ЧЕРНИЛА ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ, СПОСОБ КРАСНОСТРУЙНОЙ РЕГИСТРАЦИИ, ЧЕРНИЛЬНЫЙ КАРТРИДЖ, РЕГИСТРИРУЮЩИЙ БЛОК И ПРИБОР ДЛЯ СТРУЙНОЙ ПЕЧАТИ Российский патент 2008 года по МПК C09D11/00 C09D5/14 C07D251/52 B41J2/01 B41M5/00 

Настоящее изобретение относится к чернилам для струйной печати, характеризующимся отличной стойкостью отпечатка и другими подобными свойствами, способу краскоструйной регистрации, чернильному картриджу, регистрирующему блоку, и прибору для струйной печати.

Уровень техники

Способ краскоструйной регистрации является способом регистрации, заключающимся в нанесении маленькой капли чернил на одну из любых из сред регистрации, таких как обыкновенная бумага и глянцевая среда, для формирования изображения, и он стал широко распространенным благодаря снижению его стоимости и повышению скорости регистрации. В связи с быстрым распространением цифровых камер, в дополнение к повышению качества изображения, регистрируемого этим способом, он обычно используется в качестве способа вывода фотографического изображения, сравнимого с фотографией на основе галогенида серебра.

В последние годы качество изображения достигло такого высокого уровня, которое раньше было невозможно, благодаря, например, чрезвычайному уменьшению размера капли чернил и улучшению цветового диапазона в результате внедрения многоцветных чернил. При этом постоянно растет спрос на красящее вещество и чернила, в силу чего предъявляются более строгие требования к свойствам с точки зрения улучшения красящих свойств и надежности, например, прилипания или стабильность выброса.

При сравнении с фотографией на основе галогенида серебра способ краскоструйной регистрации уступает ей с точки зрения, например, сохранности изображения при хранении полученного в результате продукта регистрации. Обычно продукт регистрации, полученный с помощью способа краскоструйной регистрации, характеризуется худшей сохранностью изображения при хранении по сравнению с фотографией на основе галогенида серебра, что связано с тем, что красящий материал продукта регистрации подвержен старению, приводящему к изменению цветового тона изображения и выцветанию изображения при действии на продукт регистрации света, влажности, тепла, присутствующего в воздухе газа из окружающей среды, или других подобных воздействий в течение длительного времени. Для решения вышеназванной проблемы было предложено большое количество традиционных подходов.

Например, для улучшения цветопрочности было предложено использовать красящее вещество с особой антрапиридоновой структурой (см., например, JP 2002-332419 A и JP 2003-192930 A). Цветопрочность продукта регистрации, полученного с помощью чернил, содержащих вышеназванный краситель, является очень высокой.

Однако, когда чернила, содержащие вышеназванное красящее вещество, используют в качестве чернил для прибора для струйной печати, в ряде случаев трудно обеспечить надежность. В частности, способ краскоструйной регистрации, заключающийся в подводе тепловой энергии к чернилам для выброса струи чернил, может осложняться протеканием когезии на нагревательном элементе регистрирующей головки (на самом нагревательном элементе, когда нагревательный элемент находится в непосредственном контакте с жидкостью, или на защитном слое, когда нагревающий элемент имеет на своей поверхности, по меньшей мере, один защитный слой), или повреждением (растворением) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью, или обрывом в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент при длительной непрерывной печати.

Авторы настоящего изобретения изучили причину такого вышеописанного явления, происходящего в чернилах, содержащих обозначенное выше красящее вещество с высокой цветопрочностью. В результате они обнаружили, что это явление связано с конкретным местом в структуре красящего вещества и конкретным ионом в чернилах. Конкретным местом, например, является заместитель, который легко высвобождает ион водорода, такой как гидроксильная группа, которая связана с триазиновым кольцом, а конкретным ионом является, например, гидроксид-ион.

Когда красящее вещество, имеющее в своей структуре заместитель, который легко высвобождает ион водорода, превращают в водный раствор (чернила), чернила могут иметь область буферного действия (область, в которой поддерживается примерно постоянной концентрация иона водорода). Чернила, имеющие область буферного действия, обладают преимуществами, такими как способность предотвращать разложение красящего вещества, так как чернила поддерживают свое pH на постоянном уровне даже тогда, когда они подвергаются различным внешним воздействиям во время, например, перемещения веществ.

Однако, как описано выше, при длительной непрерывной печати с использованием чернил, имеющих область буферного действия, в приборе для струйной печати, имеющем нагревательный элемент, содержащий, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, каждый раз, когда чернила выбрасываются в виде струи (тепловую энергию подводят к чернилам), металл и/или оксид металла и гидроксид-ион реагирует друг с другом на поверхности, на которой нагревательный элемент контактирует с жидкостью. В результате возникают такие проблемы, как разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент.

Одним из возможных подходов для решения вышеназванных проблем является уменьшение концентрации красящего вещества в чернилах, например уменьшение содержания красящего вещества до величины менее 3%. Однако снижение концентрации красителя в чернилах может сделать невозможным получение продукта регистрации с высокой плотностью.

Описание изобретения

Проблемы, решаемые изобретением

Авторы настоящего изобретения решили вышеназванные проблемы путем разработки состава чернил (путем введения особого соединения в чернила), чтобы найти способ, в котором красящее вещество, имеющее заместитель, легко высвобождающий ион водорода, может быть успешно использовано. Настоящее изобретение было сделано на основе этого открытия.

Поэтому целью настоящего изобретения является разработка чернил для струйной печати, содержащих красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, при этом чернила для струйной печати способны предотвращать разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент, даже при длительной непрерывной печати.

Другими целями настоящего изобретения являются разработка способа краскоструйной регистрации, чернильного картриджа, регистрирующего блока и прибора для струйной печати, в каждом из которых используют чернила для струйной печати.

Средства решения проблемы

Вышеназванные цели достигаются в настоящем изобретении следующим образом. А именно согласно одному аспекту настоящего изобретения предлагаются чернила для струйной печати для использования в приборе для струйной печати, оборудованном регистрирующей головкой, имеющей поверхность нагревательного элемента, включающей, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, в контакте с жидкостью, включающей красящее вещество при содержании (мас.%) 3 мас.% или более от суммарной массы чернил для струйной печати, в которых красящим веществом является красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, и которые дополнительно включают, по меньшей мере, соединение, представленное следующей общей формулой (I) и/или соединение, представленное следующей общей формулой (II).

Общая формула (I)

(В общей формуле (I): R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, которая может быть разветвленной; A₁O и A₂O каждый независимо представляет этиленоксидную группу, пропиленоксидную группу или сополимеризованную структуру этиленоксидной группы и пропиленоксидной группы; и m и n каждая независимо представляет целое число, большее чем 0.)

Общая формула (II)

H(OCH₂CH₂)_pR₅,

(В общей формуле (II): R₅ представляет гидроксильную группу или алкильную группу, имеющую 4 или более углеродных атомов, которая может быть разветвлена; и p представляет целое число, равное или большее чем 4.)

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагаются чернила для струйной печати, используемые в приборе для струйной печати, оборудованном регистрирующей головкой, имеющей поверхность нагревательного элемента, включающей, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, в контакте с жидкостью, включающей красящее вещество при содержании (мас.%) 3 мас.% или более от суммарной массы чернил для струйной печати, в которых красящим веществом является соединение, представленное следующей общей формулой (III), или его солью, и которые дополнительно включают, по меньшей мере, соединение, представленное следующей общей формулой (I), и/или соединение, представленное следующей общей формулой (II).

Общая формула (I)

(В общей формуле (I): R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, которая может быть разветвленной; A₁O и A₂O каждый независимо представляет этиленоксидную группу, пропиленоксидную группу или сополимеризованную структуру этиленоксидной группы и пропиленоксидной группы; и m и n каждая независимо представляет целое число, большее чем 0.)

Общая формула (II)

H(OCH₂CH₂)_pR₅,

(В общей формуле (II): R₅ представляет гидроксильную группу или алкильную группу, имеющую 4 или более углеродных атомов, которая может быть разветвлена; и p представляет целое число, равное или большее чем 4.)

