CN101519007B - 记录用材料组和记录设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种记录用材料组和记录设备。所述记录用材料组包含:油墨接受性颗粒和油墨,其中,所述油墨接受性颗粒包含酸值为约50mg KOH/g~约750mg KOH/g的树脂,所述油墨接受性颗粒的中和度大于0且小于1;所述油墨至少包含着色剂、水溶性溶剂和水,由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值为约0.02~约5.0。
Description
技术领域
本发明涉及记录用材料组和记录设备。
背景技术
喷墨记录法是公知的利用油墨记录图像和数据的方法之一。喷墨记录法的原理是从喷嘴、狭缝或多孔膜等喷出液体或熔融固体油墨,在纸、布或膜等上进行记录。喷墨法包括利用静电引力使油墨喷出的电荷控制方法、利用压电元件的振动压力使油墨喷出的压力脉冲方法、利用由高热量形成气泡并使其生长而产生的压力使油墨喷出的热喷墨方法以及其他方法,利用这些方法可以得到其上记录有分辨率极高的图像或数据的记录品。
作为使用油墨的记录方法(包括喷墨记录法),为了在渗透性介质和非渗透性介质等各种记录介质上以高画质进行记录,已经提出了包括将油墨滴施用至其上已经涂布有油墨接受性颗粒的中间转印体上,然后将它们转印至记录介质的记录方法。具体来说,已经提出了这样的记录方法:使用具有用于捕集油墨液体成分的捕集器结构并且包含吸液性树脂的油墨接受性颗粒的记录方法(日本特开2006-347085号公报)。此外,还提出了这样的记录方法:将用于吸收油墨的吸水性树脂颗粒涂布在记录介质上、利用油墨在记录介质上形成图像并定影该图像,其中所述吸水性树脂是热塑性树脂(日本特开平05-96720号公报)。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种可抑制图像渗色并可提供高光学浓度的记录用材料组。本发明的另一个目的是提供一种记录设备,所述记录设备即使在使用各种油墨时也可在各种记录介质上进行高速记录,并且可抑制图像渗色并可提供高光学浓度。
本发明的第一方面是记录用材料组,所述记录用材料组包含油墨接受性颗粒和油墨,其中,所述油墨接受性颗粒包含酸值为约50mgKOH/g~约750mg KOH/g的树脂,所述油墨接受性颗粒的中和度大于0且小于1,并且所述油墨包含着色剂、水溶性溶剂和水,所述油墨具有的由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值为约0.02~约5.0。
本发明的第二方面是第一方面所述的材料组,其中,所述油墨接受性颗粒具有的平均等效球直径为约0.1μm~约20μm。
本发明的第三方面是第一方面所述的材料组,其中,所述油墨接受性颗粒是复合颗粒,且所述复合颗粒中各自集合了多个吸液颗粒。
本发明的第四方面是第一方面至第三方面中任一方面所述的材料组,其中,由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值为约50~约500。
本发明的第五方面是第一方面至第四方面中任一方面所述的材料组,其中,由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值之比为约1∶200~约1∶5000。
本发明的第六方面是第一方面至第五方面中任一方面所述的材料组,其中,所述油墨的电导率σ为约0.01S/m~约2.0S/m。
本发明的第七方面是第一方面至第六方面中任一方面所述的材料组,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.1~0.9。
本发明的第八方面是第一方面至第七方面中任一方面所述的材料组,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.2~0.8。
本发明的第九方面是使用第一方面所述的材料组的记录设备,所述记录设备具有:
中间转印体;
供给单元,所述供给单元将所述油墨接受性颗粒供给到所述中间转印体上;
喷墨单元,所述喷墨单元将所述油墨喷至已供给到所述中间转印体上的所述油墨接受性颗粒上;
转印单元,所述转印单元将所述油墨接受性颗粒转印至记录介质上;和
定影单元,所述定影单元将转印至所述记录介质上的所述油墨接受性颗粒定影。
本发明的第十方面是第九方面所述的记录设备,其中,所述油墨接受性颗粒具有的平均等效球直径为约0.1μm~约20μm。
