CN100528578C - 喷墨记录装置和喷墨记录方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种喷墨记录装置，其中该喷墨记录装置包括具有过滤器的记录头，包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨从该记录头排放，该油墨在25℃下的粘度为6mPa·s到13mPa·s，并且该过滤器对该油墨的流体阻力为4.4×109mPa·s/m3和2.2×1010mPa·s/m3。

Description

喷墨记录装置和喷墨记录方法
技术领域
本发明涉及一种使用油墨的喷墨记录装置和喷墨记录方法，该油墨提供在普通纸上的优良的图像质量和高速的打印能力，以及有利的存储稳定性和排放稳定性。
背景技术
近来，由于墨喷打印机具有如可在普通纸上打印的能力、容易着色、紧凑的尺寸、便宜的价格和低运行成本等的特点，已经迅速扩展了其市场。
喷墨记录油墨需要的一般性能如下：色调、图像密度和渗色，以实现高的图像质量；该油墨中着色剂的溶解或分散稳定性、保存稳定性和排放稳定性，以实现可靠性；耐水性和耐光性，以保证记录图像的存储寿命；油墨的快速干燥以实现高速打印。迄今为止，已经提出各种改进以满足这些需求。
最初，由于染料鲜艳的着色和高可靠性，喷墨记录墨的着色剂主要是基于染料的；近来，为了使记录图像耐光和防水，包含颜料如炭黑的油墨组分已引起注意。
而且，为了实现高质量的图像和高速打印，最近的趋势是使墨滴尺寸变得更小；因此，喷嘴直径也趋于减小。
然而，当使用颜料作为它们的着色剂并且打印机安装具有较小直径的喷嘴时，更加难以保证打印机的排放稳定性。因此，还没有开发出满足这些要求和其它油墨性能的喷墨记录油墨。
之前用于提高打印机可靠性的建议包括油墨的长期保存稳定性的改进(以防止由于颜料聚集导致的粗颗粒组成)和当油墨中的水分在喷嘴附近蒸发时尽可能抑制油墨粘度增加的组成。此外，提出在油墨供应单元和油墨排放单元之间安装过滤器，以防止灰尘混入油墨中。
对于上述油墨的组成，专利文献1、2和3公开了：当油墨浓缩时通过调节粘度来确保排放稳定性；然而，采用这些提出的油墨，发现难以在普通纸上确保高的图像质量。
此外，专利文献4公开了：需要具有高粘度(5mPa·s到15mPa·s)的油墨以确保高的图像质量。根据这种建议，推荐调节初始蒸发速度用于确保可靠性，并且添加特定的化合物作为粘度控制剂用于调节粘度。然而，没有说明有关颜料的颗粒尺寸稳定性，并且认为：当其长时间放置时，在某些构型的头和喷嘴直径中可靠性差。
而且，对于安装在油墨供应单元和油墨排放单元之间的过滤器，为了防止外部的灰尘、油墨内部的灰尘、来自油墨的沉淀和气泡堵塞喷嘴和油墨孔道，已提出了各种建议。
例如，专利文献5公开了一种设备，该设备防止由作为除去灰尘的装置而安装的过滤器捕捉的气泡抑制油墨的流动。
专利文献6提出一种同时实现高清晰度和高速的方案。根据这种方案，图像质量的更高清晰度必须要更小的喷嘴直径，这因此需要更小孔径尺寸的过滤器用于除尘。与由于加速而导致所供应的油墨量的增加相结合，这增大了过滤器周围的压差，并且降低了最高油墨喷射频率。该文献指出：该问题可以通过对结构进行设计来避免。
此外，专利文献7公开了：使所要使用的过滤器的迟滞和流体阻力维持在某一范围可除去由于污染物的流入而导致的堵塞，减轻并吸收排放墨滴时产生的压力，因此保证稳定的排放。然而，提出的过滤器由通过在各向异性晶体基底上的蚀刻形成的多个凹槽组成，这缺少通用性。同样，该建议没有提到过滤器与油墨中着色剂颗粒的尺寸和形状之间的关系。
专利文献8指出一种可能性，在头的长期使用以及反复的油墨吸收和排放中，被过滤器捕捉到的污染物会通过该过滤器。该方案公开了：安装两种过滤器可以避免这些问题，并且因此明显地减少不良的排放；然而，从成本方面来看不建议这样做。
专利文献1  日本专利申请特许公开JP2002-337449A
专利文献2  JP2000-95983A
专利文献3  JP9-111166A
专利文献4  JP2001-262025A
专利文献5  日本专利JP3168122B
专利文献6  JP3267457B
专利文献7  JP3389732B
专利文献8  JP2002-273881A
发明内容
在装备有包括过滤器作为其组件的头部的喷墨记录装置中，本发明能通过将所使用的油墨的粘度调节到在25℃下为6mPa·s和13mPa·s之间，并且通过将过滤器对油墨的流体阻力调节到4.4×109Pa·s/m3和2.2×1010Pa·s/m3之间，来同时实现高的图像质量和高的可靠性。由此，由于喷嘴不被外部的污染物或者来自油墨的沉淀物堵塞，并且由于在高速打印下可以稳定供应油墨，从而确保了排放稳定性。
用于本发明的油墨基本上包括着色剂、湿润剂(humectant)、表面活性剂和浸透剂(wetting agent)，并且特征在于调节这些组分的组合和混合比例，使25℃下的粘度为6mPa·s到13mPa·s。此外，本发明通过将作为头部的组件的过滤器对流体的阻力调节到4.4×109Pa·s/m3和2.2×1010Pa·s/m3的范围内，从而能同时确保高图像质量和高可靠性。
在本发明的喷墨记录装置中，包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨从包括过滤器的头部排放。该油墨的粘度是6mPa·s到13mPa·s，并且过滤器对油墨的流体阻力是4.4×109Pa·s/m3到2.2×1010Pa·s/m3。
优选地，本发明的喷墨记录装置使用的油墨具有以下方面：该油墨包括3％质量(下文称为质量％)到15质量％的着色剂和10质量％到40质量％的湿润剂；着色剂是在没有分散剂情况下可分散在水中的颜料，具有至少一种亲水基直接连接到或通过其它插入的原子团连接到颜料表面；该油墨是通过将不溶于水的或几乎不溶于水的着色材料混入聚合物微粒而形成的聚合物乳液；湿润剂包括一种或多种多元醇，该一种或多种多元醇分别具有在20℃和60％的相对湿度下的25质量％或更高的平衡含水量，所述多元醇中的一种是甘油，其占湿润剂的20质量％到80质量％；浸透剂包括至少一种在20℃下溶解度为0.2质量％到5.0质量％的多元醇；该多元醇是2-乙基-1，3-己二醇；该多元醇是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇；该油墨包括2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇；头部包括多个加压液室、具有孔径尺寸不大于35μm并且与该液室连通的喷嘴、油墨供应通道、用于油墨排放的转换单元、过滤器和产生负压的油墨仓。
本发明的喷墨记录方法使用本发明的上述喷墨记录装置，其中从喷嘴排放的液滴的大小优选为3pL到40pL，喷射液滴的速度优选为5米/秒到20米/秒，驱动频率优选为1kHz或更高，并且分辨率优选为300dpi或更高。
优选地，本发明的喷墨记录方法提供以下特征：将多个连续排放的墨滴在到达记录介质之前合并成较大的液滴。
附图说明
图1表示与本发明有关的示范性的喷墨头的局部放大图。
图2是与本发明有关的示范性的喷墨头沿着孔道方向局部放大的截面图。
图3是喷墨头周围的示范性结构的剖析透视图。
图4是墨盒的示范性结构的剖析透视图。
图5示意性表示本发明示范性的记录装置。
图6示意性表示图5的喷墨记录装置的示范性内部构成。
图7是表示图5的喷墨记录装置的示范性喷墨头的平面视图。
具体实施方式
(喷墨记录装置和喷墨记录方法)
配置喷墨记录装置，使包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨从具有过滤器的头部排放；如果需要，则使用任何额外的装置。
本发明的喷墨记录方法在本发明的喷墨记录装置上进行，并且如果需要，则包括任何额外的过程。
在下文中，本发明的喷墨记录方法将通过对本发明喷墨记录装置的说明进行详述。
<油墨>
油墨包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂；如果需要，则添加任何额外的组分。
对于着色剂，从耐用性的方面看，主要使用颜料；然而，如果需要，可以结合染料和颜料以调节色调，只要维持耐用性。
颜料可以是无机的或有机的，并且这种颜料可以是自分散颜料，用表面活性剂和/或聚合物分散剂分散的分散体、乳液型颜料和涂有树脂的自分散颜料。
