噴墨記錄系統和保存記錄頭的方法

專利名稱：噴墨記錄系統和保存記錄頭的方法
技術領域：
本發明涉及一種保存應用活性油墨的記錄頭的方法，作為保存記錄頭方式的包括一組記錄頭和墨水罐的噴墨系統，和適用于保存方法的包括記錄油墨和保存油墨的油墨組。
日本專利3,021,149公開了一種包括在墨粉鼓工作時相連接以彼此聯系的記錄頭和墨水罐部分的墨粉鼓，其中從墨水罐中將油墨供應到記錄頭上，它們的結構為記錄頭和墨水罐部分能夠通過移動依附到墨粉鼓或從墨粉鼓上分離，在墨粉鼓工作時，它們相互保持聯系地連接工作，并且在完成記錄后可獨立地交換，以獲得當其長期保存如運輸期間時改善記錄頭可保存性的方法，除去記錄頭在運輸中的限制，通過用保存用液體(保存用油墨)填充記錄頭來提高操作可能性，其中該液體的組成不同于記錄用油墨，因為在開始應用記錄頭之前從記錄用油墨中將著色劑組份以所給量部分除去或者全部除去。
然而，由于對用由此制成的記錄頭完全替換活性油墨的油墨進行有關含活性油墨的墨組的印刷字體的測試，然后用保存用油墨填充記錄頭，需要大量的保存用油墨，使得完全替換是不切實際的。當沒有完全替換并保留在記錄頭中時，當記錄頭在運輸之前或在運輸過程中被保存長期時，活性油墨的活性組份可以與保存用油墨的一種組份反應，這可能會使該記錄頭的性能惡化。
本說明書中所用術語“活性油墨”是指包括當混合時能夠與另一油墨著色劑組份反應而形成凝結物的活性組份的油墨。部分實例包括含黑色油墨和青色、洋紅或黃色油墨的色組，其中至少一種顏色的油墨含有能夠在混入時降低黑色油墨著色劑分散穩定性的添加劑(活性組份)。
通過本發明來解決上述問題。本發明的一個目的在于提供一種保存記錄頭的方法，該方法在不破壞其指定功能的情況下應用記錄用活性油墨來保持它的指定功能。本發明的另外一個目的在于提供一種噴墨系統，包括在適當條件下保存的記錄頭，和可通過移動與其接觸或從其上分離的墨水罐，其中當將記錄用活性油墨加入記錄頭中的油墨流路進行持續記錄時它們是彼此連接的。
本發明能夠實現上述目的的保存噴墨用記錄頭方法的第一個實施方案包括應用不含活性組份的組合物檢驗用油墨來檢驗記錄頭排放條件的步驟，其中將該油墨供應到油墨流路中，和在完成檢驗排放條件之后，用既不含有著色劑也不含有活性組份的保存用油墨替換保留在記錄頭中的油墨流路中檢驗用油墨的步驟，其中該噴墨用記錄頭包括供應油墨的液體流路和與液體流路相通、排放供應到油墨流路中的油墨的排放口；以能夠通過移動與其接觸或者從其上分離的方式與記錄裝置中的墨水罐相連接，以允許油墨從排放口排出；并且將活性油墨用作含有著色劑和與另一油墨反應的活性組份的記錄用油墨。
可以通過例如用記錄用活性油墨替換保存用油墨來將該記錄頭用于記錄。
記錄頭優選由包括一塊板的底板構成，其中該板為支撐形成加熱部分的加熱電阻器、電連接到加熱電阻器上的電極配線和在加熱電阻器上的抗汽蝕薄膜和經過絕緣/防護層的電極配線的板，其中油墨流路可以對應加熱部分來構成，并且抗汽蝕薄膜至少在其與油墨接觸的部分能具有一層Ta或TaAl薄膜。
此外，在合適條件下保存的本發明噴墨系統包括噴墨用記錄頭和盛放油墨的墨水罐，其中墨水罐具有一個盛放含有著色劑和與其它油墨反應的活性組份的記錄用油墨的部分，記錄頭包括可通過移動與墨水罐接觸或從其上分離的液體流路，當與罐接觸時供應油墨，和與液體流路相連的排放口，以排放由液體流路所供應的油墨，該油墨流路用既不含有著色劑也不含有活性組份的保存用油墨填充，其中該保存用油墨在記錄時將由活性油墨來替換，并且記錄頭由包括一塊板的底板構成，其中該板為支撐形成加熱部分的加熱電阻器、電連接到加熱電阻器上的電極配線和在加熱電阻器上的抗汽蝕薄膜和經過絕緣/防護層的電極配線的板，并且所述油墨流路可以對應加熱部分來構成，抗汽蝕薄膜至少在其與油墨接觸的部分能具有一層Ta或TaAl薄膜。
油墨組適用于本發明的方法，即保存具有含至少一種類型活性油墨的記錄用油墨的記錄頭，其中該記錄油墨具有至少一種含有在液體介質中的著色劑的非活性油墨，和在組成上與非活性油墨不同、含有與其它油墨反應的活性組份和在液體介質中的著色劑的活性油墨，并且進一步提供了活性和非活性油墨保存用油墨，其中該非活性油墨為除去了著色劑和活性組份的活性油墨。
本發明應用保存用油墨保存噴墨記錄頭方法的第二個實施方案包括用保存用油墨填充在記錄頭中的油墨流路的步驟，包括已經除去著色劑和活性組份的活性油墨，以保存記錄頭，其中該記錄頭包括供應油墨的液體流路和與液體流路相通、排放供應到油墨流路中的油墨的排放口；以能夠通過移動與其接觸或者從其上分離的方式與記錄裝置中的墨水罐相連接，以允許油墨從排放口中排出；并且應用具有至少一種在液體介質中含有著色劑的非活性油墨，和在組成上與非活性油墨不同、含有與其它油墨反應的活性組份和在液體介質中的著色劑的活性油墨組合的記錄用油墨。
應用保存油墨組的油墨來保存記錄頭，其中記錄頭應用含有至少一種液體介質中的著色劑的非活性油墨，和含有與其它油墨反應的活性組份和著色劑的活性油墨的組合的記錄用油墨組，并且該油墨是由除去了著色劑和活性組份的活性油墨組成的。
記錄油墨用液體介質由液體溶劑組份例如水組成，如果需要的話還可以加入一種或多種添加劑。
在這個實施方案中的保存用油墨是由除去了著色劑和活性組份的活性油墨組成的，其中它們在組成上可以與其它組份的活性油墨相同或者不同。從油墨生產的效率來看，它優選具有與其它組份相同的組成。
本發明方法中對保存用油墨填充的記錄頭保存是指在記錄頭不使用期間的保存，如在從對記錄條件下裝配的記錄頭的檢驗完成到其運輸期間，在運輸期間，和/或在應用前由使用者對其的存儲期間。因此，被保存的記錄頭在倉庫中可以是靜止的，或在運輸中可以是移動的。
在本發明方法中，將不含活性組份的檢驗用油墨供應到記錄頭的油墨流路中，同時檢驗其記錄條件，并且在檢驗完成后用保存用油墨替換。在保存期間不會發生任何問題，甚至當檢驗用油墨沒有被保存用油墨完全替換時。
在應用上述油墨組的保存記錄頭的方法中具有兩個或多個油墨流路，其中每個流路均獨立工作，來將保存用油墨供應到每個記錄頭中的油墨流路中去，其中該記錄頭具有能夠排放兩種或多種類型油墨的結構。這允許在每個記錄頭或每個在同一塊板上具有兩個或多個記錄頭的每個組件中的保存用油墨的普通引入替換性，同時將保存用油墨供應到每個油墨流路中，例如替換檢驗用油墨，提高替換工序的效率。
每個記錄頭或者每個在同一塊板上具有兩個或多個記錄頭組件中保存用油墨的應用(comnizing)就不必考慮在保存用油墨和包括由具有彼此不同組份的活性油墨和不含有活性組份的油墨組成的記錄油墨之間的匹配性，由此得到具有與每種油墨同等性能的組合物的油墨組配置。
附

圖1A和1B表示該噴墨頭實施例在縱向上的截面視圖；附圖2A和2B表示用于噴墨頭的板；附圖3A、3B、3C和3D表示制造用于噴墨頭的板的前一步驟；附圖4A、4B、4C和4D表示制造用于噴墨頭的板的步驟，為附圖3A、3B、3C和3D中所示的后續；附圖5A、5B1和5B2表示由于油墨的高Ta腐蝕性能，用增加的加熱器驅動脈沖數目來改變的抗汽蝕薄膜；附圖6表示比較在應用高Ta腐蝕性能油墨時本發明抗汽蝕薄膜的壽命和僅有一層Ta構成的抗汽蝕薄膜壽命的曲線圖，其中本發明薄膜是由上層的Ta和下層的含非晶態合金的Ta構成；附圖7A表示適用于實施或應用彩色噴墨記錄方法的噴墨記錄裝置的記錄頭墨粉鼓的透視圖，附圖7B表示的是其分解透視圖；附圖8表示的是附圖7A和7B中所示的記錄頭結構的分解透視圖；和附圖9表示的是附圖7A和7B中所示記錄頭底部側的透視圖。
下面描述適于用本發明方法保存的記錄頭結構的一個實施例。
附圖1A和1B表示適用于本發明記錄頭的一個實施例在油墨流路方向上剖開的截面圖。
該記錄頭包括在平面裝置板1上的加熱器2，其中該加熱器作為賦予油墨熱能來對其進行排放的排放能量發生裝置，并且還包括對應于平面裝置板1上加熱器2的油墨流路10。該油墨流路10與排放口18相連，并且還與常見的墨室13相連，其中該墨室用于將油墨供應到多個油墨流路10中，每個油墨流路從室13中接受與排放口18排出的量相同的油墨。