本发明的第十一方面是第九方面所述的记录设备,其中,由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值为约50~约500。
本发明的第十二方面是第九方面所述的记录设备,其中,由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值之比为约1∶200~约1∶5000。
本发明的第十三方面是第九方面所述的记录设备,其中,所述油墨的电导率σ为约0.01S/m~约2.0S/m。
本发明的第十四方面是第九方面所述的记录设备,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.1~0.9。
本发明的第十五方面是使用第一方面所述的材料组的记录设备,所述记录设备具有:
供给单元,所述供给单元将所述油墨接受性颗粒供给到记录介质上;
喷墨单元,所述喷墨单元将所述油墨喷至已供给到所述记录介质上的所述油墨接受性颗粒上;和
定影单元,所述定影单元将供给到所述记录介质上的所述油墨接受性颗粒定影。
本发明的第十六方面是第十五方面所述的记录设备,其中,所述油墨接受性颗粒具有的平均等效球直径为约0.1μm~约20μm。
本发明的第十七方面是第十五方面所述的记录设备,其中,由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值为约50~约500。
本发明的第十八方面是第十五方面所述的记录设备,其中,由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值之比为约1∶200~约1∶5000。
本发明的第十九方面是第十五方面所述的记录设备,其中,所述油墨的电导率σ为约0.01S/m~约2.0S/m。
本发明的第二十方面是第十五方面所述的记录设备,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.1~0.9。
根据本发明的第一方面,相比于不考虑油墨接受性颗粒中所包含的树脂的酸值、油墨接受性颗粒的中和度以及由油墨的电导率σ(S/m)乘以油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第二方面,相比于不考虑油墨接受性颗粒的平均等效球直径(体积平均粒径)的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第三方面,相比于不包括该结构的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第四方面,相比于不考虑由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度而得到的值的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第五方面,相比于不考虑由油墨的电导率σ(S/m)乘以油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度得到的值之比的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第六方面,相比于不考虑油墨的电导率σ的情况,可以进行高速记录。
根据本发明的第七方面,相比于不包括该特征的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第八方面,相比于不包括该特征的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第九方面,相比于不包括该结构的情况,即使在使用各种油墨时也可以在各种记录介质上进行高速记录,并可抑制图像渗色且可获得高光学浓度。
根据本发明的第十方面,相比于不考虑油墨接受性颗粒的平均等效球直径(体积平均粒径)的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十一方面,相比于不考虑由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度而得到的值的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十二方面,相比于不考虑由油墨的电导率σ(S/m)乘以油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度得到的值之比的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十三方面,相比于不考虑油墨的电导率σ的情况,可以进行高速记录。