颜料的平均粒径没有限制；然而，用平均粒径的范围优选在5nm到200nm，更优选在10nm到150nm，最优选在10nm到100nm的颜料维持可靠性。平均粒径大于200nm的颜料易堵塞过滤器，因此可能损害排放稳定性。另一方面，当颜料的平均粒径小于5nm时，产率和性价比降低，并且更容易发生聚集，这可损害油墨的存储稳定性。
在本文中，术语“平均粒径”是指体积平均粒径，即以体积计累积百分比为50％的数值。确定体积平均粒径的一种方法是动态光散射法(或Doppler散射光分析法)，其中在布朗运动下对油墨中的颗粒施加激光束，并且通过从颗粒返回的光(反向散射)的频率的数值确定粒度。
无机颜料的实例包括氧化钛、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、镉红、镉黄和铬黄。而且，可以使用通过迄今为止已知的方法如接触法、熔炉方法和热法制造的炭黑。
有机颜料的实例如下：偶氮颜料如偶氮色淀、不溶的偶氮颜料、浓缩的偶氮颜料和螯合偶氮颜料；多环颜料如酞菁颜料、苝颜料、二萘嵌苯酮(perynone)颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪(dixoadine)颜料、靛青颜料、硫靛蓝颜料、异吲哚酮颜料和喹吖酮(quinophthalone)颜料；染料螯合物如碱性染料螯合物和酸性染料螯合物；硝基颜料、亚硝基颜料、苯胺黑等。在这些中，对水具有高亲合力的颜料是尤其优选的。
黑色颜料的具体实例包括炭黑(C.I.颜料黑7)如炉黑、乙炔黑和槽黑；金属和金属化合物如铜、铁(C.I.颜料黑11)和氧化钛；和有机颜料如苯胺黑。
彩色颜料的具体实例包含C.I.颜料黄1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(即氧化铁黄)、53、55、74、81、83、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、150、151、153和183；C.I.颜料橙5、13、16、17、36、43和51；C.I.颜料红1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:2、48:2(永固红2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(亮胭脂红6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(氧化铁红)、104、105、106、108(镉红)、112、114、122(喹吖啶酮品红)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209和219；C.I.颜料紫1(若丹明色淀)、3、5:1、16、19、23和38；C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3(酞菁蓝)、16、17:1、56、60和63；C.I颜料绿1、4、7、8、10、17、18和36等。
优选地，对颜料表面进行改性，使至少一种亲水基直接连接到或通过其它原子团连接到颜料表面。具体地说，这种颜料可以通过对该颜料的表面以化学方式结合某些官能团如砜基或羧基，或通过在湿润条件下用次卤酸和/或其盐氧化该颜料来制备。尤其有利的结构是：将羧基连接到颜料的表面并且该颜料分散在水中。这种带有羧基的表面改性颜料增强分散稳定性和打印质量，并且它们也改进打印之后的记录介质的耐水性。
而且，这种配置的油墨提供干燥之后的再分散性。因此，即使当在打印中长时间暂停之后喷墨头的喷嘴周围的油墨水分已经蒸发时，也可以在不堵塞油墨流动的情况下通过简单的清洁操作方式进行适当的打印。而且，尤其是当与下文中所述的表面活性剂和浸透剂结合时，这种可自分散颜料由于协同效应而提供高的可靠性和高的图像质量。
除了上述颜料以外，可以以下配置使用聚合物乳液，使不溶于水或几乎不溶于水的颜料包含于聚合物微粒中。可以列举的包含颜料的聚合物乳液有：包封颜料的聚合物微粒和/或在其表面吸附颜料的聚合物微粒。在这种配置中，没有必要要求整个颜料被包封或被吸附，但一定量的颜料可分散在乳液中，只要不损害本发明的效果。
构成聚合物乳液的聚合物的实例包括乙烯基聚合物、聚酯聚合物和聚氨酯聚合物；尤其是，优选乙烯基聚合物和聚酯聚合物。
而且，在本发明中，这种在分散剂的帮助下分散在含水介质中的颜料可以结合使用。优选颜料是迄今为止已知用于制备已知颜料分散剂的那些颜料。
这种颜料的实例包含聚丙烯酸类、聚甲基丙烯酸类、丙烯酸-丙烯腈共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯类共聚物、丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、乙烯基萘-马来酸共聚物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-脂肪酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-马来酸酯共聚物、乙酸乙烯酯-巴豆酸共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物等。
这些共聚物的重均分子量优选为3000到50000，更优选5000到30000，并且最优选7000到15000。
可以适当确定分散剂的量，使颜料稳定分散，并且不降低本发明的效果。颜料对分散剂的比率优选在1/0.06和1/3之间，更优选在1/0.125和1/3之间。
如上所述，优选将羧基连接到油墨的分散剂上，由此改进分散稳定性、打印质量和打印之后的记录介质的耐水性。除了这些效果以外，羧基可以有效防止透印。尤其是，当通过连接有羧基的分散剂的帮助进行分散的颜料与浸透剂结合使用时，即使使用高上浆(sizing)的记录介质如普通纸也能实现足够的干燥速率和较少透印。这可能是因为：与其它酸性基团相比，由于羧基相对低的离解常数，该油墨的pH降低和颜料与存在于记录介质表面附近的多价金属离子如钙离子的相互作用的协同效应降低分散剂本身的溶解度，导致分散剂和颜料的聚集，接着，颜料粘附到记录介质上。
在本发明中，除了颜料以外，可以使用染料。
酸性染料和食用染料的具体实例包括C.I.酸性黄17、23、42、44、79和142；C.I.酸性红1、8、13、14、18、26、27、35、37、42、52、82、87、89、92、97、106、111、114、115、134、186、249、254和289；C.I.酸性蓝9、29、45、92和249；C.I.酸性黑1、2、7、24、26和94；C.I.食用黄2、3和4；C.I.食用红7、9和14；和C.I.食用黑1和2。
直接染料的具体实例包括C.I.直接黄1、12、24、26、33、44、50、86、120、132、142和144；C.I.直接红1、4、9、13、17、20、28、31、39、80、81、83、89、225和227；C.I.直接橙26、29、62和102；C.I.直接蓝1、2、6、15、22、25、71、76、79、86、87、90、98、163、165、199和202；和C.I.直接黑19、22、32、38、51、56、71、74、75、77、154、168和171。
碱性染料的具体实例包括C.I.碱性黄1、2、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、40、41、45、49、51、53、63、65、67、70、73、77、87和91；C.I.碱性红2、12、13、14、15、18、22、23、24、27、29、35、36、38、39、46、49、51、52、54、59、68、69、70、73、78、82、102、104、109和112；C.I.碱性蓝1、3、5、7、9、21、22、26、35、41、45、47、54、62、65、66、67、69、75、77、78、89、92、93、105、117、120、122、124、129、137、141、147和155；和C.I.碱性黑2和8。
反应性染料的具体实例包括C.I.反应性黑3、4、7、11、12和17；C.I.反应性黄1、5、11、13、14、20、21、22、25、40、47、51、55、65和67；C.I.反应性红1、14、17、25、26、32、37、44、46、55、60、66、74、79、96和97；和C.I.反应性蓝1、2、7、14、15、23、32、35、38、41、63、80和95。
