ЧЕРНИЛА ДЛЯ ТЕРМОГРАФИЧЕСКОГО СТРУЙНОГО ПРИНТЕРА И ЧЕРНИЛЬНЫЙ КАРТРИДЖ, В КОТОРОМ ИСПОЛЬЗУЮТСЯ ЭТИ ЧЕРНИЛА
INKS FOR THERMAL JET PRINTER AND INK CARTRIDGE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к чернилам для термографического струйного принтера, имеющим высокую стойкость при хранении, и к чернильному картриджу, в котором находятся эти чернила.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Струйный способ регистрации является способом регистрации, в котором для формирования изображения наносят маленькую каплю чернил на какую-либо поверхность регистрации, например обыкновенную бумагу и поверхность с глянцевым покрытием. Способ стал широко распространенным благодаря снижению стоимости регистрирующего прибора и повышению скорости регистрации. В частности, так как стала широко распространенной цифровая камера, растет потребность в повышении качества фотографического снимка, и, следовательно, необходимо дальнейшее усовершенствование качества изображения и печати при еще более высокой скорости. Соответственно, требуются более сложные, чем традиционные, способы, включающие, например, уменьшение размера капли чернил, увеличение плотности размещения сопел увеличение длины головки в связи с увеличением числа сопел и регулирование выброса капли чернил.
С другой стороны, термографический струйный режим регистрации является режимом, включающим вспенивание чернил путем использования тепловой энергии и выброс чернил на регистрирующую среду. Режим позволяет осуществлять регистрацию с высокой скоростью, с высокой плотностью, с высокой разрешающей способностью, с высоким качеством, и он подходит для многоцветной печати и уменьшения размера регистрирующего прибора. Обычная головка, используемая в режиме регистрации, включает подложку струйной регистрирующей головки, на которой установлен нагревательный элемент для вспенивания чернил и проводка для подведения электрического тока к нагревательному элементу; и направляющую потока на подложке для выброса чернил.
Кроме того, различными путями проводят модификацию подложки струйной регистрирующей головки с целью экономии подводимой электрической энергии и предотвращения снижения срока службы подложки в результате разрушения теплогенерирующего узла, связанного со вспениванием чернил. В частности, для защиты от чернил нагревательного элемента, расположенного между парой схемных соединений, модифицируют различными путями защитный слой.
С точки зрения эффективного использования тепла предпочтительно, чтобы защитный слой имел высокую теплопроводность или небольшую толщину. Однако с точки зрения защиты от чернил электрической проводки, соединенной с нагревательным элементом, предпочтительно, чтобы защитный слой имел большую толщину. Соответственно, толщина защитного слоя должна быть оптимизирована с учетом эффективного использования энергии и надежности. В частности, слой, контактирующий с чернилами, подвергается как кавитационному разрушению вследствие вспенивания чернил, то есть механическому разрушению, так и разрушению вследствие химического взаимодействия с компонентом чернил при высокой температуре, то есть химическому разрушению, поэтому необходимо соответствующим образом учитывать воздействия как механического, так и химического разрушения.
В связи с вышеизложенным, защитный слой струйной подложки обычно имеет слой, имеющий высокую устойчивость к механическому и химическому разрушению в качестве верхнего слоя (то есть слоя, находящегося в контакте с чернилами), и изолирующий слой для защиты электрической проводки в качестве нижнего слоя. Более конкретно, в качестве верхнего слоя обычно создают слой из Ta, который является слоем, чрезвычайно устойчивым как к механическому, так и химическому воздействию, и в качестве нижнего слоя создают слой из SiN слой из SiO или слой из SiC, который является устойчивым и может быть легко создан путем использования известного подхода, используемого при получении полупроводника.
Подробное описание вышеизложенного приводится ниже. Слой из SiN, имеющий толщину в интервале приблизительно от 0,2 мкм или более до 1 мкм или менее, создают в качестве защитного слоя на электрической проводке и затем создают защитный слой в качестве нижнего слоя. Слой из Ta, который называют слоем, стойким к кавитации, так как он служит для защиты от кавитационного разрушения, имеет толщину в интервале от 0,2 мкм до 0,5 мкм, и его создают в качестве верхнего слоя. В результате такой структуры достигается оптимальный баланс между сроком службы и надежностью нагревательного элемента струйной подложки.
В патентном документе Japanese Patent Application Laid-Open No. H05-330048 раскрыт струйный способ, использующий термографическую струйную головку, в которой для повышения срока службы и эффективности использования тепла для нагревательного элемента применяют материал, содержащий Si, N или Ir при конкретном соотношении. Кроме того, раскрыты чернила, которые для повышения устойчивости термографической головки при выбросе и подавления когации, отлагающейся на теплогенерирующем узле вследствие выброса, содержат конкретную концентрацию хелатообразующего реагента (см. патентный документ Japanese Patent Application Laid-Open No. H06-093218). Кроме того, раскрыты чернила, содержащие аммонийную соль кислоты, имеющей метильную группу или метиленовую группу, и карбоксильную группу (см. патентный документ Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-012803). Каждый из этих традиционных подходов относится к предотвращению разрушения слоя из Ta в процессе выброса или предотвращению когации, отлагающейся на слое из Ta, когда слой из Ta расположен в качестве поверхностного слоя защитного слоя теплогенерирующего узла. Кроме того, для увеличения срока службы чернил чернила содержат конкретную концентрацию конкретного соединения, в результате чего достигается оптимальный баланс между отложением когации и разрушением слоя из Ta в процессе выброса.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В случае чернильного картриджа, в котором струйная головка непосредственно закреплена на емкости для чернил таким образом, что головка и емкость для чернил составляют друг с другом единое целое, с точки зрения стоимости и процесса производства необходимо, чтобы головка была непосредственно установлена на пластмассовом корпусе, в который заключен чернильный картридж. Соответственно применение такой описанной выше термографической струйной головки может служить причиной накопления тепла при вспенивании в связи с увеличением числа сопел и плотности, с которой сопла расположены, в результате чего в некоторых случаях снижается эффективность использования тепла. Кроме того, с точки зрения экономии подводимой электрической энергии требуется устройство, которое имеет высокую эффективность использования тепла.
Ввиду вышеизложенного авторы настоящего изобретения испытали защитный слой, в котором, в результате удаления верхнего слоя, вместо верхнего слоя и нижнего слоя имеется только изолирующий слой в качестве нижнего слоя, в основном состоящий из нитрида кремния, оксида кремния или карбида кремния, то есть SiN, SiO, или SiC. Такая структура является предпочтительной с точки зрения эффективности использования тепла и предотвращения снижения выхода вследствие повреждения слоя и предотвращения увеличения стоимости, так как такая структура слоя является простой. Такая структура является предпочтительной с точки зрения устойчивости против кавитационного разрушения, а также, так как повышается эффективность использования тепла, то может быть уменьшена подводимая электрическая энергия. То есть формирование защитного слоя только за счет изолирующего слоя, который обычно всегда был описанным выше нижним слоем, является предпочтительным для составляющего единое целое чернильного картриджа с работающей в термографическом режиме струйной головкой.
Однако в результате дополнительного подробного исследования авторы настоящего изобретения обнаружили, что в случае работающей в термографическом режиме струйной головки с такой структурой возникает следующая новая проблема. То есть авторы изобретения недавно обнаружили, что изолирующий защитный слой, содержащий в качестве главного компонента нитрид кремния, оксид кремния или карбид кремния, растворяется в чернилах, и толщина защитного слоя уменьшается в процессе длительного хранения, при котором исключается вспенивание, например в процессе транспортировки товара. Кроме того, уменьшение толщины защитного слоя повышает энергию вспенивания, которую надо подводить к чернилам, поэтому при подаче управляющего импульса к головке может ухудшаться изображение в результате неудачного выброса вследствие ненормального вспенивания, и происходит снижение стабильности печати из-за аномального увеличения температуры теплогенерирующего узла. Это является первой задачей настоящего изобретения.
Считают, что механизм упомянутого выше явления отличается от термического удара при высокой температуре и высоком давлении вследствие хорошо известного явления вспенивания и коррозии теплогенерирующего узла вследствие кавитации и других подобных явлений. Исследование, проведенное авторами настоящего изобретения, показывает, что нет взаимосвязи между продолжительностью срока службы теплогенерирующего узла при воздействии вспенивания и растворением изолирующего защитного слоя вследствие упомянутого выше хранения при транспортировке товара, при котором вспенивание не происходит. Даже при комбинации чернил и головки, имеющей достаточную стойкость при выбросе в результате вспенивания, при хранении чернил в некоторых случаях стойкость ухудшается вследствие упомянутого выше явления растворения.
С другой стороны, чернила могут содержать поливалентный металл, вымываемый из элемента, с которым примесь материала, из которого состоят чернила, или чернила контактируют. Авторы настоящего изобретения доказали, что к нарушению выброса чернил приводит осаждение поливалентного металла на узле сопел струйной головки. В частности, то улучшение качества изображения, которое достигнуто к настоящему времени, достигнуто за счет дополнительного увеличения числа сопел и плотности, с которой сопла расположены, в струйной головке. Кроме того, нарушение выброса чернил, в частности, в такой головке сказывается преимущественно на формировании изображения, поэтому нарушение выброса чернил должно быть предотвращено, насколько это возможно. Авторы настоящего изобретения определили предотвращение нарушения выброса чернил в качестве второй задачи настоящего изобретения.
Кроме того, авторы настоящего изобретения обнаружили, что чернила, содержащие конкретное красящее вещество, растворяют вышеупомянутый изолирующий защитный слой. Красящее вещество в чернилах выбирают на основе его устойчивости к атмосферным воздействиям и способности формировать цвет, так как красящее вещество является важным фактором, значительно влияющим на качество изображения, получаемого на принтере. Соответственно красящее вещество, способное улучшить качество регистрируемого струйного изображения, в некоторых случаях растворяет изолирующий защитный слой, в результате чего уменьшается толщина защитного слоя. Кроме того, уменьшение защитного слоя повышает подводимую к чернилам энергию вспенивания, поэтому при подаче управляющего импульса на головку может происходить ухудшение изображения в связи с нарушением выброса вследствие ненормального вспенивания и снижение стабильности печати вследствие ненормального увеличения температуры теплогенерирующего узла. Это является третьей задачей настоящего изобретения.
Приведенные выше задачи решаются настоящим изобретением следующим образом, описанным ниже.
Согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагается чернильный картридж для хранения чернил, включающий термографическую струйную головку, снабженную теплогенерирующим узлом, который генерирует тепловую энергию для выброса чернил из эжекционного отверстия, в которой теплогенерирующий узел имеет на его поверхности в контакте с чернилами защитный слой, содержащий, по меньшей мере, один слой, выбранный из группы, состоящей из оксида кремния, нитрида кремния и карбида кремния, и чернила содержат вещество, которое растворяет защитный слой, и соединение, представленное следующей общей формулой (1), и содержание X (% по массе) соединения, представленного общей формулой (1), в чернилах удовлетворяет соотношению 1≤X≤30.
Формула (1)
3
1
4
2
2
3
где A представляет алкиленовую или алкениленовую группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, которые образуют кольцо с атомом азота, карбонильную группу и R, R и R каждая независимо представляет любую одну группу из атома водорода, гидроксильной группы, замещенной или незамещенной алкильной группы, замещенной или незамещенной алкенильной группы, замещенной или незамещенной ацильной группы, карбамоильной группы замещенной или незамещенной карбоксильной группы и замещенной или незамещенной сульфонильной группы, R представляет группу, связанную с произвольным углеродным атомом A, при этом R представляет любую одну группу из атома водорода, гидроксильной группы, замещенной или незамещенной алкильной группы, замещенной или незамещенной алкенильной группы, замещенной или незамещенной ацильной группы, карбамоильной группы, замещенной или незамещенной карбоксильной группы и замещенной или незамещенной сульфонильной группы, n представляет целое число от 0 до 4 и R представляет атом углерода или азота.
Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагаются чернила для термографической струйной головки, снабженной теплогенерирующим узлом, который генерирует тепловую энергию для выброса чернил из эжекционного отверстия, при этом теплогенерирующий узел имеет на его поверхности в контакте с чернилами защитный слой, содержащий, по меньшей мере, один слой, выбранный из группы, состоящей из оксида кремния, нитрида кремния и карбида кремния, при этом чернила включают вещество, которое растворяет защитный слой, и соединение, представленное следующей общей формулой (1), в которой содержание X (% по массе) соединения, представленного общей формулой (1), в чернилах удовлетворяет соотношению 1≤X≤30.
Формула (1)
3
1
4
2
2
3
где A представляет алкиленовую или алкениленовую группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, которые образуют кольцо с атомом азота, карбонильную группу и R, R и R каждая независимо представляет любую одну группу из атома водорода, гидроксильной группы, замещенной или незамещенной алкильной группы, замещенной или незамещенной алкенильной группы, замещенной или незамещенной ацильной группы, карбамоильной группы, замещенной или незамещенной карбоксильной группы и замещенной или незамещенной сульфонильной группы, R представляет группу, связанную с произвольным углеродным атомом A, при этом R представляет любую одну группу из атома водорода, гидроксильной группы, замещенной или незамещенной алкильной группы, замещенной или незамещенной алкенильной группы, замещенной или незамещенной ацильной группы, карбамоильной группы, замещенной или незамещенной карбоксильной группы и замещенной или незамещенной сульфонильной группы, n представляет целое число от 0 до 4 и R представляет атом углерода или азота.
