Чернила для термографического струйного принтера и чернильный картридж, в котором используются эти чернила

Чернила для термографического струйного принтера и чернильный картридж, в котором используются эти чернила

Иллюстрации

Показать все

Реферат

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)

где A представляет алкиленовую или алкениленовую группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, которые образуют кольцо с атомом азота, карбонильную группу и R₃, R₁ и R₄ 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, R₂ представляет группу, связанную с произвольным углеродным атомом A, при этом R₂ 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 R₃ 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)

где A представляет алкиленовую или алкениленовую группу, имеющую от 1 до 4 углеродных атомов, которые образуют кольцо с атомом азота, карбонильную группу и R₃, R₁ и R₄ 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, R₂ представляет группу, связанную с произвольным углеродным атомом A, при этом R₂ 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 R₃ 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)

где R₁ и R₄ 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,

R₂ представляет группу, связанную с атомом азота, карбонильной группой или углеродным атомом, но не относящимся к R₃, которая входит в пятичленное кольцо, при этом R₂ 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 R₃ 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)

где каждое m независимо представляет 1 или 2 и каждое M₁ 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 п