在这些染料中，尤其优选酸性染料和直接染料。
在该油墨中这些着色剂的含量优选为3质量％到15质量％，更优选为5质量％到12质量％。当着色剂在该油墨中的含量小于3质量％时，油墨密度低，并且不能用少量的油墨粘附来确保打印图像的清晰度。另一方面，当着色剂的含量大于15质量％，着色剂的密度太高，这导致着色剂的聚集，导致不良的排放。
对于湿润剂，本发明优选使用容易形成氢键的、作为纯物质时具有高粘度、并且在存在水的情况下具有较高的平衡含水率和较低粘度的组分，以便获得能形成高质量图像的油墨
优选的是：湿润剂包括一种或多种多元醇，该一种或多种多元醇分别具有在20℃和60％的相对湿度下25质量％或更高的平衡含水量。
这种选自多元醇的湿润剂的实例包括：甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、3-甲基-1，3-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、四甘醇、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、聚乙二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，6-己三醇等。甘油提供随着水分蒸发的粘度快速增加，但是抑制着色剂的聚集，并且因此对粒度的生长提供优异的抑制效果。因此，甘油含量优选为湿润剂的20质量％或更高。而且，从其较高的当量含湿量方面来看，优选甘油。
对于与甘油结合的湿润剂，优选1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇。1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇均具有与甘油相同的平衡含水率，均表现出高可靠性，并且均具有如下作用，将施加的像素(picture element)均匀地铺展在纸上，并且将该油墨材料保持在纸的表面上。尤其是，3-甲基-1，3-丁二醇表现出将像素均匀铺展的作用，并且因此可形成高质量图像。
虽然具有增强可靠性的优异作用，但甘油在水分蒸发后导致粘度过度增加，当添加过量时，降低图像质量并危害排放稳定性。这些丁二醇对甘油的混合比例优选在1/4和4/1之间，更优选在1/3和3/1之间，最优选在1/1和3/1之间。
当湿润剂在总的油墨中的百分率在10质量％到40质量％的范围内，最优选在25质量％到35质量％的范围内时，可以实现本发明的效果。湿润剂含量不足可损害存储稳定性和排放稳定性，并且可能堵塞喷嘴。另一方面，过量的湿润剂含量会影响干燥性能，导致字符的渗色和颜色边界的渗色，因此导致不良的图像质量。
将表面活性剂和浸透剂混入本发明的油墨中，以便分别提供后面描述的所需性能。在本发明中使用表面活性剂，尤其是为了将静态表面张力降低到约1000msec(下文称为毫秒)，并且由此便于油墨在对纸施加墨滴的瞬间渗入纸中。另一方面，使用于本发明中的浸透剂尤其将相对的动态表面张力降低到约10毫秒到100毫秒，并且因此便于油墨在对纸施加墨滴的瞬间在纸的表面铺展。
通过结合使用表面活性剂和浸透剂，可以获得在纸上具有适当像素铺展并且具有高的进入纸中的渗透度(因此快速干燥)的油墨。因此，可以以更高的生产率获得更高质量的图像。
表面活性剂可选自两性表面活性剂、非离子型表面活性剂和阴离子表面活性剂。考虑到着色材料的分散稳定性和图像质量之间的关系，优选使用非离子型表面活性剂如聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧乙烯嵌段聚合物、山梨聚糖脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨聚糖脂肪酸酯、环氧乙烷添加剂的乙炔醇。
而且，含氟化合物表面活性剂或硅树脂表面活性剂可以根据配方单独使用或结合使用。
在这些中，尤其优选由下式(1)表示的非离子型表面活性剂。
R-O-(C2H4O)m-H    式(1)
其中“R”表示具有6到14个碳原子的直链或支链烷基；“m”表示正整数。
在图像质量方面，“R”优选为具有10个或更多的碳原子的烷基；“m”优选为2到30，更优选为7到9。
在该油墨中表面活性剂的含量优选为0.01质量％到5.0质量％，更优选为0.5质量％到3.0质量％。当该含量小于0.01质量％时，效果不明显。当该含量大于5.0质量％时，进入记录介质的渗透度过高，并且这可引起问题：如降低图像密度和发生透印。
由上述式(1)表示的化合物的具体实例包括但不局限于：
C8H17O(C2H4O)2H    (1-1)
C10H21O(C2H4O)4H    (1-2)
C12H25O(C2H4O)3H    (1-3)
C12H25O(C2H4O)7H    (1-4)
C12H25O(C2H4O)12H   (1-5)
C13H27O(C2H4O)3H    (1-6)
C13H27O(C2H4O)5H    (1-7)
C13H27O(C2H4O)7H    (1-8)
C13H27O(C2H4O)9H    (1-9)
C13H27O(C2H4O)12H   (1-10)
C13H27O(C2H4O)20H   (1-11)
C13H27O(C2H4O)30H   (1-12)
C14H29O(C2H4O)30H   (1-13)
这些表面活性剂可以单独使用或结合使用。即使当表面活性剂不容易溶解在记录液中时，表面活性剂可以与其它表面活性剂一起溶解并且稳定共存。对于包含上述化合物作为主要组分的市售表面活性剂，可以列举的是来自Nikko Chemicals Co.Ltd.的BT系列、来自Nippon Shokubai Co.Ltd.的SOFTANOL系列和来自Yushi Co.Ltd.的DISPANOL系列。
用于本发明的浸透剂优选包括至少一种在20℃下在水中的溶解度至少为0.2质量％但不超过5.0质量％的多元醇。这种多元醇中脂肪二醇的实例包括：2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、3，3-二甲基-1，2-丁二醇、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2，4-二甲基-2，4-戊二醇、2，5-二甲基-2，5-己二醇、5-己烯-1，2-二醇、2-乙基-1，3-己二醇等。
在这些中，最优选的是2-乙基-1，3-己二醇和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
可以结合使用的其它浸透剂的实例包括：多元醇的烷基和芳基醚如二甘醇单苯基醚、乙二醇单苯基醚、乙二醇单烯丙基醚、二甘醇单丁基醚、丙二醇单丁基醚和四甘醇氯苯基醚；和低级醇如乙醇。浸透剂不局限于这些化合物，只要它们可溶于该油墨中，并且能调整所需的性能。
浸透剂的含量优选为0.1质量％到4.0质量％。当该含量小于0.1质量％时，不能实现快速干燥，导致渗色图像。另一方面，当该含量大于4.0质量％时，该着色剂的分散稳定性降低，可导致堵塞喷嘴，并且进入记录介质的渗透度超过所需水平，可减少图像密度，并且导致透印。
除了主要组分以外的油墨组分的实例是pH控制剂、防腐-抗真菌剂、螯合剂和防锈剂。
pH控制剂可以是任何物质，只要将记录液的pH调节到所需范围内，而不对所制备的记录液具有不利作用。
pH控制剂的实例包括胺如二乙醇胺、三乙醇胺等；碱金属元素的氢氧化物如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等；氢氧化铵、季铵的氢氧化物、季磷的氢氧化物、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾和其它碱金属的碳酸盐。适量的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇更有效地增强颜料的分散稳定性，因此确保可靠性如排放稳定性。
其含量取决于配方和所需的pH值。通常，优选0.01质量％到2.0质量％，并且更优选0.1质量％到1.0质量％。同样，已经证实添加2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇会增强用于湿润油墨孔道材料的可靠性。
