CN101368016A - 喷墨油墨,以及使用它的墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录 - Google Patents

Abstract

本发明的名称是喷墨油墨以及使用它的墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录。本发明提供一种至少包含着色剂、水、水不溶性树脂、氟表面活性剂和聚醚改性硅油的喷墨油墨，其中所述聚醚改性的硅油具有0.40至1.5的疏水值，并且所述疏水值被表达为方程1：疏水值＝A/B方程1，其中“A”表示在用四甲基硅烷作为参比物的所述聚醚改性硅油的¹H－NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在该¹H－NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

Description

喷墨油墨，以及使用它的墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录

技术领域

[0001]本发明涉及适合用于通过喷墨法进行图像记录的喷墨油墨，以及使用所述喷墨油墨的墨盒(ink cartridge)、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录。

背景技术

[0002]相比其它记录方法，喷墨记录具有优点，这是因为由于该过程比其它记录方法的过程简单，它有利于全彩色化；并且甚至采用简单配置的装置也能得到高分辨率图像。

[0003]近年，与OA打印机对加速和更高图像质量的技术改进相关，对图像质量、颜色相位、色饱和、光泽度和耐久性(耐划伤性、耐标记性等)的要求变得更加严格。

[0004]为了用标准纸实现高图像质量，有效的是降低油墨的表面张力和增加对标准纸的润湿性以提高彩色显影性质。此外，水不溶性树脂可有效地添加到油墨中以提高图像耐久性。

[0005]举例来说，日本专利申请公开(JP-A)2003-226827公开了一种包含聚合物细粒、水不溶性或水溶性差的着色剂、水溶性有机溶剂和氟表面活性剂的油墨。然而，这种具有较低表面张力并且包含氟表面活性剂的油墨存在问题，因为喷嘴板(nozzle plate)容易润湿并且难于确保排墨稳定性(discharge stability)。

[0006]另外，JP-A2004-10733公开了一种包含水溶性溶剂、着色剂、水和聚合物的油墨，所述聚合物在一个分子中至少含有烯化氧部分、芳族环部分和羧基部分。JP-A2004-10733还公开了“在排墨口周围进行疏液体处理”和“一种包含硅氧烷表面活性剂、氟表面活性剂等的油墨”。然而，JP-A2004-10733没有公开硅氧烷表面活性剂的种类，并且在JP-A2004-10733中提出的具有较低表面张力且包含氟表面活性剂的油墨难于确保抗墨性(ink repellency)。

[0007]JP-A 2007-154021公开了用于喷墨记录的水性分散体，其包含可自分散颜料、聚合物颗粒和含有聚硅氧烷骨架的化合物，以及含有所述水性分散体的水性油墨。然而，该油墨具有25mN/m至50mN/m的表面张力，其并不打算获得一种具有更低表面张力的油墨，并且喷嘴板没有进行特别处理。

[0008]因此，本发明的发明人提出在喷墨喷嘴中喷嘴板的抗墨层中添加有机硅树脂，以降低喷墨油墨的表面张力并且增加对记录介质的润湿性，因此提高了彩色显影性质(JP-A2005-138383)。根据JP-A2005-138383，油墨的彩色显影性质可以被提高，但是由于打印机的加速和使用频率的增加，油墨需要不但在初始抗墨性方面而且在机械耐久性如抗擦拭性方面优良。当使用传统喷墨油墨时，能保证初始抗墨性，但是连续打印之后干燥的油墨固着(fix)到抗墨层上，导致差的抗墨性。

[0009]JP-A2008-95089公开了一种包含水、水溶性有机溶剂、水可分散性树脂、颜料和作为表面活性剂的氟表面活性剂和硅氧烷表面活性剂中任意一种的油墨，但是没有提到油墨固着(fixation)到抗墨层。实际上，油墨固着到抗墨层的问题没有被所提出的配方解决。

发明内容

[0010]本发明的一个目的是提供一种能防止固着到抗墨层并且排墨稳定性优良的喷墨油墨，以及使用所述喷墨油墨的墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和喷墨记录。

[0011]本发明基于本发明人所做出的上述发现，并且解决上述问题的方法被描述如下。

[0012]<1>一种喷墨油墨，其至少包含着色剂、水、水不溶性树脂、氟表面活性剂和聚醚改性硅油，其中所述聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值，并且所述疏水值被表达为方程1：

疏水值＝A/B              方程1

[0013]其中“A”表示在用四甲基硅烷作为参比物的该聚醚改性硅油的¹H-NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在该¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

[0014]<2>根据<1>所述的喷墨油墨，其中所述着色剂是颜料分散体，其中颜料用非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂之一来分散。

[0015]<3>根据<2>所述的喷墨油墨，其中所述非离子表面活性剂是通式(1)所示化合物中至少一种：

                         通式(1)

[0016]其中R₁表示烷基——其具有1至20个碳原子、芳烷基或烯丙基，“1”是0至7的整数，和“n”是20至200的整数。

[0017]<4>根据<1>所述的喷墨油墨，其中所述着色剂是可自分散颜料。

[0018]<5>根据<1>所述的喷墨油墨，其中所述着色剂是染料。

[0019]<6>根据<1>至<5>中任一项所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(2)所示的化合物：

CF₃CF₂(CF₂CF₂)_m—CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH    通式(2)

[0020]其中，“m”是0至10的整数，和“n”是0至40的整数。

[0021]<7>根据<1>至<5>中任一项所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(3)所示的化合物：

                          通式(3)

其中，Rf表示含氟的基团，和“m”、“n”和“p”分别是整数。

[0022]<8>根据<1>至<5>中任一项所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(4)所示的化合物：

                         通式(4)

[0023]其中Rf表示含氟的基团，和“q”是整数。

[0024]<9>根据<1>至<8>中任一项所述的喷墨油墨，其中所述水不溶性树脂是树脂乳状液。

[0025]<10>根据<9>所述的喷墨油墨，其中所述树脂乳状液包含选自聚氨酯树脂乳状液、苯乙烯-丙烯酸树脂乳状液、丙烯酰基-有机硅树脂乳状液和氟树脂乳状液中至少一种。

[0026]<11>根据<10>所述的喷墨油墨，其中所述聚氨酯树脂乳状液是阴离子可自乳化醚聚氨酯树脂乳状液。

[0027]<12>一种喷墨记录方法，其包括通过将刺激施加到根据<1>至<11>中任一项所述的喷墨油墨，从喷墨单元喷射喷墨油墨，从而在记录介质上记录图像，其中所述喷墨单元包含记录头，提供有油墨排出开口的记录头表面具有抗墨层。

[0028]<13>根据<12>所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层由氟材料和硅氧烷材料中任意一种组成。

[0029]<14>根据<12>至<13>中任一项所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层具有0.2μm或更小的表面粗糙度Ra。

[0030]<15>根据<12>至<14>中任一项所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层如此形成，以致在与所述抗墨层的开口中心线垂直的平面上的横截面积随着其与基底材料(base material)表面的距离而连续增加，所述抗墨层形成于提供有油墨排出开口的所述记录头中所述开口附近的表面上。

<16>根据<12>至<15>中任一项所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层具有5mN/m至40mN/m的临界表面张力。

[0031]<17>一种喷墨记录装置，其包含喷墨单元，所述喷墨单元被配置为，通过向根据<1>至<11>中任一项所述的喷墨油墨上施加刺激，喷出喷墨油墨以在记录介质上记录图像，其中所述刺激是选白执、压力、振动和光的至少一种。

[0032]<18>一种墨盒，其包含含有根据<1>至<11>任一项所述的喷墨油墨的容器。

[0033]<19>一种油墨记录，其包含通过用根据<1>至<11>任一项所述的喷墨油墨在记录介质上记录的图像。

[0034]本发明的喷墨油墨至少包含着色剂、水、水不溶性树脂、氟表面活性剂和聚醚改性硅油，其中所述聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值，如用四甲基硅烷(TMS)作为参比物、使用所述聚醚改性硅油的¹H-NMR谱所测试，并且该疏水值被表达为上述方程1。

[0035]因为全氟烷基在本发明的喷墨油墨中包含的氟表面活性剂中具有防油性，因此所述包含氟表面活性剂的油墨具有对抗墨层的优良防粘性，其中亲油性基团被连接到其表面上。因此，认为油墨固着到包含有机硅树脂的抗墨层是由于油墨中着色剂和水不溶性树脂的干燥引起的。

[0036]因此，添加到油墨中的聚醚改性硅油的亲水亲油平衡受到关注并且被研究，并且发现，特别地，疏水值与油墨定影到抗墨层有关，而且油墨固着到抗墨层可以通过调节聚醚改性硅油的疏水值到0.40至1.5来防止。一般而言，亲水亲油平衡是就HLB值来讨论的，然而油墨固着到抗墨层与HLB值无关，并且不能仅仅就HLB值来解释(参见表6)。当疏水值为0.40至1.5时，硅油中疏水位的比例增加，使得硅油容易被吸收在水不溶性树脂上。因此，水不溶性树脂表面的亲水化防止油墨固着到抗墨层上，因此提高了排墨稳定性。当该疏水值低于0.40时，硅油没有充分被吸收在水不溶性树脂上，因此导致油墨固着到抗墨层上。当该疏水值大于1.5时，亲水位的比例相对减少，因此水不溶性树脂的表面没有充分亲水化，并且未表现出防止油墨固着的作用。

[0037]本发明的喷墨记录装置至少包含喷墨单元，其被配置为，通过施加刺激(能量)到喷墨油墨而喷射本发明的喷墨油墨，以在记录介质上记录图像，并且该刺激是选自热、压力、振动和光中至少一种。在喷墨记录装置中，该喷墨单元将能量施加到本发明的喷墨油墨上以喷射喷墨油墨，用于记录图像，因此获得排墨稳定性和高质量图像。

[0038]本发明的喷墨记录方法是这样的喷墨记录方法，其包括通过施加刺激到根据<1>至<11>中任一项所述的喷墨油墨来从喷墨单元喷射喷墨油墨，以在记录介质上记录图像，其中喷墨单元包含记录头，提供有油墨排出开口的记录头表面具有抗墨层，因此获得排墨稳定性和高质量图像。

[0039]本发明中使用的墨盒包含含有本发明的喷墨油墨的容器。该墨盒适合用于采用该喷墨记录方法的打印机和类似物。用包含在墨盒中的喷墨油墨进行记录，从而获得排墨稳定性和高质量图像。