支撐油墨流路10的平面裝置板1與頂板50相連接以在兩者之間的油墨流路10，并且在將被排放的油墨與加熱器2相接觸的表面附近有一個氣泡發生區域，在那里迅速加熱加熱器2以形成油墨中的氣泡。在油墨流路10中裝有可移動元件31，通過將至少部分該元件31面向加熱器2來獲得氣泡發生區域。可移動元件31在下游即在朝向排放口18處具有自由端，通過位于上游的支撐元件來支撐。該自由端幾乎被安裝在氣泡發生區域的中心部分，目的是控制位于上游的氣泡生長部分，該部分會影響到返回上游的油墨的流動和油墨的慣性力。在氣泡發生區域產生的氣泡生長時，可移動元件31可以由支撐元件34來移動，其中移動的支點33在可移動元件31用支撐元件34制成的那一點上。
制動器(限制部分)64位于氣泡發生區域的中心之上，以控制可移動元件31的移動，在某個范圍內控制了存在于上游的氣泡的生長部分。
流阻比油墨流路10低的低流阻區域65位于從常見墨室13中流出的油墨的上游，朝向排放口18，在那里制動器64起到上游和下游側之間邊界的作用。區域65中流路的結構應能夠減少從流路中流出的油墨的阻力，例如除去上壁或者增大流路的截面。
這種結構獲得了特殊的記錄頭結構，其中移動過的可移動元件31與制動器64最終相接觸，以提供在具有除了排放口18外基本上閉合的氣泡發生區域11的油墨流路中的空間。
接著將描述加熱器和可移動元件之間的位置關系。通過最優排列加熱器和可移動元件，當通過加熱器產生氣泡時，適當控制和有效利用液體流動是可能的。
噴墨記錄方法，或者所謂的泡沫噴射記錄方法，賦予油墨能量例如熱來產生包括容積改變(氣泡的產生)的油墨有條件變化，這種變化將驅動油墨從排放口18中排放到記錄介質上，以在其上形成圖像。在常見噴墨記錄方法中，從端口中排放的油墨量與加熱區域成有比例的變化。然而，已經發現一個非有效發泡區域S，該區域對于油墨排放沒有任何貢獻。還發現從其焦化條件可以判斷該非有效發泡區域S存在于加熱器的周圍。基于這些發現，對于發泡沒有貢獻的區域將限定在加熱器表面約4μm的跨度內。
這意味著完全利用可移動元件的氣泡壓力的有效區域直接位于在加熱器表面上約4μm內有效發泡區域之上。在本發明中注意到發泡的行為依賴于流路上游的油墨流動，并且全面的依賴于下游的油墨流動，其中上游和下游側在幾乎為氣泡發生區域的中心點處(更確切的說在油墨流動方向中心約±10μm的范圍內)被劃分的。由此可以確定以僅面向上游側中油墨流動的方式排列可移動元件是非常重要的。在本發明中，將有效發泡區域設定在加熱器表明約4μm的范圍內。然而，該區域并不限定于上述內容，并且可以根據加熱器類型和它是如何形成的來進行區分。
<裝置板>
裝置板(元件基材)1包括由覆有絕緣用氧化或氮化硅薄膜106和按順序由也構成了加熱器2的硼化鉿(HfB2)和氮化鉭(TaN)，鋁化鉭(TaAl)等制成的儲熱、電阻層105(0.01-0.2μm厚)，在其上形成如附圖2A所示的如鋁制的布線電極104(0.2-1.0μm厚)的底板107。從布線電極104向電阻層105施加電壓，以使電流經過電阻層而加熱。在布線電極之間的電阻層上形成氧化或氮化硅保護層103(0.1-2.0μm厚)。此外，用鉭等制成的抗汽蝕層102(0.1-0.6μm厚)來覆蓋保護層103，以保護不同液體例如油墨中的電阻層5。
當氣泡產生或消退時產生的壓力和沖擊波強大到足以使硬質的、易碎的氧化薄膜的耐用性極度惡化，形成金屬材料例如鉭(Ta)的抗汽蝕層102來保護氧化薄膜。甚至當將含有活性組份例如多價金屬鹽的油墨用于本發明時，將不含活性組份的油墨用于印刷條件檢驗并在保存期間用保存用油墨替換。因此，作為抗汽蝕薄膜的Ta薄膜的困難例如損壞在保存期間不會發生，甚至在它與油墨接觸時。
根據油墨的組成、油墨流路的結構和電阻層的材料，裝置板1可以不必須包括保護電阻層105的保護層103。附圖2B表示這種實施例。不需要保護層103的保護層105的一個實例為銥-鉭-鋁合金。
如上所述，加熱器的結構為具有在電極間的電阻層(加熱部分)，其中該層可以用或不用保護層來保護。
在本發明中，含Ta薄膜至少用于與通過其供應活性油墨的油墨流路中的油墨接觸的抗汽蝕薄膜部分。附圖2A和2B表示該抗汽蝕層的結構，其中優選提供在排放記錄用活性油墨的記錄頭中。這種結構還可以用在排放不含活性組份的油墨的記錄頭中。
附圖2A圖示出該排放頭底板的平面視圖，附圖2B表示附圖2A中所示排放頭底板在線2B-2B處剖開的截面圖。
如附圖2A和2B所示，依次用作為儲熱層的氧化硅薄膜、加熱電阻層4和作為一對每種都以所給圖案布線的電極2的鋁層來覆蓋硅板3。加熱電阻層4置于一對作為迅速加熱并使其上油墨沸騰的加熱部分20的布線電極之間的空間內。
將硅板3進一步用氮化硅層保護層5來覆蓋，以保持在隔離的電極2之間的空間，以這種順序來依次覆蓋加熱電阻層4和布線電極2和抗汽蝕層。該抗汽蝕層包括兩層，從板開始依次為高度耐油墨腐蝕的含Ta非晶態合金的下層抗汽蝕層6和相對好的防焦特型的Ta上層抗汽蝕層7。與下層抗汽蝕層6相比，上層抗汽蝕層7的抗油墨腐蝕性能較差。
除了Ta外，用于第一抗汽蝕層6的含Ta非晶態合金的實例還包括含有Fe、Ni和Cr的合金。應用這種合金使得層6高度耐油墨腐蝕。它還可以進一步含有至少一種類型的選自包括Ti、Zr、Hf、Nb和W的組中的元素。
更優選的非晶態合金為由下面分子式表示的含Ta組合物TaαFeβNiγCrδ(其中10％≤α≤30％，α＜β＜80％，α＜β，δ＞γ，并且α+β+γ+δ＝100％，所有百分比均為原子百分比)。在此，將Ta含量設定為10-30％原子，它比上述含Ta非定型合金的含量小。將Ta含量降低到上述水平能夠改善合金的抗油墨腐蝕性能，同時保持了在合金中等量的非晶態區域以制成鈍化薄膜，明顯降低了作為腐蝕反應起源的結晶界面的數量，保持良好水平的抗汽蝕性能。
特別是，上述合金顯示出對油墨良好的鈍化效果，以防止被油墨腐蝕，其中油墨含有二價金屬例如Ca或Mg或者能夠形成螯合物的元素。更優選的是組成分子式(I)滿足10at％≤α≤20at％，γ≥7at％并且δ≥15at％，仍是更優選的是γ≥8at％并且δ≥17at％。
另外，第二抗汽蝕層7中的Ta具有四角形晶格的晶體結構，有時是指β-Ta，其特征是氣泡在加熱部分20上消退的同時通過所產生的汽蝕來緩慢的移動。具有四角形晶格的Ta薄膜(層)通過用金屬Ta(純度99％或更高)作為標靶濺射來形成，如后面所述那樣。
接著，通過參照附圖3A-3D和4A-4D來描述上述結構記錄頭基板的制造方法。
附圖3A表示通過熱氧化、濺射、化學氣相沉積(CVD)等方法用氧化硅薄膜覆蓋的硅板3，其中該氧化硅薄膜厚度為2,400nm，作為加熱電阻器的基板儲熱層8。
然后，將儲熱層8用通過反應濺射形成厚度約為100nm的TaN層覆蓋作為加熱電阻層4，并且用通過濺射獲得的厚度為500nm Al層覆蓋作為布線電極2，如附圖3B所示。
然后，通過光蝕刻法對Al層進行濕蝕刻，對TaN層進行反應蝕刻，以獲得布線電極2和加熱電阻層4，如附圖3C的截面圖中所示(參照附圖1A的平面視圖)。附圖2A和2B中所示的加熱部分1相應于未用Al層覆蓋的加熱電阻層4部分，當電流在布線電極2之間經過時對油墨產生熱量。
然后，作為保護薄膜5的氮化硅薄膜通過濺射形成，厚度為1000nm，并且具有原子組成為Ta約18％，Fe約60％，Cr約13％和Ni約9％的作為下層抗汽蝕層6的含Ta非晶合金薄膜也是通過濺射形成的，厚度為約100nm，如附圖3D中所示。含Ta非晶合金薄膜可以通過濺射用Ta-Fe-Cr-Ni合金標靶來形成，或者通過應用Ta標靶和Fe-Cr-Ni合金標靶兩種元素、同步濺射來形成，其中這兩種元素均分別用自己的動力源來供應。
通過用金屬Ta標靶(純度99％或更高，優選99.99％)進行磁控管濺射法來形成具有四角形晶格的晶體結構的Ta層(是指β-Ta)，該層厚度約為150nm，作為上層抗汽蝕薄膜7，如附圖4B所示。也可以應用除磁控管濺射法之外的其它方法，只要它能夠形成上述晶體結構的β-Ta即可。
