen Konzentration (5 bis 10%) im Voraus hergestellt und dann wurden die folgenden entsprechenden Verfahrensschritte durchgeführt.
Beispiele 1 bis 14 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4
[1] Als erstes werden Tinten beschrieben, in denen Farbstoffe als die färbenden Materialien eingesetzt wurden.
Deionisiertes Wasser, ein lichtempfindliches Färbemittel (dieses wurde weggelassen, wenn das eingesetzte Polymer ein in Tabelle 2 gezeigtes Polymer war), ein Lösungsmittel, eine wässrige Lösung eines Farbstoffs und optional ein oberflächenaktives Mittel wurden unter Rühren und in dieser Reihenfolge zu den im Voraus hergestellten Polymerlösungen zugegeben, um Zusammensetzungen mit den entsprechenden, in den Tabellen 3A und 3B gezeigten Konzentrationen herzustellen. Nach dem Rühren der Zusammensetzungen für drei Stunden wurden sie über einen Membranfilter mit einer Porengröße von 0,45 μm gefiltert, um dadurch schwarze Tinten (Beispiele 1 bis 11), eine gelbe Tinte (Y-Tinte) (Beispiel 12), eine magentafarbene Tinte (M-Tinte) (Beispiel 13) und eine zyanfarbene Tinte (C-Tinte) (Beispiel 14) gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen. Die Tintenzusammensetzungen gemäß der Beispiele 1 bis 11 (schwarze Tinten) und Beispiele 12 bis 14 (Farbtinten) sind in den Tabellen 3A bzw. 3B angegeben.
Tabelle 3B Zusammensetzungen der Farbtinten gemäß der Bespiele 12 bis 14 (Einheit: %)
Als ein Vergleichsbeispiel wurde eine Tinte auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer, dass weder das Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft noch das lichtempfindliche Färbemittel eingesetzt wurden, um dadurch eine schwarze Tinte des Vergleichsbeispiels 1 bereitzustellen. Ähnlich wurden auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 12, 13 und 14 Tinten hergestellt, außer dass weder das Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft noch das lichtempfindliche Färbemittel eingesetzt wurde, um dadurch Farbtinten der Vergleichsbeispiele 2, 3 und 4 bereitzustellen. In jedem Vergleichsbeispiel wurde zusätzlich deionisiertes Wasser in der Menge des weggelassenen Polymers mit wärmereversibler Verdickungseigenschaft und des lichtempfindlichen Färbemittels zugegeben.
Beispiel 15 und Vergleichsbeispiel 5
[2] Eine Tinte, in der ein Pigment als das zweite färbende Material eingesetzt wurde, wird nun beschrieben.
Als erstes wurde eine Pigmentdispersion hergestellt. (Herstellung der Pigmentdispersion)

Styrol/Ethylacrylat-Copolymer (Säurewert: 150, Molekulargewicht: 5000) 1,5 g

Monoethanolamin 1,0 g

Diethylenglykol 81,5 g

Deionisiertes Wasser 5,0 g
Die vorstehenden Komponenten wurden vermischt und auf 70°C auf einem Wasserbad erwärmt, damit sich das Harz darin vollständig löste. Zu dieser Lösung wurden 10 g Carbon Black (MCF 88, Produkt von Mitsubishi Kagaku Co., Ltd.) und 1 g 2-Propanol zugegeben und für 30 Minuten vorvermischt. Danach wurde die resultierende Vormischung einer Dispersionsbehandlung unterzogen. Eine Sandschleifmaschine (hergestellt von Igarashi Kikai K. K.) wurde als eine Schleifmaschine zur Durchführung einer Schleifbehandlung über drei Stunden eingesetzt, und zwar unter den folgenden Bedingungen: Zirkoniumkügelchen (Durchmesser: 1 mm) wurden als Schleifmedium eingesetzt, um so eine Verdichtungsrate (packing rate) von 50% zu ergeben. Die so geschliffene Mischung wurde ferner einer Zentrifugalbehandlung (12.000 UpM, 20 Minuten) unterzogen, um grobere Teilchen in der Dispersion zu entfernen.
(Herstellung der Tinte)
Eine wässrige Lösung von Polymer A und ein lichtempfindliches Färbemittel wurden dann zu der vorstehend erhaltenen Dispersion zugegeben und ferner wurden andere Komponenten zugegeben, um so die nachstehend gezeigte Zusammensetzung zu erhalten. Die resultierende Zusammensetzung wurde für zwei Stunden vermischt, um dadurch eine Tinte gemäß Beispiel 15 herzustellen.

