DE3787219T2

DE3787219T2 - Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren.

Info

Publication number: DE3787219T2
Application number: DE87305480T
Authority: DE
Inventors: Shoji Koike; Yasuko Tomida
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-06-20
Filing date: 1987-06-19
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2007-06-20
Also published as: JPH0662000B2; US4965609A; EP0250266A2; JPS631579A; HK4194A; DE3787219D1; EP0250266B1; EP0250266A3

Description

Hintergrund der Erfindung

Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, bei dem Aufzeichnungen nicht nur auf speziell dafür vorgesehenem Papier durchgeführt werden können, sondern auch auf allgemein in Büros oder zu Hause verwendeten Papieren wie beispielsweise Kopierpapier, Listenpapier, Banknotenpapier, Notizpapier (slip paper) und verschiedenen Geweben. Das Verfahren kann es möglich machen, daß das Bild schnell auf dem Aufzeichnungsmedium fixiert wird, eine hohe optische Dichte aufweist und in nur relativ geringem Umfang die Erscheinung des Auslaufens zeigt.

Verwandter Stand der Technik

Bei den führenden Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren wird als Aufzeichnungsflüssigkeit oder -tinte ein in Wasser oder einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel gelöster Farbstoff verwendet. Obwohl bei solchen Verfahren bestimmte Erfordernisse geringfügig von System zu System unterschiedlich sind, sind die wichtigen und allgemein verlangten Merkmale die folgenden:
1. es sollte ein Aufzeichnungsbild erzeugt werden, das eine gute Qualität aufweist und von hoher optischer Dichte ist, ohne daß in signifikantem Umfang ein Auslaufen erfolgt;
2. die Tinte sollte schnell fixiert werden;
3. das resultierende Druckwerk sollte haltbar sein und sollte beispielsweise wasserbeständig sein und sollte lichtbeständig sein;
4. die Tinte sollte die Tintendurchtrittsöffnung und Düsen des Druckers nicht verstopfen;
5. ein stabiler Ausstoßvorgang der Tinte sollte über eine lange Betriebszeit zu ermöglichen sein; und
6. die Tinte sollte ohne signifikante Veränderung über einen langen Zeitraum lagerstabil sein.
Es wurden intensive Untersuchungen sowohl am Drucker als auch an der Tinte durchgeführt, um einige der obigen Aufgaben oder alle Aufgaben zu erfüllen. Es gibt jedoch selbst im Fall von im Handel erhältlichen Tintenstrahldrucker-Systemen kein Aufzeichnungsverfahren, das vollständig alle obigen Aufgaben erfüllt. Wenn beispielsweise eine Tinte verwendet wird, die außer dem Farbstoff und Wasser ein wenig flüchtiges Polyalkylenglykol oder Glycerin enthält, um einem Verstopfen der Düsen vorzubeugen, durchdringt die Tinte aufgrund der erhöhten Viskosität normale Papiere, die eine wirksame Leimung aufweisen, nur schwach, so daß einige Minute vergehen können, bis das Bild fixiert wird. Obwohl das Problem eines Verstopfens der Düsen vermieden wird, wird dieses Ziel zu Loten einer für die Praxis nicht brauchbaren langen Fixierzeit erreicht.
Die japanische offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 29,546/1980 schlägt vor, das oben angesprochene Problem dadurch zu lösen, daß man der Tinte ein Tensid zusetzt. Obwohl die Fixiergeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Art und Menge des zugegebenen Tensids auf ein zufriedenstellendes Maß erhöht werden kann, wird die Oberflächenspannung der Tinte in diesem Fall verringert, und das Ausmaß des Auslaufens wird erhöht, so daß sich die Qualität des resultierenden Druckbilds signifikant verringert.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 57,862/1981 offenbart, das Tensid durch eine stark basische Substanz zu ersetzen, die ein in dem Papier enthaltenes inneres Leimungsmittel, typischerweise Harz (rosin), zerstört. Eine Fixierung erfolgt schnell, und es werden gedruckte Buchstaben mit Auslaufen nur in geringem Umfang erhalten. Es wird jedoch im wesentlichen keine Wirkung erzielt, wenn das Substrat neutrales Papier ist. Dies ist auf einen Unterschied des eingesetzten Leimungsmittels zurückzuführen. Außerdem ist es gefährlich, Tintenfarbstoffe mit hohem pH-Wert zu Hause oder im Bürobereich zu verwenden.
Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 49,762/1983 offenbart ein Verfahren, bei dem eine Aufzeichnung unter Verwendung eines Tintenfarbstoffs erfolgt, der eine dynamische Viskosität von 4 bis 8 cst bei 35ºC aufweist, wobei man den Tintenfarbstoff bei einem Wassergehalt bei 30ºC oder höher von einem Viertel oder weniger hält. Obwohl mit diesem Verfahren in gewissem Umfang in bezug auf ein Verstopfen und die Aufrechterhaltung einer stabil hohen Aufzeichnungsgeschwindigkeit zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden können, treten Probleme auf, insbesondere im Hinblick auf die Fixierungseigenschaften und ein Auslaufen auf normalen Papieren, da der Lösungsmittelgehalt der Tintenfarbstoffe so hoch ist.