防腐-抗真菌剂的实例是脱氢乙酸钠、山梨酸钠、2-吡啶硫醇-1-氧化钠、苯甲酸钠和五氯酚钠。
该螯合剂的实例是乙二胺四乙酸钠、次氮基三乙酸钠、羟乙基乙二胺三乙酸钠和二乙三胺五乙酸钠和2-氨基丙二酰脲二乙酸钠。
防锈剂的实例是酸式亚硫酸盐、硫代硫酸钠、硫代二甘醇铵、二异丙基亚硝酸铵、季戊四醇四硝酸酯、双环己基亚硝酸铵和苯并三唑。
本发明的油墨特征在于：通过组分的选择和化合比例将25℃下的粘度调节到6mPa·s到13mPa·s。由此，即使在普通纸上高速打印时，也确保了高的图像质量。
当该油墨用于以下记录方法时更有效，该记录方法中排放的记录油墨的液滴尺寸优选为3pL到40pL，喷射液滴的速度优选6米/秒到20米/秒，驱动频率优选1kHz或更高，并且分辨率优选为300dpi或更高，以及当该油墨用于以下记录方法也更有效，该记录方法具有以下特征：连续排放多个墨滴并且这些墨滴在到达记录介质之前合并成较大的液滴。
根据本发明，可以通过例如采用着色剂如颜料的额外分散过程、分散介质的选择、调整着色剂与所选择的分散剂的混合比例、和/或调整搅拌时间和条件如搅拌的速度，接着，调整离心分离的条件，获得具有着色剂如具有上述平均粒度的颜料的所需油墨。
关于将本发明的油墨的粘度调整到上述范围内，需要用微液滴生产高密度图像，以便在高速下形成高分辨率图像。因此，必须增加颜料浓度，这导致必须添加适量的适合颜料浓度的浸透剂，以便确保排放稳定性。如上所述，可以通过调整浸透剂的种类和量的方式来调节粘度。改善的图像质量受益于高的粘度。另一方面，缺点是：需要更高的排放压力，并且难以确保可靠性。事实上，使用如本发明中那样的小直径的着色剂并且是高粘度的油墨是前所未有的。
<喷墨记录装置和喷墨记录方法>
本发明的记录装置至少包括用于排放墨滴的单元(头部)，并且用压电或热电转换方法作为排放方法。
该头部的特征在于：在墨滴排放单元和油墨供应单元之间安装过滤器，并且将该过滤器对所用油墨的流体阻力调节到在4.4×109Pa·s/m3到2.2×1010Pa·s/m3的范围之间，以便确保排放稳定性。
此外，头部由安装在墨滴排放单元和具有油墨仓的油墨供应单元之间的过滤器组成，该墨滴排放单元由多个加压液室、具有孔径为35μm或更小的喷嘴、用于油墨排放的油墨通道和压电或热电转换器，以及具有在墨滴排放单元中产生负压的油墨仓的油墨供应单元组成。
优选地，喷墨喷嘴的进口直径为30μm或更小，更优选为25μm或更小。
图1和2表示使用压电转换器的墨滴排放单元的示范性的结构。
图1表示本发明的喷墨头的局部放大示图，而图2是沿通道方向局部放大的喷墨头的横截面示图。
该喷墨头包括以下部分：框架1，该框架被刻成油墨进口(未显示)和集流腔1-2；通道板2，该通道板被刻成流体阻力部分2-1、加压液室2-2和与喷嘴3-1连通的连通槽2-3；形成喷嘴3-1的喷嘴板；包括突出部6-1、隔膜部分6-2和油墨进口6-3的振动板6；通过粘合层7粘合到振动板上的层压的压电元件5；和固定层压压电元件5的基底。基底4由钛酸钡陶瓷制成，其上排列并粘合了两排层压的压电元件5。
压电元件5通过用锆酸铅(PZT)制成的每层为10μm到50μm厚度的压电层(未显示)和用银/钯(AgPd)制成的每层具有若干μm厚的内部电极层(未显示)交替层压形成。内部电极(未显示)在其两端连接到外部电极(未显示)。
通过半切割处理将压电元件5分割成梳状形状，每一形状交替用作驱动部分5-6和负载部分5-7。
外部电极(未显示)的外侧通过例如在它们的长度方向切口来限制其长度，使它们通过半切割处理进行分割，并且这些形成了多个独立的电极。另一侧没有通过切割处理分开而维持电连续性(electric continuity)，并且形成公用电极5-5。
FPC 8焊接安装到驱动部分的独立电极(未显示)上。而且，公用电极5-5在设置在层压压电元件的末端的电极层周围连接到FPC 8的接地(Gnd)电极。驱动器IC(未显示)安装到FPC 8；由此控制施加到驱动部分5-6上的驱动电压。
振动板6通过电铸过程对以下部分涂覆两层Ni板而形成：薄膜隔膜部分6-2，岛状突出部分6-1(岛部分)，该岛状部分在隔膜部分6-2的中心部分被连结到用于驱动部分5-6的层压压电元件5上；包括连接到负载部分(未显示)的横梁的厚膜部分；和用于油墨进口6-3的连通槽。关于隔膜部分，厚度为3μm，并且宽度为35μm(一侧)。
在振动板6的岛状突出部分6-1和压电元件5的驱动部分5-6之间的连结通过图刻包括间隙材料的粘合层7而实现。
通道板2由硅单晶制成。在硅单晶上，流体阻力部分2-1、形成加压液室2-2的印模和与喷嘴3-1一起形成的连通槽2-3的穿透槽通过蚀刻过程图刻而成。
蚀刻之后剩余部分形成加压液室2-2之间的间隔2-4。而且，在头部中通过使蚀刻宽度局部变窄而设置流体阻力部分2-1。
由金属材料如通过电铸过程形成的镍板膜制成的喷嘴板3具有许多喷嘴3-1，这些喷嘴作为排放墨滴的精细出口。这些喷嘴的内侧结构或内部结构是喇叭状的，其中也允许柱状或锥形形状。喷嘴3-1的尺寸，是墨滴在出口处的直径，为约20μm到35μm。每一行喷嘴间距是150dpi。
在喷嘴板3的油墨排放侧的表面上，通过斥水表面处理(未显示)设置斥水层(未显示)。表面处理方法的实例是PTFE-Ni共析合金电镀、氟树脂的电沉积涂覆、蒸发氟树脂如氟化沥青的气相沉积涂覆、和在烘焙溶剂如有机硅树脂和氟树脂之后接着进行涂覆。这种表面处理方法根据油墨性能选择，以便稳定墨滴的形状和排放性能，由此实现高的图像质量。
框架1是通过树脂模制制得的，其中形成用于油墨进口(未显示)的凹槽和集流腔1-2。
在上述结构的喷墨喷嘴中，根据记录信号对驱动部分5-6施加驱动波形(10V到50V的脉冲电压)，在层压层的方向产生位移，通过振动板3对液室2-2加压。加压液室2-2中的压力增加，并且从喷嘴3-1排出墨滴。
当墨滴排放完成时，加压液室2-2中油墨的压力下降，并且通过油墨流的惯性和驱动脉冲的放电过程在加压液室2-2中形成负压力，转入填充油墨的冲程。也就是，从油墨仓供应的油墨流入集流腔1-2，然后从集流腔1-2通过油墨流进口6-3流向流体阻力部分2-1，并且充满加压液室2-2。
流体阻力部分2-1具有减少排放之后剩余压力振动的作用，然而它通过表面张力而妨碍了再填充。因此，可以通过适当选择流体阻力部分来平衡剩余压力的减少和再填充的周期，并且来缩短油墨排放作用(驱动周期)之间的时间循环。
在本发明中，包括喷墨头的液体排放单元即液室的部分、流体阻力部分、振动板和喷嘴中的至少一个优选由包括硅或镍的材料制成。
图3和4表示油墨供应单元的实例(下文称为副仓)
图3是说明喷墨头周围示范性结构的剖析块状图。图3包括控制杆10；该控制杆10的驱动单元13；携带喷墨头的滑架20；阀栓21；负压栓22；弹性部件23；在滑架内存储油墨的副仓30；将副仓的内部压力调节到环境压力的大气压力孔31；负压控制杆32；喷墨头40(下文称为头部)；墨盒50；连接墨盒50和副仓30用于向副仓30供应油墨的连接管51。
本发明的过滤器安装在图3中副仓30和头部40连接的位置。对于具有大容量墨盒的打印机或希望用于高图像质量的打印机，由于滑架20的重量在运动中容易导致图像位移。因此，如图3所示，配置这种打印机，将墨盒50放置在滑架20之外，并且滑架20使用副仓30作为临时的油墨容器。
当副仓30的内部压力30为正压时，油墨会由于其自重可从头部40漏出。因此，必须使仓的内部压力为负压。对于从该头部产生油墨喷射的特征而言，如上所述的压力结构是重要的。然而，当在副仓30内部的空气量随着时间增加时，由油墨形成的图像随着从墨盒50和连接管51进入的空气的可能性而发生退化。因此，将墨盒50内部的空气比例和压力结构定期调节到它们的原始的状态。
图4是用于更详细地说明图3所示副仓30的盒的示范性结构的剖析透视图。
副仓30由以下部分组成：具有一侧壁开放并且其余部分被顶壁39a、底壁39b和三个侧壁39c围绕的外壳33，每侧都接近矩形；覆盖开口的膜34，通过板35从内部挤压膜34的弹性部件，和作为片弹性部件的负压控制杆32，该部件从外侧压回膜34。配置从内侧挤压膜34的弹性部件36，使弹性部件用大于从外侧挤压膜34的负压控制杆32的压力挤压膜34；因此，膜34在初始状态被压向外侧。在这时候，在负压控制杆32和内部弹性部件36之间的压制强度中的平衡根据副仓30的内部压力中的波动而改变。当副仓30中的油墨大量下降时，膜34由于内部压力的变化而被压回内侧。