Согласно настоящему изобретению предлагаются струйные чернила, которые характеризуются малым изменением управляющего импульса и малым изменением в получаемом изображении, обеспечивают соответствующее качество выброса и соответствующую стабильность печати, характеризуются малым повышением температуры при печати и способны стабильно формировать хорошее изображение даже после транспортировки или длительного хранения, например, в состоянии, когда чернила установлены на регистрирующем приборе в случае применения чернил в термографической струйной головке, в которой защитный слой, предусмотренный для поверхности, находящейся в контакте с чернилами, состоит только из изолирующего защитного слоя, содержащего любой один слой из оксида кремния, нитрида кремния и карбида кремния; и чернильный картридж.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен вид в перспективе регистрирующей головки (то есть чернильного картриджа).
На фиг.2 приведено изображение регистрирующей головки (то есть чернильного картриджа) в разобранном виде.
На фиг.3 показан вид в перспективе частичного разреза платы регистрирующего элемента.
На фиг. 4A и 4B приведены схематично виды, на каждом из которых схематично показано строение сопла термографической струйной головки.
На фиг.5 схематично показана Si плата.
На фиг.6 приведен вид в разрезе части регистрирующей головки (то есть чернильного картриджа).
На фиг.7 показан струйный регистрирующий прибор.
На фиг.8 приведена концентрация соединения, представленного общей формулой (1) или (2), и соответственно применяемая концентрация поликарбоновой кислоты.
ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы настоящего изобретения обнаружили конкретное соединение, которое очень хорошо предотвращает растворение защитного слоя. Кроме того, было обнаружено, что совместное присутствие в чернилах конкретного соединения и вещества, которое растворяет защитный слой, может предотвращать ухудшение изображения вследствие уменьшения толщины защитного слоя и уменьшения стабильности печати, а также поддерживать стабильную безотказность выброса, в результате чего и было создано настоящее изобретение.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно в виде предпочтительного варианта осуществления.
Чернила
Чернила настоящего изобретения могут эффективно препятствовать растворению защитного слоя, образованного из материала, содержащего нитрид кремния, оксид кремния или карбид кремния, даже тогда, когда чернила находятся в контакте с защитным слоем в течение длительного периода времени. Кроме того, чернила обладают отличными характеристиками, так как они могут предотвращать отрицательное воздействие даже вследствие вымывания поливалентного металла и одновременно поддерживать высокий уровень безотказности выброса. Далее будет описан подробно компонент чернил согласно настоящему изобретению.
Вещество, которое растворяет защитный слой
Вывод о том, соответствует ли конкретное вещество "веществу, которое растворяет защитный слой" настоящего изобретения, может быть сделан на основе описанного ниже способа. Сначала на поверхности кремниевой пластины размером 11 мм × 5 мм формируют слой из SiN, имеющий толщину 400 нм. Далее кремниевую пластину, имеющую слой из SiN, погружают в раствор 50 ммоль/л исследуемого вещества в закрытом сосуде при температуре 60°C. После выдерживания в течение недели кремниевую пластину, имеющую слой из SiN, извлекают, промывают чистой водой и сушат и затем измеряют толщину слоя из SiN. Вещество, для которого в результате измерений находят, что оно уменьшает толщину слоя из SiN на 5% или более после погружения по сравнению с толщиной перед погружением, определяют как "вещество, которое растворяет защитный слой" настоящего изобретения. Следует отметить, что толщина слоя из SiN может быть измерена обычным способом. Например, толщина может быть измерена путем использования прибора для измерения толщины бесконтактного типа (торговая марка: NANOSPEC/AFT Model 210 фирмы Nanometorics Japan, Ltd.).
Авторы настоящего изобретения экспериментально доказали, что упомянутые выше условия испытаний, по существу, соответствуют состоянию, когда чернильный картридж, в котором находятся чернила, постоянно хранят в течение около 2 лет. Кроме того, было доказано, что упомянутые выше условия испытаний являются по существу идентичными условиям при 60°C в течение 30 дней, то есть условиям, при которых хранят чернильный картридж в любом одном из приводимых ниже примеров. Соответственно, 1 неделя, то есть период, в течение которого кремниевую пластину погружают в раствор при упомянутых выше условиях испытаний, является короче, чем 30 дней, то есть периода испытания способности чернильного картриджа сохранять свойства при хранении, проводимого в любом одном из примеров. Авторы настоящего изобретения рассматривают причину разницы между периодами, которая будет описана ниже. При упомянутых выше условиях испытаний не указывается величина объема упомянутого выше раствора, содержащего вещество, которое растворяет защитный слой, так как объем увеличивают для того, чтобы на растворение слоя из SiN не влияло увеличение концентрации химических соединений в растворе вследствие растворения. При этом объем чернил в контакте с защитным слоем в реальном чернильном картридже является конкретным и чрезвычайно малым по сравнению с объемом раствора при условиях испытания, поэтому концентрация растворяющихся химических соединений увеличивается. В результате скорость растворения защитного слоя является низкой, поэтому предполагают, что период испытания способности сохранять свойства при хранении должен быть установлен более длительным, чем период, в течение которого кремниевую пластину погружают в раствор при упомянутых выше условиях испытаний.
Нет конкретных ограничений для вещества, которое растворяет защитный слой, при условии, что оно удовлетворяет упомянутым выше условиям. Примеры конкретного вещества, найденного авторами настоящего изобретения, включают следующие соединения (3) и (4), каждое из которых в некоторых случаях может быть введено в качестве красящего вещества в чернила. Подробности механизма, в результате которого каждое красящее вещество растворяет защитный слой, не установлены. Однако авторы настоящего изобретения предполагают, что уменьшение толщины слоя происходит там, где каждое из упомянутых выше красящих веществ образует хелат с кремнием, служащим в качестве компонента защитного слоя.
Соединение (3)
Соединение (4)
Кроме того, авторы настоящего изобретения провели обширные исследования механизма растворения защитного слоя веществом, входящим в состав чернил кроме красящего вещества. В результате было обнаружено, что вещество, которое образует хелатное соединение с кремнием, ионизирует кремний в защитном слое с растворением кремния в чернилах, поэтому защитный слой разрушается и, следовательно, толщина слоя уменьшается.
Соответственно, авторы настоящего изобретения провели исследование соединения, которое легко образует хелатное соединение с кремнием, то есть с компонентом, из которого образован защитный слой. В результате было обнаружено, что растворение защитного слоя происходит в значительной степени во время хранения при транспортировке, когда чернила содержат многоосновную карбоновую кислоту или ее соль. Конкретные примеры многоосновной карбоновой кислоты или ее соли включают лимонную кислоту, щавелевую кислоту, малоновую кислоту, малеиновую кислоту, янтарную кислоту, фумаровую кислоту, итаконовую кислоту, фталевую кислоту, изофталевую кислоту, терефталевую кислоту, адипиновую кислоту, себациновую кислоту, димерную кислоту, пиромеллитовую кислоту, тримеллитовую кислоту, глюконовую кислоту и EDTA и их соли. Конкретные примеры солей включают соли щелочных металлов или щелочноземельных металлов, соли аммония и соли первичных, вторичных и третичных аминов. Из них лимонная кислота и ее соль являются особо предпочтительными.
Следует отметить, что, несмотря на то что в настоящем изобретении красящее вещество, или часть карбоновых кислот, или соль присутствуют в чернилах в ионном состоянии, для удобства это состояние характеризуют фразой "содержит красящее вещество", "содержит кислоту" или "содержит соль".
Соединение, которое подавляет растворение защитного слоя
Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования соединения, которое подавляет растворение защитного слоя, создаваемого на поверхности, где теплогенерирующий узел находится в контакте с чернилами. В результате было обнаружено, что соединение, представленное упомянутой выше общей формулой (1), может эффективно предотвращать растворение защитного слоя. Механизм, в результате которого соединение предотвращает растворение защитного слоя, не установлен. Однако авторы настоящего изобретения предполагают следующий механизм: полярность, которой обладает соединение, представленное общей формулой (1), имеет соответственно такую величину, что соединение взаимодействует с кремнием в защитном слое без образования хелата в защитном слое, а соединение притягивается к поверхности защитного слоя для защиты его поверхности. В результате может быть эффективно предотвращено образование веществом, растворяющим защитный слой, хелата с кремнием.
Кроме того, соединение, представленное общей формулой (1), способно эффективно предотвращать забивку отверстия сопла при длительном хранении вследствие осаждения красящего вещества или других подобных веществ, а также ухудшение качества пульсирующего выброса вследствие повышения вязкости чернил в связи с испарением влаги, так как соединение также обладает отличной характеристикой с точки зрения влагоудержания и растворимости в красящем веществе или другом подобном веществе. Однако растворимость в красящем веществе или другом подобном веществе может уменьшаться в связи с увеличением молекулярной массы соединения, представленного общей формулой (1). В результате может появиться проблема, связанная с засорением отверстия сопла при длительном хранении. Кроме того, когда соединение, имеющее такую высокую молекулярную массу, вводят в чернила при заданной массовой концентрации, число молей соединения, имеющего такую высокую молекулярную массу, становится меньше, чем число молей соединения, имеющего более низкую молекулярную массу. В результате, даже когда молекула соединения, имеющего такую высокую молекулярную массу, обладает способностью к влагоудержанию, может возникнуть новая проблема, связанная с испарением влаги или снижением качества пульсирующего выброса в силу того, что, с точки зрения способности к влагоудержанию, соединение, имеющее такую высокую молекулярную массу, имеет худшие характеристики по сравнению с соединением, имеющим низкую молекулярную массу. Исходя из такой точки зрения, авторы настоящего изобретения обнаружили, что соединение, представленное следующей общей формулой (2), является более предпочтительным в качестве соединения, которое подавляет растворение защитного слоя:
Формула (2)
1
4
где R и R каждая представляют любую одну группу из замещенной или незамещенной алкильной группы, имеющей от 1 до 4 углеродных атомов, атома водорода, гидроксильной группы, карбоксильной группы и сульфонильной группы,
2
3
2
3
R представляет группу, связанную с атомом азота, карбонильной группой или углеродным атомом, но не относящимся к R, которая входит в пятичленное кольцо, при этом R представляет любую одну из групп, таких как атом водорода, гидроксильная группа, замещенная или незамещенная алкильная группа, имеющая от 1 до 4 углеродных атомов, карбоксильная группа и сульфоновая группа, n представляет целое число от 0 до 4 и R представляет атом углерода или азота.
Предпочтительные примеры соединения, представленного общей формулой (2), включают этиленмочевину, 2-пирролидон, 2-пирролидон-1-(2-гидроксиэтил) и диметилимидазолидинон.
Трудно предотвратить растворение защитного слоя, когда каждое из приведенных выше в качестве примеров веществ, используемых в настоящем изобретении, каждое из которых подавляет растворение защитного слоя, добавляют в чрезвычайно малом количестве. В противоположность этому, когда каждое из веществ добавляют в чрезвычайно большом количестве, становится трудным поддерживать высокий уровень безотказности выброса при комбинации с окрашивающим веществом или другим подобным веществом. Поэтому, для того чтобы можно было обеспечить безотказность выброса чернил и эффективно подавлять растворение защитного слоя, концентрацию вводимого в чернила вещества, которое подавляет растворение защитного слоя, следует регулировать так, чтобы она находилась внутри определенного интервала. Конкретно, когда чернила содержат вещество, которое растворяет защитный слой, содержание X (% по массе) соединения, представленного общей формулой (1), в чернилах удовлетворяет соотношению 1≤X≤30. Когда содержание соединения, представленного общей формулой (1), меньше чем 1% по массе от суммарного количества чернил, становится трудным эффективно предотвращать растворение защитного слоя. Когда содержание этого соединения больше чем 30% по массе от суммарного количества чернил, становится трудным обеспечивать безотказность выброса чернил.
При этом было обнаружено, что многоосновная карбоновая кислота и ее соль в веществе, которое растворяет защитный слой, значительно растворяет защитный слой во время хранения при транспортировке. Однако многоосновная карбоновая кислота и ее соль связывает следовые количества иона металла или другого подобного вещества, вымываемого из элемента, при контакте с чернилами в процессе зарядки и хранении чернил в емкости для чернил и постоянного растворения иона металла или другого подобного вещества в чернилах. Такое действие предотвращает, например, осаждение нерастворимых форм гидроксида или оксида металла на части эжекционных отверстий сопла, например, в случае, когда головка монтируется на корпусе принтера и остается в течение длительного периода времени в нерабочем состоянии, что приводит к высыханию сопла, или в случае, когда повторяется высыхание неиспользуемого сопла при непрерывной печати.