Ein Weg zur Verbesserung der Druckqualität könnte sein, die Farbstoffkonzentration in der Tinte zu erhöhen. Dies erhöht jedoch das Risiko eines Verstopfens der Auslaßöffnungen des Druckers.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren bereit, in dem eine Aufzeichnung in der Weise erfolgt, daß man Tröpfchen einer Aufzeichnungsflüssigkeit dazu bringt, an einem Aufzeichnungsmedium fixiert zu werden, wobei die Aufzeichnungsflüssigkeit eine Viskosität von 2 Centipoise oder darüber und eine Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder darüber bei 25ºC aufweist, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die in Tropfenform gebrachte Aufzeichnungsflüssigkeit auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß ihre Viskosität geringer ist als 2 Centipoise. Die Verwendung von Tinten mit einer niedrigen Viskosität bei Umgebungstemperatur beim Tintenstrahldrucken ist offenbart in der Druckschrift EP-A 0,085,869.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Erfinder haben gefunden, daß - neben verschiedenen Erfordernissen in Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, wie sie oben beschrieben wurden, insbesondere die beiden Erfordernisse einer guten Druckqualität ohne Auslaufen und eines schnellen Fixierens dadurch erfüllt werden können, daß man die Viskosität und die Oberflächenspannung in der Tinte auf bestimmte spezielle Werte einstellt.
Genauer gesagt, wurde gefunden, daß beide Erfordernisse, nämlich die hohe Druckqualität und Fixierungseigenschaften, erfüllt werden können, indem man die Werte physikalischer Eigenschaften der Tinte bei Durchführen des Drucks auf normalen Papieren, die einer Leimung unterzogen wurden und Fasern aufweisen, die aus der mit einer Aufzeichnung zu versehenden Oberfläche herausstehen, in der Weise einstellt, daß die Viskosität geringer ist als 2 Centipoise bei 25ºC und daß die Oberflächenspannung 40 dyn/cm oder mehr ist, vorzugsweise 70 dyn/cm oder weniger.
&& Wenn die Viskosität der Tinte beim Drucken 2 Centipoise übersteigt, sind die Fixierungseigenschaften unzureichend. Dies macht sich besonders bemerkbar bei einem Aufzeichnungsmedium mit einem hohen Leimungsgrad. Wenn auf der anderen Seite die Oberflächenspannung der Tinte geringer ist als 40 dyn/cm, besteht eine Neigung zum Auslaufen, und eine Verringerung der Druckqualität durch Auslaufen macht sich besonders auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem niedrigen Leimungsgrad bemerkbar.
Bei der Verfahrensweise zur Einstellung der Werte physikalischer Eigenschaften der Tinte während des Druckens auf die oben speziell angegebenen Bereiche, nämlich auf eine Viskosität von weniger als 2 Centipoise und eine Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder mehr ist es wirksam, den in der Tinte eingesetzten Wassergehalt soweit wie möglich zu erhöhen und die Lösungsmittelmenge in der Tinte soweit wie möglich zu erniedrigen und das einzusetzende Lösungsmittel unter den Lösungsmitteln zu wählen, die niedrigere Viskositäten aufweisen, also im allgemeinen höhere Dampfdrücke haben.
Allerdings ist in Aufzeichnungsverfahren unter Verwendung einer derartigen Tinte das Ausmaß der Verdampfung des Lösungsmittels in der Tinte sehr hoch. Dadurch tritt ein Verstopfen an den Düsen usw. des Druckers auf, was ein Problem in bezug auf die Zuverlässigkeit aufwirft.
Um dementsprechend im Rahmen der vorliegenden Erfindung zuerst das Problem des Verstopfens als erstes spezifisches Merkmal zu lösen, das die essentielle Voraussetzung in dem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren ist, ist eine Tinte mit einer Viskosität bei 25ºC von 2 Centipoise oder höher und einer Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder höher zu verwenden.
Um ein Verstopfen zu verhindern ist es nützlich, die Menge an Lösungsmittel zu erhöhen oder ein Lösungsmittel mit einem niedrigen Dampfdruck zu verwenden. Genauer gesagt Wenn die Zusammensetzung einer Tinte unter Verwendung einer wäßrigen Lösung eines wasserlöslichen sauren Farbstoffs, Direktfarbstoffs oder Lebensmittelfarbstoffs ausprobiert wird, kann die einzusetzende Lösungsmittelmenge im Hinblick auf die Löslichkeit des Farbstoffs beispielsweise etwa 26 Gewichtsteile Diethylenglykol, das häufig in Tinten für ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren verwendet wird, etwa 20 Gewichtsteile Triethylenglykol und etwa 14 Gewichtsteile Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht 300) als wenigstens essentielle Menge sein, und die Viskosität der Tinte in einem dieser Fälle wird etwa 2 Centipoise.