Pigmentdispersion 30%

Polymer A (Feststoff konzentration) 5%

N-Methyl-2-pyrrolidon 15%

Natrium-Kupfer-Chlorophyllin 0,5%

Ethanol 2%

Deionisiertes Wasser 47,5%.
Als ein Vergleichbeispiel wurde eine Tinte auf die gleiche Art und Weise wie im Beispiel 15 hergestellt, außer dass weder das Polymer mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft noch das lichtempfindliche Färbemittel eingesetzt wurden, um dadurch eine Tinte des Vergleichsbeispiels 5 bereitzustellen. Übrigens wurde zusätzlich deionisiertes Wasser in der Menge zugeführt, in der das Polymer mit einer reversiblen Verdickungseigenschaft und das lichtempfindliche Färbemittel weggelassen wurden.
Beispiele 16 und 17 und Ver leichsbeis fiele 6 und 7
[3] Tinten, in denen feine gefärbte Materialteilchen als das dritte gefärbte Material eingesetzt wurden, werden nun beschrieben.
(Herstellung der Dispersion aus feinen gefärbten Materialteilchen)
Als erstes wurde eine Feinteilchendispersion 52467N (Produkt von Japan Synthetic Rubber Co., Ltd., Feststoffgehalt: 8,0%, pH: 8,0,. Teilchendurchmesser: 18nm) auf 60°C erwärmt, zu welcher eine wässrige Lösung eines Farbstoffs (C.I. Direct Black 19, 10%) tropfenweise unter Rühren zugegeben wurde. Diese Komponenten wurden vermischt um so ein endgültiges Volumenverhältnis der Dispersion 52467N zu der wässrigen Lösung des Farbstoffs von 3.1 zu ergeben, und die resultierende Mischung wurde weiter über acht Stunden gerührt. Die flüssige Mischung wurde anschließend durch einen Membranfilter mit einer Porengröße von 0,45 μm gefiltert, um dadurch eine Dispersion aus feinen gefärbten Materialteilchen herzustellen.
(Herstellung der Tinte)

Eine wässrige Lösung aus Polymer A, Lösungsmitteln und dergleichen wurde dann zu der vorstehend erhaltenen Dispersion zugegeben und diese Komponenten wurden vermischt, um so die nachstehend gezeigte Zusammensetzung zu ergeben. Und dadurch wurde eine Tinte gemäß Beispiel 16 hergestellt.

Dispersion des feinen Färbemittels	70%
Polymer A (Feststoffkonzentration)	5%
Natrium-Kupfer-Chlorophyllin	0,5%
Dipropylenglykolmonomethylether	5%
Diethylenglykol	10%
Deionisiertes Wasser	9,5%.

Eine wässrige Lösung aus Polymer A, Lösungsmitteln und dergleichen wurde dann zu einer Mischung der vorstehend erhaltenen Dispersion der feinen gefärbten Materialteilchen und der im Beispiel 15 hergestellten Pigmentdispersion gegeben und diese Komponenten wurden so vermischt, dass sie die nachstehend gezeigte Zusammensetzung ergaben, um dadurch eine Tinte gemäß Beispiel 17 herzustellen.