Авторы настоящего изобретения обнаружили, что когда многоосновная карбоновая кислота и ее соль, служащие в качестве вещества, которое растворяет защитный слой, вводятся в чернила, должна быть достигнута совместимость между предотвращением растворения защитного слоя вследствие длительного хранения и предотвращением ухудшения стабильности выброса в результате примеси, вымываемой из емкости для чернил. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что для достижения совместимости предпочтительно иметь соответствующее соотношение между концентрацией вещества, которое растворяет защитный слой в чернилах, и концентрацией соединения, которое предотвращает растворение защитного слоя в чернилах. Конкретно, предпочтительно, чтобы содержание X (% по массе) соединения, представленного общей формулой (1), служащего в качестве соединения, которое предотвращает растворение защитного слоя в чернилах, и содержание Y (ммоль/л) многоосновной карбоновой кислоты и ее соли удовлетворяли соотношению 0,001≤Y≤0,02X+0,09. Этот интервал соответствует интервалу, ограниченному внешней трапецией, на фиг.8.
Кроме того, с точки зрения эффективности термоконверсии и износостойкости, предпочтительно, чтобы толщина защитного слоя, содержащего оксид кремния, нитрид кремния или карбид кремния, находящегося в непосредственном контакте с чернилами теплогенерирующего узла головки, который будет описан позже, составляла от 50 нм или более до 500 нм или менее. В этом интервале толщины эффективность термоконверсии сильно зависит от уменьшения толщины в результате растворения защитного слоя в чернилах. В итоге могут иметь место отрицательные эффекты, такие как ненормальное вспенивание и большое изменение количества выбрасываемых чернил или скорости, при которой чернила выбрасываются. С этой точки зрения особенно предпочтительно, чтобы содержание X (% по массе) описанного выше соединения, представленного общей формулой (1), удовлетворяло соотношению 3≤X≤25. Кроме того, особенно предпочтительно, чтобы содержание Y (ммоль/л) многоосновной карбоновой кислоты и ее соли удовлетворяло соотношению 0,01≤Y≤0,01X+0,1. Этот интервал соответствует интервалу, ограниченному внутренней трапецией, на фиг.8.
Далее будет подробно описан любой другой компонент в чернилах настоящего изобретения.
Красящее вещество
Предпочтительные примеры красящего вещества, вводимого в чернила согласно настоящему изобретению, приведены ниже, но красящее вещество не ограничивается следующими веществами.
C.I. Прямой желтый: 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 89, 98, 100, 110, 132, 173 и другие подобные красители
C.I. Кислотный желтый: 1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98, 99 и другие подобные красители
C.I. Пищевой желтый: 3 и другие подобные красители
C.I. Пигментный желтый: 1, 2, 3, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 73, 74, 75, 83, 93, 95, 97, 98, 114, 128, 138, 180 и другие подобные красители
C.I. Прямой красный: 2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31, 39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 229, 230 и другие подобные красители
C.I. Кислотный красный: 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 106, 114, 115, 133, 134, 145, 158, 198, 249, 265, 289 и другие подобные красители
C.I. Пищевой красный: 87, 92, 94 и другие подобные красители
C.I. Прямой фиолетовый: 107 и другие подобные красители
C.I. Пигментный красный: 2, 5, 7, 12, 48:2, 48:4, 57:1, 112, 122, 123, 168, 184, 202 и другие подобные красители
C.I. Прямой синий: 1, 15, 22, 25, 41, 76, 77, 80, 86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199, 226, 307 и другие подобные красители
C.I. Кислотный синий: 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40, 43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 112, 117, 127, 138, 158, 161, 203, 204, 221, 244 и другие подобные красители
C.I. Пигментный синий: 1, 2, 3, 15, 15:2, 15:3, 15:4, 16, 22, 60 и другие подобные красители
C.I. Кислотный оранжевый: 7, 8, 10, 12, 24, 33, 56, 67, 74, 88, 94, 116, 142 и другие подобные красители
C.I. Кислотный красный: 111, 114, 266, 374 и другие подобные красители
C.I. Прямой оранжевый: 26, 29, 34, 39, 57, 102, 118 и другие подобные красители
C.I. Пищевой оранжевый: 3 и другие подобные красители
C.I. Активный оранжевый: 1, 4, 5, 7, 12, 13, 14, 15, 16, 20, 29, 30, 84, 107 и другие подобные красители
C.I. Дисперсный оранжевый: 1, 3, 11, 13, 20, 25, 29, 30, 31, 32, 47, 55, 56 и другие подобные красители
C.I. Пигментный оранжевый: 43 и другие подобные красители
C.I. Пигментный красный: 122, 170, 177, 194, 209, 224 и другие подобные красители
C.I. Кислотный зеленый: 1, 3, 5, 6, 9, 12, 15, 16, 19, 21, 25, 28, 81, 84 и другие подобные красители
C.I. Прямой зеленый: 26, 59, 67 и другие подобные красители
C.I. Пищевой зеленый: 3 и другие подобные красители
C.I. Активный зеленый: 5, 6, 12, 19, 21 и другие подобные красители
C.I. Дисперсный зеленый: 6, 9 и другие подобные красители
C.I. Пигментный зеленый: 7, 36 и другие подобные красители
C.I. Кислотный синий: 62, 80, 83, 90, 104, 112, 113, 142, 203, 204, 221, 244 и другие подобные красители
C.I. Активный синий: 49 и другие подобные красители
C.I. Кислотный фиолетовый: 17, 19, 48, 49, 54, 129 и другие подобные красители
C.I. Прямой фиолетовый: 9, 35, 47, 51, 66, 93, 95, 99 и другие подобные красители
C.I. Активный фиолетовый: 1, 2, 4, 5, 6, 8, 9, 22, 34, 36 и другие подобные красители
C.I. Дисперсный фиолетовый: 1, 4, 8, 23, 26, 28, 31, 33, 35, 38, 48, 56 и другие подобные красители
C.I. Пигментный синий: 15:6 и другие подобные красители
C.I. Пигментный фиолетовый: 19, 23, 37 и другие подобные красители
C.I. Прямой черный: 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62, 71, 74, 112, 113, 154, 168, 195 и другие подобные красители
С.I. Кислотный черный: 2, 48, 51, 52, 110, 115, 156 и другие подобные красители
C.I. Пищевой черный: 1, 2 и другие подобные красители
Сажа
Кроме того, примеры других красящих веществ, которые могут быть предпочтительно использованы в настоящем изобретении, включают красящие вещества, каждое из которых представлено любой одной из следующих общих формул (5)-(11):
Общая формула (5)
1
где каждое m независимо представляет 1 или 2 и каждое M независимо представляет атом водорода, щелочной металл, щелочноземельный металл или катион или ион аммония органического амина.
Конкретные подходящие примеры структуры красящего вещества, представленного общей формулой (5), включают, но этим специально не ограничивая, такие структуры, как приведенные ниже в таблице 1. Для удобства циклические структуры на обоих концах общей формулы (5) определяют как кольцо A и кольцо B и положение замещения определяют, как показано в следующей общей формуле (6). Цифры, приведенные ниже в таблице 1, каждая представляет положение замещения сульфоновой группы в каждом из примеров соединений Y1-Y5:
Общая формула (6)
1
где каждое m независимо представляет 1 или 2 и каждое M независимо представляет атом водорода, щелочной металл, щелочноземельный металл или катион или ион аммония органического амина.
<u>Таблица 1</u>
Примеры соединений Y1-Y4
№
Положение заместителя в кольце А
Положение заместителя в кольце В
Y1
2
4
Y2
4
4
Y3
2
4, 6
Y4
4, 6
4
Конкретные подходящие примеры структуры красящего вещества, представленного общей формулой (6), включают, но конкретно не ограничивая, пример соединения Y1, представленного следующей формулой.
Пример соединения Y1
Другие примеры окрашивающего вещества на основе желтого цвета включают соединения, имеющие структуры, описанные в патентных документах WO 99/43754 и WO 02/081580.
Общая формула (7)
1
2
3
4
5
6
2
3
4
5
6
где R представляет любую одну группу из атома водорода, алкильной группы, гидрокси низшей алкильной группы, циклогексильной группы, моноалкильной аминоалкильной или диалкильной аминоалкильной группы и циано низшей алкильной группы, Y представляет любую одну группу из атома хлора, гидроксильной группы, аминогруппы и моноалкиламинной или диалкиламинной группы (которая может иметь заместитель, выбранный из группы, состоящей из сульфоновой группы, карбоксильной группы, гидроксильной группы на алкильной группе) и R, R, R, R и R каждая независимо представляет любую одну группу из атома водорода, алкильной группы, имеющей от 1 до 8 углеродных атомов, и карбоксильной группы, при условии, что R, R, R, R и R не представляют одновременно атомы водорода.
Предпочтительные конкретные примеры окрашивающего вещества, представленного общей формулой (7), включают примеры соединений M1-M7, имеющие следующие структуры в форме свободной кислоты. В настоящем изобретении среди этих соединений особенно предпочтительно использовать пример соединения M7.
Пример соединения M1
Пример соединения M2
Пример соединения M3
Пример соединения M4
Пример соединения M5
Пример соединения M6
Пример соединения M7
Общая формула (8)
1
2
1
2
где l = от 0 до 2, m = от 1 до 3, и n = от 1 до 3, при условии, что l + m + n = 3 или 4, положением замещения заместителем является 4- или 4'-положение, M представляет щелочной металл или аммоний, R и R каждая независимо представляет любую одну группу из атома водорода, сульфоновой группы и карбоксильной группы, при условии, что R и R не представляют одновременно атомы водорода, и Y представляет любую одну группу из атома хлора, гидроксильной группы, аминогруппы и моноалкиламинной или диалкиламинной группы.
2
2
Из красящих веществ, каждое из которых представлено общей формулой (8), предпочтительно использовать соединение фталоцианина, которое получают путем использования производной 4-сульфофталевой кислоты, или соединения фталоцианина, которое получают взаимодействием производной 4-сульфофталевой кислоты и производной фталевой кислоты (или производной фталевого ангидрида) друг с другом в присутствии соединения металла, в качестве исходного материала, и взаимодействием исходного материала с аминирующим средством в присутствии органического амина после превращения сульфоновой группы в хлорсульфоновую группу. То есть было обнаружено, что чернила, в которых используют соединение фталоцианина, полученное путем введения незамещенной сульфамоильной группы (-SONH) и замещенной сульфамоильной группы [следующая общая формула (9)] только в 4- и 4'-положениях в формуле (8), имеют чрезвычайно высокие характеристики с точки зрения устойчивости к воздействию газа окружающей среды.
Общая формула (9)
1
2
1
2
где R и R каждая независимо представляет любую одну группу из атома водорода, сульфоновой группы и карбоксильной группы, при условии, что R и R одновременно не представляют атомы водорода, и Y представляет любую одну группу из атома хлора, гидроксильной группы, аминогруппы и моноалкиламинной или диалкиламинной группы.
Предпочтительными конкретными примерами группы, представленной общей формулой (9), являются группы, имеющие следующие структуры в форме свободной кислоты. Из них особенно предпочтительно использовать пример соединения C1.
Пример соединения C1
Пример соединения C2
Пример соединения C3
Пример соединения C4
Пример соединения C5
Пример соединения C6
Пример соединения C7
Общая формула (10)
1
2
3
4
где R и R каждая независимо представляет атом водорода, гидроксильную группу, аминогруппу, карбоксильную группу, сульфоновую группу, алкильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, или алкоксильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, R и R каждая независимо представляет атом водорода, алкильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, алкоксильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, гидроксильную группу, алкильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, и которая может быть замещена гидроксильной группой или алкоксильной группой, имеющей от 1 до 4 углеродных атомов, алкоксильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, и которая может быть замещена гидроксильной группой, алкоксильной группой, имеющей от 1 до 4 углеродных атомов, сульфоновой группой или карбоксильной группой, или аминогруппу, замещенную алкильной группой или ацильной группой, и n представляет 0 или 1.
Общая формула (11)
5
6
7
8
где R, R, R и R каждая независимо представляет атом водорода, гидроксильную группу, аминогруппу, карбоксильную группу, сульфоновую группу, алкильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, алкоксильную группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, алкоксильную группу, замещенную гидроксильной группой, алкоксильной группой, имеющей от 1 до 4 углеродных атомов, сульфоновой группой или карбоксильной группой, алкоксильную группу, которая имеет от 1 до 4 углеродных атомов и которая может быть дополнительно замещена карбоксильной группой или сульфоновой группой, или аминогруппу, замещенную фенильной группой, алкильной группой или ацильной группой, и n представляет 0 или 1.
Примеры соединений Bk1-Bk3 приведены ниже в форме свободных кислот в качестве предпочтительных конкретных примеров красящего вещества, представленного формулой (10), и примеры соединений Bk4-Bk6 приведены ниже в форме свободных кислот в качестве предпочтительных конкретных примеров красящего вещества, представленного формулой (11). Однако красящее вещество, применяемое в настоящем изобретении, не ограничивается этими соединениями. Кроме того, две или более разновидностей таких приведенных ниже красящих веществ могут применяться одновременно. Особенно предпочтительно использовать из упомянутых выше соединений одновременно пример соединения Bk3 и пример соединения Bk4.