Общая формула (III)

(В общей формуле (III): Ar₁ представляет бензольное кольцо, которое может быть замещенным, нафтильную группу, которая может быть замещенной, или группу, представленную следующей общей формулой (IV); и Ar₂ представляет бензольное кольцо, которое может быть замещенным, или нафтильную группу, которая может быть замещенной.)

Общая формула (IV)

(В общей формуле (IV): R₆ представляет водородный атом, алкоксикарбонильную группу или бензоильную группу, которая может быть замещенной; R₇ представляет водородный атом, алкильную группу, низшую гидроксиалкильную группу, циклогексильную группу, моноалкиламиноалкильную или диалкиламиноалкильную группу, или низшую цианалкильную группу; X представляет группу карбоновой кислоты или ее соли, или сульфоновую группу или ее соль; и l представляет 1 или 2.)

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагаются чернила для струйной печати, используемые в приборе для струйной печати, оборудованном регистрирующей головкой, имеющей поверхность нагревательного элемента, включающей, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, в контакте с жидкостью, включающей красящее вещество при содержании (мас.%) 3 мас.% или более от суммарной массы чернил для струйной печати, в которых красящим веществом является соединение, представленное следующей общей формулой (V), или его солью, и которые дополнительно включают, по меньшей мере, соединение, представленное следующей общей формулой (I), и/или соединение, представленное следующей общей формулой (II).

Общая формула (I)

(В общей формуле (I): R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, которая может быть разветвленной; A₁O и A₂O каждый независимо представляет этиленоксидную группу, пропиленоксидную группу или сополимеризованную структуру этиленоксидной группы и пропиленоксидной группы; и m и n каждая независимо представляет целое число, большее чем 0.)

Общая формула (II)

H(OCH₂CH₂)_pR₅,

(В общей формуле (II): R₅ представляет гидроксильную группу или алкильную группу, имеющую 4 или более углеродных атомов, которая может быть разветвлена; и p представляет целое число, равное или большее чем 4.)

Общая формула (V)

(В общей формуле (V): R₈ представляет водородный атом, алкильную группу, низшую гидроксиалкильную группу, циклогексильную группу, моноалкиламиноалкильную, или диалкиламиноалкильную группу, или низшую цианалкильную группу; и R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ каждый независимо представляет водородный атом, алкильную группу, имеющую от 1 до 8 углеродных атомов, или карбоксильную группу (при условии, что R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ не могут одновременно представлять водородные атомы).)

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается способ краскоструйной регистрации, включающий выброс струи чернил струйным способом, в котором чернила представляют собой чернила для струйной печати, имеющие вышеприведенный состав.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается чернильный картридж, включающий узел хранения чернил для хранения чернил, в котором чернилами являются чернила для струйной печати, имеющие вышеприведенный состав.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается регистрирующий блок, включающий узел хранения чернил для хранения чернил и регистрирующую головку для выброса чернил, в котором чернилами являются чернила для струйной печати, имеющие вышеприведенный состав.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения предлагается прибор для струйной печати, включающий узел хранения чернил для хранения чернил и регистрирующую головку для выброса чернил, в котором чернилами являются чернила для струйной печати, имеющие вышеприведенный состав.

Эффект изобретения

Согласно настоящему изобретению предлагаются чернила для струйной печати, включающие красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, при этом чернила для струйной печати способны предотвращать разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент даже при длительной непрерывной печати.

Согласно настоящему изобретению предлагается также способ краскоструйной регистрации, чернильный картридж, регистрирующий блок и прибор для струйной печати, в каждом из которых используются чернила для струйной печати.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлены кривые титрования приводимого в качестве примера соединения A и приводимого в качестве примера соединения 2.

На фиг.2 приведен вид в перспективе регистрирующего прибора в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения.

На фиг.3 приведен вид в перспективе части механизма регистрирующего прибора в варианте осуществления настоящего изобретения.

На фиг.4 приведен вид в перспективе регистрирующего прибора в варианте осуществления настоящего изобретения.

На фиг.5 приведен вид в перспективе, показывающий положение, при котором емкость для чернил закреплена на головке картриджа, который применяется в варианте осуществления настоящего изобретения.

На фиг.6 показан вид в перспективе головки картриджа, который применяется в варианте осуществления настоящего изобретения.

На фиг.7 приведен вид спереди, показывающий плату регистрирующего элемента в головке картриджа, который применяется в варианте осуществления настоящего изобретения.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно в виде предпочтительных вариантов осуществления.

В настоящем изобретении, когда красящим веществом является соль, соль в чернилах диссоциирует на ионы, но для удобства такое состояние характеризуют просто фразой "содержит соль".

Когда в качестве чернил настоящего изобретения используют чернила для струйной печати, имеется большое число факторов, приводящих к изменению pH чернил. Используемая здесь фраза "имеющее область буферного действия в области применения чернил" относится к состоянию, когда pH чернил в момент применения чернил находится в пределах области буферного действия красящего средства в чернилах. Конкретные примеры факторов, приводящих к изменению pH, включают хранение в течение определенного времени при различных внешних воздействиях и испарение летучего вещества из чернил, хранимых в чернильном картридже.

Кроме того, разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент проявляются тогда, когда для длительной непрерывной печати используют чернила, содержащие красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, при концентрации (мас.%) 3 мас.% или более относительно суммарной массы чернил.

<Чернила>

(Соединение, представленное общей формулой (I)/Соединение, представленное общей формулой (II))

В настоящем изобретении красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, и соединение, представленное следующей общей формулой (I), и/или соединение, представленное следующей общей формулой (II), объединяют, для того чтобы ввести в чернила для струйной печати. В результате, по меньшей мере, одно из соединений, представленных общей формулой (I), и соединения, представленного общей формулой (II), предпочтительно адсорбируются на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью, тем самым, предотвращая адсорбцию гидроксид-иона на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью. В результате разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент могут быть предотвращены.

(Соединение, представленное общей формулой (I))

Общая формула (I)

(В общей формуле (I): R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, которая может быть разветвленной; A₁O и A₂O каждый независимо представляет этиленоксидную группу, пропиленоксидную группу или сополимеризованную структуру этиленоксидной группы и пропиленоксидной группы; и m и n каждая независимо представляет целое число, большее чем 0.)

В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы в общей формуле (I) 3≤n+m≤30; и содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (I), составляло 0,25 мас.% или более и 5,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил. Когда n+m<3, растворимость соединения, представленного общей формулой (I), в чернилах обычно является недостаточной, поэтому оно не может быть растворено. Кроме того, когда n+m>30, становится нестабильным выброс при начальной позиции печати при регистрации изображения, и поэтому не может быть получен продукт регистрации высокого качества. Даже когда в общей формуле (I) 3≤n+m≤30, если содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (I), составляет менее 0,25 мас.%, поверхностное натяжение чернил обычно повышается, и поэтому могут возникать затруднения при заполнении чернильного картриджа, которое происходит за счет отрицательного давления, создаваемого с помощью чернил. Кроме того, когда содержание составляет более 5,0 мас.%, выброс в начальной позиции печати при регистрации изображения становится нестабильным, и поэтому не может быть получен продукт регистрации высокого качества.

В настоящем изобретении особенно предпочтительно, чтобы в общей формуле (I) 5≤n+m≤15; и содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (I), составляло 1,0 мас.% или более и 3,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил. При таком составе могут быть предотвращены разрушение (расплавление) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент, и становится стабильным выброс в начальной позиции печати при регистрации изображения, и поэтому может быть получен продукт регистрации высокого качества.

(Соединение, представленное общей формулой (II))

Общая формула (II)

H(OCH₂CH₂)_pR₅,

(В общей формуле (II): R₅ представляет гидроксильную группу или алкильную группу, имеющую 4 или более углеродных атомов, которая может быть разветвлена; и p представляет целое число, равное или большее чем 4.)