[0040]按照本发明的油墨记录包含通过用本发明的喷墨油墨在记录介质上记录的图像。按照本发明的油墨记录可在各种记录介质上保持具有优良色调的高质量图像。

附图说明

[0041]图1显示本发明中使用的墨盒的实例的示意图。

[0042]图2显示在图1显示的包括箱体(外壳)的墨盒的实例的示意图。

[0043]图3显示本发明喷墨记录装置的实例的透视说明图。

[0044]图4显示一示意图，其阐明了本发明的喷墨记录装置的全部配置的实例。

[0045]图5显示本发明的喷墨头的实例的示意放大图。

[0046]图6显示本发明的喷墨头的实例的放大截面图。

[0047]图7显示本发明的喷墨头主要部分的实例的放大截面图。

[0048]图8显示本发明喷墨头的喷嘴板的实例的横截面图。

[0049]图9A显示本发明喷墨头的喷嘴板的实例的示意说明图。

[0050]图9B显示本发明喷墨头的喷嘴板的另一实例的示意说明图。

[0051]图9C显示本发明喷墨头的喷嘴板的又一实例的示意说明图。

[0052]图10A显示用于比较的喷墨头的喷嘴板实例的示意说明图。

[0053]图10B显示用于比较的喷墨头喷嘴板的另一实例的示意说明图。

[0054]图10C显示用于比较的喷墨头喷嘴板的又一实例的示意说明图。

[0055]图11显示一种状态，其中抗墨层通过用分配器涂布有机硅树脂而形成。

[0056]图12A显示根据本发明的针尖端涂布孔与喷嘴板上涂布宽度之间的关系，所述喷嘴板是涂布目标。

[0057]图12B显示根据常规技术的针尖端涂布孔与喷嘴板上涂布宽度之间的关系，所述喷嘴板是涂布目标。

[0058]图13显示使用分配器的涂布操作。

[0059]图14显示一种状态，其中由有机硅树脂组成的抗墨层以期望深度在喷嘴内壁上形成。

[0060]图15显示在本发明中使用的喷墨头的实例并且显示一种状态，其中喷嘴孔通过激基激光器加工而形成。

[0061]图16显示用于喷嘴孔形成的激基激光器加工装置结构的实例。

[0062]图17A显示用作喷嘴形成部件的基底材料的材料。

[0063]图17B显示SiO₂薄膜层在树脂膜表面上形成的步骤。

[0064]图17C显示含氟防水剂被涂布在SiO₂薄膜层的表面上的步骤。

[0065]图17D显示使沉淀的防水膜保持在空气中的步骤。

[0066]图17E显示粘贴粘合带的步骤。

[0067]图17F显示形成喷嘴孔的步骤。

[0068]图18示意性地显示在通过生产喷墨头的方法生产喷墨头中使用的装置的实例。

具体实施方式

(喷墨油墨)

[0069]本发明的喷墨油墨至少包含着色剂、水、水不溶性树脂、氟表面活性剂和聚醚改性硅油，并且包含水溶性有机溶剂和渗透剂，并且进一步包含其它成分，若需要的话。

[0070]该喷墨油墨被用于喷墨记录装置，该装置至少包含具有如随后描述的抗墨层的喷墨头，并且该喷墨油墨可被防止固着到具有抗墨层的喷嘴板，以及具有优良排墨稳定性的性质。

-聚醚改性硅油-

[0071]包含在该喷墨油墨中的聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值。该疏水值被表达为方程1：

疏水值＝A/B              方程1

[0072]其中“A”表示在用四甲基硅烷(TMS)作为参比物的该聚醚改性硅油的¹H-NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

[0073]在这里，在¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值相应于聚醚改性硅油中亲水位如聚氧乙烯、聚氧丙烯或类似物的氢原子数目，并且0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值相应于聚醚改性硅油中结合到Si元素上的烷基(疏水位)的氢原子数目。当该疏水值——其是0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值与3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值的比值——被调节至0.40或更大时，在硅油中的疏水位的比例增加。因此，该硅油倾向于被吸收在水不溶性树脂中，并且因此该水不溶性树脂的表面被亲水化以防止固着到具有疏水性表面的抗墨层上。

[0074]注意，该积分值没有包括在作为参比物的四甲基硅烷(TMS)谱以及TMS旋转边带(spinning sideband)中的峰面积的积分值。

[0075]通过方程1表达的疏水值优选地为0.40至1.5，并且更优选地为0.40至1.2。当该疏水值低于0.40时，该硅油没有充分被吸收在水不溶性树脂上，因此导致油墨固着。另一方面，当该疏水值大于1.5时，亲水位的比例相对减少，因此水不溶性树脂的表面没有充分亲水化，并且没有呈现出防止油墨固着的作用。

[0076]在这里，该¹H-NMR谱测量是在下述条件下用“JEOLJNM-A400FT NMR SYSTEM”(由JEOL Ltd.制造)测量的：样品浓度＝1％，按质量计；溶剂：氘化氯仿(CDCl₃)；积分数＝128；和温度：室温。当样品不具有足够的溶解度时，溶剂如DMSO、DMF-d7、THF-d8、丙酮-d6、甲醇-d4、重水和己烷-d14可以以这种顺序使用。首先溶解样品的溶剂被使用。疏水值通过将测得的值四舍五入为两位小数表示。

[0077]这种聚醚改性硅油在二甲基聚硅氧烷的侧链上具有聚氧化烯基团，其是环氧乙烷和环氧丙烷的加合物，并且可以使用商业上可得到的该产品。该商业上可得到的聚醚改性硅油的实例包括DOWCORNING TORAY L-7604(由Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)和KF-353(由Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.制造)。

[0078]在喷墨油墨中聚醚改性硅油的量按质量计优选地为0.05％至3％，并且按质量计更优选地为0.1％至2％。

-着色剂-

[0079]作为着色剂，(1)通过用非离子表面活性剂分散颜料得到的颜料分散体、(2)可自分散颜料和(3)染料中的任一种可被合适地使用。

[0080]包含这些着色剂(1)至(3)之一和水不溶性树脂的油墨通常固着在包含有机硅树脂的抗墨层上，但是，如上所述，一定的聚醚改性硅油被包含在油墨中以防止油墨固着。

[0081](1)通过用非离子表面活性剂分散颜料得到的颜料分散体

[0082]该颜料没有特别限定并且可根据目的合适地选择。举例来说，可以使用无机颜料或有机颜料。

[0083]有机颜料的实例包括偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、二噁嗪颜料、靛蓝颜料、硫代靛蓝颜料、芘系颜料、异吲哚啉酮颜料、苯胺黑颜料、偶氮甲碱颜料和若丹明B色淀颜料。

[0084]无机颜料的实例包括炭黑、氧化铁、氧化钛、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、铁蓝、镉红、铬黄和金属颗粒。

[0085]颜料的颜色没有特别限定并且可根据目的合适地选择。举例来说，可使用黑色颜料和彩色颜料。这些颜料可单独使用或结合使用。

[0086]黑色颜料的实例包括炭黑(C.I.颜料黑7)如炉黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑，金属如氧化铜、氧化铁、(C.I.颜料黑11)和氧化钛，和有机颜料如苯胺黑(C.I.颜料黑1)。

[0087]彩色颜料尤其是用于黄色油墨的实例包括C.I.颜料黄1(坚牢黄G)、2、3、12(双偶氮黄AAA)、13、14、16、17、20、23、24、34、35、37、42(黄色氧化铁)、53、55、73、74、75、81、83(双偶氮黄HR)、86、93、95、97、98、100、101、104、108、109、110、114、117、120、125、128、129、137、138、139、147、148、150、151、153、154、155、166、168、180、185。

[0088]用于洋红油墨的颜料的实例包括C.I.颜料红1、2、3、5、7、9、12、17、22(坚牢亮猩红)、23、31、38、48:1(永固红2B(Ba))、48:2(永固红2B(Ca))、48:3(永固红2B(Sr))、48:4(永固红2B(Mn))、49:1、52:2、53:1、57:1(亮胭脂红6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(若丹明6G色淀)、83、88、92、97、101(氧化铁红)、104、105、106、108(镉红)、112、114、122(二甲基喹吖酮)、123、146、149、166、168、170、172、175、176、178、179、180、184、185、190、192、193、202、209、215、216、217、219、220、223、226、227、228、238、240、254、255、272。

[0089]用于青色油墨的颜料的实例包括C.I.颜料蓝1、2、3、15(铜酞菁蓝R)、15:1、15:2、15:3(酞菁蓝G)、15:4、15:6(酞菁蓝E)、16、17:1、22、56、60、63、64、翁蓝4和翁蓝60。

[0090]用于中间色即红、绿和蓝的颜料的实例包括C.I.颜料红177、194、224；C.I.颜料橙16、36、43、51、55、59、61、71；C.I.颜料紫3、19、23、29、30、37、40、50和C.I.颜料绿7、36。

[0091]作为黑色颜料，炭黑被优选使用。优选的炭黑是通过炉法和槽法生产的，并且具有15nm至40nm的主要粒径，BET法所测定的50m²/g至300m²/g的比表面积，4mL/100g至150mL/100g的DBP油吸收量，0.5％至10％的挥发部分和2至9的pH值。

[0092]由于高浓度，具有6或更低的pH的酸性炭黑是特别优选的。[0093]作为彩色颜料，C.I.颜料黄13、17、55、74、93、97、98、110、128、139、147、150、151、154、155、180、185；C.I.颜料红122、202、209；C.I.颜料蓝15:3、15:4是特别优选的。

[0094]颜料的平均粒径没有特别限定并且可根据目的合适地选择。它优选地为10nm至150nm，更优选地为20nm至100nm并且还是更优选地30nm至80nm。当该平均粒径大于150nm时，印刷图像的色饱和可能降低，并且此外，油墨贮存期间变稠和聚结以及印刷期间喷嘴堵塞可能容易发生。另一方面，当颜料的平均粒径小于10nm时，耐光性下降和存储稳定性倾向于变差。

[0095]颜料的平均粒径是指在颗粒折射系数1.51、颗粒密度1.4g/cm³和纯水参数作为溶剂参数的条件下，在23℃下用MICROTRAC UPA-150(由NIKKISO CO.、LTD.制造)，在用纯水稀释至按质量计0.01％的颜料浓度(质量浓度)的样品上测量的平均粒径(D50)。

[0096]颜料用非离子表面活性剂分散以降低颜料的粒径和颗粒分布宽度，并且在固着到喷嘴板上的油墨中颜料粗颗粒的量下降，以降低在擦拭期间由油墨中粗颗粒的摩擦引起的对抗墨层的损害，并且因此油墨较少地固着到喷嘴板上。

[0097]非离子表面活性剂没有特别限定并且可根据颜料的种类合适地选择。其实例包括聚氧乙烯烷基醚如聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚；聚氧乙烯烷基苯基醚如聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚；聚氧乙烯α-萘基醚、聚氧乙烯β-萘基醚、聚氧乙烯单苯乙烯基苯基醚、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚、聚氧乙烯烷基萘基醚、聚氧乙烯单苯乙烯基萘基醚、聚氧乙烯二苯乙烯基萘基醚，和聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。此外，其实例进一步包括其中上述非离子表面活性剂的聚氧乙烯部分被聚氧丙烯取代的表面活性剂；和通过使含芳香环的化合物与福尔马林缩合制备的化合物，如聚氧乙烯烷基苯基醚。

[0098]非离子表面活性剂的亲水亲脂平衡(HLB)优选地为12至19.5，并且更优选地为13至19。当HLB小于12时，表面活性剂没有均匀分散在分散介质中，对分散稳定性产生不利影响。当HLB大于19.5时，分散剂较少地粘附到颜料上，对分散稳定性产生不利影响。

[0099]作为非离子表面活性剂，通式(1)所示的化合物被特别优选地使用。通过用该化合物分散颜料，颜料的平均粒径变得更小并且颗粒分布可以变窄。

                           通式(1)

[0100]其中，R₁表示烷基——具有1至20个碳原子、烯丙基或芳烷基，“1”是0至7的整数，和“n”表示20至200的整数。

[0101]在R₁中，具有1至20个碳原子的烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基(正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基)、戊基(正戊基、异戊基、新戊基、环戊基等)、己基(正己基、异己基、环己基等)、庚基(正庚基、异庚基等)、辛基(正辛基、异辛基、叔辛基等)、壬基(正壬基、异壬基等)、癸基(正癸基、异癸基等)、十一烷基(正十一烷基、异十一烷基等)、十二烷基(正十二烷基、异十二烷基等)；和环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。