Dispersion des feinen Färbemittels 40%

Pigmentdispersion 20%

Polymer A (Feststoffkonzentration) 5%

Natrium-Kupfer-Chlorophyllin 0,5%

Diethylenglykol 15%

Deionisiertes Wasser 19,5%
Als Vergleichsbeispiele für die vorstehenden Beispiele wurden Tinten auf die gleiche Art und Weise wie in den Beispielen 16 und 17 hergestellt, außer dass weder das Polymer mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft noch das lichtempfindliche Färbemittel eingesetzt wurden, um dadurch Tinten der Vergleichsbeispiele 6 bzw. 7 bereitzustellen. Übrigens wurde zusätzlich deionisiertes Wasser in der Menge des weggelassenen Polymers mit der wärmereversiblen Verdickungseigenschaft und des lichtempfindlichen Färbemittels zugeführt.
[Auswertung]
Bezüglich der Tinten der Beispiele 1 bis 17 und Vergleichsbeispiele 1 bis 7 wurde die Leistung als Tinte ausgewertet.
Drei Leistungspunkte wurden ausgewertet: (1) optische Dichte (OD-Wert), (2) Verlaufbeständigkeit und (3) Ausblutbeständigkeit. Jede Auswertung wurde in einem klimatisierten Labor, das auf 23°C und 60% relativer Feuchte eingestellt war, durchgeführt. Die Auswerteverfahren der entsprechenden Punkte werden hierin nachstehend genauer beschrieben.
(1) Optische Dichte (OD-Wert):
Ein Muster, das fünf vollflächig bedruckte Flächen von 5 mm² umfasste, wurde auf einem A4-Papierblatt gedruckt. Nachdem die resultierenden Druckproben für wenigstens 30 Minuten stehen gelassen worden waren, wurden ihre optischen Dichten gemessen. Die optischen Dichten der fünf vollflächig bedruckten Flächen wurde mittels eines Macbeth-Reflexionsdensimeters RD914 gemessen und ihr durchschnittlicher Wert wurde als der OD-Wert der Probe genommen.
Übrigens betrug die aufgebrachte Tintenmenge in jedem vollbedruckten Bereich 12 nl/mm².
(2) Verlaufbeständigkeit:
Punkte wurden auf einem A4-Papierblatt mit Düsen eines Aufzeichnungskopfes, bei dem jede anderweitige Düse ausgedünnt worden war, aufgezeichnet. Nachdem die so erhaltene Druckprobe für wenigstens 30 Minuten stehen gelassen worden war, wurden ihre Punkte durch ein Vergrößerungsglas beobachtet und die Verlaufbeständigkeit wurde gemäß dem folgenden Standard ausgewertet:

1: Die Punkte hatten keine runde Fläche;
2: Die Punkte zeigten ein Verlaufen oder eine Deformation an drei Vierteln ihres Umfangs;
3: Die Punkte zeigten ein Verlaufen oder eine Deformation an der Hälfte ihres Umfangs;
4: Die Punkte zeigten ein Verlaufen oder eine Deformation an einem Viertel ihres Umfangs; und
5: Die Punkte waren rund.

(3) Ausblutbeständigkeit:
Dem in 9 veranschaulichten Auswertemuster folgend wurden Bilder mit einer Farbtinte für die Flächen A (Farbe A) und einer schwarzen Tinte für die Flächen B (Farbe B) erzeugt, um zu beobachten, bis zu welcher Linienposition sich eine Farbvermischung (Ausbluten) der zwei Farben, ausgehend von einer Grundlinie (die Linie mit Pfeilen an beiden Enden in der Zeichnung), sich erstreckt, um dadurch die Ausblutungsbeständigkeit als einen Grad der Ausblutung auszuwerten. Die Auswertung wurde gemäß dem folgenden fünfrangigen Standard durchgeführt. Übrigens geben in 9 die Bezugszeichen A und B gedruckte Muster der Farben A bzw. B an. Die Grenzlinie zwischen den zwei Farben ist mit der Linie mit den Pfeilspitzen an beiden Enden gekennzeichnet. Die Aufzeichnung wurde durch fünf Linien von der Grenzlinie mit Intervallen von einer Punktlinie/Punktabstand durchgeführt.

1: Ein Ausbluten erstreckte sich nicht über 5 Punktelinien von der Grenzlinie;
2: Ein Ausbluten erstreckte sich nicht über 4 Punktlinien von der Grenzlinie;
3: Ein Ausbluten erstreckte sich nicht über 3 Punktlinien von der Grenzlinie;
4: Ein Ausbluten erstreckte sich nicht über 2 Punktlinien von der Grenzlinie; und
5: Ein Ausbluten erstreckte sich nicht über 1 Punktlinie von der Grenzlinie;