根据本发明的第十四方面,相比于不包括该特征的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十五方面,相比于不包括该结构的情况,即使在使用各种油墨时也可以通过简单结构在各种记录介质上进行高速记录,并可抑制图像渗色且可获得高光学浓度。
根据本发明的第十六方面,相比于不考虑油墨接受性颗粒的平均等效球直径(体积平均粒径)的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十七方面,相比于不考虑由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度而得到的值的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十八方面,相比于不考虑由油墨的电导率σ(S/m)乘以油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由树脂的酸值(mg KOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度得到的值之比的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
根据本发明的第十九方面,相比于不考虑油墨的电导率σ的情况,可以进行高速记录。
根据本发明的第二十方面,相比于不包括该特征的情况,可以抑制图像渗色,并可获得高光学浓度。
附图说明
基于下列附图将对本发明的示例性实施方式进行具体描述,其中:
图1是显示根据示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒的一个例子的示意图;
图2是显示根据示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒的另一个例子的示意图;
图3是显示根据示例性实施方式所述的记录设备的示意图;
图4是显示根据示例性实施方式所述的记录设备的主要部分的示意图;
图5A和5B是显示根据示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒层的示意图;
图6是显示根据另一个示例性实施方式所述的记录设备的示意图;
图7是显示根据另一个示例性实施方式所述的记录设备的主要部分的示意图;和
图8A、8B和8C是在概念上显示在根据另一个示例性实施方式所述的记录设备中成像的过程的图。
具体实施方式
[第一示例性实施方式:记录用材料组]
根据第一示例性实施方式的记录用材料组包括:油墨接受性颗粒,所述油墨接受性颗粒包含酸值为约50mg KOH/g~约750mg KOH/g的树脂,并具有大于0且小于1的中和度;和油墨,所述油墨至少包含着色剂、水溶性溶剂和水,所述油墨具有的由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值为约0.02~约5.0。
第一例示性实施方式的油墨接受性颗粒在这些颗粒与油墨接触时接受油墨成分。此处,术语“油墨接受性”是指保持至少一部分油墨成分(至少液体成分)。
迄今为止,图像渗色和光学浓度下降一直是成像时存在的问题。本发明人发现这些问题与油墨接受性颗粒的油墨吸收速度有关。例如,可以认为,当油墨接受性颗粒的油墨吸收速度较低时,一部分油墨未被吸收而在颗粒层的表面上铺展,导致发生图像渗色,并且由于油墨的铺展,单位面积的油墨量减少,因而光学浓度降低。相反,可以认为,当油墨接受性颗粒的油墨吸收速度较高时,墨点收缩,因而没有被适宜量的油墨填充,由此使光学浓度降低。
在这点上,本发明人发现,可以基于油墨和油墨接受性颗粒之间的电解质浓度差来控制油墨接受性颗粒的油墨吸收速度。此外,本发明人发现通过适当平衡油墨接受性颗粒中所包含的树脂的酸值、油墨接受性颗粒的中和度以及由油墨的电导率乘以油墨的粘度而得到的值,可以控制电解质浓度差。
下面,将详细描述第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒和油墨。
(油墨接受性颗粒)
树脂的酸值
根据第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒包含酸值为约50mgKOH/g~约750mg KOH/g的树脂。所述酸值可以为100mg KOH/g~700mg KOH/g,或200mg KOH/g~600mg KOH/g。