В настоящем изобретении предпочтительно, чтобы в общей формуле (II) 4≤p≤38; и содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (II), составляло 3,0 мас.% или более и 10,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил. Причиной для этого является следующая. Когда p<4, разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью может быть предотвращено только в некоторой степени, и разрушение (растворение) может продолжаться. В этом случае не происходит обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент, но может происходить предшествующее разрыву явление, такое как неточное совмещение точки при печати. Кроме того, когда p>38, может происходить недостаточный выброс. Даже когда в общей формуле (II) 4≤p≤38, но содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (II), составляет менее 3,0 мас.%, положительные эффекты настоящего изобретения не могут быть достигнуты в достаточной степени. Кроме того, когда содержание (мас.%) соединения, представленного общей формулой (II), составляет более 10,0 мас.%, возрастает вязкость чернил, поэтому, когда чернила используются в качестве чернил для струйной печати, не может быть обеспечена в достаточной степени надежность, такая как характеристика выброса.

Соединение, представленное общей формулой (I), и соединение, представленное общей формулой (II), могут быть использованы в комбинации. Предпочтительным интервалом содержания в чернилах в этом случае является такой же интервал, что и в случае, когда каждое из соединений, представленных общей формулой (I), и соединение, представленное общей формулой (II), используется по отдельности. Кроме того, отношение содержания соединения, представленного общей формулой (I), и содержания соединения, представленного общей формулой (II), специально не ограничивается, и может быть в произвольном интервале.

(Механизм, по которому происходит разрушение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент)

Механизм, по которому чернила для струйной печати, содержащие красящее вещество, имеющие область буферного действия в области применения чернил (которые могут далее просто называться "чернилами"), вызывают разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент, не был выявлен в деталях, но авторы настоящего изобретения считают, что механизм является следующим.

Когда используют чернила, содержащие красящее вещество, не имеющее область буферного действия в области применения чернил, в чернилах присутствует только следовое количество гидроксид-ионов, поэтому количество гидроксид-ионов, адсорбирующееся на поверхности нагревательного элемента, включающей, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, при контакте с жидкостью является малым. Следовательно, при выбросе чернил, то есть при подаче напряжения на нагревательный элемент между гидроксид-ионом и поверхностью нагревательного элемента не протекает почти никакой реакции при контакте с жидкостью. В результате практически не происходит разрушения (растворения) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент.

В отличие от этого, когда используют чернила, содержащие красящее вещество, имеющее область буферного действия в области применения чернил, количество гидроксид-ионов, присутствующих в чернилах, составляет большую величину, чем в случае чернил, содержащих красящее вещество, не имеющее область буферного действия в области применения чернил, и поэтому количество гидроксид-ионов, адсорбирующихся на поверхности нагревательного элемента, включающей, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, при контакте с жидкостью является также большим. Следовательно, при выбросе чернил, то есть при подаче напряжения на нагревательный элемент для нагрева нагревательного элемента, протекает реакция между гидроксид-ионом, адсорбирующимся на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью, и поверхностью нагревательного элемента при контакте с жидкостью, и поэтому поверхность нагревательного элемента при контакте с жидкостью растворяется. В результате концентрация гидроксид-иона в чернилах вблизи поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью снижается. Так как красящее вещество в чернилах имеет область буферного действия в области использования чернил, его действие по поддержанию приблизительно постоянной концентрации гидроксид-иона влияет на изменение концентрации гидроксид-иона в чернилах, и поэтому концентрация гидроксид-иона в чернилах повышается. Образовавшееся повышенное количество гидроксид-ионов адсорбируется на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью таким же образом, как и было упомянуто выше. Затем протекает описанное выше аналогичное явление и при выбросе чернил, то есть при подаче напряжения на нагревательный элемент для нагрева нагревательного элемента протекает реакция между гидроксид-ионом, адсорбирующимся на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью, и поверхностью нагревательного элемента при контакте с жидкостью, и поэтому поверхность нагревательного элемента при контакте с жидкостью дополнительно растворяется.

Такая описанная выше реакция повторяется каждый раз, когда выбрасываются чернила, то есть подается напряжение к нагревательному элементу для нагрева нагревательного элемента. Следовательно, использование чернил, содержащих красящее вещество, имеющее область буферного действия в области использования чернил, для прибора для струйной печати, оборудованного регистрирующей головкой, имеющей поверхность нагревательного элемента, включающую, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, в контакте с жидкостью, вызывает разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и будет происходить обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент.

(Красящее вещество)

Соединение, представленное общей формулой (III), или его соль, или соединение, представленное общей формулой (V), или его соль, предпочтительно использовать в качестве красящего вещества чернил по настоящему изобретению. Из них особенно предпочтительно использовать соединение, представленное общей формулой (V), или его соль. Следует отметить, что каждое соединение, представленное общей формулой (III), или его соль, и соединение, представленное общей формулой (V), или его соль, могут быть использованы по отдельности, или несколько из них могут быть использованы в комбинации.

Содержание (мас.%) красящего вещества в чернилах для струйной печати по настоящему изобретению должно составлять 3 мас.% или более от суммарной массы чернил. Предпочтительно, чтобы верхний предел для содержания (мас.%) красящего вещества составлял 10,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил. Когда содержание превышает 10,0 мас.%, хорошие свойства для чернил для струйной печати не могут быть получены. Например, не удается избавиться от налипания в результате очистки при налипании чернил к регистрирующей головке (действие, в результате которого осуществляется восстановление при помощи операции восстановления, такой как всасывание).

(Соединение, представленное общей формулой (III), или его соль)

Соединение, представленное следующей общей формулой (III), или его соль, предпочтительно использовать в качестве красящего средства чернил по настоящему изобретению.

Общая формула (III)

(В общей формуле (III): Ar₁ представляет бензольное кольцо, которое может быть замещенным, нафтильную группу, которая может быть замещенной, или группу, представленную следующей общей формулой (IV); и Ar₂ представляет бензольное кольцо, которое может быть замещенным, или нафтильную группу, которая может быть замещенной.)

Общая формула (IV)

(В общей формуле (IV): R₆ представляет водородный атом, алкоксикарбонильную группу или бензоильную группу, которая может быть замещенной; R₇ представляет водородный атом, алкильную группу, низшую гидроксалкильную группу, циклогексильную группу, моноалкиламиноалкильную или диалкиламиноалкильную группу, или низшую цианалкильную группу; X представляет группу карбоновой кислоты или ее соли, или сульфоновую группу или ее соль; и l представляет 1 или 2.)

Чернила, содержащие соединение, представленное общей формулой (III), или его соль, имеют область буферного действия в интервале от pH 8,0 до 10,0. Как описано выше, чернила, имеющие область буферного действия в интервале pH, вызывают разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент. Введение в чернила соединения, представленного общей формулой (I), и/или соединения, представленного общей формулой (II), приводит к предотвращению атаки гидроксид-иона на поверхность нагревательного элемента при контакте с жидкостью и защитному действию на поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью, и поэтому предотвращается разрушение (растворение) поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв цепи подачи напряжения на нагревательный элемент.

Приводимые ниже в качестве примеров соединения 1-4 являются предпочтительными примерами соединения, представленного общей формулой (III), или его соли. В каждом из следующих приводимых в качестве примеров соединений M представляет щелочной металл. В настоящем изобретении особенно предпочтительными из щелочных металлов являются Na, Li и K. Разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается следующими соединениями.

Приводимые в качестве примеров соединения 1-4

(Соединение, представленное общей формулой (V), или его соль)

Соединение, представленное следующей общей формулой (V), или его соль предпочтительно использовать в качестве красящего вещества чернил по настоящему изобретению. Причина состоит в том, что соединение, представленное общей формулой (V), или его соль, может также улучшать стабильность при хранении изображения, такую как газоустойчивость.

Общая формула (V)

(В общей формуле (V): R₈ представляет водородный атом, алкильную группу, низшую гидроксиалкильную группу, циклогексильную группу, моноалкиламиноалкильную или диалкиламиноалкильную группу, или низшую цианалкильную группу; и R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ каждый независимо представляет водородный атом, алкильную группу, имеющую от 1 до 8 углеродных атомов, или карбоксильную группу (при условии, что R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ не могут одновременно представлять водородные атомы).)