[0102]芳烷基的实例包括苄基、苯乙基、2-甲基苄基、3-甲基苄基和4-甲基苄基。

[0103]在通式(1)中，“n”优选地为20至200的整数，并且更优选地为25至60的整数。当“n”是小于20的整数时，分散稳定性下降，并且颜料可能具有较大的平均粒径，因此色饱和倾向于差。另一方面，当“n”是大于200的整数时，油墨可能具有高粘度，并且它倾向于难于通过喷墨方法进行印刷。

[0104]非离子表面活性剂的亲水基团优选地为聚氧乙烯基团。原因不清，然而亲水基团优选地为聚氧乙烯基团，这是由于它能适当地将电荷保持在颜料颗粒表面上并且能降低油墨的发泡性能。

[0105]通式(1)所示的非离子表面活性剂的实例包括聚氧乙烯(n＝7)辛基醚、聚氧乙烯(n＝20)β-萘基醚、聚氧乙烯(n＝40)β-萘基醚和聚氧乙烯(n＝60)β-萘基醚。在这些当中，聚氧乙烯(n＝40)β-萘基醚是特别优选的。

[0106]作为分散剂，阴离子表面活性剂也优选地被使用。阴离子表面活性剂的实例包括聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐、聚氧乙烯单苯乙烯基苯基醚硫酸盐、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚硫酸盐、聚氧乙烯烷基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸盐、聚氧乙烯单苯乙烯基苯基醚磷酸盐、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚磷酸盐、聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚羧酸盐、聚氧乙烯单苯乙烯基苯基醚羧酸盐、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚羧酸盐、萘磺酸盐-福尔马林缩合物、三聚氰胺磺酸盐-福尔马林缩合物、磺基琥珀酸二烷基酯、二磺基琥珀酸烷基酯、聚氧乙烯二磺基琥珀酸烷基酯、磺基乙酸烷基酯、α-烯烃磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、烷基磺酸盐、N-酰基氨基酸盐、酰基酞和肥皂。在这些当中，聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚和聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚的硫酸盐或磷酸盐是特别优选的。

[0107]颜料分散体可通过将水、颜料和作为分散剂的阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂混合，并且用砂磨机、均质器、球磨机、颜料混合器、超声分散器等将它们分散而制备的。

(2)可自分散颜料

[0108]可自分散颜料是指这样的颜料，其中至少一个亲水性基团被直接或通过另一原子团键合到颜料表面，并且其可被稳定地分散，而不使用分散剂。

[0109]具有电离性的亲水性基团被优选使用，并且阴离子型和阳离子型是特别优选的。

[0110]阴离子亲水性基团的实例包括-COOM、-SO₃M、-PO₃HM、-PO₃M₂、-SO₂NH₂、-SO₂NHCOR(其中M表示氢原子、碱金属、铵或有机铵；R表示具有1至12个碳原子的烷基、任选取代的苯基或任选取代的萘基)。在本发明中，-COOM和-SO₃M被键合到颜料表面的着色剂被优选使用。获得带阴离子电的颜料的方法的实例包括用次氯酸钠氧化颜料的方法、磺化方法和用重氮盐引起反应的方法。

[0111]亲水性基团中“M”所表示的碱金属的实例包括锂、钠和钾。有机铵的实例包括一至三甲基铵、一至三乙基铵和一至三甲醇铵。获得带阴离子电的颜料的方法的实例包括通过将-COONa引入到颜料表面的方法，例如用次氯酸钠氧化颜料的方法、磺化方法和用重氮盐引起反应的方法。

[0112]季铵基团优选地作为上述键合到颜料表面的阳离子亲水性基团。更优选地使用这样的颜料——其中下述季铵基团中至少一种被键合到颜料表面。

[0113]亲水性基团可以通过另一原子团键合到颜料表面上。其它原子团的实例包括具有1至12个碳原子的烷基、任选取代的苯基或任选取代的萘基。代表上述亲水性基团通过另一原子团键合到颜料表面上的情况的具体实例包括-C₂H₄COOM(其中M表示烷基金属或季铵)、-PhSO₃M(其中Ph表示苯基并且M表示碱金属或季铵)和-C₅H₁₀NH₃ ⁺。

[0114]在引入亲水性基团之前的颜料基体没有特别限定并且可以根据目的合适地选自在(1)颜料分散体中所述的那些。可自分散炭黑是特别优选的。

(3)染料

[0115]当染料被用作着色剂时，色调优良的油墨可以获得。染料的实例包括水溶性染料、油溶性染料和分散性染料。

[0116]水溶性染料基于其色指数被划分成酸性染料、直接染料、碱性染料、活性染料和食品染料，并且优选的是使用具有高的耐水性和耐光性的染料。

[0117]酸性染料和食品染料的实例包括C.I.酸性黄17、23、42、44、79、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、289；C.I.酸性蓝9、29、45、92、249；C.I.酸性黑1、2、7、24、26、94；C.I.食品黄3、4；C.I.食品红7、9、14；和C.I.食品黑1、2。

[0118]直接染料的实例包括C.I.直接黄1、12、24、26、33、44、50、86、120、132、142、144；C.I.直接红1、4、9、13、17、20、28、31、39、80、81、83、89、225、227；C.I.直接橙26、29、62、102；C.I.直接蓝1、2、6、15、22、25、71、76、79、86、87、90、98、163、165、199、202；和C.I.直接黑19、22、32、38、51、56、71、74、75、77、154、168、171。

[0119]碱性染料的实例包括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、64、65、67、70、73、77、87、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、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、155；和C.I.碱性黑2、8。

[0120]活性染料的实例包括C.I.活性黑3、4、7、11、12、17；C.I.活性黄1、5、11、13、14、20、21、22、25、40、47、51、55、65、67；C.I.活性红1、14、17、25、26、32、37、44、46、55、60、66、74、79、96、97；和C.I.活性蓝1、2、7、14、15、23、32、35、38、41、63、80、95。

[0121]喷墨油墨中着色剂的量优选地为按质量计1％至15％，更优选地为按质量计2％至12％，并且仍是更优选地为按质量计3％至10％。当着色剂的量按质量计小于1％时，着色能力不足，并且图像亮度倾向于较差。当着色剂的量按质量计大于15％时，油墨的存储稳定性下降并且获得的是阴暗图像。

-氟表面活性剂-

[0122]通过将氟表面活性剂包含在油墨中，油墨对纸的润湿性可以被提高，而不会削弱颜料细粒或染料的稳定性。随着油墨对纸的润湿性的提高，具有较少渗墨(ink bleed)的高度彩色显影图像可以获得。

[0123]氟表面活性剂没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其实例包括全氟烷基磺酸盐、全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磷酸盐、全氟烷基环氧乙烷加合物、全氟烷基甜菜碱和全氟烷基氧化胺化合物。在这些当中，通式(2)、(3)或(4)所示的化合物就可靠性而言是特别优选的。

CF₃CF₂(CF₂CF₂)_m—CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH    通式(2)

[0124]其中，“m”是0至10的整数并且“n”是0至40的整数。

                         通式(3)

[0125]其中，Rf表示含氟的基团，如CF₃、CF₂CF₃等；“m”、“n”和“p”分别是整数，“m”是6至25的整数，“n”是1至4的整数，并且“p”是1至4的整数。

                       通式(4)

[0126]其中Rf表示含氟的基团并且“q”是整数。

[0127]氟表面活性剂没有特别限定并且可根据目的合适地选择，而且可以使用适当合成的氟表面活性剂或商业上可得到的产品。

[0128]其实例包括S-144和S-145(由Asahi Glass Co.制造)；FC-170C、FC-430和FRORARD FC4430(由Sumitomo 3M Ltd.制造)；FSO、FSO-100、FSN、FSN-100和FS-300(由DuPont制造)；FT-250和FT-251(由Neos Co.制造)；和PF-151N、PF-136A、PF-156A(由OMNOVA Solutions Inc.制造)。在这些当中，FSO、FSO-100、FSN、FSN-100和FS-300(由DuPont制造)是特别优选的，原因在于它们提供优良的印刷质量和存储稳定性。这些非离子氟表面活性剂可单独使用或组合使用。

[0129]油墨中加入的氟表面活性剂的量优选地为按质量计0.1％至10％，并且更优选地为按质量计0.1％至5％。当氟表面活性剂的量按质量计小于0.1％时，渗透性的显著提高效应不可能获得。当该量按质量计大于10％时，油墨的粘度增加，引起高温条件下存储时油墨聚结，对油墨可靠性产生不利影响。

-水不溶性树脂-

[0130]作为水不溶性树脂，就油墨排出稳定性、图像质量和印刷的耐久性而言，树脂乳状液被优选使用。树脂乳状液当达到记录介质如纸上时具有变稠和聚结的特性，并且具有抑制着色成分渗透和促进在纸上定影的作用。某些种类的树脂乳状液通过在纸上形成膜具有提高印刷的抗磨损性的作用。而且，树脂乳状液被加入到油墨中，以便提高颜料的分散稳定性。然而，抗墨层的耐久性下降，这是由于油墨容易固着到抗墨层上。

[0131]树脂乳状液没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其例子包括苯乙烯-丙烯酸树脂、丙烯酸有机硅树脂、聚氨酯树脂和氟树脂。在这些当中，聚氨酯树脂是特别优选的。

[0132]当乳状液树脂被用作生产颜料油墨的原料或在油墨用乳状液树脂生产后，该乳状液树脂应当以O/W乳状液存在。

[0133]聚氨酯树脂乳状液被分成两种类型，即，通过用乳化剂与常用的相对亲水的聚氨酯树脂进行乳化的乳状液；和可自乳化乳状液，其中能作为乳化剂的官能团通过共聚引入到树脂本身中。两种类型的聚氨酯乳状液都可以被使用，然而需要注意在颜料与乳状液颗粒之间的分散稳定性上的细微差别，这取决于颜料油墨成分的组合情况。在颜料和分散剂的各种组合中，具有恒定优良的分散稳定性的组合是阴离子可自乳化聚氨酯乳状液树脂。当使用这种乳状液树脂时，就颜料的定影特性和分散稳定性而言，醚聚氨酯树脂比聚酯聚氨酯树脂或聚碳酸酯聚氨酯树脂更优选。原因没有弄清，然而许多非醚聚氨酯树脂具有弱的耐溶剂性并且当在高温条件下存储时可能聚结。

[0134]对于树脂乳状液，可使用商业上可得的产品。商业上可得的树脂乳状液的实例包括J-450、J-734、J-7600、J-352、J-390、J-7100、J-741、J74J、J-511、J-840、J-775、HRC-1645和HPD-71(苯乙烯-丙烯酸树脂乳状液，其由Johnson Polymer Inc.制造)；UVA383MA(丙烯酰基-有机硅树脂乳状液，由BASF Corporation制造)；AP4710(丙烯酰基-有机硅树脂乳状液，由SHOWA HIGHPOLYMER CO.LTD.制造)；SF460、SF460S、SF420、SF110、SF300和SF361(聚氨酯树脂乳状液，由Nippon Unicar Company Limited制造)；和FE4300、FE4500和FE4400(氟树脂乳状液，由ASAHI GLASS CO.，LTD.制造)。这些树脂乳状液可组合使用。将树脂乳状液适当组合以提高图像质量和图像耐久性同时保持油墨的存储稳定性。

[0135]以树脂固体含量计算，喷墨油墨中树脂乳状液的量优选地为按质量计0.1％至20％，并且更优选地为按质量计0.2％至10％。当树脂乳状液的含量按质量计小于0.1％时，落在记录介质上后的树脂量不足以覆盖颜料，因此抗磨损性的作用小。当树脂乳状液的含量按质量计大于20％时，它倾向于难于通过喷墨方法进行印刷，这是由于该油墨的粘度过高。