[In der Auswertung eingesetzte Maschine]
Als ein Aufzeichnungsgerät für die vorstehende Auswertung wurde ein in 10 veranschaulichter Bubble Jet Printer BJC-600J (Marke, hergestellt von Canon Inc.) eingesetzt. Die Zuführung der Tinte wurde gemäß einem Verfahren durchgeführt, in welchem die beabsichtigten Tinten in den entsprechenden Spezialtintenbehältern 90 eingefüllt waren. Übrigens wird ein Mechanismus zur Bestrahlung der während der Aufzeichnung aufgetragenen Tinte (eine Lichtquelle und ein Lichtübertragungsteil) in den in 10 veranschaulichten BJC-600J eingebaut. Das Bezugszeichen 100 gibt die Lichtquelle (unit array), z. B. eine Halogenlampe mit 12 V und 10 W, an. Das Bezugszeichen 101 steht für einen Lichtquellenmonitor. Die Bezugszeichen 91 und 92 geben einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf bzw. eine Aufzeichnungseinheit an, in welcher vier Aufzeichnungsköpfe 91 einstückig kombiniert vorliegen.
Die Auswertung wurde durch Anlegen eines Spannungspulses an den Aufzeichnungskopf 91 mit einer Spannung, mit der die darin enthaltene Tinte nicht ausgestoßen wird, durchgeführt, um die Temperatur der Tinte bei einer niedrigeren Temperatur als der Übergangstemperatur des Polymers mit einer wärmereversiblen Verdickungseigenschaft, das bei ungefähr 3°C eingesetzt wurde, zu halten. In einem solchen Zustand wurde ein Aufzeichnungspuls angelegt, um die Tintentropfen auszustoßen, und die auf die Papieroberfläche aufgetragene Tinte wurde mit Licht aus der Lichtquelle 100 bestrahlt, um eine Licht-Wärme-Umwandlungsaktion zu induzieren, um dadurch eine Aufzeichnung durchzuführen.
Die den Beispielen entsprechenden Tinten der Vergleichsbeispiele wurden ebenso durch eine Aufzeichnung unter den auf gleiche Art und Weise wie in den Tinten der Beispiele eingestellten Bedingungen ausgewertet. Die Auswertung der vorstehenden Auswertepunkte (1), (2) und (3) wurde mit einem NP-SK-Papier (Lot No. OKK10) für die Elektrofotografie durchgeführt.
(Ergebnisse der Auswertung)
In Tabelle 4 sind die Ergebnisse der Auswertung bezüglich der optischen Dichte [Auswertepunkt (1)] und bezüglich der Verlaufbeständigkeit [Auswertepunkt (2)] der Tinten gemäß der Beispiele und Vergleichsbeispiele gezeigt. Die Ergebnisse der Auswertung bezüglich des Ausblutens [Auswertepunkt (3)], welche durch Kombinieren der Tinten der Beispiele miteinander durchgeführt wurde, sind in Tabelle 5 gezeigt, und die Ergebnisse der Auswertung bezüglich der Ausblutung, welche durch Kombinieren der Tinten der Vergleichsbeispiele miteinander durchgeführt wurden, sind in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 4 Auswerteergebnisse hinsichtlich der optischen Dichte und der Verlaufbeständigkeit (Beispiele und Vergleichsbeispiele)
Tabelle 5 Auswerteergebnisse hinsichtlich der Ausblutbeständigkeit (Beispiele)
Tabelle 6 Auswerteergebnisse hinsichtlich der Ausblutbeständigkeit (Vergleichsbeispiele)
Wie aus den in Tabelle 4 gezeigten Auswerteergebnissen ersichtlich ist, besitzen die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete Verlaufbeständigkeit verglichen mit den herkömmlichen Tinten, während sie eine hohe optische Dichte beibehalten. Übrigens besitzen die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Ausblutbeständigkeit, wie aus den in den Tabellen 5 und 6 gezeigten Auswerteergebnissen ersichtlich ist einen großen Effekt auf die Veränderung einer Farbvermischung, und zwar aufgrund des schnellen Viskositätsanstiegs auf der Oberfläche des Papiers. Deshalb kann sicher gesagt werden, dass die Tinten einen merklichen Effekt bezüglich der Verhinderung des Auftretens von Ausbluten aufweisen. Selbstverständlich können die Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Farbstärke und ausgezeichnete Effekte bezüglich der Verhinderung des Auftretens von Verlaufen und Ausbluten, und insbesondere bei der Farbaufzeichnung auf einem Normalpapier für Büroanwendungen, wie etwa einem Papier für die Elektrofotografie aufweisen.
Da die erfindungsgemäßen Tinten eine Zustandsänderung nur bei einer Temperaturänderung eingehen, werden sie durch den Oberflächen-pH, durch Unebenheiten und dergleichen der Aufzeichnungsmedien nicht beeinflusst. Deshalb sind sie für verschiedene Aufzeichnungsmedien wie etwa transparente Filme, Gewebe und Metallblätter zusätzlich zu Normalpapier zweckmäßig.
Wie vorstehend beschrieben ist, hängt die Einrichtung zur Erzeugung von Bildern mit den erfindungsgemäßen Tinten nicht nur von der Verdampfung und der Eindringung ab, und so können die Probleme des Verlaufens und des Ausblutens, welche bei einer hochqualitativen Aufzeichnung erfüllt sein müssen, gleichzeitig gelöst werden, während eine hohe optische Dichte gewährleistet wird.
Ferner besitzt die vorliegende Erfindung die folgenden Effekte: der Energieverbrauch kann reduziert werden, da die zusätzlich zur Verbesserung der Aufzeichnungsfähigkeit bereitgestellten Mechanismen extrem einfach sind.
Die erfindungsgemäßen Tinten besitzen merklich die vorstehenden Effekte, wenn sie in Kombination mit einem Tintenstrahlaufzeichnungsgerät eingesetzt werden, und insbesondere mit solchen, die Wärmeenergie oder mechanische Energie als ein Tintenstrahlaufzeichnungssystem einsetzen.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist es selbstverständlich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist.