Пример соединения Bk1
Пример соединения Bk2
Пример соединения Bk3
Пример соединения Bk4
Пример соединения Bk5
Пример соединения Bk6
Водорастворимый органический растворитель и добавка
Чернила согласно настоящему изобретению получают растворением или диспергированием в водной среде вещества, которое растворяет защитный слой, соединений, представленных общей формулой (1), и любого одного из упомянутых выше красящих веществ. В качестве водной среды предпочтительно использовать смешанную среду из воды и водорастворимого органического растворителя. В данном случае нет конкретного ограничения на то, какой вводить водорастворимый органический растворитель. Может быть произвольно использован любой один из различных водорастворимых органических растворителей. Водорастворимые органические растворители специально не ограничивают, при условии, что они растворимы в воде, и их примеры включают спирт, многоатомный спирт, полигликоль, эфир гликоля, азотсодержащий полярный растворитель и серосодержащий полярный растворитель. Примеры водорастворимого органического растворителя, который может быть использован для чернил настоящего изобретения, приведены ниже, но настоящее изобретение не ограничивается этими водорастворимыми органическими растворителями.
Конкретные примеры водорастворимых органических растворителей включают алкиловые спирты, каждый из которых имеет от 1 до 4 углеродных атомов, такие как метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт и трет-бутиловый спирт; амиды, такие как диметилформамид и диметилацетамид; кетоны или кетоспирты, такие как ацетон и диацетоновый спирт; простые эфиры, такие как тетрагидрофуран и диоксан; полиалкиленгликоли, такие как полиэтиленгликоль и полипропиленгликоль; алкиленгликоли, в которых каждая из алкиленовых групп имеет от 2 до 6 углеродных атома, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, триэтиленгликоль, 1,2,6-гексантриол, тиодигликоль, гексиленгликоль и диэтиленгликоль; ацетаты низших алкиловых простых эфиров, такие как ацетат эфира полиэтиленгликоля и метилового спирта; низшие простые алкиловые эфиры многоатомных спиртов, такие как монометиловый (или этиловый) эфир этиленгликоля, метиловый (или этиловый) эфир диэтиленгликоля и монометиловый (или этиловый) эфир триэтиленгликоля; многоатомные спирты, такие как триметилолпропан и триметилолэтан; глицерин; N-метил-2-пирролидон; 2-пирролидон; и 1,3-диметил-2-имидазолидинон. Каждый из описанных выше водорастворимых органических растворителей могут быть использованы по отдельности, или два или более из них могут быть использованы в виде смеси.
Кроме того, чернила могут необязательно содержать различные добавки, такие как поверхностно-активное вещество, регулятор pH, ингибитор коррозии, антисептик, средство против заплесневения, антиоксидант, противовосстановительное средство, ускоритель испарения, хелатообразующее средство и водорастворимый полимер.
Набор чернил
Предпочтительно, чтобы набором чернил настоящего изобретения являлась комбинация нескольких чернил в одной емкости для чернил. Как объединять цвета чернил, специально не ограничивают; могут быть объединены чернила, имеющие один и тот же цвет, или могут быть объединены чернила, отличающиеся друг от друга по тону. Конкретные примеры набора чернил включают набор чернил, состоящий из трех основных цветов, то есть голубого, пурпурного и желтого цветов; набор чернил, состоящий из черных чернил, светло-голубых чернил и светло-пурпурных чернил (так называемых бледно-голубых чернил и бледно-пурпурных чернил) и подходящих для вывода фотографического изображения; набор чернил, состоящий из комбинированных цветов, то есть красного, зеленого и синего цветов; и набор чернил, состоящий из черных чернил и светло-черных чернил и дополнительно светло-черных чернил (так называемых серых чернил и светло-серых чернил). Однако настоящее изобретение конкретно не ограничено этими наборами чернил.
Авторы настоящего изобретения провели обширные исследования упомянутой выше проблемы. В результате авторы обнаружили, что заданная концентрация соединения, которое образует хелатное соединение с кремнием в каждом из нескольких чернил, в случае нахождения внутри конкретного интервала предотвращает растворение нитрида кремния, оксида кремния или карбида кремния, из которого формируют защитный слой теплогенерирующего узла головки, обеспечивает хорошее качество выброса даже после длительного хранения и позволяет стабильно формировать изображение. В частности, в случае, когда скорость растворения защитного слоя изменяется главным образом в зависимости от видов чернил, объединяемых в одной емкости для чернил, колеблется величина сопротивления теплогенерирующего узла сопла, из которого выбрасываются чернила, и поэтому становится трудно регулировать электрический пульсирующий сигнал, подводимый к теплогенерирующему узлу. Кроме того, для того чтобы справиться с колебанием величины сопротивления вследствие растворения защитного слоя даже в случае, когда регулируют электрический пульсирующий сигнал, возникает необходимость в регулировании электрического пульсирующего сигнала для каждого цвета. Предпочтительно, чтобы эта необходимость не возникала, так как становится сложным управление электрическим импульсом, и сложное управление приводит к увеличению стоимости головки или корпуса принтера. С другой стороны, даже в случае, когда не проводят регулирование импульса в соответствии со скоростью, при которой защитный слой растворяется, энергия вспенивания, подводимая к любым одним из чернил, отличается от энергии вспенивания, подводимой к любым одним из других чернил, поэтому изменяются устанавливаемые на начальной стадии выбрасываемое количество капли чернил и скорость, при которой выбрасывается капля чернил. В результате становится заметным отклонение количества каждой капли чернил, наносимой на регистрирующую среду, или положения, при котором каждая капля чернил падает на регистрирующую среду, по сравнению со случаем только для одного вида чернил, что приводит к ухудшению качества изображения.
Поэтому в настоящем изобретении предпочтительно, чтобы скорость, при которой растворяется защитный слой при контакте с каждым из чернил, регулировали так, чтобы она находилась внутри конкретного интервала. Конкретно, предпочтительно, чтобы каждые из чернил содержали вещество, которое растворяет защитный слой, и соединение, представленное общей формулой (1); и содержание X (% по массе) соединения, представленного общей формулой (1), в чернилах удовлетворяло соотношению 1≤X≤30. Кроме того, более предпочтительно, чтобы каждые из чернил содержали многоосновную карбоновую кислоту или ее соль; и содержание Y (ммоль/л) многоосновной карбоновой кислоты и ее соли в чернилах удовлетворяло соотношению 0,001≤Y≤0,02X+0,09. Особенно предпочтительно, чтобы наибольшая разница между содержанием соединения, представленного общей формулой (1), вводимого в любые одни из чернил, и содержанием соединения, представленного общей формулой (1), вводимого в любые одни из других чернил, составляла 8% по массе или менее.
Чернильный картридж
Далее будет описан вариант осуществления настоящего изобретения со ссылкой на чертежи. Следует отметить, что прилагаемые чертежи, которые здесь приводятся и образуют часть изобретения, иллюстрируют несколько аспектов настоящего изобретения и предназначены в комбинации с описанием для объяснения сути и принципов настоящего изобретения.
Фиг. 1, 2, 3, 4A, 4B, 5 и 6 каждая является поясняющим видом для объяснения соответствующей регистрирующей головки, в которой или для которой настоящее изобретение реализуется или применяется. Далее каждый компонент будет описан со ссылкой на эти чертежи.
Как показано на каждой из фиг. 1 и 2, регистрирующая головка (то есть чернильный картридж) настоящего изобретения составлена таким образом, что головка и емкость для чернил объединены друг с другом. Регистрирующая головка (то есть чернильный картридж) H1001 на каждой из фиг. 1 и 2 установлена с тремя цветными чернилами: голубыми чернилами, пурпурными чернилами и желтыми чернилами. Регистрирующая головка H1001 фиксируется и поддерживается средствами для перемещения каретки, установленными на корпусе струйного регистрирующего прибора, и с помощью электрического контакта и является отделимой от каретки. Каждые из чернил, с которыми устанавливают головку, заменяют после израсходования.
Далее более подробно будут последовательно описаны соответствующие компоненты, из которых состоит регистрирующая головка (то есть чернильный картридж).
Регистрирующая головка (то есть чернильный картридж)
Регистрирующей головкой (то есть чернильным картриджем) H1001 в этом примере является регистрирующая головка, работающая в импульсно-пузырьковом режиме (зарегистрированная торговая марка), использующая электротермический преобразователь, который генерирует тепловую энергию для образования пленки кипящих чернил в соответствии с электрическим сигналом. Регистрирующая головка является так называемой регистрирующей головкой с боковой зарядкой, в которой электротермический преобразователь и эжекционное отверстие для чернил расположены так, что они находятся напротив друг друга. В настоящем изобретении, с точки зрения получения высококачественного изображения на обыкновенной бумаге и высокоскоростной печати, предпочтительно, чтобы головка имела ряд сопел, в котором 150 или более сопел расположены с интервалом между ними 300 dpi или более, и количество чернил, выбрасываемое из каждого сопла, составляло 30 пл (пиколитров) или менее. Кроме того, с точки зрения совместимости между качеством фотографической картинки и высокоскоростным печатанием, предпочтительно, чтобы головка имела ряд сопел, в котором 100 или более сопел, из которых чернила выбрасываются в количестве 6 пл или менее, были расположены с интервалом между ними 600 dpi или более.
(1-1) Регистрирующая головка (то есть чернильный картридж)
Регистрирующую головку (то есть чернильный картридж) H1001 используют для выброса трех цветных чернил, то есть голубых, пурпурных и желтых чернил. Как показано на изображении головки в разобранном виде на фиг.2, головка включает плату регистрирующего элемента H1101, электрическую проводку в виде ленты H1301 и элемент подачи чернил/крепления H1501. Головка дополнительно включает фильтры H1701, H1702 и H1703, элементы поглощения чернил H1601, H1602 и H1603, элемент крышки H1901 и уплотняющий элемент H1801.
(1-1-1) Плата регистрирующего элемента
Для объяснения строения платы регистрирующего элемента H1101 на фиг.3 приведен вид в перспективе частичного разреза. Формируют параллельно друг другу три отверстия для подачи чернил H1102 для трех чернил, то есть голубых, пурпурных и желтых чернил. Электротермические преобразователи H1103, размещенные в линию, и эжекционные отверстия H1107, размещенные в линию, располагают и формируют в виде ломаной линии на обеих сторонах каждого из отверстий для подачи чернил H1102, так чтобы отверстие для подачи чернил располагалось между слоями линии электротермических преобразователей и линии эжекционных отверстий. Кроме того, на кремневой подложке H1110 формируют электропроводку, предохранитель, электродные узлы H1104 и другие подобные элементы. Перегородки для направления потока чернил H1106 и эжекционные отверстия H1107 каждые формируют из материала из синтетической смолы путем фотолитографии. Контактные выводы H1105, изготовленные из Au или другого подобного металла, формируют в электродных узлах H1104 для подвода тока к электропроводке.
(1-1-2) Структура сопла
На каждой фиг. 4A и 4B представлен схематически вид части сопла струйной головки, к которому подаются чернила согласно настоящему изобретению. На фиг.4A показан вид формы сопла со стороны его эжекционного отверстия. На фиг.4B показано поперечное сечение, проведенное вдоль ломаной линии X-Y на фиг.4A. На фиг.4B условное обозначение H2101 относится к подложке из кремния и условное обозначение H2102 относится к аккумулирующему тепло слою, состоящему из слоя термического окисления. Кроме того, условное обозначение H2103 относится к промежуточному слою, который также служит для аккумуляции тепла и состоит, например, из слоя оксида кремния или слоя нитрида кремния, условное обозначение H2104 относится к слою нагревающего резистора и условное обозначение H2105 относится к слою металлической проволоки из металлического материала, такого как Al, Al-Si или Al-Cu. Кроме того, условное обозначение H2106 относится к защитному слою, который состоит, например, из слоя оксида кремния, слоя нитрида кремния или слоя карбида кремния, а также функционирует в качестве изолирующего слоя. Из них защитный слой H2106 непосредственно находится в контакте с чернилами, поэтому необходимо, чтобы этот слой обладал химической стойкостью, например, к действию щелочи и обладал достаточной стойкостью к физическому удару, и очень важно, чтобы этот слой обладал электрическими изоляционными свойствами. Соответственно, слой нитрида кремния или слой карбида кремния может особенно подходить для использования в качестве материала, из которого образуют слой. Кроме того, условное обозначение H2107 относится к теплогенерирующему узлу, и тепло, генерируемое в нагревательном элементе слоя нагревающего резистора H2104, действует на чернила.
Теплогенерирующий узел H2107 в струйной головке является частью, которая подвергается действию высокой температуры вследствие генерирования тепла в нагревательном элементе, и в основном подвергается кавитационному воздействию или химическому действию чернил в связи со вспениванием чернил и усадке пены после вспенивания. Соответственно, для защиты электротермического преобразователя от кавитационного воздействия и химического действия чернил теплогенерирующий узел H2107 обеспечивают защитным слоем H2106. С точки зрения эффективности термоконверсии, которая является важной для эффективности конверсии электрического импульса, подводимого к нагревательному элементу, и защиты от физического удара и химической коррозии, вызываемых чернилами в связи с явлением вспенивания, предпочтительно, чтобы толщина защитного слоя H2106 находилась в интервале от 50 нм до 500 нм.