In der so hergestellten Tinte tritt ein Verstopfen nicht auf, wodurch die Zuverlässigkeit gut wird.
Da jedoch die Viskosität der Tinte 2 Centipoise übersteigt, werden die Fixierungseigenschaften - wie oben beschrieben - unzureichend. Insbesondere bestehen Probleme bei den Fixierungseigenschaften auf einem Aufzeichnungsmedium mit einem hohen Leimungsgrad.
Die vorliegende Erfindung wurde also als Ergebnis intensiver Untersuchungen über Verfahrensweisen gemacht, mit denen sich gleichzeitig die einander diametral gegenüberstehenden Grundvoraussetzungen bei Drucktinten erfüllen lassen, nämlich das Erfordernis, daß sich keine Verstopfung bildet, und das Erfordernis, eine gute Druckqualität unter schneller Fixierungsgeschwindigkeit und ohne Auslaufen zu erhalten.
Mit anderen Worten: Das Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, das gleichzeitig das Erfordernis eines Vermeidens des Verstopfens und einer Verbesserung der Fixierungseigenschaften und der Druckqualität erfüllen kann, läßt sich durch ein Verfahren erhalten, bei dem man das Aufzeichnen unter erhöhter Temperatur der Tinte mit einer Viskosität bei 25ºC von 2 Centipoise oder mehr aufweist, um eine Viskosität von weniger als 2 Centipoise bereitzustellen, vorzugsweise weniger als 1,8 Centipoise. Letzteres ist das zweite vordringliche spezielle Merkmal der vorliegenden Erfindung.
Es war im Stand der Technik wohlbekannt, daß die Viskosität einer Tinte durch Anhebung der Temperatur verringert wird. Die Oberflächenspannung der Tinte tendiert ebenfalls zu einer Verringerung bei Temperaturanstieg. Dementsprechend erfolgen in bezug auf diesen Punkt die Änderungen in der Richtung, die in bezug auf die Druckqualität nicht bevorzugt ist. Im Vergleich mit der abrupten Viskositätsänderung mit der Temperatur ist jedoch der Einfluß einer Änderung der Oberflächenspannung auf die Druckqualität gering, und das Ziel der vorliegenden Erfindung kann ausreichend gut erreicht werden mit einer Tinte mit einer Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder mehr bei 25ºC.
Durch eine mit der Anhebung der Tintentemperatur während des Aufzeichnens verbundenen Verringerung der Tintenviskosität erhöht sich im allgemeinen auch die ausgestrahlte Tintenmenge, und die mit Tinte besprühte Fläche auf dem Aufzeichnungsmedium wird größer. Daher ist das Aufzeichnungsverfahren, das unter Anhebung der Temperatur der Tinte praktisch durchgeführt wird, auch wirksam für eine Verdichtung der optischen Dichte des Druckmaterials. In diesem Fall kann eine Verdichtung ohne das Begleitproblem der Bildung von Verstopfungen erreicht werden, da die Farbstoffkonzentration in der Tinte nicht angehoben zu werden braucht.
Eine derartige Verdichtung der optischen Dichte des Druckmaterials ist außerdem wirksam, insbesondere dann, wenn ein Aufzeichnungspapier für ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren oder verschiedene Gewebe als Aufzeichnungsmedium verwendet werden.
Wenn der Anstieg der Tintenausstoßmenge bei Anhebung der Temperatur ein Problem ist, beispielsweise wenn durch den Anstieg der Ausstoßmenge der Einfluß merklich erhöht wird, verglichen mit der Wirkung einer Verbesserung der Fixiereigenschaften aufgrund einer Erniedrigung der Viskosität auf normalem Papier mit hohem Leimungsgrad und dies zu einer schlechten Fixierung führt, und wenn die Tintenausstoßmenge merklich größer ist als die absorbierte Tintenmenge auf dem Aufzeichnungsmedium und dadurch ein Tintenüberfluß erzeugt wird, ist es möglich, solchen Problemen durch Erniedrigung der Steuerspannung oder der Steuerfrequenz und eine Änderung des Druckmusters usw. zu begegnen.
Nachfolgend wird die Einrichtung der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben.