-水溶性有机溶剂-

[0136]在喷墨油墨中可使用如下描述的水溶性有机溶剂，以使油墨具有期望特性、防止油墨干燥并且提高本发明的油墨的各个成分的溶解稳定性。

[0137]水溶性有机溶剂没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其例子包括多元醇，如乙二醇、二甘醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇、三甘醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、丙三醇、1，2，6-己三醇、2-乙基-1，3-己二醇、乙基1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和汽油(petriol)；多元醇烷基醚，如乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、四甘醇单甲醚和丙二醇单乙醚；和多元醇芳基醚，如乙二醇单苯基醚和乙二醇单苄基醚；含氮的杂环化合物如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑啉酮和ε-己内酰胺、γ-丁内酰胺；酰胺，如甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺；胺，如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺；含硫的化合物，如二甲基亚砜、环丁砜(sulfolan)和硫代二乙醇；碳酸异丙烯酯和碳酸亚乙酯。这些溶剂可单组使用或组合使用。在这些当中，就防止油墨干燥所引起的喷嘴堵塞——其是水份蒸发所引起的油墨排出故障——而言，以及就防止提高所形成图像的色饱和而言，1，3-丁二醇、二甘醇、三甘醇和丙三醇是特别优选的。

[0138]在喷墨油墨中加入的水溶性有机溶剂的量优选地为按质量计10％至50％，并且更优选地为按质量计5％至40％。当此量小于按质量计10％时，干燥后油墨粘度变得非常高。当此量大于按质量计50％时，油墨的粘度变得更高并且此外当它被印刷时文字质量变差。

-渗透剂-

[0139]渗透剂调节油墨的表面张力，以便提高对喷墨头和记录器件的润湿性。因此，图像压缩性能(packing property)得到提高，并且由空气泡引起的记录故障可以不容易发生。

[0140]渗透剂没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其例子包括多元醇烷基醚和多元醇芳基醚，如二甘醇单苯基醚、乙二醇单苯基醚、乙二醇单烯丙基醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单丁醚、三甘醇单丁醚、四甘醇氯苯基醚；二醇，如2-乙基-1，3-己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇和2，2-二甲基-1，3-丙二醇；低级醇，如聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、乙醇和2-丙醇。在这些当中，作为多元醇烷基醚，二甘醇单丁醚被优选使用，并且作为具有6个或更多个碳原子的二醇，2-乙基-1，3-己二醇和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇被优选使用。二醇被优选使用，这是因为水不溶性树脂较少聚结。喷墨油墨中渗透剂的量优选地为按质量计0.1％至20％，并且更优选地为按质量计0.5％至10％，但它取决于渗透剂的类型和期望的性质。当此量按质量计小于0.1％时，渗透性不足。当此量按质量计多于20％时，对微粒化性质产生不利影响。

[0141]其它成分没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其它成分的例子包括防沫剂、pH调节剂、防腐剂/抗真菌剂、防锈剂、抗氧化剂、UV吸收剂、氧吸收剂和耐光剂。

[0142]防沫剂没有特别限定并且可根据目的合适地选择。其例子包括硅氧烷防沫剂、聚醚防沫剂和脂肪酸酯防沫剂。这些防沫剂可单独使用或组合使用。在这些当中，就破坏泡沫作用的优良性而言，硅氧烷防沫剂是优选的。

[0143]防腐剂/抗真菌剂的例子包括1，2-苯并噻唑啉-3-酮、无水醋酸钠、山梨酸钠、2-嘧啶硫醇-1-氧化钠(2-pyridinethiol-1-oxide sodium)、苯甲酸钠和五氯苯酚钠(pentachlorophenol sodium)。

[0144]pH调节剂没有特别限定并且根据目的可使用任何物质，只要它能调节pH至7或以上，而不对要制备的油墨产生不利影响。pH调节剂的例子包括胺，如二乙醇胺和三乙醇胺；碱金属元素的氢氧化物，如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾；氢氧化铵、氢氧化季铵、氢氧化季鏻；和碱金属的碳酸盐，如碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾。

[0145]防锈剂的实例包括酸性亚硫酸盐、硫代硫酸钠、硫代二甘醇酸铵、亚硝酸二异丙基铵、四硝酸季戊四醇酯和亚硝酸双环己基铵。

[0146]抗氧化剂的例子包括酚类抗氧化剂(包括受阻酚系抗氧化剂)、胺抗氧化剂、硫抗氧化剂和磷抗氧化剂。

[0147]本发明的喷墨油墨通过下列步骤生产：至少将着色剂、水、水不溶性树脂、氟表面活性剂、聚醚改性硅油和其它成分——如果需要的话——分散或溶解在水性溶剂里，并且然后搅拌和混合——如果必要的话。分散操作可以用砂磨机、均质器、球磨机、颜料混合器和超声分散器进行，并且搅拌和混合可以通过用使用通常的搅拌桨的搅拌器、磁力搅拌器和高速分散器进行。

[0148]本发明喷墨油墨的物理特性没有特别限定并且可根据目的合适地选择。例如，其粘度、表面张力和pH优选地落在下述范围内。

[0149]25℃下油墨粘度优选地为5mPa·s至20mPa·s，并且更优选地为6mPa·s至15mPa·s。当粘度高于20mPa·s时，排墨稳定性可能难于确保。

[0150]25℃下油墨的表面张力优选地具有20mN/m至40mN/m。当表面张力小于20mN/m时，记录介质上出现渗墨，并且不可能得到稳定的喷墨。当表面张力大于40mN/m时，油墨不能充分渗透入记录介质并且干燥时间可能较长。

[0151]油墨的pH优选地为7至10。

[0152]本发明喷墨油墨的颜色没有特别限定并且可根据目的合适地选择。颜色的实例包括黄、洋红、青和黑色。当记录通过用使用两种或更多种颜色的油墨组进行时，多色图像能够被记录，并且当记录通过用使用全彩色组合的油墨组进行时，彩色图像能够被记录。

[0153]本发明的喷墨油墨能被有利地用在使用下列喷墨头的打印机上：所谓的压力型喷墨头，其中压电元件被用作压力产生单元，其给处于油墨通道中的油墨加压以使形成油墨通道的壁表面的振动板变形，并且油墨通道的内部体积被改变，然后油墨滴被排出(参见日本专利申请公开(JP-A)2-51734)；所谓的热型喷墨头，其使用产生热的电阻器来加热油墨通道中的油墨并且产生气泡(参见JP-A61-59911)；和静电喷墨头，其中形成油墨通道的壁表面的振动板被对着电极放置，并且所述振动板借助于振动板和电极之间产生的静电力而变形，由此油墨通道的内部体积被改变，然后油墨滴被排出(参见JP-A6-71882)。

[0154]本发明的喷墨油墨可以被合适地用于采用喷墨记录方法的图像记录装置(打印机等)的各种领域中。例如喷墨油墨可被用在这样的打印机上，所述打印机具有通过在打印期间、打印之前或打印之后在50℃至200℃的温度加热记录纸和喷墨油墨以促使打印定影的功能。喷墨油墨可特别适用于本发明的墨盒、喷墨记录、喷墨记录装置和喷墨记录方法。

(墨盒)

[0155]在本发明使用的墨盒中，本发明的喷墨油墨被包含在容器内。墨盒可以具有其它根据需要适当选择的组分。

[0156]容器不受特别限制，并且其形状、结构、大小和材料可以根据目的适当地选择。例如，优选至少具有由铝层压膜、树脂膜或类似物形成的油墨袋的容器。

[0157]下面将参考图1和2解释墨盒。此处，图1显示了本发明使用的墨盒的实例，图2也显示了在图1中所示的墨盒200，其包括箱体(外壳)。

[0158]如在图1中所示，在墨盒200中，墨袋241从油墨进料口242被填充油墨，并且空气被去除，然后油墨进料口242通过熔融粘结被封闭。当使用墨盒时，由橡胶部件制成的油墨排出口243被装置主体的针刺破，油墨被供应到装置中。

[0159]墨袋241由诸如不渗透性的铝层压膜的包装材料制成。如在图2中所示，墨袋241通常被包含在塑料盒箱体(外壳)244中，并且可以通过可拆卸地安装在各种喷墨记录装置上来使用。

[0160]本发明使用的墨盒含有本发明的喷墨油墨，并且可以通过可拆卸地安装在各种喷墨记录装置上来使用。通过可拆卸地安装在本发明的下述喷墨记录装置上，其可以被特别有利地使用。

(喷墨记录装置和喷墨记录方法)

[0161]本发明的喷墨记录装置至少含有喷墨单元，并且进一步包括根据需要适当选择的其它单元，例如刺激产生单元和控制单元。

[0162]本发明的喷墨记录方法至少包括喷墨步骤，并且进一步包括根据需要适当选择的其它步骤，如刺激产生步骤和控制步骤。

[0163]本发明的喷墨记录方法可以通过本发明的喷墨记录装置适当地进行，并且喷墨步骤可以通过喷墨单元适当地进行。同样，其它步骤可以通过其它单元适当地进行。

-喷墨步骤和喷墨单元-

[0164]喷墨步骤是喷射本发明的喷墨油墨的步骤，以便通过向喷墨油墨施加刺激而在记录介质上记录图像。

[0165]喷墨单元是配置为喷射本发明的喷墨油墨以便通过向喷墨油墨施加刺激而在记录介质上记录图像的单元。喷墨单元不受特别限制，其实例包括喷墨头。

[0166]喷墨头的实例包括所谓的压力型喷墨头，其中压电元件被用作压力产生单元，该压力产生单元向位于油墨通道中的油墨加压以使形成油墨通道壁表面的振动板变形，油墨通道的内部体积被改变，然后墨滴被排出(参见日本专利申请公开(JP-A)2-51734)；所谓的热敏型喷墨头，其使用发热电阻来加热油墨通道中的油墨并产生气泡(参见JP-A61-59911)；和静电喷墨头，其中形成油墨通道壁表面的振动板与电极相对放置，并且振动板通过在振动板与电极之间产生的静电力而变形，借此油墨通道的内部体积被改变，墨滴被排出(参见JP-A6-71882)。

[0167]刺激例如可以通过刺激产生单元产生，并且刺激不受特别限制，并可以根据目的适当地选择。其实例包括热(温度)、压力、振动和光。这些刺激中的每一种可以单独或组合使用。在这些刺激中，热和压力是优选的。

[0168]刺激产生单元的实例包括加热器、加压器、压电元件、振动发生器、超声振荡器和光。其具体实例包括压电激发器，如压电元件；热激发器，其通过使用热电转换元件如放热电阻元件，利用由液体的膜沸腾引起的相变；形状记忆合金激发器，其利用由温度变化引起的金属相变；以及静电激发器，其利用静电力。

[0169]喷墨油墨的喷射方面不受特别限制，并且根据刺激的种类等而变。在刺激是“热”的情况中，例如存在这样的方法，其中对应于记录信号的热能利用热敏头等被施加至记录头中的喷墨油墨，通过热能在喷墨油墨中产生气泡，并且喷墨油墨通过气泡的压力作为墨滴从记录头的喷嘴孔排出。同时，在刺激是“压力”的情况中，例如存在这样的方法，其中向结合至位于记录头中的油墨流动路径、被称为压力室的部位的压电元件施加电压，该压电元件弯曲，压力室的体积减小，因此喷墨油墨作为墨滴从记录头的喷嘴孔排出。

[0170]期望的是，所喷射的喷墨油墨滴例如大小是3×10^-15m³至40×10^-15m³(3pL至40pL)，排出速率是5m/s至20m/s，驱动频率为1kHz或更大，以及分辨率为300dpi或更大。控制单元不受特别限制并且可以根据目的适当地选择，只要其能够控制上述单元的操作。其实例包括诸如定序器和计算机这样的装置。