То есть, когда толщина составляет менее чем 50 нм, может быть недостаточной стабильность выброса теплогенерирующего узла, или колебание подводимой энергии может быть чувствительным к изменению толщины вследствие растворения защитного слоя в процессе хранения. С другой стороны, когда толщина превышает 500 нм, вспенивание требует большой энергии, и в случае, когда сопла расположены с большой плотностью и частота, при которой выбрасываются чернила, возрастает, может возрастать температура сопла. Кроме того, в настоящем изобретении особенно предпочтительно, чтобы толщина защитного слоя находилась в интервале от 100 нм или более до 450 нм или менее, для того чтобы можно было дополнительно увеличить число сопел, плотность, при которой размещены сопла, и дополнительно повысить стабильность выброса теплогенерирующего узла. Эжекционный элемент, снабженный эжекционным отверстием H2109 для выброса чернил, формируют путем использования элемента формирования направления потока H2108 на защитном слое H2106.
Заштрихованная часть H2110 на каждой фиг. 4A и 4B является частью камеры для жидкости узла сопла, которую наполняют чернилами. Чернила подают из общей камеры для жидкости H2111, расположенной с правой стороны узла сопла. После того как происходит вспенивание в теплогенерирующем узле H2107 с образованием пены, чернила выдавливаются из эжекционного отверстия H2109 и выбрасываются в виде капли чернил.
Кроме того, в настоящем изобретении является важным соотношение между объемами камеры для жидкости сопла, представленной условным обозначением H2110, и поверхностью защитного слоя H2106, с которым чернила находятся в контакте. Обычно эжекционное отверстие H2109 закрывают колпачком с уплотнительным средством, таким как герметизирующая лента, или плавким клеем, для того предотвратить высыхание чернил, когда чернильный картридж, в котором струйная головка и емкость для чернил составляют друг с другом одно целое, хранят в течение длительного периода времени, в случае, например, транспортировки. Соответственно, чернила в камере для жидкости H2110 сопла приводят в состояние, когда чернила постоянно находятся в камере для жидкости сопла в течение длительного периода времени. В результате, когда чернила внутри камеры для жидкости и защитный слой H2106 находятся в контакте друг с другом продолжительное время, считают, что защитный слой постепенно растворяется в чернилах.
3
2
Исследование, проведенное авторами настоящего изобретения, выявило следующее: пока чернильный картридж хранится в таком состоянии, чернила, находящиеся в чернильной камере для жидкости H2110, редко вскипают, растворение защитного слоя достигает равновесия, когда концентрация растворенного кремния достигает насыщения, и после этого растворение практически не происходит. Ввиду вышеизложенного авторы обнаружили, что растворение защитного слоя H2106 может быть до некоторой степени предотвращено путем регулирования внутри определенного интервала отношения объема камеры для жидкости H2110 сопла к площади поверхности защитного слоя H2106 в качестве внешней поверхности, с которой чернила контактируют в камере для жидкости H2110 сопла. Конкретно, предпочтительно, чтобы отношение объема чернил камеры для жидкости H2110 каждого сопла к площади поверхности части защитного слоя H2106 каждой части сопла, с которой чернила контактируют, составляло 50 мкм/мкм или менее, поэтому растворение защитного слоя предотвращается при контакте защитного слоя с чернилами в течение длительного периода времени, например при транспортировке.
3
2
3
2
Кроме того, структуру сопла ограничивает перемещение головки при высокой частоте 10 кГц или более, поэтому с точки зрения качества выброса предпочтительно, чтобы отношение находилось в интервале от 5 мкм/мкм или более до 40 мкм/мкм или менее. Следует отметить, что определяемый здесь объем чернил в камере для жидкости каждого сопла (объем камеры для жидкости сопла), относится к части, соответствующей условному обозначению H2110 на каждой из фиг. 4A и 4B и является объемом части направления потока чернил, выходящего из общей камеры для жидкости H2111 и достигающего эжекционное отверстие H2109. Кроме того, используемый здесь термин "площадь поверхности части защитного слоя части каждого сопла в контакте с чернилами" соответствует площади поверхности части защитного слоя H2106 в качестве внешней поверхности части сопла, с которой контактируют чернила, более конкретно, площади поверхности защитного слоя в контакте с чернилами в камере для жидкости H2110.
Кроме того, в случае регистрирующей головки с так называемой боковой зарядкой, как показано на чертежах, в которой электротермический преобразователь и эжекционное отверстие для чернил расположены так, что они находятся друг против друга, соответствующие сопла расположены на обоих концах общей камеры для жидкости так, чтобы быть напротив друг друга, поэтому направление потока чернил не имеет прямолинейную структуру, а имеет изогнутую структуру. Изогнутая структура является предпочтительной, так как при длительном хранении вряд ли происходит конвекция чернил между каждым соплом и чернилами общей камеры жидкости, растворимость соединения кремния в качестве компонента, из которого защитный слой образован, быстро достигает в сопле насыщения, и предотвращается уменьшение толщины защитного слоя.
(1-1-3) Электрическая проводка в виде ленты
Электрическая проводка в виде ленты H1301 образует путь электрического сигнала для подвода к плате регистрирующего элемента H1101, формирует в ленте электрический сигнал для выброса чернил и отверстие, в которое должна быть введена плата регистрирующего элемента. Контакты электродов H1304, которые подсоединены к электродным узлам H1104 платы регистрирующего элемента, формируют рядом с кромками отверстия. Кроме того, в электрической проводке в виде ленты H1301 образуют контакты для введения внешнего сигнала H1302 для получения электрических сигналов из корпуса аппарата. Контакты электродов H1304 и контакты для введения внешнего сигнала H1302 соединены с помощью разводки соединений замкнутой медной фольгой.
Электрическая проводка в виде ленты H1301 и вторая плата регистрирующего элемента H1101 электрически соединены с помощью электрического соединения контактов H1105 и контактов электродов H1304 путем термического ультразвукового метода соединения. Контакты H1105 формируют в электродных узлах H1104 второй платы регистрирующего элемента H1101, и контакты электродов H1304 формируют в электрической проводке в виде ленты H1301, соответствующие электродным узлам H1104 второй платы регистрирующего элемента H1101.
(1-1-4) Элемент подачи чернил/держатель
Элемент подачи чернил/держатель H1501 формируют путем формования смолы, и он может удобно использоваться в качестве компонента элемента материала из термопластичной смолы, который может быть подвергнут формованию с помощью, например, литьевого прессования, формования прессованием или формования с нагревом. Предпочтительные примеры соответствующей термопластичной смолы включают, но этим не ограничивая, полиэфир, поликарбонат, полипропилен, полиэтилен, полистирол и полифениленовый эфир, и их смеси и модифицированные продукты. Из них предпочтительным является полифениленовый эфир и особенно предпочтительным является сплав полифениленового эфира и материала на основе стирола. С точки зрения улучшения жесткости формы и предотвращения проницаемости для газов в качестве материала из смолы предпочтительно использовать материал из термопластичной смолы, смешанный с от 5 до 40% масс. наполнителя. Примеры предпочтительного наполнителя включают, но этим не ограничивая, неорганические вещества, такие как стекло, диоксид кремния и графит (то есть черновой свинец). Требуются высокие характеристики устойчивости к чернилам и способность к сварке, и в случае, когда регистрирующую головку непосредственно выполняют на элементе подачи чернил/держателе, как в этом варианте осуществления, также требуются, например, высокие характеристики адгезионной способности к клею и линейного расширения при нагревании. С точки зрения баланса между этими требуемыми свойствами особенно предпочтительным является материал из смолы, полученный смешением сплава полифениленового эфира и материала на основе стирола с наполнителем.
Как показано на фиг.2, элемент подачи чернил/держатель H1501 имеет пространства, каждое из которых предназначено для независимого закрепления любого одного из поглотительных элементов H1601, H1602 и H1603 для генерирования отрицательных давлений для поддержания голубых, пурпурных и желтых чернил в них. Элемент подачи чернил/держатель H1501 дополнительно снабжен функцией образования независимых направлений подачи потока чернил для направления чернил в соответствующие отверстия для подачи чернил H1102 платы регистрирующего элемента H1101. Каждый из элементов поглощения чернил H1601, H1602 и H1603, которые предпочтительно получают прессованием полипропиленового (PP) волокна, могут быть получены прессованием уретанового волокна. Граничные участки верхних участков соответствующих направлений потока чернил с элементами поглощения чернил H1601, H1602 и H1603 соединены вместе с помощью сварки к фильтрам H1701, H1702 и H1703 для предотвращения проникновения пыли в плату регистрирующего элемента H1101 соответственно. Предпочтительно, чтобы каждый из фильтров H1701, H1702 и H1703, которые могут быть типа SUS металлической сетки, были типа спеченного SUS металлического волокна.
Отверстия для подачи чернил H1201 для подачи соответствующих чернил, то есть голубых, пурпурных и желтых чернил, к плате регистрирующего элемента H1101 формируют в нижних частях направлений потока чернил. Плата регистрирующего элемента H1101 склеена и зафиксирована с элементом подачи чернил/держателем H1501 с высокой точностью, так что каждое из отверстий для подачи чернил H1102 платы регистрирующего элемента H1101 склеено с каждым из отверстий для подачи чернил H1201 элемента подачи чернил/держателя H1501. Предпочтительно, чтобы первым клеем, который используют для склеивания, являлся клей, который имеет низкую вязкость и низкую температуру отверждения, затвердевает в течение короткого периода времени, имеет относительно высокую прочность после затвердевания и обладает устойчивостью к чернилам. Например, в качестве первого клея используют термоотверждающийся клей, в основном состоящий из эпоксидной смолы, и толщина клеевого слоя в данном случае составляет предпочтительно около 50 мкм.
Часть задней поверхности электрической проводки в виде ленты H1301 приклеена и зафиксирована к плоской поверхности вокруг отверстия для подачи чернил H1201 путем использования второго клея. Часть, где вторая плата регистрирующего элемента H1101 и электрическая проводка в виде ленты H1301 электрически соединены друг с другом, герметизируют с помощью первого герметизирующего компаунда H1307 и второго герметизирующего компаунда H1308 (см. фиг.6), для того чтобы часть, где они электрически соединены друг с другом, была защищена от коррозии в результате действия чернил и внешнего воздействия. Первый герметизирующий компаунд H1307 герметизирует в основном поверхность задней стороны части, где соединены любой один из контактов подвода внешнего сигнала H1302 электрической проводки в виде ленты H1301 и любой один из контактных выводов H1105 платы регистрирующего элемента, и внешнюю периферийную часть платы регистрирующего элемента. Второй герметизирующий компаунд H1308 герметизирует поверхность передней стороны упомянутой выше части, где соединены любой один из контактов подвода внешнего сигнала H1302 и любой один из контактных выводов H1105. Кроме того, не приклеенная часть электрической проводки в виде ленты H1301 имеет изогнутую форму, и ее фиксируют к поверхности стороны, практически перпендикулярной к поверхности элемента подачи чернил/держателя H1501, имеющего отверстия для подачи чернил H1201, с помощью, например, теплового уплотнения или склеивания.
(1-1-5) Элемент колпачка
Элемент колпачка H1901 приваривают к верхнему отверстию элемента подачи чернил/держателя H1501, в результате чего элемент закрывает независимые пространства внутри элемента подачи чернил/держателя H1501. Следует отметить, что элемент колпачка H1901 имеет тонкие отверстия H1911, H1912 и H1913 для предотвращения колебаний давления соответствующих камер внутри элемента подачи чернил/держатель H1501, и тонкие прорези H1921, H1922 и H1923, соединенные с соответствующими отверстиями. Другие концы тонких прорезей H1921 и H1922 сливаются с некоторой средней точкой в тонкой прорези H1923. Кроме того, герметизирующий элемент H1801 покрывает тонкие отверстия H1911, H1912 и H1913, тонкие прорези H1921 и H1922 и большую часть тонкой прорези H1923, а другой конец части тонкой прорези H1923 является открытым, в результате чего образуется канал для выхода воздуха. Образование такого канала для выхода воздуха в виде лабиринта является предпочтительным, так как оно может эффективно подавлять испарение летучего компонента чернил из канала для выхода воздуха. Кроме того, элемент колпачка H1901 имеет зацепляющую часть H1930 для фиксирования регистрирующей головки к струйному регистрирующему прибору.
В элементе колпачка удобно использовать материал из смолы, смешанный с наполнителем, аналогичный материалу для элемента подачи чернил/держателя. Даже когда упомянутый выше материал из смолы используют в каждом из элементов подачи чернил/держателя и элементе колпачка, не может быть предотвращено проникновение влаги из самого материала из смолы. Соответственно происходит в некоторой степени испарение чернил даже тогда, когда для выхода воздуха обеспечивают упомянутый выше канал со структурой лабиринта.
(1-2) Установка регистрирующей головки (то есть чернильного картриджа) на струйном регистрирующем приборе
Как показано на фиг.1, регистрирующая головка H1001 включает установочную направляющую H1560 для направления головки в положение, при котором головку устанавливают на каретке корпуса струйного регистрирующего прибора; и зацепляющий узел H1930 для установки и фиксации головки на каретке и к каретке путем использования установочного рычага головки. Головка дополнительно включает опорный узел H1570 в направлении X (то есть направлении сканирования каретки), опорный узел H1580 в направлении Y (то есть направлении перемещения регистрирующей среды) и опорный узел H1590 в направлении Z (то есть направлении выброса чернил) для позиционирования головки в заданном положении, при котором головку устанавливают на каретку. Головку позиционируют с помощью упомянутых выше опорных узлов, в результате чего контакты подачи внешнего сигнала H1302 на электрических проводках в виде лент H1300 и H1301 электрически соединяют с контактными штырьками в качестве узлов электрического соединения, предусмотренных внутри каретки.