Claims

Eine wasserbasierte Tinte für das Tintenstrahlen, die eine flüssige Zusammensetzung umfasst, welche ein färbendes Material und ein flüssiges Medium enthält, wobei die Tinte ein Polymer, das eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, und eine Verbindung mit einer Licht-Wärme-Umwandlungsfunktion umfasst.
Eine wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen, die eine flüssige Zusammensetzung umfasst, welche ein wärmendes Material und ein flüssiges Medium enthält, wobei die Tinte ein Polymer, welches eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt und eine Gruppe besitzt, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, umfasst.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1, wobei die Verbindung mit einer Licht-Wärme-Umwandlungsfunktion ein lichtempfindlicher Farbstoff ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 2, wobei die Gruppe, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, ein lichtempfindlicher Farbstoff ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer, das eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, oder das Polymer, welches eine wärmereversible Verdickungs eigenschaft zeigt und eine Gruppe besitzt, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, ein wasserlösliches Polymer mit einem Trübungspunkt und/oder ein wasserlösliches Vinylpolymer (A), das wenigstens 50 Gew.-% eines Vinylcarbonsäureesters (a) eines Alkylenoxidaddukts einer aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring als einer aufbauenden Einheit oder ein Polymer umfasst, das durch Binden eines lichtempfindlichen Farbstoffs an das Polymer erhältlich ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Polymer, das eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, oder das Polymer, welches eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt und eine Gruppe besitzt, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, ein Polymer, erhältlich durch Copolymerisieren einer Monomerzusammensetzung, die insgesamt wenigstens 50 Gew.-% eines Vinylcarbonsäureesters (a) eines Alkylenoxidaddukts einer aktiven Wasserstoffverbindung mit einem stickstoffhaltigen Ring und ein Monomer mit folgender allgemeiner Formel umfasst,
wobei R₁ gleich H oder CH₃ ist, R₂ gleich H, eine Alkylgruppe mit 1 bis 30 Kohlenstoffatomen, eine (Alkyl)Phenylgruppe oder eine (alkylsubstituierte) Aminoalkylgruppe ist, n eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, m eine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, leine ganze Zahl von 2 bis 4 ist, x eine ganze Zahl von 2 bis 50 ist, y eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist und z eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist, unter der Voraussetzung, dass n, m und l nicht die gleichen ganzen Zahlen sind, und dass n und m oder m und l nicht die gleichen ganzen Zahlen sind, oder ein Polymer ist, das durch Binden eines lichtempfindlichen Farbstoffs an das Polymer erhalten wird.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der Vinylcarbonsäureester (a) der (Meth)Acrylsäureester eines Addukts eines (substituierten) Morpholins mit 1 bis 20 Mol Ethylenoxid und/oder Propylenoxid ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei das Polymer, das eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt, oder das Polymer, welches eine wärmereversible Verdickungseigenschaft zeigt und eine Gruppe besitzt, die eine Licht-Wärme-Umwandlung eingeht, in einer Menge von 0,005 bis 20 Gew.-% in der Tinte enthalten ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das färbende Material ein Farbstoff ist und in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-% in der Tinte enthalten ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das färbende Material Ruß oder ein organisches Pigment ist.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das färbende Material gefärbte Feinteilchen sind, in welchem ein Farbstoff an die Oberfläche der Feinteilchen gebunden ist, um die Farbe unlöslich zu machen.