此处,树脂的酸值通过用KOH进行的材料的中和滴定来测定(COOH)的量而得以确定。具体而言,将树脂溶解在IPA(异丙醇)/水混合溶剂中,根据JIS K2501(2003)(其公开的内容以引用的形式合并至本文),通过基于电位差的酸值测定法(使用电位差计和pH计)来测定KOH消耗量,由此可以确定酸值。
为了将树脂的酸值控制在上述范围内,例如,可以调整树脂中具有羧酸基团的单体的量,从而得到所需的酸值。
中和度
根据第一示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒的中和度大于0且小于1。所述中和度可以为0.1~0.9,或0.2~0.8。
此处,所述油墨接受性颗粒的中和度如下确定:提供油墨接受性颗粒的两份样品,一份样品用KOH进行中和滴定以测定(COOH)的量(A),另一份样品用HCl进行滴定以测定(COO-)的量(B),根据等式“中和度=(B)/[(A)+(B)]”进行计算。
具体而言,提供油墨接受性颗粒的两份样品,一份样品溶解在IPA/水混合溶剂中,根据JIS K2501(2003),通过基于电位差的酸值测定法(使用电位差计和pH计)来测定KOH消耗量,由此可以确定油墨接受性颗粒中的(COOH)的摩尔量。此外,将另一份样品溶解在IPA/水混合溶剂中,HCl水溶液用作滴定液,根据JIS K2501(2003),通过基于电位差的酸值测定法(使用电位差计和pH计)来测定HCl消耗量,由此可以确定油墨接受性颗粒中的(COO-)的摩尔量。因而,由上述等式计算出中和度。
为了将中和度控制在上述范围内,例如,可以将NaOH等中和剂添加至未中和的具有羧酸基团的聚合物中,由此获得所需的中和度。
在根据第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒中,由树脂的酸值(mgKOH/g)乘以油墨接受性颗粒的中和度而得到的值可以为约50~约500,或100~300。
粒径
根据第一示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒可具有的平均等效球直径为约0.1μm~约20μm,或1μm~15μm,或3μm~10μm。
此处,平均等效球直径是体积平均粒径,可通过HORIBA LA950干式粒径测定装置测定。
下面,进一步详细描述油墨接受性颗粒。
所述油墨接受性颗粒可由吸液颗粒的单个颗粒(以下可称为“一次颗粒”)构成,也可以是其中至少集合有多个吸液颗粒的复合颗粒。吸液颗粒的单个颗粒或其中至少集合有多个吸液颗粒的复合颗粒可称为“母颗粒”。
此处,在油墨接受性颗粒是由吸液颗粒的单个颗粒构成的情况中,如果当油墨接受性颗粒接受油墨时油墨附着于油墨接受性颗粒,则至少油墨的液体成分被吸液颗粒吸收。
由此,油墨接受性颗粒接受该油墨。可将接受有油墨的油墨接受性颗粒转印至记录介质,由此进行记录。
在油墨接受性颗粒是由其中至少集合有多个吸液颗粒的复合颗粒构成的情况中,当油墨接受性颗粒接受油墨时,首先,油墨附着于油墨接受性颗粒,并且至少油墨的液体成分被构成复合颗粒的颗粒(至少吸液颗粒)之间的空隙(颗粒间的空隙以下可称为“捕集器结构”)捕获。此时,油墨成分中的着色剂附着于油墨接受性颗粒的表面,或者被捕集器结构捕获。然后,捕集于空隙中的油墨被颗粒吸收。由此,油墨接受性颗粒接受该油墨。可将已经接受有油墨的油墨接受性颗粒转印至记录介质,由此进行记录。
该捕集器结构对油墨成分(液体成分和着色剂)的捕获是利用颗粒间的空隙(物理的颗粒壁结构)进行的物理和/或化学方式的捕获。
当使用其中至少集合有多个吸液颗粒的复合颗粒时,油墨液体成分被复合颗粒中包含的颗粒间的空隙(物理的颗粒壁结构)捕获,然后被吸液颗粒吸收并保持。
油墨接受性颗粒转印后,油墨接受性颗粒中包含的吸液颗粒的成分可对油墨中包含的着色剂起到粘合剂树脂或被覆树脂的作用。特别是,透明树脂可以用作油墨接受性颗粒中包含的吸液颗粒的成分。
为了改善包含分散颗粒或用作着色剂的诸如颜料等不溶性成分的油墨(例如,颜料油墨)的定影性(耐摩擦性),油墨中必须加入大量树脂。不过,油墨(包含处理液)中添加大量聚合物时,喷墨单元的喷嘴可能堵塞,可靠性下降。关于这点,在本发明的第一示例性实施方式中,油墨接受性颗粒中包含的树脂成分可起到这样的树脂的作用。