Приводимые ниже в качестве примеров соединения 5-11 являются предпочтительными примерами соединения, представленного общей формулой (V), или его соли. Разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается следующими соединениями.

Приводимые в качестве примеров соединения 5-11

Приводимое ниже в качестве примера соединения А, которое является натриевой солью приводимого в качестве примера соединения 10, является особенно предпочтительным для использования из приведенных выше в качестве примеров соединений.

Приводимое в качестве примера соединение A

[Способ испытания красящего вещества]

Красящее вещество, используемое в настоящем изобретении, может быть подвергнуто испытанию следующими способами (1)-(3), каждый из которых включает использование высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ).

(1) Время удерживания пика

(2) Длина волны максимального пика поглощения (1)

(3) M/Z (+, -) масс-спектра пика (1)

Анализ условий для высокоэффективной жидкостной хроматографии приведены ниже.

Раствор чернил, разбавленный чистой водой в 100 раз, анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии при следующих условиях, измеряя время удерживания пика и длину волны максимального пика поглощении.

Колонка: Symmetry C18 2,1 мм × 150 мм

Температура колонки: 40°C

Скорость потока: 0,2 мл/мин

ФДМ: 210 нм - 700 нм

Подвижная фаза и условие градиента: Таблица 1

Таблица 1 0-15 мин5-40 мин40-45 минА Вода85%85%-0%0%В Метанол10%10%-95%95%с 0,2 моль/л водный раствор ацетата аммония5%5%5%

Кроме того, условия масс-спектрального анализа приведены ниже.

Результирующий пик масс-спектра измеряют при следующих условиях, и наиболее сильно детектируемый M/Z измеряют для каждого из + и -.

Метод ионизации

ESIПотенциал на капилляре3,5 кВ Десольватирование газа300°C Температура источника ионов120°CДетектор+ 40 В 200-1500 единиц атомной массы/0,9 с - 40 В 200-1500 единиц атомной массы/0,9 с

В таблице 2 приведены значения времени удерживания, длины волны максимального поглощения, M/Z(+), и M/Z(-) приводимого в качестве примера соединения A. Когда красящее вещество характеризуется значениями, приведенными в таблице 2, то такое красящее вещество может быть определено как красящее вещество, используемое в настоящем изобретении.

Таблица 2Время удерживания
(мин)Длина волны максимального поглощения
(нм)M/Z  +-21-23530-550941-944469-471

(Область буферного действия)

Используемый здесь термин "область буферного действия" относится к области pH, в которой раствор поддерживает примерно постоянной концентрацию иона водорода, несмотря на добавление или исчезновение в некоторой степени кислоты или основания. Кривая титрования, приведенная на фиг.1, где на оси абсцисс отложено количество кислоты или основания, добавляемого к раствору, а на оси ординат - значения pH раствора, показывает измерения изменения pH раствора. На фиг.1 область буферного действия соответствует области около области, показывающей небольшое изменение pH (имеющей две точки перегиба на кривой титрования в качестве границ). Например, область буферного действия приводимого в качестве примера соединения 2 соответствует области от A до B на фиг.1.

Используемая здесь фраза "имеющее область буферного действия в области использования чернил", разумеется, включает исходное pH после приготовления чернил. Фраза также включает случай, когда pH чернил устанавливается в области буферного действия в результате изменений самих чернил и самого красящего вещества при использовании чернил.

На фиг.1 показаны кривые кислотно-основного титрования приводимого в качестве примера соединения A и приводимого в качестве примера соединения 2. На фиг.1 на оси ординат отложены значения pH водного раствора красящего вещества, а на оси абсцисс отложены количества добавляемой кислоты или основания. На оси абсцисс число больше 0 означает водный раствор гидроксида натрия в качестве основания, а число меньше нуля 0 означает количество водного раствора азотной кислоты в качестве кислоты.

Конкретная процедура получения кривой титрования водного раствора красящего вещества является следующей. Готовят 2 литра 10 мас.% водного раствора красящего вещества и измеряют исходный pH. Затем pH водного 10 мас.% раствора красящего вещества доводят до 7,0 кислотой или основанием. 10 мас.% водный раствор красящего вещества с pH, доведенным до 7, разделяют на две равные части, каждая из которых имеет объем около 1 литра. Кислоту добавляют к одной из частей с объемом 1 литр 10 мас.% водного раствора красящего вещества с pH, доведенным до 7,0, и основание добавляют к другой части с объемом 1 литр 10 мас.% водного раствора красящего вещества с pH, доведенным до 7,0, измеряя при этом pH каждого из водных растворов красящего вещества.

На фиг.1 показаны кривые титрования приводимого в качестве примера соединения A и приводимого в качестве примера соединения 2, полученные с помощью вышеприведенной методики. Из фиг.1 видно, что приводимое в качестве примера соединение A имеет область буферного действия от pH 6,5 до 11,8 (и то и другое значение включительно) и приводимое в качестве примера соединение 2 имеет область буферного действия от pH 7,3 до 10,5 (и то и другое значение включительно).

(Водная среда)

В составе чернил настоящего изобретения может быть использована вода или водная среда, которая является смешанным растворителем из воды и любого одного из различных водорастворимых органических растворителей.

Нет конкретного ограничения относительно водорастворимых органических растворителей до тех пор, пока они являются водорастворимыми, и, например, могут быть использованы спирт, азотсодержащий полярный растворитель или серосодержащий полярный растворитель. Их конкретные примеры включают алкильные спирты, имеющие 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; эфиры, такие как тетрагидрофуран и диоксан; и многоатомные спирты, такие как триметилолпропан и триметилолэтан. Разумеется, что настоящее изобретение не ограничивается этими соединениями. Каждый из этих водорастворимых органических растворителей может быть использован один сам по себе, или два или более из них могут быть использованы в виде смеси.

Предпочтительно, чтобы содержание такого водорастворимого органического растворителя составляло от 5 мас.% до 90 мас.% или более предпочтительно - от 10 мас.% до 50 мас.% от суммарной массы чернил. Причиной для этого является следующее. Когда содержание растворителя лежит ниже этой области, при использовании для чернил для струйной печати может ухудшаться надежность, например свойство выброса, в то время как при содержании выше этой области может происходить недостаточная подача чернил из-за увеличения вязкости чернил.

Предпочтительно, чтобы в качестве воды использовалась деионизированная вода (очищенная на ионообменных смолах). Предпочтительно, чтобы содержание воды составляло от 10 мас.% до 90 мас.% от суммарной массы чернил.

(Другая добавка)

Кроме того, в настоящем изобретении при необходимости могут быть введены различные добавки, такие как поверхностно-активное вещество, регулятор рН, антикоррозийная присадка, антисептик, противогрибковый компонент, антиоксидант, средство, препятствующее процессу восстановления, ускоритель испарения, хелатообразующий агент, и водорастворимый полимер.

<Регистрирующая среда>

Любая регистрирующая среда может быть использована для формирования изображений при помощи чернил настоящего изображения, когда регистрация осуществляется путем нанесения чернил на регистрирующую среду.

Настоящее изобретение применимо к регистрирующей среде, в которой красящее вещество, такое как пигмент, адсорбируется на тонкодисперсных частицах, образующих пористую структуру в принимающем чернила слое, и изображение образуется из, по меньшей мере, тонкодисперсных частиц с красящим веществом, адсорбированном на них, и это особенно подходит для случая, когда используют струйный способ. Предпочтительно, чтобы такая среда для струйной регистрации была так называемой средой абсорбционного типа, в которой чернила абсорбируются в промежутке, образованном в принимающем чернила слое на подложке.