在正常情况下，设置在一个侧壁39c上的大气压力孔31和油墨填充口37通过分别由弹簧等的弹性部件311和371和橡胶等的弹性部件313和373和盖314和374压制的球312和372紧密封闭。油墨填充口37通过穿过连接管51的油墨的压力释放，并且将流动油墨引入副仓30内。而且，大气压力孔31通过压迫设置在图3中的滑架20上的阀栓21而释放，由此可以调节副仓30的内部压力。
此外，从外侧挤入负压控制杆32的负压栓22设置在滑架20上。通过挤入负压栓22，使负压控制杆32向副仓30内位移，副仓30的内部体积变得更小。配置弹性部件23，使负压控制杆32和负压栓22彼此在相反方向上偏置；由于弹性部件23的作用，负压控制杆32和负压栓22通常不彼此接触。
如上配置的喷墨头的操作如下。首先，油墨通过油墨填充口37在下述条件下填充，其中副仓的内部体积通过操作阀栓21释放大气压力孔31并且通过操作负压栓22挤入负压控制杆32中而减少。填充的油墨通过位于副仓30的顶端的液体填充检测传感器38检测。油墨供应通过检测结果控制；由此，确定副仓30中的空气和油墨的量。然后，通过关闭大气压力孔31，使副仓30保持密封，减小对保持被压制的负压控制杆32的压力。通过这种操作，将副仓30内部控制在恒定的负压力，可以在头部40处实现稳定的喷墨性能。
在下文中参考附图解释本发明的喷墨记录装置的一个方面。
图5所示的喷墨记录装置包括：主体101、安装在主体101上的用于进纸的进纸盘102、安装在主体101上用于存放记录(形成)有图像的纸的排纸盘103、墨盒安装部分104、上盖111和正面112。
在墨盒安装部分104的上侧，布置了装备有操作键、显示器等的操作部分105。墨盒安装部分104包括能开能关的前盖115，以便安装和除去墨盒1。
在如图6和7所示的主体101中，滑架133由导向部件即导杆131和支柱132支撑，该导向部件横向搭接左右侧板(未显示)，使滑架133可以在主扫描方向自由滑动，并且用主扫描马达(未显示)在图7的箭头所示的方向扫描。
滑架133包括：装备有四个分别排放黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)和黑色(Bk)的各种记录墨滴的喷墨记录头的记录头134，其中安装记录头134，使各个油墨出口与主扫描的方向交叉，并且使所排放的油墨向下前进。
记录头134的喷墨记录头可以使用用于排放油墨的能量发生单元，例如压电致动器如压电元件，利用通过电热元件如加热电阻使液体膜态沸腾而导致相变的热式致动器，利用由于温度变化的金属相变的形状记忆合金致动器，和利用静电能量的静电致动器。
而且，将相同颜色的副仓135安装在滑架133上，以便向记录头134供应相同颜色的油墨。从安装在墨盒安装部分104上的墨盒1通过记录油墨供应管(未显示)向副仓135供应并填充油墨。
同时，用于将进纸盘102的纸负载单元(压板)141上的供应堆积纸张142的进纸部分包括半月形衬环(进纸环143)和分离衬垫144，其中半月形衬环从纸负载单元141逐一进纸142。分离衬垫144相对进纸环143布置，并且由具有较高摩擦系数的材料制成，并且将分离衬垫144压向进纸环143。
在记录头134下的空间中从进纸部分输送纸142的输送部分包括静电吸附纸142并将其输送的输送带151；通过与输送带151夹紧从进纸部分输送纸142通过导杆145的反向辊152；迫使正以近似垂直的方向被输送的纸142的方向改变约90度以跟随输送带151的输送导杆153；通过压制部件154向输送带151挤压的压力环155；以及作为带静电的充电辊156，该充电辊对输送带151进行静电充电。
输送带151是跨越输送辊157和张力辊158的环形带，并且能以该带的输送方向旋转。在输送带151的背侧，排列导向部件161，使其相应于记录头134的打印区。进一步，排放通过记录头134记录的纸142的纸排放部分包括用于分离来自输送带151的纸142的分离爪171、输送辊172和输送环173。传送盘103位于输送辊172以下。
在主体101背侧，以可拆卸的方式安装双面进纸单元181。双面进纸单元181收集由输送带151的反向旋转返回的纸142，将其反转，并且然后再将其供应到反向辊152和输送带151之间。而且，手工进纸单元182设置在双面进纸单元181上。
在喷墨记录装置中，从进纸部分逐一供应纸142，并且以近似垂直的方向供应的纸142被导杆145引导并且在输送带151和反向辊152之间被夹紧时被输送。然后，通过输送导杆153在其引导端引导纸142。通过压辊155压在输送带151上，将输送方向转变约90度。
在这个阶段，输送带151通过充电辊156静电充电；由此纸张142以静电吸附到输送带151的状态输送。这时，通过根据图像信号驱动记录头14同时移动滑架133，用排放到静止纸142上的墨滴记录一行图像，然后将纸142移动预定距离，并且记录下一行。当接收到记录结束信号或纸142的末端已经到达记录区的信号时，终止记录操作，并且将纸142移入到输送盘103中。
进一步，当检测到留在副仓135中的油墨几乎耗尽时，从墨盒1向副仓135供应所需要量的记录油墨。
在喷墨记录装置中，当墨盒1中的油墨完全消耗时，仅仅通过拆开墨盒1的外壳3替换墨盒1中的墨袋2。或者，墨盒1可以是具有侧安装结构的纵向布置；这也允许记录油墨的稳定供应。因此，甚至在本发明的装置布置在主体101的隐蔽的上部空间的情况下，例如当将本发明的装置布置在支架中，和当将一些物体布置在主体101上时，也可以容易地替换墨盒1。
同时，尽管本发明以上的实例是用于具有扫描滑架的串型(梭型)喷墨记录装置，但本发明同样适用于装备有并行头部的并行型喷墨记录装置。
此外，本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法可以用于基于喷墨记录方法的各种记录来进行喷墨记录，如打印机、传真机、复印机、打印机/传真/复印机的复合装置。
根据本发明，在从安装过滤器的头部中排放包括可水分散着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨的喷墨记录装置中，其中将油墨的粘度调整到25℃下为6mPa·s到13mPa·s，着色剂的平均粒径为5nm到200nm，并且过滤器对该油墨的流体阻力在25℃的温度下为4.4×109Pa·s/m3到2.2×1010Pa·s/m3，并且头部压力为150mm aq.。它具有有利的效果，可以提供能以高可靠性和高图像质量进行记录的喷墨装置。
参考以下给出的实施例更详细地解释本发明，但是这些实施例不应该理解成限定本发明。除非另作说明，所有百分率和份数是以质量计。
生产实施例1
-黑色油墨的制备-
KM-9036(Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.，自分散炭黑)      50％
甘油                                             10％
1，3-丁二醇                                      15％
2-乙基-1，3-己二醇                               2％
2-吡咯烷酮                                       2％
表面活性剂(1-9)                                  1％
C13H27O(C2H4O)9H
有机硅消泡剂KS508(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，通过具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物，由此制得生产实施例1的油墨。该油墨在25℃下的粘度为7.6mPa·s，并且在该油墨中着色剂的平均粒径为102nm。
生产实施例2
-聚合物溶液A的制备-
将装备有搅拌器、温度计、氮气进口管、回流冷凝器和滴液漏斗的1升烧瓶用氮气充分吹扫后，混合11.2克苯乙烯、2.8克丙烯酸、12.0克甲基丙烯酸月桂酯、4.0克聚甲基丙烯酸乙二醇酯、4.0克苯乙烯大单体和0.4克巯基乙醇，并且加热到65℃。