此处,“复合颗粒中包含的颗粒间的空隙”,即“捕集器结构”,是能够至少捕获液体的物理的颗粒壁结构。空隙的尺寸以最大口径计为0.1μm~5μm,或0.3μm~1μm。特别是,空隙的尺寸可以大到足够捕获着色剂,尤其是例如体积平均粒径为约100nm的颜料。可以存在最大口径小于50nm的微孔。另外,空隙或毛细管等可以在复合颗粒内部彼此连通。
空隙尺寸可以如下确定:利用图像分析仪读取颗粒表面的扫描电子显微镜(SEM)图像,通过二进制编码处理来检测空隙,并分析空隙的尺寸和分布。
所述捕集器结构不仅可以捕获油墨的液体成分,还可以捕获着色剂。当着色剂,尤其是颜料,与油墨液体成分一同被捕集器结构捕获时,着色剂保留并固定在油墨接受性颗粒中,而不会分布不均匀。油墨液体成分主要是油墨溶剂或分散介质(载体液体)。
如上所述,第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒可以是其中的母颗粒由吸液颗粒的单个颗粒构成的形式,也可以是由其中至少集合有多个吸液颗粒的复合颗粒构成的形式。
除了上述树脂之外,其他成分(例如,无机材料等)也可以包含在吸液颗粒中。
在母颗粒中,无机颗粒可以附着于吸液颗粒或复合颗粒的表面上。
第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒的具体构成例如可以为如图1所示的油墨接受性颗粒200的形式,油墨接受性颗粒200包含由吸液颗粒201的单个颗粒构成的母颗粒202和附着于母颗粒202(吸液颗粒201)表面的无机颗粒204。作为选择,如图2所示,具体构成也可以是油墨接受性颗粒210这样的形式:油墨接受性颗粒210包含由复合颗粒(其中多个吸液颗粒201与无机颗粒203复合)构成的母颗粒202和附着于母颗粒202(复合颗粒)表面的无机颗粒204。在复合颗粒中,空隙结构由颗粒间的空隙形成。
当母颗粒是复合颗粒时,吸液颗粒与其他颗粒的重量比(吸液颗粒:其他颗粒)对于其他颗粒是无机颗粒的情况可以为5∶1~1∶10。
当母颗粒是复合颗粒时,BET比表面积(N2)可以是1m2/g~750m2/g
当母颗粒是复合颗粒时,复合颗粒例如通过以半烧结状态造粒而获得。半烧结状态是残留一部分颗粒形状并在颗粒间保持空隙的状态。当油墨液体成分被捕获在捕集器结构中时,一部分复合颗粒可能解离,也就是说,复合颗粒可能解体,包含在复合颗粒中的颗粒可能分离。
对于母颗粒是一次颗粒的情况,吸液颗粒的平均等效球直径例如是0.1μm~50μm,或0.5μm~25μm,或1μm~10μm。对于使用复合颗粒的情况,吸液颗粒的平均等效球直径例如是10nm~30μm,或50nm~10μm,或0.1μm~5μm。
吸液颗粒与油墨接受性颗粒全体的重量比是例如75%以上,或85%以上,或90%~99%。
下面,进一步详细描述吸液颗粒。所述吸液颗粒可包含由亲水性单体和疏水性单体构成的树脂。具有盐结构的亲水性基团和不具有盐结构的亲水性基团可以包含在亲水性单体中。
此处,不具有盐结构的亲水性基团的实例包括羧基、羟基、环氧基、缩水甘油基、砜基、异氰酸酯基和乙酸酐基等。其中,具体例是羧基。
另一方面,具有盐结构的亲水性基团的盐结构的实例包括由不具有盐结构的亲水性基团与碱金属形成的盐结构、由不具有盐结构的亲水性基团与多价金属形成的盐结构、以及由不具有盐结构的亲水性基团与有机胺形成的盐结构。碱金属、多价金属和有机胺是可形成盐结构的所谓的反荷离子。
碱金属的实例包括Na+、Li+和K+等。多价金属的实例包括铝离子、钡离子、钙离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子、镍离子、锡离子、钛离子和锌离子等。有机胺的实例包括伯胺、仲胺、叔胺和季胺,及其盐。多价金属离子的具体实例包括铝离子、钡离子、钙离子、镁离子和锌离子。可形成上述盐结构的反荷离子的具体例包括碱金属(如Na+、Li+、K+)。
不具有盐结构的亲水性基团相对于油墨接受性颗粒的单体成分的总量的摩尔比可以为5摩尔%~50摩尔%,或10摩尔%~40摩尔%,或30摩尔%~40摩尔%。
具有盐结构的亲水性基团相对于油墨接受性颗粒的单体成分的总量的摩尔比可以为5摩尔%~40摩尔%,或10摩尔%~30摩尔%,或20摩尔%~30摩尔%。
具有盐结构的亲水性基团相对于亲水性基团的总量的摩尔比可以为0.3~0.7,或0.3~0.5。此处,亲水性基团的总量是指由式“具有盐结构的亲水性基团+不具有盐结构的亲水性基团”表示的量,具有盐结构的亲水性基团相对于亲水性基团的总量的摩尔比是指由式“具有盐结构的亲水性基团/(不具有盐结构的亲水性基团+具有盐结构的亲水性基团)”表示的比率。