(1-3) Способ перемещения регистрирующей головки
Когда пульсирующий электрический сигнал подводят к слою металлической проволоки H2105 головки, показанной на фиг.4A и 4B, теплогенерирующий узел H2107 слоя нагревающего резистора H2104 скачком генерирует тепло, и пена генерируется в чернилах в контакте с поверхностью теплогенерирующего узла. Давление пены вызывает выжимание мениска. Затем чернила выбрасываются через эжекционное отверстие H2109 головки с образованием маленькой капли чернил, и капля летит на регистрирующую среду.
Далее будет описано γ-значение. γ-значение является фактором, представляющим отношение фактически подводимой энергии к критической энергии, с помощью которой пузырьковая струйная головка может обеспечить выброс чернил. То есть подводимая энергия E определяется следующим уравнением (A), где P представляет ширину импульса, подводимого к пузырьковой струйной головке (когда множество импульсов подводятся раздельно, суммарную ширину импульсов), V представляет подводимое напряжение и R представляет сопротивление нагревателя.
E=P×V<sup>2</sup>/R
(A)
В данном случае значение γ получают по следующему уравнению (B), где Eth представляет минимальную энергию, необходимую для нагревателя, при которой пузырьковая струйная головка может осуществить выброс чернил, и Eop представляет подводимую энергию, когда головка в действительности находится в движении.
γ=Eop/Eth
(B)
Кроме того, практическим способом определения значения γ из условий, при которых пузырьковая струйная головка находится в движении, является следующий способ.
Сначала находят соответствующую ширину импульса, при которой пузырьковая струйная головка выбрасывает чернила при данном напряжении, до того как головка находится в движении. Далее постепенно укорачивают ширину импульса и находят ширину импульса, при которой головка прекращает выброс чернил. Минимальная ширина импульса, при котором головка может мгновенно выбрасывать чернила до указанной выше ширины импульса, представляют как Pth. Значение γ определяют из следующего уравнения (C), где Pop представляет ширину импульса, которую в действительности используют при перемещении головки.
γ=Pop/Pth
(C)
Для того чтобы чернила могли стабильно выбрасываться, предпочтительно, чтобы головку перемещали при таком условии, чтобы γ-значение, определенное выше, находилось в интервале от 1,10 до 1,50. Такое условие для перемещения дополнительно предотвращает когацию от налипания к нагревателю и, следовательно, может дополнительно удлинять срок службы регистрирующей головки. Кроме того, может быть обследован теплогенерирующий узел на изменение в нагревающем сопротивлении до и после длительного хранения путем измерения минимальной ширины импульса Pth0 сразу же после изготовления емкости для чернил и минимальной ширины импульса Pth1 после длительного хранения; и определения скорости изменения между ними в соответствии со следующим уравнением (D).
α(%)=100×(Pth1-Pth0)/Pth0
(D)
Предпочтительно, чтобы скорость α изменения в Pth была меньше чем 30%, для того чтобы чернила могли стабильно выбрасываться, и, в частности, могут быть удовлетворены различные характеристики выброса, такие как колебание в количестве выбрасываемых чернил, имеющее отношение к стабильности состояния вспенивания; характеристика пополнения, с которым чернила поступают в сопло; характеристика аккумуляции тепла вследствие непрерывного выброса, имеющее отношение к колебанию энергии, подводимой к теплогенерирующему узлу; и стабильность выброса. В частности, когда предполагают получать фотографическое изображение, предпочтительно, чтобы α составляло менее чем 20%, так как возрастает необходимость в регулировании стабильного выброса чернил с повышенной точностью, для того чтобы предпочтительный интервал выбрасываемого количества чернил из одного сопла мог составлять 6 пл или менее.
Струйный регистрирующий прибор
Далее будет описан жидкостной струйный регистрирующий прибор, на котором может быть установлена такая описанная выше регистрирующая головка типа картриджа. На фиг.7 приведен поясняющий рисунок примера регистрирующего прибора, на котором может быть установлена жидкостная струйная регистрирующая головка настоящего изобретения. В регистрирующем приборе, показанном на фиг.7, регистрирующую головку H1001, показанную на фиг.1, позиционируют по отношению к каретке и устанавливают съемно на каретку 102 и каретку 102 обеспечивают узлами электрических контактов для переноса управляющего сигнала и других подобных сигналов к соответствующим узлам выброса через контакты подвода внешнего сигнала на регистрирующей головке H1001.
Каретка 102 возвратно-поступательно направляется и удерживается вдоль круглой направляющей 103, установленной в корпусе аппарата в главном направлении сканирования. Кроме того, каретку 102 перемещают с помощью двигателя главного сканирования 104 через приводные устройства, такие как шкив двигателя 105, ведомый шкив 106 и ремень привода 107 и, в то же самое время, регулируют ее положение и перемещение. Кроме того, каретка 102 снабжена датчиком исходного положения 130. При этой конструкции может быть известно положение каретки, когда датчик исходного положения 130 на каретке 102 проходит положение защитной пластины 136.
Регистрирующую среду 108, такую как бумага для принтера, и пластмассовую тонкую пластину раздельно подают одну за другой из автоматического устройства подачи бумаги (ASF) 132 путем вращения дукторного вала 131 от двигателя устройства подачи бумаги 135 через передаточный механизм. Кроме того, каждую из сред перемещают (то есть подсканируют) вплоть до положения (то есть узла печати) напротив поверхностей эжекционных отверстий регистрирующих головок H1000 и H1001 путем вращения ведущего ролика 109. Ведущий ролик 109 вращается за счет вращения LF двигателя 134 через передаточный механизм. В настоящем время заключение относительно того, была ли подана среда, и определение положения головки на подаваемом листе осуществляются, когда каждая регистрирующая среда 108 проходит датчик конца бумаги 133. Кроме того, датчик конца бумаги 133 используют для нахождения положения, где в действительности размещена задняя часть каждой из регистрирующих сред 108, а также идентификации в конечном счете текущей позиции регистрации от действительной задней части.
Следует отметить, что задняя поверхность каждой из регистрирующих сред 108 поддерживается опорным столиком (не показан), для того чтобы можно было сформировать в печатном узле плоскую поверхность печати. В этом случае регистрирующую головку H1001, установленную на каретке 102, закрепляют таким образом, чтобы поверхность ее эжекционного отверстия выступала вниз из каретки 102 и находилась параллельно каждой из регистрирующих сред 108 между двумя парами ведущих роликов. Регистрирующую головку H1001 устанавливают на каретке 102 таким образом, чтобы направления, в каждом из которых эжекционные отверстия расположены в каждом узле выброса (то есть ряды эжекционных отверстий), пересекали упомянутое выше направление сканирования каретки 102, и регистрация осуществлялась путем выброса жидкости из этих рядов эжекционных отверстий.
ПРИМЕРЫ
Далее настоящее изобретение будет описано более конкретно с помощью примеров и сравнительных примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами при условии, что настоящее изобретение не отклоняется от его сущности. Следует отметить, что термины "часть (части)" и "%" далее в описании представляют "часть (части) по массе" и "% масс." соответственно, если не указано иначе.
Получение красящего вещества
(Голубой краситель 1)
Сульфолан, мононатриевую соль 4-сульфофталевой кислоты, хлорид аммония, мочевину, молибдат аммония и хлорид меди перемешивали и промывали метанолом. Затем к смеси добавляли воду и доводили pH полученной жидкости до 11 путем использования водного раствора гидроксида натрия. Далее при перемешивании добавляли к жидкости водный раствор хлористоводородной кислоты и затем к смеси постепенно добавляли хлорид натрия. Затем осажденные кристаллы отфильтровали и промывали 20% водным раствором хлорида натрия. Затем добавляли метанол и осажденные кристаллы отделяли фильтрацией. Далее кристаллы промывали 70% водным раствором метанола и затем сушили, в результате чего получали медьфталоцианинтетрасульфоновой кислоты тетранатриевую соль в виде синих кристаллов.
Далее полученную выше медьфталоцианинтетрасульфоновой кислоты тетранатриевую соль постепенно добавляли к хлорсульфоновой кислоте и к смеси по каплям добавляли тионилхлорид. Реакционную жидкость охлаждали и осажденные кристаллы отфильтровывали, в результате чего получали требуемый влажный осадок хлорида медьфталоцианинтетрасульфоновой кислоты. Влажный осадок перемешивали и суспендировали и добавляли к осадку аммиачную воду и соединение следующей формулы (α). Затем к полученной смеси добавляли воду и хлорид натрия, в результате чего осаждались кристаллы. Осажденные кристаллы отфильтровывали и промывали водным раствором хлорида натрия. Кристаллы отфильтровывали и опять промывали и затем сушили, в результате чего получали красящее вещество, которое используют в примерах, то есть голубой краситель 1.
Формула (α)
Соединение, представленное формулой (α), синтезировали, как описано ниже. Lipal OH, цианурхлорид и мононатриевую соль анилин-2,5-дисульфоновой кислоты загружали в ледяную воду и затем добавляли водный раствор гидроксида натрия. Затем к реакционной жидкости добавляли водный раствор гидроксида натрия и ее pH доводили до 10,0. К реакционной жидкости добавляли 28% аммиачную воду и этилендиамин. Затем к полученному раствору по каплям добавляли хлорид натрия, концентрированную хлористоводородную кислоту, в результате чего осаждались кристаллы. Осажденные кристаллы отфильтровывали и отделяли и промывали 20% водным раствором хлорида натрия, в результате чего получали влажный осадок. К полученному влажному осадку добавляли метанол и воду и все фильтровали, промывали метанолом и сушили, в результате чего получали соединение, представленное формулой (α).
Голубой краситель 1
где l = от 0 до 2, m = от 1 до 3 и n = от 1 до 3 при условии, что l+m+n=3 или 4 и m≥1, положением замещения заместителя является 4- или 4'-положение и M представляет Na.
Пурпурный краситель 1
Соединение, представленное следующей формулой (γ), карбонат натрия и бензиловый эфир этилацетата подвергали взаимодействию друг с другом в ксилоле и продукт реакции отфильтровывали и промывали. Продукт реакции подвергали взаимодействию с метааминоацетонитридом, ацетатом меди и карбонатом натрия, последовательно загружаемым в N,N-диметилформамид, и продукт реакции отфильтровывали и промывали. Затем полученный продукт сульфировали в дымящей серной кислоте, отфильтровывали и промывали. Полученный продукт подвергали реакции конденсации с цианурхлоридом в присутствии гидроксида натрия. К реакционной жидкости добавляли антраниловую кислоту и всю смесь подвергали реакции конденсации в присутствии гидроксида натрия. Полученный продукт отфильтровывали и промывали, в результате чего получали красящее вещество, используемое в примерах, то есть пурпурный краситель 1, представленный следующей формулой.
Формула (γ)
Пурпурный краситель 1
Пример 1 и сравнительный пример 1
Готовили смешанную жидкость из 54 частей 10% водного раствора пурпурного красителя 1 (50 ммоль/л в расчете на чистый краситель) и 46 частей воды. Затем образец (размером 11 мм длиной и 5 мм шириной), полученный путем формирования слоя SiN с толщиной 400 нм на кремниевой пластине, и 30 г жидкости, приготовленной выше и содержащей пурпурный краситель 1, загружали в закрытый сосуд. Образец погружали в жидкость и хранили при температуре 60°C в течение 1 недели. После хранения образец вынимали, промывали чистой водой и сушили и затем измеряли толщину слоя SiN с использованием прибора для измерения толщины бесконтактным методом (торговое название: NANOSPEC/AFT Model 210 фирмы Nanometorics Japan, Ltd.). Результат измерения подтверждал, что пурпурный краситель 1 является соединением, которое растворяет слой SiN, служащий в качестве защитного слоя, так как толщина слоя SiN уменьшалась на 5% или более после хранения по сравнению с толщиной до хранения.
Далее различные компоненты, приведенные ниже в таблице 2, добавляли в заданных количествах, приведенных в таблице, и воду использовали для корректировки суммарного количества компонентов и воды до 100 частей. Эти компоненты смешивали и в достаточной мере перемешивали для растворения. После чего полученный раствор фильтровали через микрофильтр с размером пор 0,2 мкм (фирмы Fuji Photo Film Co., Ltd.) под давлением, в результате чего получали пурпурные чернила M1 и пурпурные чернила M2.
<u>Таблица 2</u>
Состав пурпурных чернил (в частях)
M1
M2
Глицерин
4
4
Этиленгликоль
8
8
2-Пирролидон
5
-
1,5-Пентандиол
5
5
Этиленмочевина
5
-
Acetylenol E100
0,8
0,8
Пурпурный краситель 1
6
6
Вода
По балансу
По балансу
В таблице 3 приведены пурпурные чернила, соответствующие примеру 1 и сравнительному примеру 1, и суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины, каждые соответствующие соединению, представленному общей формулой (1) или общей формулой (2), которые вводят в каждые из чернил.