然后，在2.5小时内，将由100.8克苯乙烯、25.2克丙烯酸、108.0克甲基丙烯酸月桂酯、36.0克聚甲基丙烯酸乙二醇酯、60.0克甲基丙烯酸羟乙酯、36.0克苯乙烯大单体、3.6克巯基乙醇、2.4克偶氮二甲基戊腈和18克甲乙酮组成的混合溶液滴加到该烧瓶中。在完成滴加该溶液之后，在0.5小时内，将由0.8克偶氮二甲基戊腈和18克甲乙酮组成的混合溶液滴加到该烧瓶中。
在65℃下将该溶液老化1小时。然后，向该烧瓶添加0.8克偶氮二甲基戊腈，并且将该溶液再老化1小时。在反应完成之后，向该烧瓶中添加364克甲乙酮，并且回收800克具有50％浓度的聚合物溶液A。
-包含颜料的聚合物微粒的水分散体的制备-
将28.0克聚合物溶液A、26.0克C.I.颜料黄97、13.6克1mol/L的氢氧化钾水溶液、20克甲乙酮和13.6克去离子水充分搅拌，然后用辊式研磨机捏合。将得到的浆料引入到200克去离子水中，然后对其进行充分搅拌。将其在蒸发器中蒸馏，除去甲乙酮和水，并且最后制得具有80nm的平均粒径的黄色聚合物颗粒的水分散体。
粒径通过Microtrac Inc.制造的粒度分析器UPA 150确定，其中将该溶液稀释到0.01％的颜料浓度。
-黄色油墨-
黄色聚合物微粒的分散体                           40％
甘油                                             8％
1，3-丁二醇                                      20％
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇                       2％
表面活性剂(1-8)                                  1.5％
C13H27O(C2H4O)7H
有机硅消泡剂KS508(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例2的油墨。该油墨在25℃下的粘度为7.8mPa·s。
生产实施例3
-包含颜料的聚合物微粒的水分散体的制备-
除了用C.I.颜料红122代替生产实施例2中的颜料以外，用与生产实施例2相同的方法制备平均粒径为140nm的品红色聚合物微粒的水分散体。
-品红色油墨-
品红色聚合物微粒的分散体    50％
甘油                        10％
1，3-丁二醇                 18％
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇                        2％
表面活性剂(1-8)                                   1.5％
C13H27O(C2H4O)7H
硅树脂消泡剂KS5010(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                          其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例3的油墨。该油墨在25℃的粘度为8.1mPa·s。
生产实施例4
-包含颜料的聚合物微粒的水分散体的制备-
除了用C.I.颜料蓝15:3代替生产实施例2中的颜料以外，用与生产实施例2相同的方法制备平均粒径为110nm的青色聚合物微粒的水分散体。
-青色油墨-
青色聚合物微粒的分散体                           40％
甘油                                             8％
1，3-丁二醇                                      20％
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇                       2％
表面活性剂(1-8)                                  1.5％
C13H27O(C2H4O)7H
有机硅消泡剂KS508(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制备生产实施例4的油墨。该油墨在25℃的粘度为7.9mPa·s。
<过滤器>
对于过滤器材料，优选不锈钢。通常使用SUS 304；也可以使用具有改进耐腐蚀性的SUS 316。从这些材料制造过滤器的实例是通过不锈钢纤维的织网制造(web manufacturing)，接着真空烧结并轧制而生产筛网过滤器的过程。可以通过特性泡点压力控制这些过滤器的渗透性。
用四种类型的过滤器进行评估。对于生产实施例1到4的油墨，这些过滤器在25℃下对每一种油墨的流体阻力在25℃的温度下和150mm aq的头部压力下测量。
当一段时间周期(T)内流过一定体积(V)的油墨时，在压力P下过滤器的流体阻力R可以通过R＝PT/V获得。
具体地说，流体阻力通过测定当油墨从150毫米的头部高度流出时每份质量(克)油墨的流出时间来计算。表1表示每一过滤器的泡点压力和流体阻力。
表1
Figure C20058003725100241
实施例1到2和对比例1到2
接下来，将上述生产实施例1到4的油墨填充到以下打印机中：打印机A，IPSiO G707，由Ricoh Co.，Ltd.制造，具有包括过滤器A的头部；打印机B，IPSiO G707，由Ricoh Co.，Ltd.制造，具有包括过滤器B的头部；打印机C，IPSiO G707，由Ricoh Co.，Ltd.制造，具有包括过滤器C的头部；和打印机D，IPSiO G707，由Ricoh Co.，Ltd.制造，具有包括过滤器D的头部。然后，进行如下评估(1)。
评估(1)-连续打印的性能评估-
在23℃的温度下和45％的相对湿度(下文称为RH)下评估连续打印性能。对于打印图案，在1000页上打印黑白字符图案，接着在400页上打印包括彩色图案的图像。在评估过程中没有进行喷嘴恢复操作如清洁。评估前后，打印喷嘴检测图案，以便发现喷嘴故障发生的次数；根据以下等级评估该次数。结果如表2所示。
等级：
等级A：喷嘴故障发生零次
等级B：喷嘴故障发生小于五次
等级C：喷嘴故障发生大于5次并且小于15次
等级D：喷嘴故障发生大于15次
表2
Figure C20058003725100251
表2所示结果表明：较大的流体阻力导致油墨供应不足，并且增加喷嘴故障发生的次数。另一方面，太小的流体阻力允许外来物质混杂，并且导致喷嘴故障。
评估(2)-连续打印的性能评估-
在10℃和15％RH下评估连续打印性能。对于打印图案，在1000页上打印黑白字符图案，接着在400页上打印包括彩色图案的图像。在评估过程中每150页进行一次清洁。评估前后，打印喷嘴检测图案，以便发现喷嘴故障发生的次数；根据以下等级评估该次数。结果如表3所示。
等级：
等级A：喷嘴故障发生零次
等级B：喷嘴故障发生小于五次
等级C：喷嘴故障发生大于5次并且小于15次
等级D：喷嘴故障发生大于15次
表3
Figure C20058003725100261
表3所示结果表明冷的温度条件增加油墨的粘度，导致高的流体阻力。因此，即使增加了清洁步骤，与评估(1)比较，打印机A的结果也变差了。
生产实施例5
-油墨的制备-
除了使用精制的油墨颜料并且使用平均粒径为90nm的品红色聚合物微粒的水分散体以外，使用与生产实施例3相同的方法制备生产实施例5的油墨。该油墨在25℃下的粘度为8.1mPa·s。而且，过滤器的泡点压力和流体阻力用与生产实施例1相同的方法测量。结果如表4所示。
表4
Figure C20058003725100262
实施例3到4和对比例3到4
除了使用生产实施例5的油墨以外，用过滤器A到D(也就是打印机A到D)进行如上所述的评估(1)和(2)。结果如表5所示。
表5
Figure C20058003725100271
表5的结果表明：可以通过使油墨结合具有较小颜料直径的来生产具有较高排放稳定性的喷墨记录装置。
生产实施例6
-油墨套的制备-
结合生产实施例1到4的油墨作为生产实施例6的油墨组件。
对比生产实施例1
-油墨组件的制备-
除了没有混合生产实施例6的表面活性剂和浸透剂以外，用与生产实施例6相同的方法制备对比生产实施例1的油墨组件。
对比生产实施例1的油墨组件中黑色油墨、黄色油墨、品红色油墨和青色油墨的粘度分别是6.3mPa·s、6.5mPa·s、6.8mPa·s和6.5mPa·s。