[0171]任何材料可以用作抗墨层(ink repellent layer)的材料，只要其防水。具体而言，其实例包括硅氧烷防水材料和氟防水材料。

[0172]在室温下可固化的液体有机硅树脂或弹性体作为硅氧烷防水材料是已知的，并且抗墨层优选通过将它们中的一种涂敷在基底材料表面上并使其在室温下保持在空气中以诱导聚合以便固化来形成。

[0173]通过加热可固化的液体有机硅树脂或弹性体也已知作为硅氧烷防水材料，并且抗墨层优选通过将它们中的一种涂敷在基底材料表面上并通过加热固化来形成。

[0174]通过紫外线(UV)辐射可固化的液体有机硅树脂或弹性体也已知作为硅氧烷防水材料，并且抗墨层优选通过将它们中的一种涂敷在基底材料表面上并通过用紫外光照射来形成。

[0175]硅氧烷防水材料的粘度优选为1,000cp(厘泊)或更小。

[0176]关于氟防水材料，各种材料是已知的，然而，此处，必需的防水性通过将全氟聚氧乙烷和改性全氟聚氧乙烷(perfluoropolyoxethane)的混合物(商品名：OPTOOL DSX，由DaikinIndustries，Ltd.制造)沉积成

至(0.1nm至3nm)的厚度得到。试验结果显示，在厚度为

(1nm)、

(2nm)和

(3nm)的OptoolDSX膜的防水性和耐擦拭性方面没有差别。

因此，考虑到成本，氟防水层的厚度优选为至

(0.1nm至2nm)。粘性材料被施用于树脂膜的压敏粘合带被附着至氟防水层的表面并辅助激基激光器过程。

[0177]喷墨单元中的喷墨头的喷嘴板表面具有含有机硅树脂的抗墨层。

[0178]有机硅树脂是具有由Si和O组成的硅氧烷键作为基本骨架的树脂，并且以各种构造商业可得，如油、树脂和弹性体，并且除在本发明中是重要的抗墨性(ink repellency)之外，其被提供有各种物理性质，如耐热性、防粘性、防泡沫性以及粘合性。有机硅树脂包括在室温下可固化的有机硅树脂、热可固化有机硅树脂、紫外线可固化树脂等，并且有机硅树脂可以根据生产方法和应用来选择。

[0179]在喷嘴表面上形成含有有机硅树脂的抗墨层的方法实例包括：将液体有机硅树脂材料真空蒸发，从而在喷嘴表面上形成抗墨层的方法；将硅油进行等离子体聚合，从而在喷嘴表面上形成抗墨层的方法；抗墨层通过诸如旋涂、浸渍、喷涂的涂布方法形成的方法；以及通过电涂形成抗墨层的方法。当抗墨层是通过非电涂的方法形成时，喷嘴板的喷嘴孔和背表面用光致抗蚀剂、水溶性树脂等掩蔽，并且形成抗墨层，然后将光致抗蚀剂从喷嘴板的背表面剥掉并去除，从而含有有机硅树脂的抗墨层可以只在喷嘴板的表面上形成。需要注意，当利用强碱性剥离剂剥去光致抗蚀剂时，剥离剂可能会损伤抗墨层。

[0180]含有机硅树脂的抗墨层具有优选为0.1μm至5.0μm的厚度，更优选为0.1μm至1.0μm。当抗墨层的厚度小于0.1μm时，在喷墨头被长时期使用的情况下，抗擦拭性可能是差的，并且抗墨性可能退化。当厚度大于5.0μm时，生产成本可能增加，因为抗墨层被过度加厚。

[0181]抗墨层的表面粗糙度Ra优选为0.2μm或更小。通过使表面粗糙度Ra为0.2μm或更小，有可能降低在擦拭过程中擦拭残余物的量。

[0182]图8和9A至9C是本发明喷墨头的喷嘴板的截面图。

[0183]在本实施方式中，为喷墨头的基底材料的喷嘴板32通过Ni电铸产生，为有机硅树脂膜的抗墨层31具有优选为0.2μm或更小的表面粗糙度(Ra)。

[0184]在填充油墨的过程中，如在图9C中所示，弯月面(液体表面)P是在由有机硅树脂膜组成的抗墨层31和喷嘴板32的边界部分形成的。

[0185]抗墨层被如此形成，使得在垂直于抗墨层开口中心线的平面的横截面积随着距离基底材料的距离而连续增加，所述抗墨层在提供有油墨排出开口(喷嘴)的喷墨头中开口附近的表面上形成。

[0186]抗墨层优选在开口附近具有弯曲的表面形状。此外，在开口附近、在包括该开口中心线的平面的横截面中的抗墨层曲线的曲率半径优选等于或大于抗墨层的厚度。此外，同样优选的是，在包括开口中心线的平面的横截面中从开口边缘到开口附近的抗墨层的曲线基本为圆弧形曲线，并且该圆弧的曲率半径优选等于或大于抗墨层的厚度。经过包括开口中心线的平面的横截面中的开口边缘的抗墨层的切线优选与包括该边缘的喷嘴部件表面形成小于90度的角。[0187]喷嘴板32的开口这样提供，使得通过垂直于由图9A至9C中点划线表示的中心线的平面形成的横截面基本具有圆形，其中该中心线为中心。此外，在喷嘴板32中的油墨排出表面上形成的抗墨层31被这样形成，使由垂直于中心线的平面形成的开口部分的横截面积随着与喷嘴板32的距离而连续增加。

[0188]更具体而言，如在图9A中所示，在抗墨层31的开口部分，在开口附近自喷嘴板32的开口边缘的曲线具有曲率半径为“r”的圆形形状。该曲率半径r优选等于或大于在该开口部分附近的区域外的抗墨层31的厚度d。

[0189]厚度“d”是在为开口部分的圆形部分之外的抗墨层31的厚度，并且优选为最大的抗墨层厚度。

[0190]因此，与喷嘴板32连接的抗墨层31的开口部分具有无尖锐边缘的形状(没有尖锐部分的光滑曲线)，并且是没有突出区域的曲线。因此，当其用由诸如橡胶的材料形成的擦拭物擦拭时，可以防止抗墨层31与喷嘴板32由于尖锐部分被擦拭物抓住而导致的分离。

[0191]此外，如在图9B中所示，经过沿包括喷嘴板32的开口中心线的平面的横截面中的开口边缘的抗墨层31的切线优选与包括连接至开口部分边缘的喷嘴板32的开口边缘在内的喷嘴板32的表面形成小于90度的角θ。

[0192]当开口部分边缘处的抗墨层31的切线与喷嘴板32的表面之间的角θ小于90度时，如在图9C中所示，具有优良稳定性的弯月面(液体表面)P在抗墨层31和喷嘴板32的边界部分中形成，弯月面P在该部分中形成的可能性可被极大降低。结果是，因为弯月面形成表面被稳定，在利用包括喷嘴板32的喷墨头的图像形成装置中图像形成过程中油墨排出稳定性能够得到改善。

[0193]在室温下可固化的液体有机硅树脂优选被用作在本实施方式中所使用的有机硅树脂，并且甚至更优选固化是通过水解反应完成的树脂类型。在下述实施例中，使用SR2411(由Dow Corning TorayCo.，Ltd.制造)。

[0194]下面的表1显示通过评价本实施方式的喷墨头中从喷嘴板32的开口边缘到开口边缘附近的抗墨层31的形状以及喷嘴附近的油墨残余物的出现、边缘分离和排墨稳定性所得到的结果。

表1

[0195]在表1中所示的结果证明，当显著尖锐的顶端包含在抗墨层31的边缘部分(在开口部分边缘的附近)中时，在喷嘴周围观察到油墨残余物，并且由于擦拭出现了边缘分离。

[0196]在圆形形状的情况下，没有油墨残余物出现，为了比较如通过图10A中实例所示的r<d的结构，观察到一些边缘分离，在如图10B所示的θ>90°的结构中，墨滴的排出是不稳定的。

[0197]此外，当r<d以及θ>90°时，如在图10C中所示，在油墨填充过程中弯月面(液位)P可以在抗墨层31和喷嘴板32的边界部分中形成，并且弯月面Q可以在面向抗墨层31′的开口部分中心的凸起部分(其为这样的部分，其中垂直于开口部分中的中心线的横截面的面积是最小的)中形成。结果是，在使用包括喷嘴板32的喷墨头的喷墨记录装置中的图像记录过程中，油墨排出稳定性有时可能变化。

[0198]下面将描述用于制造上述实施方式的喷墨头的喷嘴部件的方法。

[0199]图11显示了一种结构，在该结构中抗墨层31是通过用本实施方式的分配器34涂敷有机硅树脂形成的。

[0200]分配器34被布置用于将硅氧烷溶液涂敷在由Ni电铸制造的喷嘴32的油墨排出表面侧，并且通过扫描分配器34可以选择性地在喷嘴板32的油墨排出表面上形成抗墨层31，如在上述图8和图9A至9C所示，同时从针35的尖端排出硅氧烷溶液并且在喷嘴板32与针35的尖端之间保持预定的恒定间隔。

[0201]在本实施方式中所用的有机硅树脂是在常温下可固化的有机硅树脂(SR2411，由Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造，并且粘度为10mPa·s)。在喷嘴孔和喷嘴板的背表面观察到一些硅氧烷累积。以上述方式选择性形成的抗墨层31(有机硅树脂膜)具有1.2μm的厚度和0.18μm的表面粗糙度(Ra)。

[0202]如图12A所示，本实施方式的针35尖端处的涂布口被确保具有等于作为涂敷目标的喷嘴板32的涂敷宽度的宽度。结果是，整个涂覆目标的涂敷可以通过在涂敷方向扫描分配器34一次来完成。

[0203]因此，用于涂敷操作的扫描方向可以仅为一个方向，并且如在图12B中所示，可以不进行改变方向以在相反方向进行扫描。此处，如在图12B中所示，常规针35的尖端比喷嘴板32的涂敷宽度窄得多。因此，为了完成整个扫描目标的扫描，必需通过改变用于涂敷操作的扫描方向90°、移动针的尖端并且在相反方向进行扫描来进行多个方向的扫描。结果是，具有均一厚度的涂膜难于在整个涂敷目标上得到。

[0204]根据本实施方式，针35尖端处涂敷口的宽度被确保等于作为涂敷目标的喷嘴板32的涂敷宽度，借此可以在整个涂敷目标上得到均一的涂层厚度，并且喷嘴板的表面能够以优良的精确度涂完。

[0205]图13显示了使用本实施方式的分配器34的涂敷操作。基本构造与图11所示的相同，但是硅氧烷溶液被涂敷，同时从喷嘴板32的喷嘴孔(开口)喷出气体36。作为气体36，可以使用不容易参与与待被涂敷的硅氧烷的化学反应的多种气体。例如，可以使用空气。通过实施涂敷，同时从喷嘴孔喷出气体36，可仅在喷嘴表面上形成抗墨层31(有机硅树脂膜)，而不包括喷嘴板32的喷嘴孔。

[0206]此外，当通过使用类似的硅氧烷溶液进行涂敷，但没有如上所述喷出气体36，然后在硅氧烷溶液已经渗透至预定深度之后从喷嘴32喷出气体36时，可能在喷嘴的内壁上形成由有机硅树脂组成的抗墨层至期望的深度(例如，大约几微米(μm))，如图14所示。因此，除了在油墨排出表面上的上述抗墨层31之外，非常薄的抗墨层31a(在开口内壁上的抗墨层)可以从喷嘴板32的开口边缘形成至预定的深度。