Принимающий чернила слой абсорбционного типа представляет собой пористый слой, состоящий в основном из тонкодисперсных частиц и содержащий, при необходимости, связующее и любую другую добавку. Конкретные примеры тонкодисперсных частиц включают неорганические пигменты, такие как диоксид кремния, глина, тальк, карбонат кальция, каолин, оксид алюминия (например, глинозем или гидрат оксида алюминия), диатомовая земля, диоксид титана, гидроталькит и оксид цинка; и органические пигменты, такие как мочевиноформальдегидная смола, этиленовая смола и стирольная смола. Одна или более разновидностей из них могут быть использованы. Примеры связующего, который удобно применять, включают водорастворимый полимер и латекс. Примеры доступного связующего включают поливиниловый спирт или продукт его модификации; крахмал или продукт его модификации; желатин или продукт его модификации; гуммиарабик; производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, и гидроксипропилметилцеллюлоза; сополимерные латексы на основе винила, такие как латекс бутадиен-стирольного каучука, латекс бутадиен-нитрильного каучука, латекс сополимера метилметакрилат-бутадиен, латекс полимера, модифицированного функциональной группой, и сополимер этилен-винилацетат; поливинилпирролидон; малеиновый ангидрид или его сополимер; и акрилатный сополимер. При необходимости, две или более разновидностей из них могут быть использованы в комбинации. Кроме того, может быть использована добавка, и примеры используемой при необходимости добавки включают диспергирующее средство, загуститель, регулятор pH, смазывающий материал, средство, изменяющее текучесть, поверхностно-активное вещество, противовспениватель, антиадгезив, флуоресцентный краситель, УФ-поглотитель и антиоксидант.

В частности, предпочтительной для использования в настоящем изобретении является регистрирующая среда, имеющая сформированный на ней принимающий чернила слой, в основном состоящий из тонкодисперсных частиц, имеющий средний размер частицы 1 мкм или меньше. Особенно предпочтительные примеры тонкодисперсных частиц включают тонкодисперсные частицы диоксида кремния и тонкодисперсные частицы оксида алюминия. Предпочтительными тонкодисперсными частицами диоксида кремния являются тонкодисперсные частицы диоксида кремния, представленные коллоидным диоксидом кремния. Коллоидный диоксид кремния, который сам по себе доступен на рынке, является особенно предпочтительным, таким, который описан в патентах JP 2803134 B или JP 2881847 B. Предпочтительными тонкодисперсными частицами оксида алюминия являются тонкодисперсные частицы гидратированного оксида алюминия и другие подобные тонкодисперсные частицы. Гидратированный оксид алюминия, представленный следующей общей формулой, может быть приведен в качестве одного такого примера тонкодисперсных частиц гидратированного оксида алюминия.

AlO_3-n(OH)_2n·mH₂O

(В формуле n представляет целое число 1, 2 или 3, и m представляет значение от 0 до 10, или предпочтительно - от 0 до 5; однако при условии, что m и n не могут быть одновременно 0, m может быть, или может не быть, целым числом, так как mH₂O также представляет водную фазу, которая может выделяться и не участвовать в образовании mH₂O кристаллической решетки во многих случаях. Кроме того, нагревание такого рода материала может приводить к тому, что m будет достигать 0.)

Гидратированный оксид алюминия может быть получен с помощью традиционного известного способа, такого как гидролиз алкоксида алюминия или алюмината натрия, описанного в патенте США 4242271 или патенте США 4202870; или способа, включающего добавления водного раствора сульфата натрия, хлорида алюминия или других подобных растворов к водному раствору алюмината натрия или другому подобному, для осуществления нейтрализации, описанного в патенте JP 57-44605 B.

Предпочтительно, чтобы регистрирующая среда имела подложку для поддерживания описанного выше принимающего чернила слоя. Любая подложка может быть использована без любого специального ограничения, когда ее принимающий чернила слой может быть сформирован из описанных выше пористых мелкодисперсных частиц, и она обеспечивает такую жесткость, чтобы ее можно было перемещать с помощью механизма перемещения струйного принтера или другого подобного прибора. Ее конкретные примеры включают бумажную подложку, образованную из исходной целлюлозной массы, в основном состоящей из природных целлюлозных волокон; пластмассовую подложку, состоящую из такого материала, как полиэфир (например, полиэтилентерефталат), триацетат целлюлозы, поликарбонат, поливинилхлорид, полипропилен или полиимид; и бумагу с покрытием из смолы (например, RC бумага), имеющую, по меньшей мере, на одной стороне бумаги-основы покрытие из полиолефиновой смолы, к которой добавляют белый пигмент или другой подобный пигмент.

<Набор чернил>

Чернила настоящего изобретения могут быть предпочтительно использованы в комбинации с любыми другими чернилами с получением набора чернил. Используемый здесь термин "набор чернил" относится к варианту, в котором чернила настоящего изобретения используют в комбинации с любыми другими чернилами, такими как голубыми чернилами, пурпурными чернилами, желтыми чернилами, или черными чернилами. Другие чернила, которые могут быть использованы в комбинации с чернилами настоящего изобретения с получением набора чернил, специально не ограничиваются. Кроме того, используемый здесь термин "набор чернил" включает, разумеется, саму емкость для чернил, имеющую несколько элементов емкости для чернил, объединенных друг с другом. К тому же, этот термин включает состояние, когда несколько емкостей для чернил, отличающихся друг от друга, используют вместе, и состояние, когда эти емкости для чернил и регистрирующая головка объединены.

<Способ краскоструйной регистрации>

Чернила по настоящему изобретению особенно удобно использовать для способа краскоструйной регистрации, включающего выброс чернил с помощью струйного способа. Примеры способа краскоструйной регистрации включают способ регистрации, содержащий подвод механической энергии к чернилам для выброса чернил, и способ регистрации, содержащий подвод тепловой энергии к чернилам для выброса чернил. Способ краскоструйной регистрации, включающий использование тепловой энергии, является особенно предпочтительным для применения в настоящем изобретении.

<Чернильный картридж>

Пример чернильного картриджа, подходящего для осуществления регистрации с помощью чернил по настоящему изобретению, включает чернильный картридж, имеющий отделение для хранения чернил.

<Регистрирующий блок>

Пример регистрирующего блока, подходящего для осуществления регистрации с помощью чернил по настоящему изобретению, включает регистрирующий блок, имеющий отделение хранения чернил для хранения чернил и регистрирующую головку. В частности, может быть приведен в качестве примера регистрирующий блок, в котором регистрирующая головка подводит тепловую энергию, соответствующую регистрирующему сигналу, к чернилам для генерации капли чернил с помощью энергии.

Регистрирующая головка в настоящем изобретении имеет поверхность нагревательного элемента, включающую, по меньшей мере, металл и/или оксид металла, в контакте с жидкостью. Конкретные примеры металла и/или оксида металла включают такие металлы, как Ta, Zr, Ti и NiAl, и оксиды этих металлов.

<Прибор для струйной печати>

Пример регистрирующего прибора, подходящего для осуществления регистрации с помощью чернил по настоящему изобретению, включает регистрирующий прибор, в котором тепловая энергия, соответствующая регистрирующему сигналу, подводится к чернилам в камере регистрирующей головки, имеющей отделение хранения чернил для хранения чернил, для генерации капли чернил с помощью энергии.

Далее будет описано схематическое устройство узла механизма прибора для струйной печати. Основная конструкция регистрирующего прибора включает узел подачи бумаги, узел перемещения бумаги, узел каретки, узел выхода бумаги, узел очистки и внешний корпус для их защиты и обеспечения их компоновки для достижения роли каждого механизма. Далее будет приведена краткая характеристика каждого из них.

На фиг.2 приведен вид в перспективе регистрирующего прибора. На фиг.3 и 4 приведены рисунки для объяснения внутреннего механизма основной конструкции регистрирующего прибора. Фиг.3 является видом в перспективе из верхней правой части, и на фиг.4 показан боковой разрез основной конструкции регистрирующего прибора.

При подаче листа бумаги в регистрирующий прибор только заранее определенное число регистрационных сред направляется в прижимной узел, состоящий из валика подачи листа M2080 и разделяющего валика M2041 в узле подачи листа, включающем лоток подачи листа M2060. Направляемые регистрирующие среды разделяются на прижимном узле, и только самая верхняя регистрирующая среда перемещается. Регистрирующая среда, подаваемая в узел перемещения листа, направляется с помощью держателя прижимного ролика M3000 и щитка механизма, направляющего движение бумаги, M3030, для того чтобы быть поданной в пару валиков, состоящую из валика перемещения M3060 и прижимного валика M3070. Пара валиков, состоящая из валика перемещения M3060 и прижимного валика M3070, вращается за счет привода от шагового двигателя E0002, и вращение вызывает перемещение регистрирующей среды на бумагоопорный стол M3040.