Das Tintenstrahlaufzeichnungssystem, das im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden soll und die vorliegende Erfindung kennzeichnet, kann irgendein System sein, das ermöglicht, daß Tinte wirksam aus einer Düse freigesetzt wird und die Tinte auf das Aufzeichnungsmedium bringt, das das Zielmaterial oder Target für den Tintenstoß ist. Typische Beispiele solcher Systeme sind in den Druckschriften "IEEE Transactions on Industry Applications, Band JA-13, Nr. 1 (Februar, März 1977)" und "Nikkei Electronics, 19. April 1976, 29. Januar 1973 und 6. Mai 1974" beschrieben. Die in diesen Druckschriften beschriebenen Verfahrensweisen können erstens das elektrostatische Anziehungssystem und zweitens das System einschließen, in dem feine Tintenteilchen zwangsweise durch Aufbringen eines hohen Drucks mittels einer kleinen Pumpe auf die Tinte und mechanisches Vibrieren der Düse durch einen Quarz-Oszillator usw. ausgestoßen werden. Als weiteres System des zweiten Systems gibt es das System, das "Mikropunkt-Tintenstrahlsystem (microdot ink jet system)" genannt wird. Als drittes System ist das System zu nennen, bei dem Tinte aus einer Düse dadurch ausgestoßen wird, daß man auf die Tinte Druck mittels Eingeben elektrischer Signale auf ein piezoelektrisches Element unter Wirken einer mechanischen Verdrängung aufgibt. Außerdem ist es möglich, wirksam das Tintenstrahlsystem zu verwenden, das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung Nr. 59,936/1979 offenbart ist. Bei diesem System ändert sich das Volumen einer Tinte abrupt, sobald auf sie Wärmeenergie einwirkt, und die Tinte wird aus der Düse durch die aktive Kraft dieser Zustandsänderung ausgestoßen.
Die oben genannten Systeme sind besondere Beispiele bevorzugter Aufzeichnungsverfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung. Dementsprechend ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Verfahren beschränkt, sondern ist auch auf andere Tintenstrählaufzeichnungsverfahren als die oben genannten anwendbar.
Als nächstes wird die Zusammensetzung der durch die verschiedenen oben beschriebenen Systeme ausgestoßene Tinte erklärt.
Der in der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung zu verwendende Farbstoff selbst kann an sich bekannt sein. Beispielsweise können auch unlösliche Farbstoffe wie Pigmente oder dispergierte Farbstoffe verwendet werden. Bevorzugte Farbstoffe sind wasserlösliche Farbstoffe, typischerweise Direktfarbstoffe (direct dyes), saure Farbstoffe (acidic dyes), basische Farbstoffe (basic dyes), Reaktivfarbstoffe (reactive dyes), Lebensmittelfarbstoffe (dyes for foods) usw . . Insbesondere können die Farbstoffe, die als Tintenfarbstoff für Tintenstrahlaufzeichnungssysteme geeignet sind und die Leistungsanforderungen wie beispielsweise Farbbildungseigenschaften, Schärfe, Stabilität, Lichtbeständigkeit und andere erfüllen, folgende Farbstoffe einschließen:
Direktfarbstoffe (direct dyes) wie beispielsweise
C.I. Direkt Schwarz 17, 19, 32, 51, 62, 71, 108, 146, 154;
C.I. Direkt Blau 6, 22, 25, 71, 86, 90,106, 199;
C.I. Direkt Rot 1, 4, 17, 28, 83;
C.I. Direkt Gelb 12, 24, 26, 44, 86, 98, 100, 142;
C.I. Direkt Orange 34, 39, 44, 46, 60;
C.I. Direkt Violett 47, 48;
C.I. Direkt Braun 109;
C.I. Direkt Grün 59, usw.;
Saure Farbstoffe wie beispielsweise
Acid Black (Sauer Schwarz) 2, 7, 24, 26, 31, 52, 63, 112, 118;
C.I. Acid Blue (Sauer Blau) 9, 22, 40, 59, 93, 102, 104, 113, 117, 120, 167, 229, 234, 254;
C.I. Acid Red (Sauer Rot) 1, 6, 8, 32, 37, 51, 52, 80, 85, 87, 92, 94, 115, 180, 256, 317, 315;
C.I. Acid Yellow (Sauer Gelb) 11, 17, 23, 25, 29, 42, 49, 61, 71;
C.I. Acid Orange (Sauer Orange) 7, 19;
C.I. Acid Violet (Sauer Violett) 49, etc.;
Reaktivfarbstoffe wie beispielsweise
C.I. Reactive Yellow (Reaktiv-Gelb) 2, 3, 13, 15, 17, 18, 23, 24, 37, 42, 57, 58, 64, 75, 76, 77, 79, 81, 84, 85, 87, 88, 91, 92, 93, 95, 102, 111, 115, 116, 130, 131, 132, 133, 135, 136, 137, 139, 140, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 151, 162, 163;
C.I. Reactive Orange (Rectiv-Orange) 5, 7, 11, 12, 13, 15, 16, 35, 45, 46, 56, 62, 70, 72, 74, 82, 84, 87, 91, 92, 93, 95, 97, 99;
C.I. Reactive Red (Reaktiv-Rot) 3, 13, 16, 21, 22, 23, 24, 29, 31, 33, 35, 45, 49, 55, 63, 85, 106, 109, 111, 112, 113, 113, 114, 118, 126, 128, 130, 131, 141, 151, 170, 171, 174, 176, 177, 183, 184, 186, 187, 188, 190, 193, 194, 195, 196, 200, 201, 202, 204, 206, 218, 221;
C.I. Reactive Violet (Reaktiv-Violett) 1, 4, 5, 6, 22, 24, 33, 36, 38;
C.I. Reactive Blue (Reaktiv-Blau) 2, 3, 5, 8, 10, 13, 14, 15, 18, 19, 21, 25, 27, 28, 38, 39, 40, 41, 49, 52, 63, 71, 72, 74, 75, 77, 78, 79, 89, 100, 101, 104, 105, 119, 122, 147, 158, 160, 162, 166, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 176, 179, 184, 190, 191, 194, 195, 198, 204, 211, 216, 217;
C.I. Reactive Green (Reaktiv-Grün) 5, 8, 12, 15, 19, 23;
C.I. Reactive Brown (Reaktiv-Braun) 2, 7, 8, 9, 11, 16, 17, 18, 21, 24, 26, 31, 32, 33;
C.I. Reactive Brown (Rectiv-Braun) 1, 5, 8,13, 14, 23, 31, 34, 39, usw., und außerdem