[0207]使用EPDM橡胶(橡胶硬度50°)对以上述方式生产的喷嘴板的抗墨层31进行擦拭。得到的结果显示，喷嘴板的抗墨层31针对1,000次的擦拭能够保持优良的抗墨性。将在其上形成有抗墨层的喷嘴部件在70℃浸入油墨中14天。得到的结果证实，甚至在浸入之后，可以保持不变的抗墨性。

[0208]图15显示在本发明中使用的喷墨头的实例，并且显示了喷嘴孔是通过激基激光器处理形成的状态。喷嘴板43是将树脂部件121和高刚性部件125用热塑性粘合剂126连接起来得到的。SiO₂薄膜层122和含氟防水层123连续层压在树脂部件121的表面上，所需直径的喷嘴孔44在树脂部件121中形成，并且连接至喷嘴孔44的喷嘴连接口127在高刚性部件125中形成。SiO₂薄膜层122是通过产生相对小量的热形成的，也就是说，在树脂部件不受热影响的范围内的温度下形成。更具体而言，优选的方法包括溅射、离子束气相沉积、离子镀膜、CVD(化学气相沉积)和P-CVD(等离子体化学气相沉积)。

[0209]从加工时间和材料成本的观点看，优选的是，SiO₂薄膜层122的厚度是在确保粘合强度的范围内的最小需要厚度。这是因为如果厚度太大，其有时会妨碍借助激基激光器的喷嘴孔的形成。因此，在一些情况中，部分SiO₂薄膜层122未被充分处理，并且即使在树脂部件121中获得良好的喷嘴形状，未处理的部分仍保留。因此，可以说，合适的厚度在1

至300

(0.1nm至30nm)的范围内，在该范围内可以确保优良的粘合强度，并且在激基激光器处理过程中，没有SiO₂薄膜层122保留。甚至更优选的范围是10

至100

(1nm至10nm)。测试结果显示，甚至在30

(3nm)的SiO₂膜厚度下，得到了足够的粘合，并且没有与激基激光器可处理性有关的问题。此外，在300

(30nm)的膜厚下观察到特别小的处理残余物，而当该厚度超过300

(30nm)时，产生相当多的处理残余物，这些残余物产生了不能使用的异常喷嘴形状。

[0210]图16显示用于喷嘴孔形成的激基激光器处理装置的结构实例。从激光产生器81发射的激基激光束82通过镜83、85、88被反射并被引导到达处理台90。光束扩展器84、遮片86、场镜87和图像形成光学系统89被提供在光程的预定位置处，借此激光束82到达处理台90，以便获得对特定处理目标而言优化的激光束。处理目标(喷嘴板)91被置于处理台90上并接收激光束。处理台90是熟知的XYZ台，如果必要，其被配置使得处理目标91可以被移动，以便在期望的位置用激光束照射。激基激光器的应用在此被解释，但是可以使用多种激光器，条件是它们是能够进行烧蚀处理的短波长UV激光器。

[0211]图17A至图17F示意地图示了在制造本发明所用的喷墨头方法中用于制造喷嘴板的过程。

[0212]图17A显示了用作喷嘴形成部件的基底材料的材料。此处，例如，Kapton(商品名)的无粉末膜——其为由DuPont制造的聚酰亚胺膜——被用作树脂膜121。在典型的聚酰亚胺膜中，颗粒如SiO₂(硅石)被加至膜材料中以改进在卷状膜处理装置中的可操作性(滑动能力)。当喷嘴孔形成利用激基激光束进行时，有时得到异常的喷嘴形状，原因在于SiO₂(硅石)颗粒难于用激基激光器处理。因此，在本发明中，使用未添加SiO₂(硅石)颗粒的膜。

[0213]图17B显示了其中SiO₂薄膜层122在树脂膜121表面上形成的步骤。在真空室中进行的溅射方法适于形成SiO₂薄膜层122。薄膜层122的适当膜厚是几埃至200(20nm)。此处，形成厚度为10

至50

(1nm至5nm)的SiO₂薄膜层122。利用溅射方法——其中Si被溅射，然后SiO₂膜通过用O₂离子轰击Si表面而形成——就改进SiO₂膜与树脂膜121的粘合强度、得到均一致密膜以及改善防水膜的耐擦拭性都是有效的。

[0214]图17C显示了含氟防水剂123a被涂敷在SiO₂薄膜层122之上的步骤。采用旋涂机、辊涂机、丝网印刷或喷涂机的方法可以用于涂敷含氟防水剂，但是通过气相沉积形成膜的方法更有效，原因在于其改善了防水膜的粘合性。甚至更好的效果可以利用真空沉积获得，这是在如图17B所示形成SiO₂薄膜层122之后直接在真空室中进行真空沉积而实施的。在常规方法中，一旦SiO₂薄膜层122已经形成，则工件从真空室中移走。结果是，杂质等附着至工件表面，从而降低粘合。已知多种材料作为含氟防水材料。此处，关于油墨所需的防水性可以通过使用全氟聚氧乙烷、改性全氟聚氧乙烷、它们的混合物作为氟无定形化合物来获得。上述由Daikin Industries，Ltd.制造的Optool DSX被称为“烷氧基硅烷-封端改性的全氟聚醚。”

[0215]图17D显示了使沉积的防水膜保持在空气中的步骤。借助该过程，含氟防水剂123a和SiO₂薄膜层122通过存在于空气中的湿气化学结合，并形成含氟防水层223。

[0216]图17E显示粘贴粘合带124的步骤。粘合带124被粘附在用含氟防水层123涂敷的表面上。粘合带124被粘附，使得无气泡产生。在气泡产生的情况下，在存在气泡的位置处打开的喷嘴孔的质量有时由于处理过程中外来物质的粘合而变差。

[0217]图17F显示了形成喷嘴孔44的步骤。在该步骤中喷嘴孔44通过用激基激光器从聚酰亚胺膜121的一侧照射而形成。在喷嘴孔44形成之后，粘合带124被剥离。此处，省略对高刚性部件125的解释，该高刚性部件125用于改进喷嘴板43的刚性，其参考图15进行了解释，但是在应用高刚性部件的情况下，该步骤在示于图17D中的步骤与示于图17E中的步骤之间实施。

[0218]图18示意地图示了在通过用于制造在本发明中所用的喷墨头的方法制造喷墨头时所用的装置。

[0219]该装置执行由Optical Coating Laboratory Inc.(OCLI，USA)开发并且用于生产显示器等的消反射膜和防污染膜的所谓“metamodeprocess(元模式过程)”。如图18所示，Si溅射器202、O₂离子枪203、Nb溅射器204和Optool沉积单元205被布置为围绕鼓210的四个位置中的工作台，并且整个结构被布置在真空室中。首先，用Si溅射器202溅射Si，然后通过用O₂离子枪203使用O₂离子轰击Si得到SiO₂。Nb和Optool DSX然后用Nb溅射器204和Optool沉积单元205适当地进行气相沉积。在消反射膜的情况中，在Nb和SiO₂被堆叠以获得必要数目的预定厚度的层之后进行气相沉积。在本发明的情况下，消反射膜的功能不是必需的。因此，Nb不是必需的，并且SiO₂和Optool DSX每个可以被沉积一层。在这种装置的情况下，如上所述，Optool DSX的气相沉积可以在SiO₂薄膜122已经被沉积之后直接在真空室中进行。

[0220]抗墨层具有优选为5mN/m至40mN/m的临界表面张力，更优选为5mN/m至30mN/m。当临界表面张力超过30mN/m时，在长期使用中喷嘴板被油墨过度润湿的现象发生。结果是，在反复印刷时油墨排出轨线弯曲或墨滴异常形成有时发生。另一方面，当临界表面张力超过40mN/m时，喷嘴板的过度湿润自开始就发生，由此油墨排出轨线弯曲或墨滴异常形成自开始就发生。

[0221]在实际的实施中，示于表2中的抗墨材料被涂敷在铝板上并通过加热干燥，产生具有抗墨层的喷嘴板。在测量抗墨层的临界表面张力时得到的结果示于表2中。

[0222]此处，可以通过Zisman方法发现临界表面张力。因此，具有已知表面张力的液体被滴到抗墨层上，测量接触角θ，通过绘制对x轴的液体表面张力以及对y轴的cosθ，得到向右下降的直线(Zisman绘图)。在直线是Y＝1(θ＝0)的点处的表面张力可以被计算为临界表面张力γc。适于发现临界表面张力的其它方法的实例包括Fowkes方法、Owens和Wendt方法以及Van Oss方法。

[0223]类似于用于制造喷墨头的上述方法，通过使用具有抗墨层的喷嘴板来制造喷墨头。下述青色油墨被喷在其上。油墨的喷射过程被录像并进行观察。对于所使用的所有喷嘴板，精确的雾化和优良的排墨稳定性得到证实。该结果示于表2中。

<青色油墨>

[0224]适量的离子交换水被加至按质量计20.0％的含有铜酞菁颜料的聚合物超细微粒分散体、按质量计23.0％的3-甲基-1，3-丁二醇、按质量计8.0％的甘油、按质量计2.0％的2-乙基-1，3-己二醇、作为含氟表面活性剂的按质量计2.5％的FS-300(由DuPont制造)、作为防腐剂/抗菌剂的按质量计0.2％的Proxel LV(由Avecia Co.，Ltd.制造)、和按质量计0.5％的2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇中，以得到按质量计100％，然后用孔径为0.8μm的膜滤器进行过滤。如此制备青色颜料。

表2

 

	产品名称	临界表面张力	排墨稳定性
				Dow Corning TorayCo.，Ltd.	SR2411	21.6mN/m	优良
Shin-Etsu ChemicalCo.，Ltd.	KBM7803	16.9mN/m	优良
				Shin-Etsu ChemicalCo.，Ltd.	KP801M	6.6mN/m	优良

[0225]下面将参考附图描述本发明喷墨记录装置的一个实施方式。

[0226]示于图3中的喷墨记录装置含有装置主体101、进纸盘102——其用于装载纸并且被安装在装置主体101上、出纸盘103——其用于存放上面已经记录(形成)图像的纸并且被安装在装置主体101上。装置主体101中的上盖111的顶部表面基本是平的，装置主体101中的前盖的前表面112相对于顶部表面不垂直地向后倾斜，并且，向前突出的(前侧)出纸盘103和进纸盘102位于倾斜的前表面112之下。此外，在前表面112的端部，墨盒装载单元104在低于上盖111的位置处从前表面112向前突出，并且含有控制键和显示器的控制板105被布置在墨盒装载单元104的上表面上。墨盒装载单元104具有前盖115，其能够打开和关闭，以便可拆卸地安装在墨盒上。

[0227]在装置主体101内，如在图4和5所示，盒133被支撑，以便其能在主扫描方向通过导杆131和支柱132滑动，所述导杆131和支柱132是在左侧板和右侧板(未示出)之间的横向上延伸的导向部件，并且盒可以通过主扫描电动机(未示出)在图5中箭头所示的方向上移动进行扫描。

[0228]在盒133中，由排出黄色、青色、洋红和黑色墨滴的四个喷墨头组成的记录头134被装备，以使多个油墨排出口被排列在垂直于主扫描方向的方向上，并且墨滴排出方向朝下。可以使用由记录头134组成的记录头，其含有下述激发器作为能量产生单元用于排出油墨：压电激发器，如压电元件；热激发器，其通过使用热电转换元件如放热电阻元件，利用由液体的膜沸腾引起的相变；形状记忆合金激发器，其利用由温度变化引起的金属相变；或静电激发器，其利用静电力。