对比生产实施例2
-油墨组件的制备-
除了没有混合生产实施例6的浸透剂以外，用与生产实施例6相同的方法制备对比生产实施例2的油墨组件。
对比生产实施例2的油墨组件中黑色油墨、黄色油墨、品红色油墨和青色油墨的粘度分别是6.6mPa·s、6.8mPa·s、7.0mPa·s和6.8mPa·s。
对比生产实施例3
-油墨组件的制备-
除了没有混合生产实施例6的表面活性剂以外，用与生产实施例6相同的方法制备对比生产实施例3的油墨组件。
对比生产实施例3的油墨组件中黑色油墨、黄色油墨、品红色油墨和青色油墨的粘度分别是7.0mPa·s、7.3mPa·s、7.5mPa·s和7.4mPa·s。
实施例5和对比例5到7
用如生产实施例6和对比生产实施例1到3中所述获得的油墨组件进行性能评估。结果如表6所示。
评估(4)-打印质量的评估-
用每一种油墨组件以相同水平的打印速度的模式打印彩色图像。目视评估每一打印图像的字符渗色和颜色边界渗色。用普通纸进行评估。
评估的结果用以下等级表示：
等级A：没有渗色
等级B：少量渗色
等级C：一些渗色
等级D：明确的渗色
表6
  字符渗色   颜色边界渗色
  实施例5   A   A
  对比例5   D   D
  对比例6   C   C
  对比例7   C   C
表6中的结果表明：缺少表面活性剂和浸透剂的油墨组件具有严重的字符渗色和颜色边界渗色。该结果也表明：用实施例5的油墨套容易获得高的图像质量。
生产实施例7
-油墨套的制备-
除了甘油的量改为5质量％并且1，3-丁二醇的量改为23质量％以外，用与生产实施例4的油墨相同的方法制备生产实施例7的油墨。该油墨在25℃下的粘度为8.2mPa·s。
生产实施例8
-油墨的制备-
除了甘油的量改为23质量％并且1，3-丁二醇的量改为5质量％以外，用与生产实施例4的油墨相同的方法制备生产实施例8的油墨。该油墨在25℃下的粘度为6.8mPa·s。
实施例6到8
用生产实施例4、7和8的油墨进行如上所述的评估(4)。结果如表7所示。
表7
  油墨   字符渗色
  实施例6   生产实施例4   A
  实施例7   生产实施例7   A
  实施例8   生产实施例8   B
生产实施例9
-油墨的制备-
除了该油墨组合物还包含0.5质量％的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇以外，用与生产实施例2的油墨相同的方法制备生产实施例9的油墨。该油墨在25℃下的粘度为8.2mPa·s。
生产实施例10
-油墨的制备-
除了该油墨组合物还包含0.5质量％的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇以外，用与生产实施例4的油墨相同方法制备生产实施例10的油墨。该油墨在25℃下的粘度为8.4mPa·s。
实施例9和10
用生产实施例9和10的油墨进行有关字符渗色的评估(4)。该结果与没有添加剂的油墨的评估结果(即生产实施例2和4)相当。
实施例11到16
对生产实施例2、4、7、8、9和10的油墨进行评估(5)。结果如表8所示。
评估(5)-间歇打印检测-
采用由Ricoh Co.，Ltd.制造的具有喷嘴尺寸为31μm的喷墨打印机IPSiOJet 300作为评估装置。下面是该评估中的操作顺序：首先，进行30秒自由扫描，即不进行排放使滑架扫描一段时间；然后，在光泽膜上每喷嘴打印20滴以进行喷墨；最后，进行恢复作用(即吹扫50滴)。该顺序重复10次。
拍摄20滴中沿着喷射方向的第一点的放大照相图，并且根据以下等级进行目视评估：
等级：
等级A：在喷射方向没有干扰。点的尺寸正常并且排列成行。
等级B：在喷射方向没有干扰。点排列几乎成行但是尺寸小。
等级C：在喷射方向存在一些干扰，但该干扰没有延伸到第二行。
等级D：第一点延伸超过第二点的行。
等级E：没有排放液滴。
表8
  油墨   间歇打印检测
  实施例11   生产实施例2   B
  实施例12   生产实施例4   B
  实施例13   生产实施例7   C
  实施例14   生产实施例8   B
  实施例15   生产实施例9   A
  实施例16   生产实施例10   A
表8所示的结果表明：当甘油含量小于20质量％时，可靠性降低。另一方面，当甘油含量大于80质量％时，发生字符渗色。进一步，2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇的添加增强了排放可靠性。
生产实施例11
-油墨的制备-
首先，用以下配方制备颜料分散体。
-黄色颜料分散体-
C.I.颜料黄97            30％
聚氧乙烯油醚硫酸铵      15％
乙二醇                  30％
纯水                    其余
在混合上述组分之后，在湿润的砂磨机中进行分散，接着，进行离心，以便除去粗颗粒。结果，制得了黄色颜料分散体。
-黄色油墨-
黄色颜料分散体                                   20％
甘油                                             8％
3-甲基-1，3-丁二醇                               25％
2-乙基-1，3-己二醇                               2％
表面活性剂(1-7)                                  2％
C13H27O(C2H4O)5H
有机硅消泡剂KS531(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例11的油墨。该油墨在25℃下的粘度为6.6mPa·s。
生产实施例12
-油墨的制备-
首先，用以下配方制备颜料分散体。
-品红色颜料分散体-
C.I.颜料红122         30％
聚氧乙烯油醚硫酸铵    15％
甘油                  30％
纯水                  其余
混合上述组分之后，通过三辊式研磨机中进行分散，接着，进行离心，以便除去粗颗粒。结果，制得品红色颜料分散体。
-品红色油墨-
品红色颜料分散体                                 25％
甘油                                             7％
3-甲基-1，3-丁二醇                               23％
2-乙基-1，3-己二醇                               2％
表面活性剂(1-7)                                  1％
C13H27O(C2H4O)5H
有机硅消泡剂KS531(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例12的油墨。该油墨在25℃下的粘度为6.8mPa·s。
生产实施例13
-油墨的制备-
首先，用以下配方制备颜料分散体。
-青色颜料分散体-
C.I.颜料蓝15:3        30％
聚氧乙烯油醚硫酸铵    15％
乙二醇                30％
纯水                  其余
在混合上述组分之后，在湿润的砂磨机中进行分散，接着，进行离心，以便除去粗颗粒。结果，获得青色颜料分散体。
-青色油墨-
青色颜料分散体      15％
甘油                10％
3-甲基-1，3-丁二醇  20％
2-乙基-1，3-己二醇  2％
表面活性剂(1-7)                                   1％
C13H27O(C2H4O)5H
有机硅消泡剂KS531(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)   0.1％
去离子水                                          其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例13的油墨。该油墨在25℃下的粘度为6.5mPa·s。
生产实施例14
-油墨的制备-
首先，用以下配方制备颜料分散体。
-自分散的青色颜料分散体-