C.I. Basic Black (Basisch Schwarz) 2;
C.I. Basic Blue (Basisch Blau) 1, 3, 5, 7, 9, 24, 25, 26, 28, 29;
C.I. Basic Red (Basisch Rot) 1, 2, 9, 12, 13, 14, 37;
C.I. Basic Violet (Basisch Violett) 7, 14, 27;
C.I. Food Black (Lebensmittel-Schwarz) 1, 2.
Die oben genannten Beispiele für Farbstoffe sind besonders bevorzugt für die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Tinte. Die in der Tinte der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Farbstoffe sind jedoch nicht auf diese Farbstoffe beschränkt. Solche Farbstoffe können im allgemeinen in einem Mengenanteil von etwa 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Tinte, verwendet werden, vorzugsweise in einer Menge von 1 bis 25 Gew.-% und noch mehr bevorzugt in einer Menge von 1 bis 10 Gew.-%.
Das in der im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendenden Tinte eingesetzte Lösungsmittel ist Wasser oder eine Lösungsmittelmischung aus Wasser mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, noch mehr bevorzugt eine Lösungsmittelmischung aus Wasser mit einem wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, das einen mehrwertigen Alkohol als wasserlösliches organisches Lösungsmittel enthält, der eine dem Trocknen vorbeugende Wirkung aufweist. Es ist auch bevorzugt, als Wasser deionisiertes Wasser zu verwenden, statt Wasser allgemein einzusetzen, das verschiedene Ionen enthält.
Beispiele der wasserlöslichen organischen Lösungsmittel, die in Mischung mit Wasser eingesetzt werden, können Alkylalkohole mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen wie beispielsweise Methylalkohol, Ethylalkohol, n-Propylalkohol, Isopropylalkohol, n-Butylalkohol, sec- Butylalkohol, tert-Butylalkohol, Isobutylalkohol usw., Amide wie beispielsweise Dimethylformamid, Dimethylacetamid usw., Ketone oder Ketoalkohole wie beispielsweise Aceton, Diacetonalkohole usw., Ether wie beispielsweise Tetrahydrofuran, Dioxan usw., Polyalkylenglykole wie beispielsweise Polyethylenglykol, Polypropylenglykol usw., Alkylenglykole mit Alkylengruppen, die 2 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, wie beispielsweise Ethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Triethylenglykol, 1,2,6- Hexantriol, Thiodiglykol, Hexylenglykol, Diethylenglykol usw., Glycerin, niedere Alkylether mehrwertiger Alkohole wie beispielsweise Ethylenglykolmethylether oder -ethylether, Diethylenglykolmethylether oder -ethylether, Triethylenglykolmonomethylether oder -ethylether usw., N-Methyl-2-pyrrolidon, 1,3-Dimethyl-2-imidazolidinon, Triethanolarnin, Sulforan usw. einschließen. Unter diesen vielen wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln sind mehrwertige Alkohole wie beispielsweise Diethylenglykol usw., niedere Alkylether von mehrwertigen Alkoholen wie beispielsweise Triethylenglykolmonomethylether oder -ethylether usw. bevorzugt.
Der Gehalt an den oben genannten wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln in der Tinte kann im allgemeinen 2 bis 50 Gew.-% betragen, bezogen auf das Gesamtgewicht der Tinte, vorzugsweise 5 bis 40 Gew.-% und noch mehr bevorzugt 10 bis 30 Gew.-%.
Der Wassergehalt in der Tinte, insbesondere im Hinblick auf die Fixierungseigenschaften auf normalem Papier und das Ausfließen von Farbpunkten kann 50 Gew.% oder mehr betragen, vorzugsweise 60 Gew.-% oder mehr, noch mehr bevorzugt 70 Gew.-% oder mehr.
Die essentiellen Bestandteile der Tintenzubereitung im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden oben beschrieben. Verschiedene andere Dispergiermittel, Tenside, Mittel zur Kontrolle der Viskosität, Mittel zur Kontrolle der Oberflächenspannung, Fluoreszenzaufheller usw., wie sie im Stand der Technik bekannt sind, können zugesetzt werden, wenn dies erforderlich ist.
Beispielsweise können Mittel zur Einstellung der Viskosität zugesetzt werden, beispielsweise Polyvinylalkohol, Cellulosen, wasserlösliche Harze usw., verschiedene Tenside wie beispielsweise kationische, anionische oder nichtionische Tenside, Mittel zur Einstellung der Oberflächenspannung wie beispielsweise Diethanolamin, Triethanolamin usw., Mittel zur Einstellung des pH-Wertes mit einer Pufferlösung, Antipilzmittel usw.
Zur Herstellung der Tinte, die in dem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren des Typs verwendet werden soll, bei dem die Tinte geladen wird, können besondere Mittel zur Regelung des Widerstands in Form anorganischer Salze wie beispielsweise Lithiumchlorid, Ammoniumchlorid und Natriumchlorid zugesetzt werden. Wenn eine Tinte in dem Tintenstrahlsystem des Typs eingesetzt wird, bei dem Tinte durch Einwirkung von Wärmeenergie ausgeschlossen wird, können die Werte der thermisch-physikalischen Eigenschaften (z. B. die spezifische Wärme, der thermische Ausdehnungskoeffizient, die thermische Leitfähigkeit usw.) mitunter geregelt werden.