[0229]盒133携带子罐135用于向记录头134供应各种颜色的油墨。从装载到墨盒装载单元104中的墨盒，通过油墨供应管(未示出)，子罐135被供应本发明的油墨。

[0230]另一方面，可以从载纸单元(压力盘)141和分离垫144——其面向进纸辊143并且用具有高摩擦系数的材料制造——一张接一张地输送纸张142的半月形辊(进纸辊)143被提供作为用于输送纸张142的进纸单元，所述纸张142被装载在进纸盘102的载纸单元(压力盘)141上，并且分离垫144朝向进纸辊143偏置。

[0231]提供下述作为用于传送从在记录头134之下进纸单元送入的纸张142的传送单元：传送带151，用于静电吸引纸张142并传送它；计数辊(counter roller)152，用于在该计数辊与传送带151之间传送从进纸单元经过导轨145传送的纸张142；传送导轨153，其转换纸张142的方向，该纸张142以大致90°被基本垂直向上送入以使该纸张与传送带151排成一行；和具有推动单元154的顶端加压辊155，其被偏置朝向传送带151。充电辊(charging roller)156被提供作为为传送带151的表面充电的充电单元。

[0232]传送带151是环形带，其在传送辊157与张力辊158之间被拉伸，并且可以在带传送方向旋转。传送带151例如具有作为纸张吸引表面的表面层，其由厚度约40μm的树脂材料制成，其电阻不受控制，例如，表面层由四氟乙烯和乙烯(ETFE)组成；以及背层(中等电阻层，接地层)，该背层由与表面层相同的材料制成，其电阻由碳控制。导向部件161与记录头134产生的印刷区相对地放置—在传送带151背面上。用于分离纸张142与传送带151的分离钩171、出纸辊172以及出纸辊173被提供作为卸载已经在记录单元134中被记录的纸张142的出纸单元。出纸盘103被布置在出纸辊172之下。

[0233]此外，本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法可以被应用于借助该喷墨记录方法的各种记录系统，并且可以特别有利地被应用于喷墨记录打印机、传真机、复印机和打印机-传真-复印机。

[0234]本发明的喷墨头将在下面进行描述。

[0235]图6显示了本发明喷墨头实例的放大截面图。图7显示了本发明喷墨头主要部分的实例的放大截面图。

[0236]喷墨头包含框架10，其具有在其中形成的、用作油墨供应口和普通液体室12的腔；流动路径20，其具有在其中形成的、用作阻力部分21和加压液体室22和连接至喷嘴41的连接口23的腔；喷嘴板30，其形成喷嘴41；振动板60，其具有凸起部分61、隔膜部分62和油墨流入口63；层压压电元件50，其用粘合层70连接至振动板60；和基底40，其固定该层压压电元件50。基底40由钛酸钡陶瓷制造，并且具有排列布置并与之连接的两个层压压电元件50。

[0237]层压压电元件50通过交替地层压锆钛酸铅(PZT)的压电元件层51——其每层具有10μm至50μm的厚度——和由银-钯(AgPd)构成的内电极层52——其每层具有数微米的厚度——得到。内电极层52在两端都被连接至外电极53。层压压电元件50以梳齿的方式通过半切切割(half-cut dice)被分开，并且每部分被用作驱动部分56和支撑部分57(非驱动部分)(参见图7)。

[0238]两个外电极53之一的外侧通过机械加工如切口在长度上被限制，以便其可以通过半切切割被分裂，并且得到的各部分充当多个单独的电极54。另一侧是导电的，不被切割分裂，并且充当普通电极55。

[0239]FPC 80通过焊接被连接至驱动部分的单独电极54。此外，在普通电极55中，电极层被提供在层压压电元件50的端部，并且弯曲连接至FPC 80的接地电极。驱动器IC(未示出)被安装在FPC 80上，并且施加于驱动部分56的驱动电压因此得以控制。

[0240]通过两层堆叠由电铸法得到的镀Ni膜，振动板60由下述形成：薄膜隔膜部分62；岛形凸起部分(岛状物部分)61——其在隔膜部分62的中心区域中形成，被连接至层压压电元件50并充当驱动部分56；厚膜部分，其包括用于连接至支撑部分(未示出)的杆(beam)；以及充当油墨流入口63的开口。隔膜部分的厚度是3μm以及宽度是35μm(一侧)。

[0241]在振动板60的岛形凸起部分61与层压压电元件50的驱动部分56之间的连接，以及在振动板60与框架10之间的连接利用包括缝隙材料(gap material)在内的图案化粘合层70进行。

[0242]硅单晶衬底用于流动路径板20，并且该板通过蚀刻法被图案化，以形成充当流体阻力部分21和加压流体室22的腔，以及形成充当对应于喷嘴41的部位中的连接口23的通过口。蚀刻之后剩余的部分充当加压流体室22的隔断壁24。此外，一部分减小的蚀刻宽度被提供在记录头中，并且该部分充当流体阻力部分21。

[0243]喷嘴板30由金属材料形成，例如由通过电铸得到的镀Ni膜形成，并且具有许多喷嘴41，充当喷墨墨滴的细小排出口。喷嘴41被形成为具有角状内(内部)形状(也可以具有基本圆柱形杆状或筒状形状)。喷嘴41的直径是20μm至35μm，作为墨滴排出口的直径。在每行中的喷嘴节距为150dpi。

[0244]喷嘴板30的油墨排出表面(喷嘴表面)具有抗墨层71。根据油墨性质，防水性处理的层通过例如下述的方法形成：PTFE-Ni低共熔电镀、氟树脂的电沉积、蒸发性氟树脂(例如氟化沥青(fluorinated pitch))的气相沉积涂敷或应用有机硅树脂或氟树脂的溶剂之后烘焙，以便稳定墨滴的形状和喷射特性，从而获得高图像质量。在本发明中，为了保持对含有氟表面活性剂的油墨的足够抗墨性，抗墨层71由含有有机硅树脂和/或氟树脂的组合物构成。含有有机硅树脂和/或氟树脂的组合物由单独的有机硅树脂组成、由单独的氟树脂组成、以及由有机硅树脂和诸如另一种树脂、金属等的组分的混合物组成。其实例包括其中有机硅树脂细粒被分散在氟树脂中的组合物、有机硅树脂与聚丙烯的捏合产物、以及通过有机硅树脂和Ni的低共熔电镀得到的产物。为防止有机硅树脂的流出，有机硅树脂和其它非有机硅树脂的组分的混合物经常被有效地使用。

[0245]在上述结构的喷墨头中，当驱动波形(10V到50V的脉冲电压)根据记录信号被施加于驱动部分56时，在驱动部分56中引起层压方向的移位，加压液体室22通过振动板60被加压，其中的压力增加，墨滴从喷嘴41排出。

[0246]当墨滴的排出完成时，加压液体室22内的油墨压力降低，通过油墨流动的惯性和驱动脉冲的释放过程，在加压液体室22内产生负压，然后转变到油墨填充步骤。此时，从油墨罐供应的油墨流入普通液体室12中，加压液体室22充满通过油墨流入口63以及经由流体阻力部分21来自普通液体室12的油墨。

[0247]流体阻力部分21有效地削弱了排出之后的剩余压力振动，并且通过表面张力还产生了对再填充的阻力。通过适当地选择流体阻力部分，能够达到剩余电压削弱与再填充之间的平衡，以及能够缩短到下一次墨滴排出操作的时间(驱动期间)。

(油墨记录)

[0248]根据本发明的油墨记录通过本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法进行记录。根据本发明的油墨记录具有利用本发明的喷墨油墨在记录介质上形成的图像。

[0249]记录介质不受特别限制，并且可以根据目的适当地选择。其实例包括常规纸、光泽纸(gloss paper)、特种纸、织物、膜和OHP片。这些记录介质可单独使用或组合使用。

[0250]油墨记录具有伴随较少渗墨(ink bleed)的高图像质量，并且在时间稳定性上是优良的，因此油墨记录可适合用于各种目的，如在其上面记录各种印刷和/或图像的文件。

[0251]本发明可以解决常规技术中的问题，并提供能够被防止固着至喷嘴板——其具有含有机硅树脂的抗墨层并且在排墨稳定性上优良——的喷墨油墨，利用该喷墨油墨的墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录。

实施例

[0252]在下文中，将描述本发明的实施例，然而其不应当被解释为限定本发明的范围。所有的百分比和份数是按质量计，除非另外说明。

<颜料分散体的制备>

[0253]表3中所示的颜料和分散剂分别与水混合，然后在DYNO-MILL(来自SHINMARU ENTERPRISES CORPORATION)中利用直径为0.3μm的氧化锆珠分散2小时。随后，分离氧化锆珠和液体，以制备颜料分散体A到C(颜料浓度为15％以及分散剂浓度为3.75％)。

表3

 

类型	颜料	分散剂
			A	C.I.颜料红122(由Dainippon Ink and ChemicalsInc.制造)	聚氧乙烯(n＝40)β-萘基醚
B	C.I.颜料蓝15:3(由Toyo Ink Mfg.Co.Ltd.制造)	聚氧乙烯月桂基硫酸钠(sodium polyoxyethylenelauryl sulfate)
			C	C.I.颜料黄74(由Dainichiseika Color &Chemicals Mfg.Co.，Ltd.制造)	聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚

<自分散颜料和染料>

表4

 

类型	着色剂
		D	自分散颜料(CAB-O-JET300，由CABOT Corporation制造)
E	染料(C.I.直接蓝199)

[0254]^*D的自分散颜料CAB-O-JET300(由CABOT Corporation制造)是其中碳黑表面用具有-COONa基团的重氮盐改性的颜料。

<树脂乳状液>

表5

 

类型	树脂乳状液
		a	醚聚氨酯树脂乳状液(W-5025，由MITSUI CHEMICALS POLYURETHANES，INC.制造)

 

b	醚聚氨酯树脂乳状液(W-5661，由MITSUI CHEMICALS POLYURETHANES，INC.制造)
		c	丙烯酰基-有机硅树脂乳状液(AP4710，由SHOWA HIGHPOLYMER CO.，LTD.制造)
d	苯乙烯-丙烯酸树脂乳状液(JONCRYL 450，由BASF Corporation制造)
		e	氟树脂乳状液(LUMIFLON FE 4300，由ASAHI GLASS CO.，LTD.制造)

<氟表面活性剂>

[0255]α：氟表面活性剂FS-300(由DuPont制造)通过通式(2)表达：

CF₃CF₂(CF₂CF₂)_m—CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH    通式(2)

其中m是6至8，以及n是26或以上。

[0256]β：氟表面活性剂PF-151N(由OMNOVA Solutions Inc.制造)通过通式(3)表达：

                        通式(3)

其中n是4，m是21，p是4，以及Rf是CF₂CF₃。

[0257]γ：氟表面活性剂FSN-100(由DuPont制造)，通过通式(2)表达：

CF₃CF₂(CF₂CF₂)_m—CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH    通式(2)

其中m是1至9，以及n是0至25。

[0258]δ：氟表面活性剂PF-156A(由OMNOVA Solutions Inc.制造)，通过通式(4)表达：

                     通式(4)

其中q是6，以及Rf是CF₂CF₃。

<硅油>

[0259]使用在表6中所示的硅油。使用方程1计算这些硅油的疏水值。

疏水值＝A/B             方程1

[0260]其中“A”表示所述聚醚改性硅油的1H-NMR谱中从0ppm到0.3ppm峰面积的积分值，该1H-NMR谱使用四甲基硅烷(TMS)作为参比物；以及“B”表示1H-NMR谱中从3.5ppm到4.0ppm峰面积的积分值。

[0261]1H-NMR测量是使用“JEOL JNM-A400FT NMR SYSTEM”(由JEOL Ltd.制造)在下列条件下进行的：样品浓度＝按质量计1％；溶剂：氘化氯仿(CDCl₃)；积分数＝128；以及温度：室温。当样品不具备足够的稳定性时，溶剂如DMSO、DMF-d7、THF-d8、丙酮-d6、甲醇-d4、重水和己烷-d14以该顺序使用。使用首先溶解样品的溶剂。

表6

                                                           HLB

类型    硅油                                    疏水值^*

                                                           (参比)

        聚醚改性硅油

R       (SS-2801，由Nippon Unicar Company        0.37       13

        Limited制造)

        聚醚改性硅油

S       (DOW CORNING TORAY FZ-2105，由             0.38       11

        Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)

        聚醚改性硅油

T       (SS-2804，由Nippon Unicar Company        0.40       15

        Limited制造)

        聚醚改性硅油

U       (DOW CORNING TORAY L-7604by               0.47       13

        Dow Corning Toray Co.，Ltd.)