七十(70)份环丁砜注入到20份C.I颜料蓝15:3中。在油浴中将该溶液加热到120℃之后，添加10份氨基磺酸，以便磺化5小时。冷却该溶液，并且然后离心除去粗颗粒。结果，制得自分散的青色颜料分散体。
-青色油墨-
自分散青色颜料分散体                             50％
甘油                                             8％
1，3-丁二醇                                      20％
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇                       2％
表面活性剂(1-7)                                  1％
C13H27O(C2H4O)5H
有机硅消泡剂KS531(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得生产实施例14的油墨。该油墨在25℃下的粘度为7.3mPa·s。
实施例17到20
用生产实施例11到14的油墨进行如上所述的评估(5)。结果如表9所示。
表9
  油墨   间歇打印检测
  实施例17   生产实施例11   A
  实施例18   生产实施例12   A
  实施例19   生产实施例13   A
  实施例20   生产实施例14   A
表9所示的结果表明：通过使用自分散着色的油墨可以获得具有较高可靠性的油墨。
对比生产实施例4
-黑色油墨的制备-
KM-9036(Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.，自分散炭黑)      30％
甘油                                             5％
二甘醇                                           15％
2-乙基-1，3-己二醇                               2％
2-吡咯烷酮                                       2％
表面活性剂(1-9)                                  1％
C13H27O(C2H4O)9H
有机硅消泡剂KS508(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制得对比生产实施例4的油墨。该油墨的粘度为5.1mPa·s，并且在该油墨中着色剂的平均粒径为100nm。
对比生产实施例5
-黑色油墨的制备-
KM-9036(Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.，自分散炭黑)  50％
甘油                                         12％
1，3-丁二醇                                  30％
2-乙基-1，3-己二醇                           2％
2-吡咯烷酮                                       2％
表面活性剂(1-9)                                  1％
C13H27O(C2H4O)9H
有机硅消泡剂KS508(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)  0.1％
去离子水                                         其余
在室温下将上述配方的油墨组分充分混合，生产油墨组合物。然后，用具有1.2μm的平均孔径的膜式过滤器过滤所生成的油墨组合物；由此制备对比生产实施例5的油墨。该油墨的粘度为15.3mPa·s，并且在该油墨中着色剂的平均粒径为108nm。
对比例8到11
对对比生产实施例4和5的油墨进行如上所述的评估(1)和(2)。结果如表10所示。
表10
Figure C20058003725100351
此外，用对比生产实施例4和5的油墨进行如上所述的评估(4)。结果如表11所示。
表11
 油墨   字符渗色   颜色边界渗色
 对比生产实施例4   D   C
 对比生产实施例5   C   D
工业实用性
本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法可以用于基于喷墨记录方法的各种记录进行喷墨记录，如打印机、传真机、复印机、打印机/传真/复印机的复合装置。

Claims (15)

1.一种喷墨记录装置，包括：
油墨、和
具有过滤器的记录头，
其中包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨从该记录头排放，并且
该油墨在25℃下的粘度为6mPa·s到13mPa·s，该着色剂的体积平均粒径为5nm到200nm，并且过滤器对油墨的流体阻力为4.4×109Pa·s/m3到2.2×1010Pa·s/m3。
2.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该记录墨包括3质量％到15质量％的着色剂和10质量％到40质量％的湿润剂。
3.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该着色剂是颜料，该颜料被处理成在没有分散剂存在下在水中是可分散的和可溶解的中的至少一种，具有连接到该颜料的表面的至少一种亲水基。
4.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该着色剂是用表面活性剂和聚合物分散剂中的至少一种分散的颜料。
5.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该着色剂是包含颜料的聚合物乳液。
6.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该湿润剂包括一种或多种在20℃的温度下和60％的相对湿度下分别具有25质量％或更高的平衡含水量的多元醇。
7.根据权利要求6的喷墨记录装置，其中所述多元醇的一种是甘油，并且甘油的含量为整个湿润剂的20质量％到80质量％。
8.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中浸透剂包括至少一种在20℃下在水中具有溶解度为0.2质量％到5.0质量％的多元醇。
9.根据权利要求8的喷墨记录装置，其中该多元醇是2-乙基-1，3-己二醇。
10.根据权利要求8的喷墨记录装置，其中该多元醇是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
11.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该油墨包括2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇。
12.根据权利要求1的喷墨记录装置，其中该记录头包括多个加压液室、与该液室连通的孔径尺寸不大于35μm的喷嘴、油墨供应通道、用于油墨排放的转换方法、过滤器和引起负压的油墨仓。
13.根据权利要求12的喷墨记录装置，其中该转换方法是压电转换方法和热电转换方法中的任何一种。
14.一种喷墨记录方法，该方法使用喷墨记录装置，该喷墨记录装置包括油墨、和具有过滤器的记录头，
其中包括着色剂、湿润剂、表面活性剂和浸透剂的油墨从该记录头排放，并且该油墨在25℃下的粘度为6mPa·s到13mPa·s，该着色剂的体积平均粒径为5nm到200nm，并且过滤器对油墨的流体阻力为4.4×109Pa·s/m3到2.2×1010Pa·s/m3，
其中从喷嘴排放的液滴尺寸为3pL到40pL，喷射液滴的速度为6米/秒到20米/秒，驱动频率为1kHz或更高，并且分辨率为300dpi或更高。
15.根据权利要求14的喷墨记录方法，其中连续排放墨滴，并且多个墨滴在到达记录介质之前合并成一个较大的墨滴。
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