Die im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzusetzende Tinte umfaßt grundsätzlich die oben genannten Bestandteile, und die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Aufzeichnen unter Verwendung derartiger Aufzeichnungstinten gemaß dem Tintenstrahlaufzeichnungssystem durchgeführt wird, wie es oben beschrieben wurde, indem man es ermöglicht, daß die Tinte mit der Viskosität bei 25ºC von 2 Centipoise oder höher und der Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder höher eine Tinte mit der Viskosität von weniger als 2 Centipoise bei Temperaturerhöhung ist, vorzugsweise von weniger als 1,8 Centipoise.
Zur Erfüllung der oben genannten Bedingungen sollte die im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verwendende Tinte wünschenswerterweise eine auf den Wert von 15 Centipoise oder niedriger geregelte Viskosität bei 25ºC aufweisen, vorzugsweise 10 Centipoise oder niedriger, noch mehr bevorzugt 5 Centipoise oder niedriger. Mit einem derartigen Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung können auf Papieren, wie sie im Büro verwendet werden, und auf verschiedenen Geweben usw., wobei diese Papiere keine Papiere für ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren sind und auf solchen Papieren im Stand der Technik wegen des Auslaufens beim Drucken kein Bild guter Qualität gebildet werden konnte, Bilder hoher Qualität und hoher optischer Dichte ohne Auslaufen gebildet werden. Ein hinsichtlich Trocknungs- und Fixierungseigenschaften bemerkenswert ausgezeichnetes Aufzeichnungsverfahren kann damit realisiert werden.
Da in dem Aufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung nicht nur speziell für die Tintenstrahlaufzeichnung vorbereitetes und bestimmtes Papier, sondern auch Papiere in ausreichender Weise als Aufzeichnungsmedium für das Tintenstrahlaufzeichnungssystem verwendet werden können, die in großem Umfang im Büro oder zu Hause als Kopierpapier, Listenpapier, Banknotenpapier, Notizpapier usw. verwendet werden, wird es möglich, das weitere Vordringen der Tintenstrahlaufzeichnungssysteme auf breiter Front zu beschleunigen. Es wird auch möglich, ein Aufzeichnungsverfahren mit ausgezeichneter Zuverlässigkeit nicht nur hinsichtlich der Ausstoßstabilität, Lagerstabilität und Frequenzverhalten der Tinte zu erhalten, sondern auch in bezug auf ein Verstopfen der Düsen usw. mit Tinte. Das letztere Merkmal gilt als wichtiges Merkmal bei einem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren.
Da außerdem die Verwendung einer basischen Substanz usw. nicht erforderlich ist, kann ein Aufzeichnungsverfahren realisiert werden, das in bezug auf die Sicherheit zur Verwendung zu Hause oder im Büro ausgezeichnet ist.
Zur Anhebung der Temperatur der Tinte gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedes beliebige Mittel verwendet werden. Beispielsweise kann eine Erhöhung der Temperatur einfach beispielsweise gemäß einem Verfahren erfolgen, bei dem man ein eine Widerstandsheizung bildendes Element bereitstellt, das die Menge der in der Tintenflüssigkeitskammer in der Nähe der Düsen elektrisch gebildeten Wärme regelt. Außerdem ist es ebenfalls möglich, die Tintentemperatur durch Einsatz eines Temperatursensors wie beispielsweise eines Thermistors usw. in der Tintenflüssigkeitskammer zu regeln. Auch die Regelung der Temperatur zur Einstellung einer gewünschten Viskosität kann in einfacher Weise erfolgen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann eine Anhebung der Temperatur auf einen Wert von etwa 30ºC bis 80ºC erfolgen. Die Temperatur kann in Abhängigkeit von der eingesetzten Tinte differieren.
Die Werte der Viskosität und Oberflächenspannung gemäß der vorliegenden Beschreibung wurden durch die nachfolgend genannten Meßinstrumente erhalten: - Viskosität: Visconic Eld (Hersteller: Firma Tokyo Keiki) - Oberflächenspannung: Kyowa CBVP Oberflächen-Tensiometer A-1 (Hersteller: Firma Kyowa Kagaku)
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die folgenden Referenzbeispiele, Beispiele und Vergleichsbeispiele im einzelnen beschrieben. In den Beispielen sind Angaben in Teilen und in Prozent auf das Gewicht bezogene Angaben, solange nichts Besonderes angemerkt ist.