Die wasserbasierte Tinte zum Tintenstrahlen gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das färbende Material eine Mischung aus wenigstens zwei färbenden Materialien ist, ausgewählt aus der Gruppe. die aus einem Farbstoff, Ruß, einem organischen Pigment und gefärbten Feinteilchen, in welchen ein Farbstoff an die Oberfläche der Feinteilchen gebunden ist, um den Farbstoff unlöslich zu machen, besteht.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, welches das Ausstoßen von Tintentröpfchen, die ein färbendes Material und ein flüssiges Medium umfasst, aus einer Öffnung eines Aufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen ausstößt, um die Tröpfchen auf einem Aufzeichnungsmedium aufzubringen, um dadurch eine Aufzeichnung durchzuführen, wobei die Tinte eine Tinte gemäß Anspruch 1 oder 2 ist.
Ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, welches das Ausstoßen von Tintentröpfchen, die ein färbendes Material und ein flüssiges Medium umfasst, aus einer Öffnung eines Aufzeichnungskopfes in Übereinstimmung mit Aufzeichnungssignalen umfasst, um eine Aufzeichnung auf einem Aufzeichnungsmedium durchzuführen, wobei die Tinte eine Tinte gemäß Anspruch 1 oder 2 ist, und wobei der Aufzeichnungskopf bei einer Temperatur von nicht höher als eine Umwandlungstemperatur der Tinte während der Aufzeichnung gehalten wird.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Aufzeichnung durch Anwendung von thermischer Energie auf die Tinte zum Ausstoßen von Tintentröpfchen durchgeführt wird.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Aufzeichnung durch Ausüben von mechanischer Energie auf die Tinte zum Ausstoßen von Tintentröpfchen durchgeführt wird.
Verwendung der Tinte gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Aufzeichnung unter Verwendung einer Aufzeichnungseinheit, die einen Tintenbehälterbereich, der die Tinte darin enthält, und einen Aufzeichnungskopf, aus dem die Tinte in der Form von Tintentröpfchen ausgestoßen wird, umfasst.
Verwendung der Tinte gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Aufzeichnung unter Verwendung eines Tintenstrahlaufzeichnungsgeräts, das eine Aufzeichnungseinheit umfasst, die mit einem Tintenbehälterbereich, der die Tinte darin enthält, und einen Aufzeichnungskopf, aus dem die Tinte in der Form von Tintentröpfchen ausgestoßen wird, umfasst, wobei die Aufzeichnungseinheit die Aufzeichnungseinheit gemäß Anspruch 17 ist.
Die Verwendung gemäß Anspruch 18, wobei das Tintenstrahlaufzeichnungsgerät ferner einen Bestrahlungsmechanismus zur Bestrahlung der aus dem Aufzeichnungskopf ausgestoßenen Tinte umfasst.
Die Verwendung gemäß Anspruch 19, wobei der Lichtbestrahlungsmechanismus zur Bestrahlung der Tinte in der Aufzeichnungseinheit integriert ist.
Die Verwendung der Tinte gemäß Anspruch 1 oder 2 zur Tintenstrahlaufzeichnung.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß irgendeinem der Ansprüche 13 bis 16, das ferner einen Schritt der Bestrahlung der Tinte auf dem Aufzeichnungsmedium mit Licht umfasst.
Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß Anspruch 22, wobei das Licht sichtbare Strahlung ist.