В узле каретки, при формировании изображения на регистрирующей среде, регистрирующая головка H1001 (фиг.5) устанавливается в заданную позицию для формирования изображения, и чернила выбрасываются на регистрирующую среду в соответствии с сигналом с электрической платы E0014. Детали строения регистрирующей головки H1001 будут описаны позже. При осуществлении регистрации с помощью регистрирующей головки H1001 регистрация основного сканирования, при котором каретка M4000 сканирует в направлении по столбцам, и досканирование, при котором регистрирующую среду перемещают в направлении построчно с помощью валика перемещения M3060, поочередно повторяются, в результате чего образуется изображение на регистрирующей среде.

Наконец, регистрирующую среду, на которой было сформировано изображение, помещают в зажим между первым валиком вывода листа M3110 и выступом M3120 в узле вывода листа, перемещают и выводят в лоток вывода листа M3160.

В узле очистки насос M5000 начинает действовать с целью очистки регистрирующей головки H1001 до и после регистрации изображения тогда, когда крышка M5010 приводится в тесный контакт с соплом выброса чернил регистрирующей головки H1001, лишние чернила и подобное отсасываются из регистрирующей головки H1001. Чернила, остающиеся в крышке M5010, отсасывают при открытой крышке M5010, в результате чего не происходят ни прилипание остающихся чернил, ни последующий отрицательный эффект.

(Устройство регистрирующей головки)

Далее будет описано устройство головки картриджа H1000. Головка картриджа H1000 включает регистрирующую головку H1001, устройство для установки емкости для чернил H1900, устройство для подачи чернил из емкостей для чернил H1900 в регистрирующую головку и разъемно закрепляется на картридже M4000.

На фиг.5 показано, как емкости для чернил H1900 крепятся на головке картриджа H1000. Регистрирующий прибор формирует изображение с помощью желтых, пурпурных, голубых, черных, светло-пурпурных, светло-голубых и зеленых чернил, поэтому емкости для чернил H1900 подготовлены независимо для семи цветов. Чернила по настоящему изобретению используют, по меньшей мере, для одних из вышеназванных чернил. Кроме того, как показано на фигуре, каждая емкость для чернил для головки картриджа H1000 является съемной. Емкости для чернил H1900 могут быть сняты в состоянии, когда головка картриджа H1000 вставлена в каретку M4000.

На фиг.6 показан вид в перспективе головки картриджа H1000 в разобранном виде. На фигуре головка картриджа H1000 включает плату первого регистрирующего элемента H1100, плату второго регистрирующего элемента H1101, первую пластину H1200, вторую пластину H1400, плату электропроводки H1300, держатель емкости H1500, элемент формирование направления потоков H1600, фильтр H1700, резиновое уплотнение H1800.

Каждая из плат первого регистрирующего элемента H1100 и второго регистрирующего элемента H1101 является Si платой, имеющей несколько регистрирующих элементов (сопел) для выброса чернил, полученных на одной поверхности с помощью фотолитографии. Электропроводку для подачи энергии к каждому регистрирующему элементу, сделанную из Al или другого подобного металла, формируют с помощью метода пленкообразования, и несколько направлений потоков для чернил, соответствующих индивидуальным регистрирующим элементам, также формируют посредством фотолитографии. Кроме того, формируют сопла подачи чернил для подачи чернил к нескольким направлениям потоков, так чтобы они были открыты на задней поверхности.

На фиг.7 приведен увеличенный вид спереди для объяснения устройства каждой из плат первого регистрирующего элемента H1100 и второго регистрирующего элемента H1101. Условные обозначения H2000 - H2600 означают ряды последовательно расположенных регистрирующих элементов (которые могут далее также называться как ряды сопел), соответствующие чернилам различного цвета. Плата первого регистрирующего элемента H1100 имеет ряды сопел для трех цветов: ряд сопел H2000, к которым поступают желтые чернила, ряд сопел H2100, к которым поступают пурпурные чернила, и ряд сопел H2200, к которым поступают голубые чернила. Плата второго регистрирующего элемента H1101 имеет ряды сопел для четырех цветов: ряд сопел H2300, к которым поступают бледно-голубые чернила, ряд сопел H2400, к которым поступают черные чернила, ряд сопел H2500, к которым поступают оранжевые чернила, и ряд сопел H2600, к которым поступают бледно-пурпурные чернила.

Каждый ряд сопел состоит из 768 сопел, расположенных с интервалом 1200 dpi (точек/на дюйм; эталонная величина) в направлении, в котором перемещается регистрирующая среда (далее обозначаемом как направление перемещения), и каждое сопло выбрасывает около 2 пиколитров чернил. Площадь отверстия в каждом канале для выбрасывающего сопла устанавливают до 100 мкм². Плата первого регистрирующего элемента H1100 и плата второго регистрирующего элемента H1101 прикреплены неподвижно к первой пластине H1200, имеющей сформированные на ней сопла подачи чернил H1201 для подачи чернил к плате первого регистрирующего элемента H1100 и плате второго регистрирующего элемента H1101.

Вторая пластина H1400, имеющая отверстия, также прикреплена неподвижно к первой пластине H1200. Вторая пластина H1400 несет на себе плату электропроводки H1300 таким образом, что плата электропроводки H1300, плата первого регистрирующего элемента H1100 и плата второго регистрирующего элемента H1101 являются электрически связанными.

Плата электропроводки H1300 подает электрический сигнал для инициирования выброса чернил из каждого из сопел, сформированных на плате первого регистрирующего элемента H1100 и плате второго регистрирующего элемента H1101. Плата электропроводки H1300 имеет электропроводку, соответствующую каждой из плат первого регистрирующего элемента H1100 и второго регистрирующего элемента H1101; и клемму ввода сигнала от внешних устройств H1301, которая расположена на конце платы электропроводки для получения электрического сигнала от основного устройства регистрирующего прибора. Клемма ввода сигнала от внешних устройств H1301 располагается и неподвижно закреплена на стороне обратной поверхности держателя емкости H1500.

При этом элемент, формирующий направление потока, H1600, устанавливается неподвижно посредством, например, ультразвуковой сварки к держателю емкости H1500 для поддержки емкостей для чернил H1900. В результате формируется направление потока чернил H1501, проходящее от емкостей для чернил H1900 к первой пластине H1200.

Фильтр H1700 располагают на конце элемента направления потока чернил H1501 на стороне емкости для чернил, находящегося в контакте с емкостями для чернил H1900, поэтому фильтр H1700 предотвращает попадание пыли извне. Резиновое уплотнение H1800 устанавливается на узел, в котором направление потока чернил H1501 находится в контакте с емкостями для чернил H1900 для предотвращения испарения чернил из находящегося в контакте узла.

Кроме того, как описано выше, головка картриджа H1000 состоит из присоединенных путем крепления или подобного действия узла держателя емкости, состоящего из держателя емкости H1500, элемента, формирующего направление потока, H1600, фильтра H1700 и резинового уплотнения H1800, и узла регистрирующей головки H1001, состоящего из платы первого регистрирующего элемента H1100, платы второго регистрирующего элемента H1101, первой пластины H1200, платы электропроводки H1300 и второй пластины H1400.

Здесь описание было сделано на основе примера варианта осуществления регистрирующей головки, соответствующей пузырьковой (зарегистрированный товарный знак) струйной системе, которая осуществляет регистрацию посредством электротермического преобразователя (регистрирующего элемента) для генерирования тепловой энергии, для того чтобы вызывать пленочный режим кипения чернил в соответствии с электрическим сигналом.