當形成上層抗汽蝕薄膜7時，作為含Ta非晶合金薄膜的α-Ta(Cr-Fe-Ni)層在表面層部分用Ta來涂布。雖然沒有改變α-Ta層的非晶結構，但是這樣可使得對表面區域富含Ta。還可以確定的是含有相對高含量Cr的α-Ta(Cr-Fe-Ni)層也在被鈍化的Cr等的表面層上用Ta涂布，以使其富含Ta。至少這種富含Ta的區域令人信服地改善了保護層的耐用性。
通過光蝕刻在Ta上形成抗蝕圖，并且含非晶金屬層的上層Ta層和下層Ta層成功的用含有氫氟酸和硝酸作為主成分的蝕刻溶液來蝕刻，以獲得所需的形狀，如附圖4C中所示。
然后，保護薄膜通過光蝕刻形成抗蝕圖，并用CF4氣體進行干蝕刻以通過Al電極來暴露電極板，其中該Al電極需要將電極連接到外部動力源上，如附圖4D中所示。這樣就完成了記錄頭基板主體部分的制造。
如USP4,429,321所公開的那樣，可以在同一個Si板上并入用于控制加熱電阻器的集成電路。這樣，優選集成電路部分如布線部分用保護層5、第一抗汽蝕薄膜6和第二抗汽蝕薄膜7來覆蓋。
附圖5A，5B1和5B2表示用含多價金屬鹽的油墨改變的抗汽蝕薄膜，其中該鹽對Ta有腐蝕，在增加熱驅動脈沖的數目的情況下。附圖5A、5B1和5B2表示附圖2B中所示加熱部分的放大圖，其中附圖5A為在加熱器驅動脈沖數目為2×108或更少時的薄膜截面圖，附圖5A1為在加熱器驅動脈沖數目為大于2×108時的薄膜截面圖，附圖5B2為在條件(B1)下抗汽蝕薄膜的平面圖，并且B為有效地發泡區域，H為加熱器區域。
附圖5A表示抗汽蝕薄膜7的開始狀況，它與用TaAl薄膜代替Ta薄膜作為抗汽蝕薄膜的情況相似。
對應于附圖5A中所示開始狀況的加熱器驅動脈沖數目的增加緩慢的腐蝕與高度腐蝕Ta的油墨相接觸的Ta薄膜7部分。在將含Ta非晶金屬薄膜6暴露于有效發泡區域中之后，腐蝕最終在含Ta非晶金屬薄膜6和Ta薄膜7之間的接界處停止，在那里加熱器區域(即在布線電極之間的加熱電阻占據的區域)中產生的熱有效的作用于油墨以發泡，如附圖5B1和5B2所示。當作為下層抗汽蝕薄膜6的含Ta非晶合金薄膜用其他類型的耐油墨的類似薄膜替換時將可發現這種現象，例如用具有作為下層抗汽蝕薄膜6的表面上含氧化鉻的氧化薄膜的薄膜來替換。
當附圖從附圖5A所示的狀況向附圖5B1所示的狀況發展時，將被蝕刻的β-Ta層暴露于汽蝕造成的壓力中，同時形成油墨氣泡。結果是，在β-Ta層下含Ta非晶合金層的表面區域上的非晶結構或鈍化薄膜用Ta來涂布。換句話說，在記錄頭生產過程的老化步驟(在記錄頭生產過程的最終階段墨滴的初步排放)過程中，含Ta非晶合金層的表面區域上的非晶結構或鈍化薄膜基本上用Ta來涂布，或通過記錄頭工作時油墨排放的汽泡消退作用。這種現象即后濺射能夠有助于使抗汽蝕薄膜更耐用并且抗表面或整體上的焦化。由于這個原因，當由此提供的記錄頭的記錄頭板被安裝在記錄設備中時，含Ta非晶合金層的表面區域上的非晶結構或鈍化薄膜可以在用于油墨中之前或者在將被進行稍后的暴露之前涂布β-Ta。這些記錄頭具有它們各自的優勢前者能夠從一開始工作就具有穩定的排放速率，而后者具有直到原始表面被汽蝕除去時的額外抵抗周期。
如上面所討論的那樣，與用僅包括一個Ta層抗汽蝕薄膜保護的常見加熱器部分相比，本發明的加熱器部分具有更長可用性并能保持更好發泡效率，如附圖6所示，在此曲線(1)表示用僅包括一個Ta層抗汽蝕薄膜保護的加熱器部分的可用性，曲線(2)表示用包括兩層(上層Ta層和下層含Ta非晶合金層)的抗汽蝕薄膜保護的加熱器部分的可用性。
上述加熱部分包括根據它所接受的電信號產生熱量的電阻層。然而，本發明加熱裝置并不僅限于上述內容，只要能夠產生足夠量的汽泡來排放油墨，任何裝置均可以使用。部分實例包括當用光如激光束輻射時產生熱量的光熱轉換器，和其他用射頻波輻射產生熱量的裝置。
上述裝置板1支撐包括構成加熱部分的電阻層105和向電阻層105輸出電信號的布線電極104的電熱轉換器。加熱部分可以進一步使用功能性裝置例如晶體管、二極管、寄存器和可調電阻，以在半導體生產線中選擇性的驅動電熱轉換器，形成整體裝配。
上述結構的裝置板1控制加熱部分焦化的累計事件以防止發泡效率的減少，甚至用易于產生焦化的油墨的情況下，因為上層Ta薄膜如加熱器驅動脈沖數目增加那樣小量的進行少量腐蝕。另外，應用高度腐蝕Ta的油墨，將上層Ta薄膜以加熱器驅動脈沖增加的數目來腐蝕，但是該腐蝕最后在含Ta非晶合金和Ta薄膜之間的接界處停止。因此，記錄頭板能夠足以同時滿足可用性和可靠性，甚至將當不同類型的油墨供應到多個成行排列的記錄頭板的加熱部分中，其中一種類型的油墨易于導致更多的焦化，另外一種高度腐蝕Ta。
當具有分子式為TaαFeβNiγCrδ(其中10％≤α≤30％，α＜β＜80％，α＜β，δ＞γ，并且α+β+γ+δ＝100％，所有百分比均為原子百分比)的組成的非晶合金保護層用作第一抗汽蝕薄膜時，在表面上形成鈍化薄膜。
當用純度為99％或更高的金屬Ta濺射形成的第二抗汽蝕薄膜覆蓋鈍化薄膜時，可以確定的是一些耐用性改善的結構變化發生在作為第二抗汽蝕薄膜、具有四角形晶格的晶體結構的Ta薄膜和上述非晶合金保護層之間的接界處中，或者在非晶合金保護層(即Cr、Ta等的鈍化薄膜)的表面區域發生。
當后者用磁控管濺射法形成時，第一個可能的原因將在含有Cr和Ta的鈍化薄膜基本上用Ta來涂布，其中該薄膜用作第二抗汽蝕薄膜。這將含Ta或Cr的非晶鈍化薄膜改變為非晶Ta(或Fe-Ni-Cr)，以消除焦化的原因，并由此改善抗汽蝕薄膜的耐用性。
基于上述內容，當它包括記錄頭板和以此裝配的記錄頭時本發明是耐用的，其中在將其用于油墨或者隨后的暴露之前，它包括作為表面區域的含有至少Cr和Ta的Ta涂布非晶鈍化薄膜。每種情況都具有其優點前者能夠具有從最開始就具有的穩定排放速率，而后者具有在用汽蝕除去原始表面的過程中額外的抗焦化性。
第二個可能的原因是形成在第一抗汽蝕薄膜非晶結構上的四角形晶格的Ta(即β-Ta)快速地保留在非晶結構表面上，以改性表面，由此改善其耐用性并且它有效地阻止了其本身被焦化。
第二個原因可以與第一個原因結合發生。在任何情況下，像第一個原因一樣，當把由形成“具有加入其表面的Ta的結構”代替第一個原因形成的“Ta涂布層”時，第二個原因將單獨地顯示出它的效果，并且具有了本發明的意圖。
在將被腐蝕(或侵蝕)的β-Ta層暴露于由汽蝕產生的壓力時，第三個可能的原因是在用Ta涂布的第一抗汽蝕薄膜的非晶結構或鈍化薄膜，其中它至少在第一或第二個原因中的一個中起到重要的作用。
換句話說，在記錄頭生產過程的老化步驟(在記錄頭生產過程的最終階段墨滴的初步排放)過程中，非晶結構或鈍化薄膜基本上用Ta來涂布，或通過記錄頭工作時油墨排放的汽泡消退作用。這種現象即后濺射能夠有助于使抗汽蝕薄膜更耐用并且抗表面或整體上的焦化，當它作用于將要被腐蝕(或侵蝕)的Ta并迅速粘結到非晶結構表面或存在于鈍化薄膜中作為摻雜劑。
當然，能夠理解的是當獲得作為第一油墨接觸液體表面的第一個因素時，記錄頭制備過程的老化步驟能夠用來除去β-Ta晶體結構薄膜。無論它是否是基于第一、第二和第三個原因或者第一或第三個原因來制造的，該組合物均能夠用于本發明。
<墨水罐，和記錄頭>
下面，參照附圖描述本發明的優選實施方案。
附圖7A和7B給出了本發明一個實施方案的斜視圖，其中附圖7A和7B表示已裝配和分解的記錄頭墨粉鼓。附圖8給出了附圖7A和7B中所示分解記錄頭結構的斜視圖，附圖9為表示記錄頭底側的斜視圖。參照這些附圖來描述每個結構元件。
記錄頭H1001為記錄頭H1001的結構元件，其中它是由記錄頭H1001和可通過移動來與記錄頭H1001接觸或分離的墨水罐H1900(H1901，H1902，H1903和H1904)。根據它所接收的信息，記錄頭H1001從排放口排放從墨水罐H1900供應的墨水(記錄溶液)。
排放頭墨粉鼓H1000用墨粉鼓定位工具(未示出)和電接觸點來固定并支撐，設置在噴墨記錄裝置的主體中，并可通過移動來與墨粉鼓接觸或分離。墨水罐H1901是用于黑色油墨的，墨水罐H1902是用于青色油墨的，墨水罐H1903是用于洋紅色油墨的，墨水罐H1904是用于黃色油墨的。墨水罐H1901、H1902、H1903和H1904中的每一個都是可以通過移動與記錄頭H1001接觸或分離的，并且是可互換的，以降低噴墨記錄裝置的運行成本。