        聚醚改性硅油

V       (DOW CORNING TORAY FZ-2123，由            0.98       8

        Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)

        聚醚改性硅油

W       (KF-353 by Shin-Etsu Chemical Co.，      1.03       10

        Ltd.)

        聚醚改性硅油

X

        (SS-2803，Nippon Unicar Company         1.91       6.5

        Limited制造)

        聚醚改性硅油

Y       (KF-94，由Shin-Etsu Chemical Co.，        4.23       4

        Ltd.制造)

Z       硅油，由Ricohe Company，Ltd.制造         极大

^*疏水值通过将测得的值四舍五入为两位小数表示。

<喷墨油墨的制备>

[0262]制备在表7中所示的油墨配方(总计100份)，然后经过孔径为0.8μm的滤器过滤，以制备各喷墨油墨。使每种油墨都进行真空脱气，并以其填充IPSIO GX 3000(由Ricoh Company，Ltd.制造)的油墨袋，以制备墨盒。

表7

[0263]分别在下列条件下测量所制备的喷墨油墨的表面张力。结果显示在表8中。

<表面张力的测量>

[0264]使用表面张力计(CBVP-Z，由Kyowa Interface Science Co.，Ltd.制造)在25℃下测量表面张力。

表8

油墨          表面张力(mN/m)

油墨1         24.7

油墨2         24.6

油墨3         25.0

油墨4         25.4

油墨5         25.3

油墨6         25.8

油墨7         25.1

油墨8         24.0

油墨9         24.8

油墨10        24.9

油墨11        25.4

比较油墨1     25.2

比较油墨2     24.1

比较油墨3     23.8

比较油墨4     25.0

比较油墨5     24.6

比较油墨6     25.2

比较油墨7     25.3

比较油墨8     24.4

比较油墨9     25.3

(制造实施例1)

-制造喷嘴板1-

[0265]通过分配器将有机硅树脂SR2411(由Dow Corning TorayCo.，Ltd.制造)涂敷在电铸Ni喷嘴的表面上，形成硅氧烷层。硅氧烷层以这样的方式形成，使得喷嘴板的喷嘴孔和背表面首先用水溶性树脂掩蔽，然后从中除去掩模。使其在室温下留置2天以便固化，从而形成厚度为1.2μm的抗墨层。得到的抗墨层具有0.18μm的表面粗糙度Ra和21.6mN/m的临界表面张力。

[0266]利用光谱测定的膜厚测量系统LAMBDA-ACE VM-8000J(由DAINIPPON SCREEN MFG Co.，Ltd.制造)，测量抗墨层的厚度。

[0267]利用用于表面粗糙度测量的探针轮廓仪(stylusprofiler)Dektak3-ST(由Veeco Instruments制造)，测量抗墨层的表面粗糙度。

[0268]通过Zisman方法测量抗墨层的临界表面张力。

(制造实施例2)

-制造喷嘴板2-

[0269]以与制造实施例1相同的方式，制造在喷嘴板上形成的厚度为1.0μm的抗墨层，只是将制造实施例1中的有机硅树脂SR2411(由Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)变为有机硅树脂KBM7803(Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)。以与制造实施例1相同的方式测量抗墨层，并且其具有0.22μm的表面粗糙度Ra和0.17mN/m的临界表面张力。

(制造实施例3)

-制造喷嘴板3-

[0270]在聚酰亚胺膜Kapton(由DuPont Electronics制造，不添加颗粒)上，通过溅射形成厚度为10

(1nm)的SiO₂膜，然后通过真空蒸发，形成厚度为30

(3nm)的抗墨层，其由改性全氟聚氧乙烷混合物OPTOOL DSX(由Daikin Industries，Ltd.制造)制成。接下来，通过激基激光器方法从抗墨层侧形成喷嘴孔，从而产生喷嘴板。

[0271]在原子力显微镜NaNO-I(由TOYO Corporation制造)上测量抗墨层的厚度。通过以与制造实施例1相同的方式测量，抗墨层的表面粗糙度Ra和临界表面张力分别为0.01μm和11.8mN/m。

(比较制造实施例1)

-制造喷嘴板4-

[0272]以与制造实施例1相同的方式制造喷嘴板，只是未在电铸Ni喷嘴的表面上形成由有机硅树脂组成的抗墨层。

(实施例1)

[0273]利用喷嘴板1生产油墨头，并将其安装在喷墨打印机IPSIOGX3000(由Ricoh Company，Ltd.制造)上，然后充满油墨1的墨盒被安装在喷墨打印机中，并以下面的方式评价排墨稳定性。结果示于表9中。

<排墨稳定性评价>

[0274]将打印机放置在恒定温度和湿度的房间中，将内部的温度调节在32℃和30％RH。将下列图形图表连续印刷在20张纸上，然后未进行印刷(处于静止状态)20分钟。将该过程重复50次，总计印刷1,000张，然后在显微镜上观察喷嘴板并评价固着的存在或缺乏。

-图形图表-

[0275]在300dpi记录密度以及一次印刷(one pass printing)的印刷条件下，利用图表印刷图形，该图表中各种颜色的打印区域为纸表面整体面积的5％，并且各种彩色油墨具有100％的填充(duty)。

[评价标准]

A：在喷嘴附近未发现固着。

B：在喷嘴附近发现固着。

(实施例2到11和比较实例1到10)

[0276]以与实施例1相同的方式印刷实施例2到11和比较实例1到10的图像，只是分别使用示于表9中所示的油墨和喷嘴板组合的喷墨打印机被使用。然后，以与实施例1相同的方式评价排墨稳定性。结果示于表9中。

表9

 

	油墨	喷嘴板	排墨稳定性(固着状态)
				实施例1	油墨1		A
实施例2	油墨2	1	A
				实施例3	油墨3	1	A
实施例4	油墨4	2	A
				实施例5	油墨5	2	A
实施例6	油墨6	2	A
				实施例7	油墨7	3	A
实施例8	油墨8	3	A
				实施例9	油墨9	3	A
实施例10	油墨10	1	A
				实施例11	油墨11	1	A
比较实施例1	比较油墨1	1	B
				比较实施例2	比较油墨2	1	B
比较实施例3	比较油墨3	1	B
				比较实施例4	比较油墨4	2	B
比较实施例5	比较油墨5	2	B
				比较实施例6	比较油墨6	2	B
比较实施例7	比较油墨7	3	B
				比较实施例8	比较油墨8	3	B
比较实施例9	比较油墨9	3	B
				比较实施例10	油墨1	4	B

[0277]本发明的喷墨油墨可以被防止固着到抗墨层，并且在排墨稳定性方面是优良的，因此适合用于喷墨记录方法和喷墨记录装置。

[0278]本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法可以通过喷墨记录方法被应用于各种记录系统，并且可以特别有利地被应用于喷墨记录打印机、传真机、复印机和打印机-传真-复印机。

Claims (15)

1.一种喷墨油墨，其包含

着色剂，

水，

水不溶性树脂，

氟表面活性剂，和

聚醚改性硅油，

其中所述聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值，并且所述疏水值被表达为方程1：

疏水值＝A/B           方程1

其中“A”表示在用四甲基硅烷作为参比物的所述聚醚改性硅油的¹H-NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在所述¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

2.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述着色剂是颜料分散体，其中颜料用非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂中任意一种来分散。

3.根据权利要求2所述的喷墨油墨，其中所述非离子表面活性剂是通式(1)所示化合物中至少一种：

    通式(1)

其中R₁表示烷基——具有1至20个碳原子、芳烷基或烯丙基，“1”是0至7的整数，和“n”是20至200的整数。

4.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述着色剂是可自分散颜料。

5.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(2)所示的化合物：

CF₃CF₂(CF₂CF₂)_m—CH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_nH     通式(2)

其中，“m”是0至10的整数，和“n”是0至40的整数。

6.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(3)所示的化合物：

    通式(3)

其中，Rf表示含氟的基团，和“m”、“n”和“p”分别是整数。

7.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述氟表面活性剂包含通式(4)所示的化合物：

        通式(4)

其中Rf表示含氟的基团，和“q”是整数。

8.根据权利要求1所述的喷墨油墨，其中所述水不溶性树脂是树脂乳状液，其包含选自聚氨酯树脂乳状液、苯乙烯-丙烯酸树脂乳状液、丙烯酰基-有机硅树脂乳状液和氟树脂乳状液中至少一种。

9.根据权利要求8所述的喷墨油墨，其中所述聚氨酯树脂乳状液是阴离子可自乳化醚聚氨酯树脂乳状液。

10.一种喷墨记录方法，其包括：

通过将刺激施加到喷墨油墨而从喷墨单元喷射所述喷墨油墨，以在记录介质上记录图像，

其中所述喷墨单元包含记录头，提供有油墨排出开口的所述记录头的表面具有抗墨层，并且

其中所述喷墨油墨包括：

着色剂，

水，

水不溶性树脂，

氟表面活性剂，和

聚醚改性硅油，

其中所述聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值，并且所述疏水值被表达为方程1：

疏水值＝A/B          方程1

其中“A”表示在用四甲基硅烷作为参比物的所述聚醚改性硅油的¹H-NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在所述¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

11.根据权利要求10所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层由氟材料和硅氧烷材料中任意一种组成。

12.根据权利要求10所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层具有0.2μm或更小的表面粗糙度Ra。

13.根据权利要求10所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层这样形成，使得在与所述抗墨层的开口中心线垂直的平面上的横截面积随着与基底材料表面的距离而连续增加，所述抗墨层形成于提供有油墨排出开口的所述记录头中所述开口附近的表面上。

14.根据权利要求10所述的喷墨记录方法，其中所述抗墨层具有5mN/m至40mN/m的临界表面张力。

15.一种喷墨记录装置，其包含：

喷墨单元，所述喷墨单元被配置为，通过向喷墨油墨上施加刺激，喷出所述喷墨油墨以在记录介质上记录图像，

其中所述刺激是选自热、压力、振动和光的至少一种，并且

其中所述喷墨油墨包括：

着色剂，

水，

水不溶性树脂，

氟表面活性剂，和

聚醚改性硅油，

其中所述聚醚改性硅油具有0.40至1.5的疏水值，并且所述疏水值被表达为方程1：

疏水值＝A/B          方程1

其中“A”表示在用四甲基硅烷作为参比物的所述聚醚改性硅油的¹H-NMR谱中0ppm至0.3ppm的峰面积的积分值；和“B”表示在所述¹H-NMR谱中3.5ppm至4.0ppm的峰面积的积分值。

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