Характерной структурой и принципом пузырьковой струйной системы являются фундаментальные принципы, раскрытые, например, в описаниях патента США 4723129 и патента США 4740796. Система применима к любому из так называемых типов дискретного выброса и непрерывного выброса струи. В частности, система является эффективной для дискретного типа выброса струи по следующей причине. По меньшей мере, один управляющий сигнал, который соответствует регистрируемой информации и вызывает мгновенный рост температуры, превышающей температуру кипения, подают на электротермический преобразователь, установленный в соответствии с направлением листа или потока жидкости и содержащий жидкость (чернила), заставляя тем самым электротермический преобразователь генерировать тепловую энергию. Затем поверхность теплового воздействия регистрирующей головки заставляет генерировать кипение в пленочном режиме. В результате в жидкости (чернилах) могут образовываться пузырьки воздуха, которые находятся в полном соответствии с управляющим сигналом. Рост и сжатие пузырька воздуха приводит к выталкиванию жидкости (чернил) через отверстия для выброса, в силу чего формируется, по меньшей мере, одна капля. Более предпочтительно, чтобы управляющий сигнал был в форме импульса, так как рост и сжатие пузырька воздуха может происходить моментально и должным образом, и, следовательно, жидкость (чернила) могут быть выброшены с исключительной ответной реакцией.

Пример второго варианта осуществления прибора для струйной печати, использующего механическую энергию, включает струйную регистрирующую головку дискретного типа, содержащую плату, формирующую сопло, имеющую множество сопел; устройство, генерирующее давление, установленное так, чтобы быть расположенным навстречу соплам, и состоящее из пьезоэлектрического материала и проводящего материала; и чернила, заполняющие прилегающую к генерирующему давление устройству среду, в котором генерирующее давление устройство перемещается под действием прилагаемого напряжения для выбрасывания маленькой капли чернил из сопла.

Прибор для струйной печати не ограничивается таким описанным выше прибором, в котором головка и емкость для чернил разделены, и он может быть прибором для струйной печати, в котором головка и емкость для чернил составляют единое целое, так что они неразделимы. Емкость для чернил может быть разъемно или неразъемно объединена с головкой, которая вставляется в картридж, или может быть вставлена в неподвижный узел прибора для подачи чернил к регистрирующей головке через элемент подачи чернил, такой как трубка. Когда емкость для чернил снабжена устройством для обеспечения предпочтительного отрицательного давления в регистрирующей головке, в узле хранения чернил емкости для чернил может быть установлен абсорбер, или емкость для чернил может содержать эластичный контейнер для хранения чернил и узел вспрыскивания для смещения, чтобы расширять внутренний объем контейнера. Регистрирующий прибор может использовать описанную выше серийную регистрирующую систему, или может быть в форме построчно-печатающего устройства, получаемого путем расположения в одну линию регистрирующих элементов в диапазоне, соответствующем полной ширине регистрирующей среды.

Примеры

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с помощью примеров и сравнительных примеров. Однако настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами без отклонения от сущности настоящего изобретения. Если не заявлено иначе, термин "часть" каждого компонента чернил в примерах и сравнительных примерах обозначает "часть по массе".

(Соединение, представленное общей формулой (I))

Используемые соединение, представленное общей формулой (I), и сравнительное соединение были коммерчески доступными. Ниже в таблице 3 представлены конкретные структуры соединения, представленного общей формулой (I), и сравнительное соединение, которые будут использоваться в примерах и сравнительных примерах. Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается соединениями, представленными в таблице 3. Соединение, представленное общей формулой (I), анализировали с помощью гельпроникающей хроматографии на приборе фирмы Waters Co. для определения значения для n+m. Условия анализа для гельпроникающей хроматографии являются следующими.

Колонка: Shodex (выпускаемая фирмой SHOWA DENKO K.K.)

Подвижная фаза: Тетрагидрофуран

Скорость потока: 1 мл/мин

Таблица 3 R₁R₂R₃R₄A₁A₂n + mСоединение АИзобутильная группаМетильная группаМетильная группаИзобутильная группаЭтильная группаЭтильная группа3,5Соединение ВИзобутильная группаМетильная группаМетильная группаИзобутильная группаЭтильная группаЭтильная группа10Соединение СИзобутильная группаМетильная группаМетильная группаИзобутильная группаЭтильная группаЭтильная группа30Соединение DИзобутильная группаМетильная группаМетильная группаИзобутильная группаЭтильная группаЭтильная группа40Сравнительное
соединениеИзобутильная группаМетильная группаМетильная группаИзобутильная группа--0

(Соединение, представленное общей формулой (II))

Соединение, представленное общей формулой (II), было коммерчески доступным. Ниже в таблице 4 представлены конкретные структуры соединения, представленного общей формулой (II), которые будут использоваться в примерах и сравнительных примерах. Разумеется, настоящее изобретение не ограничивается соединениями, представленными в таблице 4. Соединение, представленное общей формулой (II), анализировали с помощью гельпроникающей хроматографии для определения значения p. Условия анализа для гельпроникающей хроматографии были такими же, как и описанные выше.

Таблица 4 R₅PСоединение PH8Соединение QH38Соединение RH4Соединение SH10Соединение TC₁₆H₃₃40

(Соединение, представленное общей формулой (III), или его соль)

Красящее вещество, имеющее структуру приводимого в качестве примера описанного выше соединения 2, было синтезировано в соответствие со способом, описанным в патенте EP-682088 A1.

(Получение красящего вещества, которое является соединением, представленным общей формулой (V))

Соединение, представленное ниже соединением (1), карбонат натрия и этилбензоилацетат взаимодействовали друг с другом в ксилоле, и продукт реакции фильтровали и промывали водой. К продукту реакции последовательно добавляли м-аминоацетанилид, ацетат меди и карбонат натрия в N,N-диметилформамиде для проведения реакции, и полученный продукт фильтровали и промывали водой. Продукт подвергали сульфированию в дымящей серной кислоте, и продукт реакции фильтровали и промывали водой. Полученный продукт подвергали реакции конденсации с хлорангидридом циануровой кислоты в присутствии гидроксида натрия. К реакционной жидкости добавляли ортоаминобензойную кислоту для проведения реакции конденсации в присутствии гидроксида натрия. Продукт реакции фильтровали и промывали водой с получением приводимого ниже в качестве примера соединения A.

Соединение (1)

Приводимое в качестве примера соединение A

(Приготовление чернил)

Соответствующие компоненты, каждый из которых приведен ниже в таблицах 5 и 6, смешивали и достаточно перемешивали. После этого образующийся продукт фильтровали через фильтр, имеющий размер пор 0,2 мкм, под давлением, с получением чернил примеров 1-20 и сравнительных примеров 1-3.

Для подтверждения того, что pH чернил находится в области буферного действия, измеряли pH всех чернил примеров и сравнительных примеров. Приводимое в качестве примера соединение A имело область буферного действия от pH 6,5 до 11,8 (и то и другое значение включительно), и pH каждых из чернил примеров 1-8, 10-15 и 17-20 и сравнительных примеров 1 и 2 было внутри этой области. Приводимое в качестве примера соединение 2 имело область буферного действия от pH 7,3 до 10,5 (и то и другое значение включительно), и pH каждых из чернил примеров 9 и 17 и сравнительного примера 3 было внутри этой области.

(Оценка стойкости печати)

Испытание на стойкость печати для каждых приготовленных таким образом чернил осуществляли посредством образца, получаемого в результате заполнения позиции пурпурными чернилами в приборе для струйной печати (торговой марки: BJ F890; производимого фирмой CANON Inc.) для выброса капли чернил в результате подвода к чернилам тепловой энергии; и осуществления печати на регистрирующей среде формата A4 с помощью прибора при режиме 100%. Критериями оценки являлись следующие. В таблицах 5 и 6 приведены результаты оценки стойкости печати.

AA: Никаких недостатков не наблюдалось даже после того, как было напечатано 20000 листов.

A: Наблюдалась легкая размытость изображения вследствие несовмещения мельчайших точек, после того как было напечатано от 15000 до 19999 листов.

B: Наблюдалась легкая размытость изображения вследствие несовмещения мельчайших точек, после того как было напечатано от 10000 до 14999 листов.

C: Наблюдалась размытость или неудачный выброс из-за обрыва в цепи при печати до 10000 листов.

Оценки AA и A каждая признавались как не вызывающие проблем, оценка B признавалась как не вызывающая проблем при практическом использовании и приемлемая и оценка C признавалась неприемлемой.