記錄頭H1001是泡沫噴射、側斜道型的，在根據它所接受的電信號來產生熱能以在油墨中產生薄膜狀沸騰的電熱轉換器(記錄裝置)的幫助下工作。
如給出了分解結構斜視圖的附圖8所示，記錄頭H1001由記錄裝置單元H1002、油墨供應單元H1003和墨水罐支架H2000構成。如附圖8所示，通過用螺絲釘H2400將記錄裝置單元H1002與油墨供應單元H1003和墨水罐支架H2000連接起來獲得記錄頭H1001。附圖9給出了裝配完成圖。當記錄裝置單元H1002與油墨供應單元H1003連接時，記錄頭裝置單元H1002和油墨供應單元H1003彼此連接在油墨交流端口，用螺釘H2400將這些端口彼此緊壓并通過接合面密封元件H2300來固定，以防止油墨滲漏。
在用兩個油墨供應單元H1003中的末端定位銷和在電接觸板H2200上的兩個對應的定位孔來定位之后，記錄裝置單元H1002的電接觸板H2200安裝在油墨供應單元H1003的一側上。電接觸板H2200能夠通過油墨供應單元H1003中的末端定位銷或應用其他固定方法來完成定位。當墨水罐支架安裝在油墨供應單元H1003的連接孔和連接部分中時就完成了該記錄頭H1001。
記錄裝置單元H1002具有一行排放從墨水罐H1901中供應的黑色墨水的排放口H1011，一行排放從墨水罐H1902中供應的青色墨水的排放口H1012，一行排放從墨水罐H1903中供應的洋紅色墨水的排放口H1013和一行排放從墨水罐H1904中供應的黃色墨水的排放口H1014，如附圖8和9所示。這些行以H1011、H1012、H1013和H1014的順序彼此平行運行。
附圖7A和7B表示安裝在記錄頭H1001中墨水罐H1009(H1901，H1902，H1903或H1904)以完成記錄頭墨粉鼓H1000，其中墨水罐H1901，H1902，H1903和H1904中的每個均盛裝所指定顏色的油墨。每個墨水罐包括油墨交流端口，通過它將它所盛裝的油墨供應到記錄頭H1001中。例如，當在記錄頭H1001中安裝墨水罐H1901時，將墨水罐H1901的油墨交流端口壓到安裝在記錄頭連接處的過濾器上，并且在墨水罐H1901中的黑色油墨能夠通過記錄頭H1001的油墨流路從它的油墨交流端口供應到一行排放口H1011的每一個當中。
將油墨供應到具有電熱轉換器和排放口的發泡腔中，并通過電熱轉換器提供的熱能將其排放到作為記錄介質的記錄紙上。
每種由墨水罐H1902-1904盛裝的青色、洋紅色和黃色油墨選自那些能夠迅速滲入記錄紙中的油墨，以防止當形成彩色圖像時在不同顏色的界線上發生滲色。
另外，墨水罐1901中所盛裝的黑色油墨可比上述三種顏色油墨更慢地滲透到記錄紙，以獲得高濃度并能表現小羽毛的高質量的黑色圖像。
在本發明保存記錄頭的方法中，通過如下面的步驟來檢驗最終產品的印刷條件。將該記錄頭和用來檢驗的裝有墨水的墨水罐裝配起來以得到記錄頭墨粉鼓，如附圖7A所示，放在用于檢驗的記錄裝置的指定位置上。例如當墨水罐H1903在進行印刷情況下用活性油墨填裝時，在檢驗期間將其用檢驗用油墨填充，其中該檢驗用油墨為除去活性組份的活性油墨。檢驗完成時，應用指定結構的液體供應系統將保留在記錄頭中的印刷條件檢驗油墨用保存用油墨代替。
在被檢驗的記錄頭中裝有保存用油墨的墨水罐用常用方法來密封，以防止油墨滲透出墨水罐，如上所述，在記錄頭檢驗完成到將其運輸期間，在運輸區間，和/或使用者在使用前將其保存的期間它是不使用的。
當運輸時，一套填充有保存用油墨的記錄頭和填充有指定記錄用油墨的記錄頭可以出廠用作噴墨系統。
下面將描述本發明所用的油墨。
用于本發明的活性油墨包括活性組份，其中當該油墨與其他油墨混合時，該活性組份提高了另外一種油墨著色劑溶解或者降低了著色劑的分散穩定性。這些組合物的一個實例為具有作為著色劑的顏料的黑色油墨的彩色裝置和包括能夠降低著色劑分散穩定性的多價金屬鹽的彩色油墨。
更具體的是，用于彩色裝置的黑色油墨中著色劑的分散穩定性的降低是指例如著色劑顆粒附聚或沉淀或黑色油墨的增稠的現象。增稠是指黑色和彩色油墨的混合油墨具有比混合前每種油墨都高的粘度。
(黑色和彩色油墨之間的活性)優選的是制備本發明每種黑色和彩色油墨，使其具有與其他油墨混合時能夠降低黑色油墨中著色劑分散穩定性的組份的組合物。作為一個具體實施例，用于這種彩色裝置的彩色油墨包含作為添加劑的多價金屬鹽，當與黑色油墨混合時，它能夠降低黑色油墨中顏料的分散穩定性。這些組合物的一個具體實施例為含有陰離子基團著色劑的黑色油墨和含有多價金屬陽離子的多價金屬鹽(例如至少含有一種類型的二價或三價金屬鹽、具有選自包括Mg2+，Ca2+，Cu2+，Co2+，Ni2+，Fe2+，La3+，Nd3+，Y3+和Al3+的多價金屬陽離子)的彩色油墨的組合物。一種或多種多價金屬鹽可以用于向油墨提供上述二價金屬陽離子中的至少一種。
在一個上述實施例中，在彩色油墨中多價金屬鹽的多價陽離子與黑色油墨中著色劑的陰離子基團反應，當這些油墨彼此混合時，會破壞黑色油墨中著色劑的分散性，并且由此附聚彩色顆粒并使油墨增稠。多價金屬鹽優選以彩色油墨總量的如約0.1-15％重量加入。
這種彩色油墨裝置的應用將帶來良好效果，在單獨應用黑色油墨所成圖像和用黑色和彩色油墨重疊所成圖像之間在控制滲色的圖像密度上的差異降低到裸眼基本上不能看到的程度。由此，為了減少滲色和圖象不清，能通過將含顏料的黑色油墨和含能夠降低黑色油墨中顏料分散穩定性的添加劑的彩色油墨重疊來獲得高密度圖像(黑色油墨)用于黑色油墨的合適著色劑包括炭黑。它可以是自分散型或在分散劑作用下分散在油墨中。
(自分散型炭黑)自分散型炭黑的一個實例為一種含有至少一種親水基團(陰離子或陽離子)的炭黑，其中親水基團作為直接或通過其他基團間接連接在炭黑表面的離子基。這種類型炭黑的應用降低了分散劑所需的量，或者甚至用分散劑來分散。
對于直接或通過其他基團間接用陰離子基連接到表面的炭黑來說親水基團的實例包括-COO(M2)，-SO3(M2)，-PO3H(M2)和PO3(M2)2，其中“M2”是氫原子，一種堿金屬，銨或有機銨，其中-COO(M2)和-SO3(M2)對于本發明是更優選的，因為與此充滿陰離子的自分散炭黑在油墨中是非常易分散的。
在由“M2”代表的親水基團中，堿金屬的具體實例包括Li，Na，K，Rb和Cs，有機銨的具體實例包括甲基銨，二甲基銨，三甲基銨，乙基銨，二乙基銨，三乙基銨，甲醇銨，二甲醇銨，三甲醇銨。
對于用銨或有機銨作為M2的本發明優選實施方案來說，包含自分散炭黑的油墨更能改善記錄圖像的抗水性，因此，特別適合用在該領域。油墨釋放在印刷介質上在那上面形成圖像后，這種從銨的分解得到的可想象的結果伴有氨的蒸發。用銨作為M2的自分解炭黑通過以下方法獲得，例如通過離子交換用銨代替堿金屬處理用堿金屬作為M2的自分解炭黑，或者在酸的存在下轉變帶有堿金屬的炭黑為H型并且在氨水的存在下用銨代替M2。
充滿陰離子的自分解炭黑能夠通過例如用次氯酸鈉氧化炭黑，其-COOHNa與基炭黑表面化學結合來獲得。
對于具有直接或通過其他基團間接連接在表面的陽離子的炭黑，親水基團的實例包括與至少一種選自含有下列基團的四價胺基相結合的基團[化學式1] 等等， 其中，R為具有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基，具有一個取代基的苯基或具有一個取代基的萘基。
可以注意到的是上述陽離子基團具有抗衡離子例如NO3-或CH3COO-。
制備用連接到其上的親水基團裝載陽離子的自分散炭黑一個方法是如將具有下面結構的N-乙基吡啶基團連接到表面上 在這種方法中，用溴化3-氨基-N-乙基吡啶鎓處理炭黑。由此用結合到表面上的親水基團裝載陰離子或陽離子的炭黑能夠在含水油墨中保持穩定的分散，甚至在沒有添加劑例如分散劑的情況下，其原因是在水中可使炭黑良好分散的離子之間的合斥力。