<u>Таблица 3</u>
Основной состав чернил для примера 1 и сравнительного примера 1
Пример 1
Сравнительный пример 1
Чернила
M1
M2
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины(% по массе)
10
0
3
2
Пурпурные чернила M1 и пурпурные чернила M2, соответствующие примеру 1 и сравнительному примеру 1 соответственно, хранили одни за другими в чернильном картридже, показанном на фиг. 1, и измеряли управляющий импульс, при котором чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, когда его использовали в регистрирующем приборе, показанном на фиг.7. Измеренный управляющий импульс определяли в качестве управляющего импульса Pth0 при начальной печати. После чего поверхность чернильного картриджа, в котором было расположено эжекционное отверстие, герметизировали с помощью герметизирующей ленты. Затем чернильный картридж хранили в контейнере для транспортировки типа блистерной упаковки так, чтобы картридж был герметичен, и выдерживали в термостате при температуре 60°C в течение 30 дней. Головка каждого из чернильных картриджей, используемых в примерах и сравнительных примерах, включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 5 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi для одного цвета. Головка дополнительно включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 2 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi. В используемой головке пары рядов сопел были расположены параллельно друг другу для трех цветов, причем пары рядов сопел состоят из описанных выше двух рядов сопел, расположенных на обоих концах общей камеры для жидкости H2111 так, что они расположены напротив друг друга. В данном случае отношение объема чернил камеры для жидкости каждого сопла к площади поверхности части защитного слоя каждой части сопла, с которой чернила контактируют, составляло 14 мкм/мкм, независимо от того, способно ли было сопло выбрасывать 5 пл чернил или 2 пл чернил. Упомянутый выше используемый защитный слой головки состоял из материала, содержащего в основном нитрид кремния, и имел толщину 300 нм. Кроме того, в качестве материала для элемента подачи чернил/держателя H1501 использовали сплав на основе материала из стирола и полифениленового эфира, и в качестве материала для каждого из элементов поглощения чернил H1601, H1602 и H1603 использовали полипропилен. После того как головка была подвергнута хранению (то есть выдерживалась), измеряли управляющий импульс, при котором чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, и измеренный управляющий импульс представляли как Pth1. Вычисляли скорость α изменения управляющего импульса до и после описанного выше хранения и делали вывод на основе следующего критерия. Результаты приведены в таблице 4.
Скорость α изменения управляющего импульса определяли в соответствии со следующим уравнением (D), и полученное значение для скорости α изменения оценивали на основе следующего критерия.
α(%)=100×(Pth1-Pth0)/Pth0
(D)
AA: Скорость α изменения до и после хранения составляет менее чем 10%.
A: Скорость α изменения до и после хранения составляет 10% или более и менее чем 20%.
B: Скорость α изменения до и после хранения составляет 20% или более и менее чем 30%.
C: Скорость α изменения до и после хранения составляет 30% или более.
<u>Таблица 4</u>
Результаты оценки изменения управляющего импульса
Пример 1
Сравнительный пример 1
Изменение управляющего импульса
A
B
Пурпурные чернила M1 примера 1 и пурпурные чернила M2 сравнительного примера 1 каждые содержат пурпурный краситель 1 и являются идентичными друг другу по концентрации красителя. Результат приведенного выше теста подтвердил, что пурпурный краситель 1 является веществом, которое растворяет слой SiN. Слой SiN используют в защитном слое головки, используемой в упомянутом выше тестирование печати. Кроме того, пурпурные чернила M1 примера 1 и пурпурные чернила М2 сравнительного примера 1 отличаются друг от друга в зависимости от того, вводят или не вводят в состав каждых из чернил, каждые соответствующие соединению, представленному общей формулой (1) или общей формулой (2), описанными выше, 2-пирролидон и этиленмочевину. Поэтому результаты таблицы 4 подтвердили, что, когда чернила содержат вещество, которое растворяет защитный слой, путем введения в чернила описанного выше соединения, представленного общей формулой (1) или общей формулой (2), достигается уменьшение изменения управляющего импульса.
Примеры 2-20 и сравнительные примеры 2-7
Готовили смешанную жидкость из 0,013 частей тринатриевого цитрата, который является натриевой солью многоосновной карбоновой кислоты (50 ммоль/л) и 99,987 частей воды. Затем образец (размером 11 мм длиной и 5 мм шириной), полученный путем формирования слоя SiN с толщиной 400 нм на кремниевой пластине, и 30 г жидкости, приготовленной выше и содержащей тринатриевый цитрат, загружали в закрытый сосуд. Образец погружали в жидкость и хранили при температуре 60°С в течение 1 недели. После хранения образец вынимали, промывали чистой водой и сушили и затем измеряли толщину слоя SiN с использованием прибора для измерения толщины бесконтактным методом (торговое название: NANOSPEC/AFT Model 210 фирмы Nanometorics Japan, Ltd.). Результат измерения подтверждал, что тринатриевый цитрат является веществом, которое растворяет слой SiN, служащий в качестве защитного слоя, так как толщина уменьшалась на 5% или более после хранения по сравнению с толщиной до хранения.
Далее различные компоненты, приведенные в каждой из таблиц 5-1 - 5-5, добавляли в заданных количествах, приведенных в каждой из таблиц, и воду смешивали с компонентами так, чтобы суммарное количество компонентов и воды составляло 100 частей. Затем полученную смесь в достаточной мере перемешивали для растворения. После чего полученный раствор фильтровали через микрофильтр с размером пор 0,2 мкм (фирмы Fuji Photo Film Co., Ltd.) под давлением, в результате чего получали каждые из голубых чернил C1-C25.
<u>Таблица 5-1</u>
Состав каждых из голубых чернил C1-C5(в частях)
C1
C2
C3
C4
C5
Глицерин
5
5
5
5
5
Этиленгликоль
7
7
7
7
7
2-Пирролидон
4
-
-
5
10
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
5
Этиленмочевина
5
3
3
10
15
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
6
6
Тринатриевый цитрат
0,0008
0,00026
0,0034
0,0065
0,009
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
<u>Таблица 5-2</u>
Состав каждых из голубых чернил C6-C10(в частях)
C6
C7
C8
C9
C10
Глицерин
5
5
5
5
5
Этиленгликоль
7
7
7
7
7
2-Пирролидон
10
5
-
5
10
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
5
Этиленмочевина
15
10
2
10
15
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
6
6
Тринатриевый цитрат
0,00039
0,00039
0,00003
0,0067
0,0093
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
<u>Таблица 5-3</u>
Состав каждых из голубых чернил C11-C15(в частях)
C11
C12
C13
C14
C15
Глицерин
5
5
5
5
5
Этиленгликоль
7
7
7
7
7
2-Пирролидон
10
10
5
-
10
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
5
Этиленмочевина
16
15
10
3
10,5
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
6
6
Тринатриевый цитрат
0,00026
0,00023
0,00003
0,00003
0,013
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
<u>Таблица 5-4</u>
Состав каждых из голубых чернил C16-C20(в частях)
C16
C17
C18
C19
C20
Глицерин
5
5
5
5
5
Этиленгликоль
7
7
7
7
7
2-Пирролидон
10
10
10
10
-
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
5
Этиленмочевина
20
20
10,5
20
-
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
6
6
Тринатриевый цитрат
0,0178
0,00003
0,0132
0,018
0
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
<u>Таблица 5-5</u>
Состав каждых из голубых чернил C21-C25(в частях)
C21
C22
C23
C24
C25
Глицерин
5
5
5
5
5
Этиленгликоль
7
7
7
7
7
2-Пирролидон
15
15
10
5
-
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
5
Этиленмочевина
16
16
15
10
3
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
6
6
Тринатриевый цитрат
0,0178
0
0
0
0
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
В таблицах 6-1 - 6-5 приведены голубые чернила, соответствующие примерам 2-20 и сравнительным примерам 2-7; суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины, каждое из которых соответствует описанному выше соединению, представленному общей формулой (1) или общей формулой (2), вводят в каждые из чернил; и количество тринатриевого цитрата в качестве многоосновной карбоновой кислоты. Следует отметить, что каждый из сравнительных примеров 4-7 является примером, в котором чернила не содержат вещество, которое растворяет защитный слой.
<u>Таблица 6-1</u>
Основной состав чернил каждого из примеров 2-6
Пример 2
Пример 3
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Чернила
C1
C2
C3
C4
C5
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины(% по массе)
9
3
3
15
25
Количество тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,031
0,010
0,13
0,25
0,35
<u>Таблица 6-2</u>
Основной состав чернил каждого из примеров 7-11
Пример 7
Пример 8
Пример 9
Пример 10
Пример 11
Чернила
C6
C7
C8
C9
C10
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины(% по массе)
25
15
2
15
25
Количество тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,015
0,015
0,0012
0,26
0,36
<u>Таблица 6-3</u>
Основной состав чернил каждого из примеров 12-16
Пример 12
Пример13
Пример14
Пример15
Пример16
Чернила
C11
C12
C13
C14
C15
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины(% по массе)
26
25
15
3
20,5
Количество тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,010
0,0089
0,0012
0,0012
0,50
<u>Таблица 6-4</u>
Основной состав чернил каждого из примеров 17-20 и сравнительного примера 2
Пример17
Пример 18
Пример 19
Пример 20
Сравнительный пример 2
Чернила
C16
C17
C18
C19
C20
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины (% по массе)
30
30
20,5
30
0
Количество тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,69
0,0012
0,51
0,70
0
<u>Таблица 6-5</u>
Основной состав чернил каждого из сравнительных примеров 3-7
Сравнительный пример3
Сравнительный пример 4
Сравнительный пример 5
Сравнительный пример 6
Сравнительный пример 7
Чернила
C21
C22
C23
C24
C25
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины(% по массе)
31
31
25
15
3
Количество тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,69
0
0
0
0
3
2
Эти чернила примеров 2-20 и сравнительных примеров 2-7 хранили одни за другими в чернильном картридже, показанном на фиг.1, и измеряли управляющий импульс, при котором чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, когда его использовали в регистрирующем приборе, показанном на фиг.7. Измеренный управляющий импульс определяли в качестве управляющего импульса Pth0. Установку импульса осуществляли так, что к каждому соплу подводили управляющий импульс Pop с шириной импульса в 1,2 раза больше, чем управляющий импульс Pth0, и затем печатали контрольный шаблон для начального сопла. После чего поверхность чернильного картриджа, в котором было расположено эжекционное отверстие, герметизировали с помощью герметизирующей ленты. Затем чернильный картридж хранили в контейнере для транспортировки типа блистерной упаковки так, чтобы картридж был герметичен, и выдерживали в термостате при температуре 60°C в течение 30 дней. Головка каждого из чернильных картриджей, используемых в примерах 2-20 и сравнительных примерах 2-7, включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 5 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi для одного цвета. Головка дополнительно включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 2 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi. В используемой головке пары рядов сопел были расположены параллельно друг другу для трех цветов, причем пары рядов сопел состоят из описанных выше двух рядов сопел, расположенных на обоих концах общей камеры для жидкости H2111, таким образом, чтобы быть напротив друг друга. В данном случае отношение объема чернил камеры для жидкости каждого сопла к площади поверхности части защитного слоя каждой части сопла, с которой чернила контактируют, составляло 14 мкм/мкм, независимо от того, способно ли было сопло выбрасывать 5 пл чернил или 2 пл чернил.
Упомянутый выше используемый защитный слой головки состоял из материала, содержащего в основном нитрид кремния, и имел толщину 300 нм. Кроме того, в качестве материала для элемента подачи чернил/держателя H1501 использовали сплав на основе материала из стирола и полифениленового эфира, и в качестве материала для каждого из элементов поглощения чернил H1601, H1602 и H1603 использовали полипропилен.
После хранения аналогично измеряли управляющий импульс, при котором чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, и измеренный управляющий импульс представляли как Pth1. После чего осуществляли установку импульса так, что управляющий импульс Pop подводили к каждому соплу, и затем печатали контрольный шаблон после хранения. Образец исследовали на присутствие или отсутствие смещения при печати по сравнению с исходной распечаткой. Кроме того, непрерывно печатали изображения, каждые имеющие 7,5% заполнения распечатываемого листа, до тех пор, пока чернила в емкости для чернил не использовались до конца при аналогичном управляющем условии. В этом случае были распечатаны контрольные шаблоны для всех сопел каждый раз 100 изображений, и было сделано заключение по поводу того, происходит или нет расплывание при печати или смещение при печати, до того как чернила в емкости были полностью израсходованы.