Referenzbeispiele

Herstellung von Tinten A bis G

Nachdem die im folgenden genannten Komponenten 5 h miteinander gerührt wurden, wurde jede Mischung mit 0,1%-iger wäßriger Natriumhydroxidlösung auf einen pH-Wert von 7,5 eingestellt und außerdem einer Druckfiltration durch ein Membranfilter (Handelsname: Fluoropore Filter; Hersteller: Firma Sumitomo Denko) mit einer Porengröße von 0,45 um (micron) unterzogen, um Tinten gemäß der vorliegenden Erfindung herzustellen.

Tinte A

C.I. Food Black (Lebensmittel-Schwarz) 2 5 Teile
Glycerin 20 Teile
Wasser 75 Teile

Tinte B

C.I. Food Black (Lebensmittel-Schwarz) 2 5 Teile
Diethylenglykol 10 Teile
Triethylenglykol 10 Teile
Nichtionisches Tensid 0,2 Teile
(Handelsname: Emulgen PP150; Hersteller: Firma Kao K.K.) Wasser 75 Teile

Tinte C

C.I. Direct Black (Direkt Schwarz) 154 5 Teile
Triethylenglykol 25 Teile
Wasser 70 Teile

Tinte D

C.I. Direct Black (Direkt Schwarz) 154 5 Teile
Diethylenglykol 25 Teile
Polyethylenglykol (mittleres Molekulargewicht: 300) 10 Teile
Nichtionisches Tensid 0,2 Teile
(Handelsname: Emulgen PP150; Hersteller: Firma Kao K.K.) Wasser 60 Teile

Tinte E

C.I. Food Black (Lebensmittel-Schwarz) 2 5 Teile
Ethylenglykol 10 Teile
Wasser 85 Teile

Tinte F

C.I. Food Black (Lebensmittel-Schwarz) 2 5 Teile
Diethylenglykol 20 Teile
Nichtionisches Tensid 0,4 Teile
(Handelsname: Emulgen PP150; Hersteller: Firma Kao K.K.) Wasser 75 Teile

Tinte G

C.I. Direct Black (Direkt Schwarz) 154 5 Teile
Triethylenglykol 13 Teile
Nichtionisches Tensid 0,4 Teile
(Handelsname: Emulgen PP150, Hersteller: Firma Kao K.K.) Wasser 82 Teile

Beispiele 1 bis 5 und Vergleichsbeispiele 1 bis 6

Unter Verwendung der erhaltenen Tinten A bis G und unter Verwendung einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die ein Tintenstrahldrucker war, bei der ein Wärme erzeugendes Element als Quelle der Energie für den Ausstoß der Tinte verwendet wurde (Größe der Ausstoßöffnung: 40 · 50 um; Größe der Heizquelle: 50 · 150 um; Anzahl der Düsen: 24; Steuerspannung: 24,5 V; Frequenz: 3 kHz) wurde ein Druckvorgang auf einem im Handel erhältlichen, kontinuierlichen Notizpapier und Kopierpapier durchgeführt. Die Fixiereigenschaften und das Ausmaß des Auslaufens des gedruckten Materials wurden bewertet. In den Beispielen und einem Teil der Vergleichsbeispiele wurde um die Tintenflüssigkeitskammer ein Thermistor mit einer positiven Charakteristik angebracht (Handelsname: Posistor; Curie- Punkt 30º, 40º, 45º, 60º; Hersteller: Firma Murata Seisakusho), um eine Erhöhung der Temperatur zu bewirken.
Man ließ außerdem den Druckkopf 24 h bei 25ºC ohne Abdeckung stehen und führte erneut einen Druckvorgang durch. Die Stromquelle des Druckers wurde ausgeschaltet, nachdem 3 Zeilen gedruckt worden waren, und der Verstopfungszustand an den 24 Düsen wurde beobachtet. Die Ergebnisse der obigen Versuche, die Werte der physikalischen Eigenschaften der Tinte bei 25ºC, die erhöhte Temperatur während des Aufzeichnens und die Viskosität der Tinte sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Tinte Werte der physikalischen Eigenschaften (25ºC) Erhöhte Temperatur Bewertung der Ergebnisse Viskosität (cp) Oberflächen-Spannung (dyn/cm) Temperatur (ºC) Fixiereigenschaft *1 Auslaufen Verstopfen Beispiel Vergleichsbeispiel

Anmerkungen zu Tabelle 1:

*0 In jedem Fall betrug die Temperatur 25ºC.
*1 Bewertung der Fixierungseigenschaften: 1
10 Sekunden und 30 Sekunden nach dem Druckvorgang auf einem kontinuierlichen Notizpapier (Handelsname: Dia 64 Gr; Hersteller: Firma Mitsubishi Paper Mills, Ltd.) und einem Kopierpapier (Handelsname: 9-50015 HI; Hersteller: Firma Hammermill) wurde der gedruckte Teil mit einem Filterpapier (Handelsname: No. 5C; Hersteller: Firma Toyo Kagaku Sangyo K.K.) abgerieben. Die Bewertung erfolgte unter Umweltbedingungen von 25ºC und 60% relativer Feuchtigkeit. Die Ergebnisse waren wie folgt:
keine Schramme nach 10 Sekunden
kleine Schramme nach 10 Sekunden
Δ kleine Schramme nach 30 Sekunden
X große Schramme nach 30 Sekunden.
*2 Messung des Auslaufens: Man ließ nach Drucken von 300 Punkten auf dem kontinuierlichen Notizpapier, wie es oben beschrieben wurde, so daß die Punkte nicht kontinuierlich miteinander verbunden waren, das gedruckte Material 1 h oder länger stehen. Danach wurde die Zahl von Punkten, bei denen ein Auslaufen aufgetreten war, mittels eines Mikroskops gezählt. Der Grad des Auslaufens wurde angegeben in %, wobei der Druck unter Umgebungsbedingungen von 25ºC und 60% relativer Feuchtigkeit erfolgte. Die Ergebnisse waren wie folgt:
10% oder weniger
11 bis 20%
Δ 21 bis 30%
X 31% oder höher.
*3 Bewertung des Verstopfens: Das Verstopfen wurde bewertet als Anzahl der Düsen, die von den 24 Düsen verstopft waren (Bewertung unter Umgebungsbedingungen von 25ºC und 30% relativer Feuchtigkeit).
1
1 oder 2
Δ 3 bis 5
X 6 oder mehr.