種種上述親水基團可以直接或通過其他在炭黑表面和親水基團之間的基團間接連接在結合到炭黑表面上。能夠用作炭黑表面和親水基團之間介體的基團的具體實例為具有1-12個碳原子的直鏈或支鏈烷基，可以已被取代或未取代的亞苯基，和可以已被取代或未取代的亞萘基。用于亞苯基和亞奈基的取代基的實例包括具有1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基。親水基團和通過其來將它連接到炭黑表面的基團的組合實例包括-C2H4COO(M2)，-Ph-SO3(M2)，和-Ph-COO(M2)，其中Ph是苯基。
在這個實施方案中，適當選自上述的兩或多種類型自分散炭黑可以用作油墨著色劑。基于油墨的總量，該用于油墨的自分散炭黑以0.1-15％重量來加入，優選1-10％重量。當以上述范圍存在時，自分散炭黑將在油墨中保持良好的分散。為了如調節油墨色調的目的，可以加入染料來作為著色劑。
(常用炭黑)黑色油墨可以含有不是自分散的常用炭黑來作為著色劑。
這種炭黑的實例包括炭黑顏料例如爐法炭黑、燈炭黑、乙炔黑或槽法炭黑，包括但并不限于Raven 7000，Raven 5750，Raven 5250，Raven 5000ULTRA-，Raven 3500，Raven 2000，Raven 1500，Raven 1250，Raven1200，Raven1190ULTRA-11，Raven 1170和Raven 1255(哥倫比亞)；Black Pearls L，Regal 400R，Regal 330R，Regal 660R，Mogul L，Monarch 700，Monarch 800，Monarch 880，Monarch 900，Monarch 1000，Monarch 1100，Monarch 1300，Monarch 1400和Valcan XC-72R(Cabot)；Color Black FW1，Color BlackFW2，Color Black FW2V，Color Black FW18，Color Black FW200，Color BlackS150，Color Black S160，Color Black Sl70，Printex 35，Printex U，Printex V，Printex 140U，Printex 140V，Special Black 6，Special Black5，Special Black 4A，Special Black 4(Degussa)；和No.25，No.33，No.40，No.47，No.52，No.900，No.2300，MCF-88，MA600，MA7，MA8和MA100(Mitsubishi Chemicals)，并且能夠應用除了上述之外常見炭黑制品。
此外，細磁粉例如磁鐵礦或鐵酸鹽、鈦黑等可以用于黑色顏料。
當將上述常見炭黑用作著色劑時，優選的是在黑色油墨中加入分散劑以穩定分散水介質中的著色劑。
本發明合適的分散劑包括那些具有例如能夠有助于炭黑在水介質中穩定分散的離子基團的分散劑。這些分散劑的具體實例包括苯乙烯/丙烯酸共聚物，苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物，苯乙烯/馬來酸共聚物，苯乙烯/馬來酸/丙烯酸烷基酯共聚物，苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物，苯乙烯/甲基丙烯酸/丙烯酸烷基酯共聚物，苯乙烯/馬來酸半酯共聚物，乙烯基萘/丙烯酸共聚物，乙烯基萘/馬來酸共聚物，苯乙烯/馬來酸酐/馬來酸半酯共聚物以及它們的鹽類。其中它們的平均分子量為1,000-30,000，更優選3,000-15,000。
(用于黑色油墨的鹽類)本發明黑色油墨優選含有至少一種選自(M1)2SO4，CH3COO(M1)，Ph-COO(M1)，(M1)NO3，(M1)Cl，(M1)Br，(M1)I，(M1)2SO3和(M1)2CO3的鹽，其中M1為堿金屬、銨或者有機銨；Ph為苯基。
堿金屬的具體實例包括Li，Na，K，Rb和Cs，有機銨的實例包括甲基銨，二甲基銨，三甲基銨，乙基胺，二乙基胺，三乙基銨，三甲醇銨，二甲醇銨，三甲醇銨，乙醇胺，二乙醇胺和三乙醇胺。
這些鹽中，硫酸鹽(例如硫酸鉀)和苯甲酸鹽(例如苯甲酸銨)是更優選的，因為它們可與自分散炭黑兼容，并且能夠在不同記錄介質上形成高質量的噴墨記錄圖像，其具體原因在與當將其置于記錄介質上是它們具有特別優異的固/液分散效果。
含有通過如含有自分散炭黑的離子基團的作用分散在水介質中的著色劑的油墨能夠穩定地形成高質量圖像，當上述鹽共存于油墨中時，在不考慮記錄介質類型的情況下，在圖像質量方面沒有太大變化。
基于油墨的總量，本發明黑色油墨中的著色劑例如自分散炭黑的加入量為0.1-15％重量，優選1-10％。另外，基于油墨的總量，鹽的加入量為0.05-10％重量，優選0.1-5％。當在上述濃度范圍內存在于黑色油墨中時，該著色劑和鹽能夠帶來優異的效果。
當將自分散炭黑用作著色劑時，它具有連接到表面上的親基團，并且那些適當選擇的親水基團包括-COO(M2)，-SO3(M2)，-PO3H(M2)和PO3(M2)2，如上所述，其中M2是銨或有機銨。本發明的一個優選實施方案為在黑色油墨中具有與M2相同的M1的鹽的應用。
本發明的發明人已經發現，在研究過向含有自分散炭黑的油墨中加入鹽的效果后，當自分散炭黑親水基團的M2(反離子)與M1相同時，油墨顯示出了顯著的穩定性改善。這種由與M1相同的M2帶來的效果具體地是由在自分散炭黑親水基團中的反離子和進一步改善自分散炭黑分散穩定性的鹽之間的受阻鹽交換來獲得的，雖然這種觀念還沒有被完全證實。
除了穩定的油墨特性之外，Ml(并推及M2)中銨或有機銨的應用還帶來了記錄圖像的耐水性能的改善．特別是在噴墨記錄設備臨時停止運行之后，在油墨中作為鹽的Ph-COO(NH4)帶來了允許油墨平穩地從噴嘴頭排出的優異效果。
(黑色油墨的水介質)本發明黑色油墨中所用水介質的實例包括水和水與水溶性有機溶劑的混合溶劑。特別優選的是水溶性有機溶劑也可防止油墨被干燥。
用于本發明的水溶性有機溶劑的具體實例包括具有1-4個碳原子的烷基醇，例如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇；酰胺，例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；酮和酮醇，例如丙酮和二丙酮醇；醚，例如四氫呋喃和二 f烷；聚亞烷基二醇，例如聚乙二醇和聚丙二醇；具有2-6個碳原子亞烷基的亞烷基二醇，例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、1，2，6-己三醇、硫二甘醇、己二醇和二甘醇；低級烷基醚醋酸酯，例如聚醋酸乙二醇一甲基醚酯；多元醇的低級烷基醚，例如乙二醇、丙三醇一甲基(或乙基)醚，二甘醇一甲基(或乙基)醚和三甘醇一甲基(或乙基)醚；多元醇，例如三羥甲基丙烷；和N-甲基-2-吡咯烷酮，2-吡咯烷酮和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮。這些水溶睦有機溶劑即可以單獨使用也可以結合使用。水優選是去離子水。
基于油墨總量，在黑色油墨中水溶性有機溶劑的加入量優選為3-50％重量，水的加入量為50-95％重量，但是并不僅限于此。
上述黑色油墨獲得了大大降低印刷質量對記錄介質特性依賴的效果。而且它還具有其它優勢。
考慮到上述黑色油墨和除了不含鹽外具有與黑色油墨相同組成的控制，兩種油墨最后均獲得具有相似光密度的圖像，但是本發明黑色油墨(a)比控制黑色油墨(b)在較低顏料濃度下獲得了飽和的密度，這就意味著鹽的加入能夠在不影響圖像光密度的情況下降低油墨中所需顏料的濃度。
更具體的是，當用苯甲酸銨作為鹽以約1％重量的量加入時，含有約4％重量自分散炭黑的黑色油墨使得在普通印刷紙上形成具有約1.4的光密度的圖像，甚至在炭黑含量進一步增加的情況下光密度基本上沒有增長。另外，在炭黑含量為4％重量時用無鹽炭黑能夠在普通紙上獲得光密度約為1.32的圖像，這基本上達到了飽和水平，因為當炭黑含量增加到7％重量甚至8％重量時該密度只增加到約1.35。