Кроме того, были проведены исследования устойчивости к заклеиванию и характеристики неустойчивости при печати путем использования емкости для чернил, хранимой при таком же условии. Исследование устойчивости к заклеиванию осуществлялось, как описано ниже. После того как емкость для чернил, хранившаяся при упомянутом выше условии, была установлена на корпусе аппарата, распечатывали контрольные шаблоны всех сопел, и ее помещали в термостат при 35°C в течение 14 дней в незакрытом состоянии. После выдерживания емкость для чернил устанавливали и распечатывали контрольные шаблоны всех сопел. Когда выброс чернил из сопла отсутствовал, осуществляли операцию для восстановления всасывающей силы сопла корпуса аппарата и затем снова распечатывали контрольные шаблоны всех сопел. Операцию повторяли до тех пор, пока не оставалось сопла, неспособного выбрасывать чернила. Исследование характеристики неустойчивости при печати осуществляли, как описано ниже. После того как принтер оставляли при условиях температуры 15°C и относительной влажности 10% в течение 5 часов или дольше, каплю чернил выбрасывали при окружающих условиях и сопло не использовали в течение 5 секунд. Далее каплю чернил выбрасывали из сопла для осуществления печати на регистрирующей среде (торговое название: HR-101; фирмы Canon Inc.) и полученный продукт регистрации визуально оценивали на степень качества. Делали заключения по поводу смещения при печати стабильности печати и безотказности выброса после описанного выше хранения на основе следующего критерия. Результаты приведены в таблицах 7-1 - 7-3.
Смещение при печати после хранения
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: Практически не наблюдается смещение при печати по сравнению с начальной распечаткой.
B: Наблюдается легкое смещение при печати по сравнению с начальной распечаткой.
C: Происходит смещение при печати по сравнению с начальной распечаткой.
Стабильность печати [расплывание при печати]
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: Не происходит расплывания при печати до тех пор, пока чернила в емкости для чернил полностью не израсходуются.
C: Расплывание при печати происходит до того, как чернила в емкости для чернил полностью не израсходуются.
Стабильность печати [смещение при печати]
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: Не происходит смещения при печати до тех пор, пока чернила в емкости для чернил полностью не израсходуются.
B: Происходит легкое смещение при печати до тех пор, пока чернила в емкости для чернил полностью не израсходуются.
C: Происходит смещение при печати до того, как чернила в емкости для чернил полностью не израсходуются.
Безотказность [устойчивость к заклеиванию])
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: После того как емкость для чернил была установлена, ни у одного из сопел не было проблем с выбросом чернил при трехразовой операции для восстановления всасывающей силы сопла корпуса аппарата.
C: После того как емкость для чернил была установлена, не во всех соплах восстанавливается выброс при трехразовой операции для восстановления всасывающей силы сопла корпуса аппарата.
Безотказность [характеристика неустойчивости при печати])
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: Может быть осуществлена нормальная печать.
B: Наблюдается легкое искажение буквы.
C: В выбросе сопла отсутствуют чернила или наблюдается искажение при печати.
<u>Таблица 7-1</u>
Результаты оценки примеров 2-11
Пример
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Изменение управляющего импульса
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA
AA
A
A
Смещение при печати после хранения
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
Стабильность печати
Расплывание при печати
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Смещение при печати
A
A
A
A
A
A
A
B
A
A
Безотказность выброса
Свойство заклеивания
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Неустойчивая характеристика выброса
A
A
A
A
A
A
A
A
A
A
<u>Таблица 7-2</u>
Результаты оценки примеров 12-20
Пример
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Изменение управляющего импульса
AA
AA
AA
AA
A
A
AA
B
B
Смещение при печати после хранения
A
B
B
B
A
A
B
A
A
Стабильность печати
Расплывание при печати
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Смещение при печати
A
B
B
B
A
A
B
A
A
Безотказность выброса
Свойство заклеивания
A
A
A
A
A
A
A
A
A
Неустойчивая характеристика выброса
B
A
A
A
A
B
B
A
B
<u>Таблица 7-3</u>
Результаты оценки сравнительных примеров 2-7
Сравнительный пример
2
3
4
5
6
7
Изменение управляющего импульса
AA
C
AA
AA
AA
AA
Смещение при печати после хранения
C
A
C
C
C
C
Стабильность печати
Расплываниепри печати
A
A
A
A
A
A
Смещение при печати
C
A
C
C
C
C
Безотказность выброса
Свойство заклеивания
C
A
A
A
A
A
Неустойчивая характеристика выброса
C
C
C
A
A
A
Результаты таблиц 7-1 - 7-3 подтвердили, что когда чернила содержали многоосновную карбоновую кислоту (тот есть тринатриевый цитрат) в качестве вещества, которое растворяет защитный слой, чернила могли иметь предпочтительную характеристику в результате содержания заданных количеств соединения, представленного общей формулой (1) или (2) (то есть количества 2-пирролидона и этиленмочевины) и как таковой многоосновной карбоновой кислоты.
Примеры 21 и 22 и справочный пример 1
Различные компоненты, приведенные ниже в таблице 8, добавляли в заданных количествах, приведенных в таблице, и воду смешивали для корректировки суммарного количества компонентов до 100 частей. Эти компоненты затем в достаточной степени перемешивали для растворения. После чего полученный раствор фильтровали через микрофильтр с размером пор 0,2 мкм (фирмы Fuji Photo Film Co., Ltd.) под давлением, в результате чего получали каждые из голубых чернил C26-C28, пурпурных чернил M3 и желтых чернил Y1.
<u>Таблица 8</u>
Состав каждых из голубых чернил C26-C28, пурпурных чернил M3 и желтых чернил Y1 (в частях)
C26
C27
C28
M3
Y1
Глицерин
5
5
5
4
8
Этиленгликоль
7
7
7
8
8
2-Пирролидон
10
10
10
10
15
1,5-Пентандиол
5
5
5
5
-
Этиленмочевина
11
12
14
15
15
Acetylenol E100
0,8
0,8
0,8
0,8
0,8
Голубой краситель 1
6
6
6
-
-
Пурпурный краситель 1
-
-
-
6
-
C.I. Прямой желтый 132
-
-
-
-
3
Тринатриевый цитрат
0,0132
0,0132
0,0132
0,0132
0,0132
Вода
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
По балансу
Соответствующие чернила голубых чернил C26-C28, пурпурных чернил M3 и желтых чернил Y1, полученных выше, объединяли, как показано в таблице 9, в результате чего получали набор чернил. В таблице 9 приведены наборы чернил, соответствующие примерам 21 и 22 и справочному примеру 1; суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины, каждый из которых является соединением, представленным общей формулой (1), описанной выше, которые вводятся в каждые из чернил, из которых эти наборы чернил состоят; количество тринатриевого цитрата в качестве многоосновной карбоновой кислоты; и наибольшая разница в количестве описанного выше соединения, представленного общей формулой (1) или (2), в каждом наборе.
<u>Таблица 9</u>
Основной состав набора чернил каждого из справочного примера 1 и примеров 21 и 22
Справочный пример 1
Пример 21
Пример 22
Чернила
C26
M3
Y1
C27
M3
Y1
C28
M3
Y1
Суммарное количество 2-пирролидона и этиленмочевины (% по массе)
21
25
30
22
25
30
24
25
30
Содержание тринатриевого цитрата (ммоль/л)
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
0,51
Наибольшая разница в количестве 2-пирролидона и этиленмочевины (%)
9
8
6
3
2
Соответствующие чернила, из которых состояли эти наборы чернил примеров 21 и 22 и справочного примера 1, хранили одни за одними в чернильном картридже, показанном на фиг.1, и измеряли управляющий импульс, при котором чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, когда его использовали в регистрирующем приборе, показанном на фиг.7. Измеренный управляющий импульс определяли в качестве управляющего импульса Pth0 при начальной печати. После чего осуществляли установку импульса так, чтобы управляющий импульс Pop, имеющей ширину импульса в 1,2 раза большую, чем управляющего импульса Pth0, подводили к каждому соплу, и CMY серую шкалу в соответствии со способом Bk распечатывали и определяли в качестве начального распечатка. После чего поверхность чернильного картриджа, в котором было расположено эжекционное отверстие, герметизировали с помощью герметизирующей ленты. Затем чернильный картридж хранили в контейнере для транспортировки типа блистерной упаковки так, чтобы картридж был герметичен, и выдерживали в термостате при температуре 60°C в течение 30 дней. Головка каждого из чернильных картриджей, используемых в примерах и справочных примерах, включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 5 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi для одного цвета. Головка дополнительно включает ряд сопел, в котором 192 сопла H2112, каждое выбрасывающее 2 пл чернил на 1 точку, расположены по прямой линии с интервалом 600 dpi. В используемой головке пары рядов сопел были расположены параллельно друг другу для трех цветов, причем пара рядов сопел состоит из описанных выше двух рядов сопел, расположенных на обоих концах общей камеры для жидкости H2111 так, чтобы быть напротив друг друга. В данном случае отношение объема чернил камеры для жидкости каждого сопла к площади поверхности части защитного слоя каждой части сопла, с которой чернила контактируют, составляло 14 мкм/мкм независимо от того, способно ли было сопло выбрасывать 5 пл чернил или 2 пл чернил.
Упомянутый выше используемый защитный слой головки состоял из материала, содержащего в основном нитрид кремния, и имел толщину 300 нм. Кроме того, в качестве материала для элемента подачи чернил/держателя H1501 использовали сплав на основе материала из стирола и полифениленового эфира, и в качестве материала для каждого из элементов поглощения чернил H1601, H1602 и H1603 использовали полипропилен.
После хранения распечатывали контрольный шаблон сопла путем установления управляющего импульса Pop таким же, как и в начальных условиях, и контрольный шаблон исследовали на присутствие или отсутствие смещения при печати по сравнению с начальной распечаткой. Кроме того, распечатывали CMY серую шкалу согласно способу Bk при аналогичном управляющем условии и определяли в качестве распечатка после хранения. Затем аналогично измеряли управляющий импульс, при котором каждый чернильный картридж был способен выбрасывать чернила, и измеренный управляющий импульс представляли как Pth1. Изображения, каждые имеющие 7,5% заполнения распечатываемого листа для каждого цвета, непрерывно печатали до тех пор, пока чернила в емкости для чернил не использовали до конца при управляющем импульсе Pop. В этом случае были распечатаны контрольные шаблоны для всех сопел каждый раз 100 изображений, и было сделано заключение по поводу того, происходит или нет расплывание при печати или смещение при печати, до того как чернила в емкости были полностью израсходованы.
Кроме того, были проведены исследования устойчивости к заклеиванию и характеристики неустойчивости при печати путем использования емкости для чернил, хранимой при таком же условии. Исследование устойчивости к заклеиванию осуществлялось, как описано ниже. После того как упомянутая выше хранившаяся емкость для чернил была установлена на корпусе аппарата, распечатывали контрольные шаблоны всех сопел и выдерживали емкость в термостате при 35°C в течение 14 дней в незакрытом состоянии. После выдерживания емкость для чернил устанавливали и распечатывали контрольные шаблоны всех сопел. Когда выброс чернил из сопла отсутствовал, осуществляли операцию для восстановления всасывающей силы сопла корпуса аппарата и затем снова распечатывали контрольные шаблоны всех сопел. Операцию повторяли до тех пор, пока не оставалось сопла, неспособного выбрасывать чернила. Исследование характеристики неустойчивости при печати осуществляли, как описано ниже. После того как принтер оставляли при условиях температуры 15°C и относительной влажности 10% в течение 5 часов или дольше, каплю чернил выбрасывали при окружающих условиях и сопло не использовали в течение 5 секунд. Далее каплю чернил выбрасывали из сопла для осуществления печати на регистрирующей среде (торговое название: HR-101; фирмы Canon Inc.) и полученный продукт регистрации визуально оценивали на степень качества. Делали заключения по поводу смещения при печати, стабильности печати и безотказности выброса после описанного выше хранения на основе упомянутого выше критерия. Изменение характеристики формирования цвета оценивали на основе следующего критерия. Результаты приведены в таблице 10.
Изменение характеристики формирования цвета
Оценку проводили на основе следующего критерия.
A: Почти нет изменений в шкале полутонов до и после хранения.
B: Происходит легкое изменение в шкале полутонов до и после хранения.
C: Происходит изменение в шкале полутонов до и после хранения.
<u>Таблица 10</u>
Результаты оценки справочного примера 1 и примеров 21 и 22
Справочный пример 1
Пример 21
Пример 22
Чернила
C26
M3
Y1
C27
M3
Y1
C28
M3
Y1
Изменение свойства формирования цвета
B
A
A
Изменение управляющего импульса
A
A
A
A
A
A
A
A
А
Смещение при печати после хранения
A
A
A
A
A
A
A
A
А
Стабильность печати
Расплывание при печати
A
A
A
A
A
A
A
A
А
Смещение при печати
A
A
A
A
A
A
A
A
А
Безотказность выброса
Свойство заклеивания
A
A
A
A
A
A
A
A
А
Неустойчивая характеристика выброса
B
B
B
B
B
B
B
B
В
Данные таблицы 10 подтвердили, что, когда наибольшая разница между количеством соединения, представленного общей формулой (1) или (2) в любых одних чернилах в наборе чернил и в любых одних других чернилах в наборе чернил, составляет 8 или менее, может быть получен набор чернил, для которого отсутствуют изменения в характеристике формирования цвета и который имеет предпочтительные рабочие характеристики.
Это заявка испрашивает приоритет патентного документа Japanese Patent Application No. 2005-200982, выданного 8 июля, 2005, содержание которого приводится здесь путем ссылки на него.