Beispiele 6 bis 7

Unter Verwendung der Tinte D und des Tintenstrahldruckers BJ-80 (Hersteller: Firma Canon K.K.) wurde ein Festphasen-Druckvorgang bei 40ºC, 60ºC auf einem im Handel erhältlichen beschichteten Papier für ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren (Matcoat NM; Hersteller: Firma Mitsubishi Seishi) unter Einsatz eines Thermistors mit positiver Charakteristik durchgeführt (Handelsname: Posistar; Curie-Punkt: 400, 600). Die optische Dichte (OD) des erhaltenen gedruckten Materials wurde bewertet. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 gezeigt.

Vergleichsbeispiele 7 bis 10

Unter Verwendung der Tinte D und der Tinten H, I und J, die durch Erhöhung der Farbstoffkonzentration in der Tinte D auf 7%, 9% und 11% hergestellt worden waren, wurde ein Testphasen-Druckvorgang auf dem beschichteten Papier für Tintenstrahlaufzeichnung, wie es oben beschrieben wurde, bei 25ºC durchgeführt. Die optische Dichte (OD) des erhaltenen Druckmaterials wurde bewertet. In gleicher Weise wurde eine Bewertung des Verstopfens in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 für die Tinten D und H bis J durchgeführt. Die Ergebnisse der Bewertung sind in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Tinte Farbstoff-Konzentration (%) Temperatur beim Drucken (ºC) Verstopfen Beispiel Vergleichsbeispiel

Anmerkungen zu Tabelle 2:

*4 Messung der optischen Dichte (OD): Die optische Dichte wurde unter Verwendung eines optischen Densiometers vermessen (Handelsname: Macbeth RD 918; Hersteller: Firma Macbeth).
Der gezeigte Wert ist der Mittelwert aus 3 gemessenen Werten, die durch dreimaliges Messen derselben Probe erhalten wurden.
*5 In jedem Fall betrug die Temperatur 25ºC.
Mit dem Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren der vorliegenden Erfindung wurde in hohem Maße verläßliches Aufzeichnen mit guten Fixierungseigenschaften, hoher Qualität der gedruckten Buchstaben und außerdem ohne Verstopfen der Düsen möglich gemacht, und zwar nicht nur auf einem speziell für Tintenstrahlaufzeichnung hergestellten, bestimmten Papier, sondern auch auf anderen normalen Papieren, die einer Leimung unterworfen wurden und Fasern aufwiesen, die aus der mit der Aufzeichnung zu versehenden Oberfläche hervorstanden, typischerweise Kopierpapier, Listenpapier, Banknotenpapier, kontinuierliches Notizpapier usw.
Da außerdem in der Tinte keine stark basische Substanz verwendet wird, kann ein Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren realisiert werden, das hinsichtlich der Sicherheitserfordernisse hervorragend ist.

Claims

1. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren, bei dem eine Aufzeichnung in der Weise erfolgt, daß man Tröpfchen einer Aufzeichnungsflüssigkeit veranlaßt, auf einem Aufzeichnungsmedium fixiert zu werden, wobei die Aufzeichnungsflüssigkeit eine Viskosität von 2 Centipoise oder darüber und eine Oberflächenspannung von 40 dyn/cm oder darüber bei 25ºC aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die in Form von Tropfen ausgebildete Aufzeichnungsflüssigkeit auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß ihre Viskosität geringer ist als 2 Centipoise.

2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die in Form von Tropfen ausgebildete Aufzeichnungsflüssigkeit auf eine solche Temperatur erwärmt wird, daß ihre Viskosität geringer ist als 1,8 Centipoise.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Viskosität der Aufzeichnungsflüssigkeit bei 25ºC 10 Centipoise oder weniger ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin die Viskosität der Aufzeichnungsflüssigkeit bei 25ºC 5 Centipoise oder weniger ist.

5. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die in Form von Tropfen ausgebildete Aufzeichnungsflüssigkeit auf eine Temperatur von 30 bis 80ºC erwärmt wird.

6. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin eine Aufzeichnungsflüssigkeitskammer bereitgestellt wird, die zu einer Vielzahl von Düsen führt, aus denen die Tinte ausgestoßen wird, und die Aufzeichnungsflüssigkeit in der Kammer mittels einer Widerstandsheizung aufgewärmt wird.

7. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die Aufzeichnungsflüssigkeit 50 Gew.-% oder mehr Wasser enthält.

8. Verfahren nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, worin die so gebildeten Tropfen der Aufzeichnungsflüssigkeit auf der Oberfläche eines geleimten Aufzeichnungsmediums mit aus seiner Oberfläche hervorstehenden Fasern fixiert werden.

9. Verfahren nach irgendeinem vorangehenden Anspruch, worin die Aufzeichnungsflüssigkeit einen wasserlöslichen Farbstoff, ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel und Wasser als Hauptkomponenten umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Gehalt an Farbstoff im Bereich von 0,5 bis 30 Gew.-% liegt.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin der Gehalt an organischem Lösungsmittel bei 2 bis 50 Gew.-% liegt.

12. Tintenstrahlaufzeichnungsverfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Wasser in der Aufzeichnungsflüssigkeit 60 Gew.-% oder mehr beträgt.

13. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Wasser in der Aufzeichnungsflüssigkeit 70 Gew.-% oder mehr beträgt.