雖然這些油墨之間在飽和光密度水平上的差異用數字表示為較小的0.05(1.4對1.35)，但是當將印刷圖像彼此比較時可用裸眼分辨出來。由此，與無鹽油墨相比，含鹽油墨獲得了使印刷圖像在較低炭黑含量和本身較高飽和光密度下具有較高光學密度的良好效果。含有在分散劑作用下分散的炭黑的黑色油墨已經獲得了與那些在上面具體描述的應用自分散炭黑的油墨相似的效果。
含鹽油墨具有其它優點如上所述，它具有對印刷圖像光密度來說較寬的炭黑含量范圍的優點。這非常有效地防止了發生在在最先和最后的印刷圖像之間的光學密度上的視覺可觀測差異，其中該油墨是已經停止運行的墨水罐中的油墨，同時在延長期內在相同位置上盛裝油墨，例如用它的旋向上的噴嘴保留6個月。
除了由那些通過鹽的加入獲得的效果外，上述油墨還具有其它的效果，如良好的間歇性排放性，它是對如果油墨剛剛開始時能夠在不需預排放就可正常排放或除去噴嘴保持所給時間段內不運行之后噴嘴中保留的油墨時的評價。
所需能夠保持上述油墨特性的水介質組合物優選含有丙三醇、三羥甲基丙烷、硫二甘醇、乙二醇、二甘醇、異丙醇或炔屬醇。
(彩色油墨)公知的染料和顏料能夠用于本發明作為彩色油墨中的著色劑。該染料可以是酸性或直接的染料等。大多數陰離子染料都可以應用，無論它們是常見的還是最新合成的，只要它們具有足夠的色調和濃度。而且，它們還可以結合使用。
陰離子染料的具體實例包括(黃色著色劑)C.I.直接黃8，11，12，27，28，33，39，44，50，58，85，86，87，88，89，98，100，110和132；C.I.酸性黃1，3，7，11，17，23，25，29，36，38，40，42，44，76，98和99；C.I.活性黃2，3，17，25，37和42；和C.I.食用黃3；(紅色著色劑)C.I.直接紅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和230；C.I.酸性紅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和289；C.I.活性紅7，12，13，15，17，20，23，24，31，42，45，46和59；和C.I.食用紅87，92和94；(藍色著色劑)C.I.直接藍1，15，22，25，41，76，77，80，86，90，98，106，108，120，158，163，168，199和226；C.I.酸性藍1，7，9，15，22，23，25，29，40，43，59，62，74，78，80，90，100，102，104，117，127，138，158和161；和C.I.活性藍4，5，7，13，14，15，18，19，21，26，27，29，32，38，40，44和100；(黑色著色劑)C.I.直接黑17，19，22，31，32，51，62，71，74，112，113，154，168和195；C.I.酸性黑2，48，51，52，110，115和156；和C.I.食用黑1和2。
(溶劑)用于上述含有著色劑的彩色油墨中的溶劑或分散介質的實例包括水和水與水溶性有機溶劑的混合溶劑。用于彩色油墨的水溶性有機溶劑與那些用于黑色油墨的相似。當彩色油墨通過噴墨方法(例如泡沫噴射法)來沉淀在記錄介質上時，優選的是調節油墨以具有如上所述的優異噴墨排放特性所需粘度和表面張力。
(著色劑含量)本發明彩色油墨中著色劑含量可以在使油墨呈現優異的噴墨排放特性并為特殊目的如用噴墨方法記錄而保持所需色調和濃度的適當范圍內設定。作為標準，優選的是在基于油墨總量的3-50％重量的范圍內。將染料加入彩色油墨中，如上所述，為了黑色圖像的視覺均勻性，基于油墨總量特別優選在10％重量或更少的范圍內。基于油墨總量，加入油墨中的水的量優選在50-95％重量。
(彩色油墨的滲透性)上述具有Ka值為如5或更多的彩色油墨能夠在記錄介質上獲得高質量的彩色圖像，并且是可取的。換句話說，具有這種Ka值的油墨對記錄介質具有高滲透性，以防止甚至在至少兩種顏色的彩色圖像相鄰處之間的色彩滲色，例如那些從包括黃色、洋紅色和青色中選擇的顏色。同時，每種彩色油墨對于有效控制甚至在在一種油墨上覆蓋另外一種油墨的雙色圖像之間業具有足夠的滲透性。能夠用公知方法來制備具有上述Ka值的彩色油墨，例如應用表面活性劑或者可滲透溶劑如二醇醚。當然它的加入速度也可以適當設定。
如上所述當在其中混入其染料時，本發明彩色油墨優選含有能夠降低黑色油墨分散穩定性的添加劑。降低黑色油墨只能夠顏料的分散穩定性的彩色油墨活性組份實例包括多價金屬鹽，例如具有Mg2+，Ca2+，Cu2+，Co2+，Ni2+，Fe2+，La3+，Nd3+，Y3+或Al3+的二價或三價金屬陽離子的二價或三價金屬鹽。能夠與上述陽離子反應形成鹽的陰離子的實例包括硝酸根離子(NO3-)或醋酸根離子(CH3COO-)。
這些多價金屬鹽既可以單獨使用也可以兩種結合使用。當應用兩種或多種鹽時，向油墨中至少加入一種金屬陰離子。基于油墨總量，多價金屬鹽的加入量優選為0.1-15％重量。
<檢驗印刷條件用油墨>
對于供應到噴墨頭中油墨流路的檢驗印刷條件用油墨沒有特別的限制，只要它不含任何活性組份并滿足檢驗的要求即可，其中該油墨流路在噴墨頭進行印刷工作時是用活性油墨填充的。檢驗用油墨的一個實例為除去活性組份的活性油墨。
<保存用油墨>
對保存用油墨沒有特別的限定，只要它既不含有著色劑也不含有活性組份并且能夠滿足保存的要求即可。除了著色劑和活性組份外，它可以與至少一種檢驗用油墨和保存用油墨是相同或不同的。
保存用油墨的一個優選實施例為除去了活性組份和著色劑的活性油墨。如上所述，除了活性組份和著色劑外，它的組成可以與活性油墨是相同的或不同的。上述保存用油墨的組成特別適用于記錄油墨組為保存用油墨和不同液體介質的活性油墨的組合的情況，其中后者含有與前者反應的組份。
然而，為了防止通過從記錄頭組成元件中在其長時間保存時(包括運輸期間)洗提出來的污染物對記錄頭加熱器表面上薄膜的污染，如日本專利申請公開No.2000-127442中公開的那樣，保存用油墨可以為堿性的。當它為堿性時，它可以保持其pH值為如9或更大。
考慮包括一套如附圖7A和7B所示的記錄頭H1001，其中該記錄頭用保存用油墨填充的，與另一個裝有四個盛放記錄用油墨的墨水罐的獨立記錄頭相結合，每個墨水罐用于盛放活性油墨或含有當與每種彩色油墨相混合時降低其著色劑分散穩定性的著色劑的油墨中的一種。使用者一接到噴墨系統就將墨水罐結合到記錄頭中以形成記錄頭墨粉鼓，例如在用記錄油墨替換記錄頭中的保存用油墨之后，在記錄設備中安置墨粉鼓以開始記錄。
實施例參照實施例和附圖來對本發明進行詳細描述，當并不意味著限定本發明，在不背離本發明的主旨和范圍的基礎下本領域技術人員能夠作出改進。在實施例中除非另有說明，所述份數均為重量份。
實施例1-3和比較例1-3(檢驗用油墨和記錄用油墨的制備)將下面用于青色、洋紅色和黃色油墨的組份彼此混合并充分攪拌，并將混合物在壓力下用孔尺寸為0.2μm的微孔過濾器(Fuji薄膜)來過濾，以制造每種記錄用彩色油墨。
<青色油墨1C1>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·C.I.直接藍199 3.5份·離子交換水 余量<青色油墨2C2>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·硝酸鎂 1份·C.I.直接藍199 3.5份·離子交換水 余量<青色油墨3C3>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·硝酸鎂 3份·C.I.直接藍199 3.5份
·離子交換水 余量<洋紅色油墨1M1>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·三羥甲基丙烷 5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·C.I.酸性紅289 3.5份·離子交換水 余量<洋紅色油墨2M2>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·C.I.酸性紅289 3.5份·離子交換水 余量<洋紅色油墨3M3>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·硝酸鎂 2份·C.I.酸性紅289 3.5份·離子交換水 余量<黃色油墨1Y1>