Таблица 5 ПримерСравнительный пример 12345678912Глицерин10,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,00Этиленгликоль10,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,00Соединение, представленное общей формулой (I)Соединение A1,0           Соединение B 0,251,03,05,0   3,0   Соединение C     1,05,0     Соединение D       5,0   Сравнительное соединение         0,25 Соединение, представленное общей формулой (II)Соединение P            Соединение Q            Соединение R            Соединение S            Соединение T           Приводимое в качестве примера соединение 2        5,0  Приводимое в качестве примера соединение А5,05,05,05,05,05,05,05,0 5,05,0Чистая вода74,0074,7574,0072,0070,0074,0070,0070,0072,0074,7575,00Стойкость печатиAAAAAAAAAAAAAACC

Таблица 6

 ПримерСравнительный пример 10111213141516171819203Глицерин10,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,00 Этиленгликоль10,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,0010,00Соединение, представленное общей формулой (I)Соединение A             Соединение B          1,0  Соединение C             Соединение D            Сравнительное соединение            Соединение, представленное общей формулой (II)Соединение P3,0010,00     3,05,0 3,0  Соединение Q  3,0010,00         Соединение R    3,0010,00       Соединение S      10,00      Соединение T         3,00  Приводимое в качестве примера соединение 2       5,003,00  5,00Приводимое в качестве примера соединение А5,005,005,005,005,005,005,00 2,05,005,00 Чистая вода72,0065,0072,0065,0072,0065,0065,0072,0070,0072,0071,0075,00Стойкость печатиAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAB

Как можно увидеть из сравнительного примера 1, в случае, когда чернила содержат соединение, отличающееся от соединения, представленного общей формулой (I), и/или соединения, представленного общей формулой (II), происходит обрыв в цепи, в результате чего происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из сравнительного примера 2, в случае, когда чернила не содержат соединение, представленное общей формулой (I), и/или соединение, представленное общей формулой (II), происходит обрыв в цепи, в результате чего происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из сравнительного примера 2, в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (I), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, и не происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из примера 4, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (III), или его соль, и соединение, представленное общей формулой (I), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, и не происходит неудачный выброс, поэтому может быть получен продукт регистрации высокого качества. Кроме того, как можно увидеть из примеров 1-8, в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (V), или его соль, и соединение, представленное общей формулой (I), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, и не происходит неудачный выброс, поэтому может быть получен продукт регистрации высокого качества.

Как можно увидеть из примеров 1, 2 и 3-5, в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (I), в общей формуле (I) 3≤n+m≤30, и содержание соединения, представленного общей формулой (I), составляет 0,25 мас.% или более и 5,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил (примеры 3-5), повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи могут быть предотвращены более эффективно, чем в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (I), но значение для n+m и содержание находятся вне интервала (примеры 1 и 2). Кроме того, как можно увидеть из примеров 3 и 4, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (I), в общей формуле (I) 5≤n+m≤15, и содержание соединения, представленного общей формулой (I), составляет 1,0 мас.% или более и 3,0 мас.% или менее, положительные эффекты настоящего изобретения могут быть достигнуты более эффективно.

Как можно увидеть из сравнительного примера 3, в случае, когда чернила не содержат соединение, представленное общей формулой (I), и/или соединение, представленное общей формулой (II), происходит обрыв в цепи, в результате чего происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из примера 17, в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (II), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, и не происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из примеров 10-13, 14 и 16, в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (II), в общей формуле (II) 8≤p≤38, и содержание соединения, представленного общей формулой (II), составляет 3,0 мас.% или более и 10,0 мас.% или менее от суммарной массы чернил (примеры 10-13), повреждения поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи могут быть предотвращены более эффективно, чем в случае, когда чернила содержат соединение, представленное общей формулой (II), но значение для p и содержание находятся вне интервала (примеры 14-16). Кроме того, как можно увидеть из примера 19, в случае, когда чернила содержат соединение, в котором R₅ представляет алкильную группу, имеющую 16 углеродных атомов, в качестве соединения, представленного общей формулой (II), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, и не происходит неудачный выброс. Кроме того, как можно увидеть из примера 20, в случае, когда в чернилах используется комбинация соединения, представленного общей формулой (I), и соединения, представленного общей формулой (II), могут быть предотвращены повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи и не происходит неудачный выброс.

Как можно увидеть из результатов оценки стойкости печати, сравнительный пример 2 и пример 4 получили оценки C и AA соответственно, в то время как сравнительный пример 3 и пример 9 получили оценки B и AA соответственно. Аналогично, сравнительный пример 2 и пример 10 получили оценки C и AA соответственно, в то время как сравнительный пример 3 и пример 17 получили оценки B и AA соответственно. Вышеизложенное показывает, что комбинированное использование, по меньшей мере, одного соединения, представленного общей формулой (I), и соединения, представленного общей формулой (II), с приводимым в качестве примера соединением A в большей степени предотвращает повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, чем при комбинированном использовании, по меньшей мере, одного из них с приводимым в качестве примера соединением 2. Кроме того, как можно увидеть из результатов оценки стойкости печати, сравнительный пример 2 и пример 4 получили оценки C и AA соответственно, в то время как сравнительный пример 3 и пример 9 получили оценки B и AA соответственно. Аналогично, сравнительный пример 2 и пример 10 получили оценки C и AA соответственно, в то время как сравнительный пример 3 и пример 17 получили оценки B и AA соответственно. Вышеизложенное показывает, что комбинированное использование, по меньшей мере, одного соединения, представленного общей формулой (I), и соединения, представленного общей формулой (II), с приводимым в качестве примера соединением A в большей степени предотвращает повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи, чем при комбинированном использовании, по меньшей мере, одного из них с приводимым в качестве примера соединением 2.

Настоящая заявка испрашивает приоритет каждой из заявок Japanese Patent Application No. 2004-196450, выданной 2 июля 2004 года, и Patent Application No. 2005-192193, выданной 30 июня 2005 года, содержание которых приводится здесь путем соответствующих ссылок на них.

Изобретение относится к чернилам для струйной печати. Описываются чернила для струйной печати, содержащие красящее вещество, имеющее область буферного действия в области использования чернил, в количестве от 3 мас.% или более от суммарной массы чернил. Чернила дополнительно включают соединение формулы (I) и/или соединение формулы (II). Предложенные чернила для струйной печати способны предотвращать повреждение поверхности нагревательного элемента при контакте с жидкостью и обрыв в цепи подачи напряжения на нагревательный элемент даже тогда, когда осуществляется длительная непрерывная печать. 5 н. и 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 6 табл.

1. Чернила для струйной печати для применения в струйном регистрирующем приборе, снабженном регистрирующей головкой, поверхность нагревательного элемента которой находится в контакте с жидкостью, указанная поверхность нагревательного элемента содержит, по меньшей мере, металл и/или оксид металла при содержании красящего вещества 3 мас.% или более от суммарной массы чернил для струйной печати, которые дополнительно включают, по меньшей мере, соединение, представленное следующей общей формулой I:

где R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо представляет алкильную группу, имеющую от 1 до 6 углеродных атомов, которая может быть разветвленной;

A₁O и А₂О каждый независимо представляет этиленоксидную группу, пропиленоксидную группу, или сополимеризованную структуру этиленоксидной группы и пропиленоксидной группы;

m и n каждая независимо представляет целое число, большее чем 0,

и/или соединение, представленное следующей общей формулой II:

H(OCH₂CH₂)_pR₅,

где R₅ представляет гидроксильную группу или алкильную группу, имеющую 4 или более углеродных атомов, которая может быть разветвлена;

р представляет целое число, равное или большее чем 4,

в которых красящим веществом является соединение, представленное следующей общей формулой V, или его соль:

где R₈ представляет водородный атом, алкильную группу, низшую гидроксиалкильную группу, циклогексильную группу, моноалкиламиноалкильную или диалкиламиноалкильную группу, или низшую цианалкильную группу;

R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ каждый независимо представляет водородный атом, алкильную группу, имеющую от 1 до 8 углеродных атомов, или карбоксильную группу, при условии, что R₉, R₁₀, R₁₁, R₁₂ и R₁₃ не могут одновременно представлять водородные атомы.