·丙三醇 7.5份·乙二醇 7.5份·亞乙基脲 7.5份
·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·C.I.直接黃132 3份·離子交換水 余量<黃色油墨2Y2>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·C.I.直接黃132 3份·離子交換水 余量<黃色油墨3Y3>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 1份(Kawaken精細化學品)·硝酸鎂 2份·C.I.直接黃132 3份·離子交換水 余量<黑色油墨>
對于黑色油墨來說，通過下面步驟來制備顏料分散體在5℃下向將5g濃鹽酸溶解在5.3g水中所形成的溶液中加入1.58g氨茴酸。在冰浴中對其進行攪拌以保持在10℃或更低的溫度，在5℃下向其中加入將1.78g硝酸鈉溶解在8.7g水中所形成的溶液，繼續攪拌15分鐘，在攪拌期間向其中加入20g炭黑，其中該炭黑具有320m2/g的比表面積和120ml/100g的DBP吸油性，并且該混合物繼續再攪拌15分鐘。用濾紙(Toyo Roshi No.2，Advantis)對所得漿料進行過濾。分離的顏料顆粒用水徹底清洗并在烘箱中110℃下干燥，向其中加入水以制備10％的顏料分散體。這在炭黑表面引入具有下面化學式的基團。將下面組份混合并完全攪拌以制備溶液，其中該溶液在壓力下用孔尺寸為3μm的微孔過濾器(Fuji薄膜)來過濾，以制造記錄用黑色油墨。
·丙三醇 5份·三羥甲基丙烷6份·亞乙基脲5份·氯化鉀 0.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇EH 0.15份(Kawaken精細化學品)·上述顏料分散體 30份·離子交換水 余量(保存用油墨的制備)將下面組份混合并完全攪拌，并在壓力下用孔尺寸為0.2μm的微孔過濾器(Fuji薄膜)來過濾，以制造保存用油墨。
<保存用油墨1H1>
·丙三醇 7.5份·2-吡咯烷酮 7.5份·亞乙基脲7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇1份(Kawaken精細化學品)·離子交換水 余量<保存用油墨2H2>
·丙三醇 7.5份·乙二醇 7.5份·脲 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇1份(Kawaken精細化學品)·氫氧化鈉0.7份·硫酸銨 2.5份
·離子交換水 余量<保存用油墨3H3>
·丙三醇 7.5份·乙二醇 5份·三羥甲基丙烷 5份·非離子表面活性劑，己炔醇 1份(Kawaken精細化學品)·離子交換水 余量<保存用油墨4H4>
·丙三醇 7.5份·乙二醇 7.5份·非離子表面活性劑，乙炔醇 1份(Kawaken精細化學品)·離子交換水 余量如下面的表格中所示，每種均由檢驗用油墨、保存用油墨和記錄用油墨組成的油墨組結合應用上述油墨來制備。
在實施例1所制備的油墨中，僅含有硝酸鎂作為組份的記錄用青色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且彩色油墨保存用油墨在組成上相應于不含硝酸鎂的青色油墨。在實施例2所制備的油墨中，所有的含硝酸鎂作為組份的青色、洋紅色和黃色彩色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且彩色油墨保存用油墨在組成上相應于不含硝酸鎂的青色(洋紅色或黃色)油墨。在實施例3所制備的油墨中，僅含有硝酸鎂作為組份的記錄用青色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且彩色油墨保存用油墨在組成上相應于洋紅色油墨。
在比較例1所制備的油墨中，僅含有硝酸鎂作為組份的記錄用青色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且彩色油墨保存用油墨在組成上相應于洋紅色油墨。
在比較例2所制備的油墨中，僅含有硝酸鎂作為組份的記錄用青色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且它還用作檢驗用油墨。在這個實施例中制備的彩色油墨保存用油墨為堿性的。在比較例3所制備的油墨中，所有的含硝酸鎂作為組份的青色、洋紅色和黃色彩色油墨與黑色油墨中的顏料反應，并且它還用作檢驗用油墨。在這個實施例中制備的彩色油墨保存用油墨為堿性的。
在所有實施例和比較例中將H4用作黑色油墨保存用油墨。然而，保存用油墨不限于H4，可以盡可能應用彩色油墨保存用油墨(H1、H2或H3)。
每個實施例和比較例均為制備附圖1A和1B所示結構的記錄頭(第二抗汽蝕薄膜為99％純度的Ta薄膜，第一抗汽蝕薄膜具有TaαFeβNiγCrδ的組成(其中10％≤α≤30％，α+β＜80％，α＜β，δ＞γ，并且α+β+γ+δ＝100％，所有百分比均為原子百分比)，并在常見商業票據上通過記錄頭用檢驗用油墨印刷圖像。這些圖像被認為是初始圖像。在附圖1A和1B所示結構的記錄頭中裝入并封閉每個實施例和比較例中所制備的保存用油墨。每種在運輸形式中保存一個月，設置在附圖9所示結構的記錄裝置中，并用于在通過在接收記錄頭后發生的吸入恢復步驟用記錄全色圖像用的油墨替換保存用油墨之后在常見商業票據上印刷圖像。
當用保存用油墨填充記錄頭時，檢驗用油墨用上述方法制備的保存用油墨稀釋，幾乎完全替換，通過在初始圖像印刷完成之后用優選實施例中描述的供液系統重復吸入恢復步驟5次來完成。
(印刷結果)當進行每個實施例中描述的方法時(用不含活性組份的檢驗用油墨)，在已經保存一個月并用記錄油墨替換保存油墨之后，記錄頭可獲得與用所有油墨形成的初始圖像一樣好的圖像。
另外，當進行每個比較例中描述的方法時，在已經保存一個月并用記錄油墨替換保存油墨之后，記錄頭可獲得與初始圖像相比明顯不好的圖像；例如，在比較例1和2中青色圖像是不調和的，并且在比較例3中青色、洋紅色和黃色圖像是不調和的。
本發明能夠提供用記錄用活性油墨保存記錄頭的方法，以在不損害所指定功能的基礎上對其進行保持。本發明還能夠提供一種包括記錄頭和墨水罐的噴墨系統，其中該墨水罐可以通過移動與其接觸或分離，為了持續記錄，它們在將記錄用活性油墨供應到記錄頭中的油墨流路內時是彼此相連的。
不含著色劑和活性組份的保存用油墨的應用使得保存用油墨供應到記錄頭內部的每個油墨流路中，甚至當記錄用油墨組含有至少一對活性油墨和與活性油墨中活性組份反應的另一種油墨時，其中其液體介質具有彼此不同的組成。依次地，在將保存用油墨供應到每個油墨流路中例如替換檢驗用油墨的同時，這允許在每個記錄頭中或在同一塊板上含兩個或多個記錄頭的每個集成電路塊中的保存用油墨的普通感應替換性，提高了替換步驟的效率。考慮到與包括保存用油墨、彼此在液體介質上組成不同的活性油墨和不含活性組份的油墨的記錄油墨組相配合來分配用于每個記錄頭或在同一塊板上含兩個或多個記錄頭的每個集成電路塊的保存用油墨。
權利要求
1.一種保存記錄頭的方法，該記錄頭包括供應油墨的油墨流路和與油墨流路相通以排放供應到油墨流路中油墨的排放口；以可通過移動與墨水罐接觸或分離的形式連接到墨水罐上，以使油墨能夠從排放口排放；并用含有著色劑和與其它油墨反應的活性組份的活性油墨，該方法包括通過供應到油墨流路中的不含活性組份的組合物的檢驗用油墨檢驗記錄頭排放條件的步驟，和在完成檢驗排放條件的步驟之后，通過用既不含著色劑也不含活性組份的保存用油墨替換保留在記錄頭油墨流路中檢驗用油墨來保存記露頭的步驟。
2.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭能夠通過用含有記錄用彩色油墨的油墨替換所述保存用油墨來進行記錄工作。
3.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭由包括一塊板的底板構成，其中該板為支撐形成加熱部分的加熱電阻器、電連接到加熱電阻器上的電極配線和在加熱電阻器上的抗汽蝕薄膜和經過絕緣/防護層的電極配線的板，并且所述油墨流路可以相應于加熱部分來構成，所述抗汽蝕薄膜至少在其與油墨接觸的部分具有一層Ta或TaAl薄膜。
4.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭包括兩個或多個獨立的油墨流路，并且將所述油墨供應到至少一個油墨流路中去。
5.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述抗汽蝕薄膜具有作為在所述Ta或TaAl薄膜下的層的含Ta非晶金屬薄膜。
6.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述油墨流路包括發泡區域和面向發泡區域并在氣泡發生時移開的可移動元件。
7.如權利要求6所述保存記錄頭的方法，其中所述油墨流路包括相應于限定所述可移動元件在氣泡發生后的移動的限定元件，當在氣泡發生至基本上與限定元件相接觸時的可移動元件移動時，在油墨流動方向上基本上是分離的。
8.如權利要求6所述保存記錄頭的方法，其中將所述可移動元件的所述自由端安排在幾乎為所述發泡區域中心處。
9.如權利要求1所述保存記錄頭的方法，其中所述保存用油墨為堿性的。
10.一種包括噴墨用記錄頭和盛放油墨的墨水罐的噴墨系統，其中所述墨水罐具有一個盛放含有著色劑和與其它油墨反應的活性組份的記錄用油墨的部分，所述記錄頭包括可通過移動與墨水罐接觸或從其上分離的液體流路，當與罐接觸時供應油墨，和與液體流路相連的排放口，以排放由液體流路所供應的油墨，所述油墨流路用既不含有著色劑也不含有活性組份的保存用油墨填充，其中該保存用油墨在記錄時將由活性油墨來替換，和該記錄頭由包括一塊板的底板構成，其中該板為支撐形成加熱部分的加熱電阻器、電連接到加熱電阻器上的電極配線和在加熱電阻器上的抗汽蝕薄膜和經過絕緣/防護層的電極配線的板，并且所述油墨流路可以相應于加熱部分來構成，抗汽蝕薄膜至少在其與油墨接觸的部分能具有一層Ta或TaAl薄膜。
11.如權利要求10所述噴墨系統，其中所述記錄頭包括兩個或多個油墨流路，并且所述墨水罐包括兩個或多個盛墨部分，每個部分相應于每個油墨流路，至少一個盛墨部分用所述活性油墨填充。
12.如權利要求10所述噴墨系統，其中所述抗汽蝕薄膜具有作為在所述Ta或TaAl薄膜之下的含Ta非晶金屬薄膜層。
13.如權利要求10所述噴墨系統，其中所述油墨流路包括發泡區域和面向發泡區域并在氣泡發生時移開的可移動元件。
14.如權利要求13所述噴墨系統，其中所述油墨流路包括相應于限定所述可移動元件在氣泡發生后的移動的限定元件，當在氣泡發生至基本上與限定元件相接觸時的可移動元件移動時，在油墨流動方向上基本上是分離的。
15.如權利要求13所述噴墨系統，其中所述可移動元件的所述自由端基本上安排在所述發泡區域中心處。
16.如權利要求10所述噴墨系統，其中在用與除去活性組份的所述活性油墨組成相同的檢驗用油墨對印刷條件進行檢驗之后，所述記錄頭具有用所述保存用油墨替換檢驗用油墨來填充的油墨流路。
17.如權利要求10所述噴墨系統，其中所述保存用油墨為堿性的。
18.具有含至少一種活性油墨類型的記錄用油墨的油墨組，其中所述記錄用油墨具有至少一種在液體介質中含有著色劑的非活性油墨，和含有與其它油墨反應的活性組份和在液體介質中的著色劑的組成上不同于非活性油墨的活性油墨的組合，和所述油墨組進一步具有活性和非活性油墨保存用油墨，其中非活性油墨為除去著色劑和活性組份的活性油墨。
19.如權利要求18由所述記錄用油墨組成的所述油墨組，包括黑色油墨和一種或多種彩色油墨，其中黑色油墨包括通過水介質和離子基團的作用分散在水介質中的顏料，其中一種或多種彩色油墨中的至少一種含有能夠降低黑色油墨中顏料分散穩定性的活性油墨。
20.如權利要求18所述油墨組，其中至少包括作為彩色油墨的青色、洋紅色和黃色油墨。
21.如權利要求18所述油墨組，其中所述活性組份為多價金屬鹽。
22.如權利要求21所述油墨組，其中所述多堿金屬鹽選自由Mg2+，Ca2+，Cu2+，Co2+，Ni2+，Fe2+，La3+，Nd3+，Y3+和Al3+構成的組中。
23.如權利要求21所述油墨組，其中所述多堿金屬鹽的加入量為基于油墨總量的0.1-15％重量。
24.一種保存噴墨用記錄頭的方法，該記錄頭包括供應油墨的油墨流路和與油墨流路相連以排放供應到油墨流路中油墨的排放口；以可通過移動與墨水罐接觸或分離的形式連接到記錄設備的墨水罐上；并用具有至少一種在液體介質中含有著色劑的非活性油墨和含有與其它油墨反應的活性組份和在液體介質中的著色劑的組成上不同于非活性油墨的活性油墨的組合的記錄油墨，該方法包括用保存用油墨填充記錄頭中油墨流路的步驟，其中該保存用油墨由除去了著色劑和活性組份的活性油墨組成，以保存記錄頭。
25.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭能通過用含有記錄用彩色油墨的油墨替換所述保存用油墨來進行記錄工作。
26.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭由包括一塊板的底板構成，其中該板為支撐形成加熱部分的加熱電阻器、電連接到加熱電阻器上的電極配線和在加熱電阻器上的抗汽蝕薄膜和經過絕緣/防護層的電極配線的板，并且所述油墨流路可以相應于加熱部分來構成。
27.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述記錄頭包括兩個或多個獨立的油墨流路，并且將所述油墨供應到至少一個油墨流路中去。
28.如權利要求26所述保存記錄頭的方法，其中所述抗汽蝕薄膜具有作為在所述Ta或TaAl薄膜下的層的含Ta非晶金屬薄膜。
29.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中由所述記錄用油墨組成的所述油墨組包括黑色油墨和一種或多種彩色油墨，其中黑色油墨包括通過水介質和離子基團的作用分散在水介質中的顏料，其中一種或多種彩色油墨中的至少一種含有能夠降低黑色油墨中顏料分散穩定性的活性油墨。
30.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中至少包括作為彩色油墨的青色、洋紅色和黃色油墨。
31.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述活性組份為多價金屬鹽。
32.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述多價金屬鹽選自由Mg2+，Ca2+，Cu2+，Co2+，Ni2+，Fe2+，La3+，Nd3+，Y3+和Al3+構成的組中。
33.如權利要求24所述保存記錄頭的方法，其中所述多堿金屬鹽的加入量為基于油墨總量的0.1-15％重量。
全文摘要
一種保存記錄頭的方法,該記錄頭包括供應油墨的油墨流路和與油墨流路相連以排放供應到油墨流路中油墨的排放口;以可通過移動與墨水罐接觸或分離的形式連接到墨水罐上,以使油墨能夠從排放口排放;并用含有著色劑和與其它油墨反應的活性組份的活性油墨,該方法包括通過供應到油墨流路中的不含活性組分的組合物的檢驗用油墨檢驗記錄頭排放條件的步驟,和在完成檢驗排放條件的步驟之后,通過用既不含著色劑也不含活性組份的保存用油墨替換保留在記錄頭油墨流路中檢驗用油墨來保存記露頭的步驟。
文檔編號B41J2/14GK1341514SQ011355
公開日2002年3月27日 申請日期2001年9月4日 優先權日2000年9月4日
發明者朝木則泰, 木上博之, 尾崎照夫 申請人:佳能株式會社