在树脂中包含不具有盐结构的亲水性基团和具有盐结构的亲水性基团的方法的实例包括下列方法:
1)将树脂分散在溶剂中,然后用碱部分地中和,之后使树脂凝集;
2)将树脂溶解在溶剂中,然后用碱部分地中和,之后将得到的溶液浓缩以获得树脂;和
3)将碱喷在树脂上然后干燥。
不具有盐结构的亲水性基团的摩尔比率可按如下方法确定。使树脂溶解在IPA(异丙醇)/水混合物中。使用氢氧化钾通过对所得溶液进行电导滴定来确定[COOH]或[SO3H]的摩尔比率。当树脂包含羟基时,根据JISK0070(其公开的内容此处以引用的方式加入)通过电导滴定法测定酸值。然后,确定不具有盐结构的亲水性基团的总摩尔比率。
具有盐结构的亲水性基团的摩尔比率可按如下方法确定。使树脂溶解在IPA/水混合物中。使用盐酸对所得溶液进行电导滴定来确定[COO-]或[SO3-]的摩尔比率。
下面描述树脂。吸液颗粒中包含的树脂的实例包括由亲水性单体和疏水性单体形成的共聚物。不过,通过将诸如聚合物/低聚物结构等初始单元与其他单元共聚而制得的接枝共聚物或嵌段共聚物也可以用作所述树脂。
亲水性单体的实例包括至少包含α,β-不饱和乙烯,并包含不具有盐结构的亲水性基团和具有盐结构的亲水性基团的单体。例如,当油墨接受性颗粒带正电时,可以使用具有可成盐结构(如(具有取代基的)氨基、(具有取代基的)吡啶基及其胺盐或季铵盐)的单体。当油墨接受性颗粒带负电时,可以使用具有有机酸基团(羧基或砜基)及其盐结构的单体。
亲水性单体的具体例包括(甲基)丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、衣康酸单酯、马来酸酐、马来酸单酯、富马酸、富马酸单酯、山梨酸、乙烯基磺酸、磺化乙烯基萘和羟基烷基等。其中,具体例是(甲基)丙烯酸。
诸如聚合物/低聚物结构等亲水性单元的实例包括:纤维素衍生物,如纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素;淀粉衍生物、单糖或多糖衍生物;聚合性羧酸,如乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、(无水)马来酸及其(部分)中和盐;乙烯基醇;乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、氨基(甲基)丙烯酸盐或二甲基氨基(甲基)丙烯酸盐或其鎓盐;酰胺,如丙烯酰胺和异丙基丙烯酰胺;包含聚氧化乙烯链的乙烯基化合物;包含羟基的乙烯基化合物;由多官能羧酸和多元醇构成的聚酯;包含三官能以上的酸(如偏苯三酸)并包含许多末端羧酸或羟基的支化聚酯和具有聚乙二醇结构的聚酯等。
关于上述的(甲基)和(无水),应当注意括号中的化合物名也被包括在内(下同)。
疏水性单体的实例包括至少包含α,β-不饱和乙烯并具有疏水性基团的单体。疏水性单体可不包含不具有盐结构的亲水性基团或具有盐结构的亲水性基团。
用作疏水性单体的具有疏水性基团的单体的具体例包括:烯烃(乙烯、丁二烯等)、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸月桂酯等。疏水性单体的实例包括如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯等苯乙烯衍生物、乙烯基环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸苯基酯、(甲基)丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯、马来酸二烷基酯及其衍生物。其中,可以使用丁二烯、异戊二烯、聚丙烯、(甲基)丙烯酸烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸烷基酯、马来酸烷基酯和苯乙烯。可以使用丁二烯、(甲基)丙烯酸烷基酯和苯乙烯。
此处,疏水性基团相对于油墨接受性颗粒中包含的单体成分的总量的摩尔比率可以为20摩尔%~80摩尔%,或40摩尔%~70摩尔%。
疏水性基团的摩尔比率可按下式确定:
疏水性基团的摩尔比率=100-[不具有盐结构的亲水性基团的摩尔比率]-[具有盐结构的亲水性基团的摩尔比率]
由亲水性单体与疏水性单体构成的共聚物的具体例包括:烯烃共聚物(或其改性物,或通过共聚在其中引入羧酸单元而得到的产物),如苯乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯/(甲基)丙烯酸共聚物、苯乙烯/(甲基)丙烯酸/(无水)马来酸共聚物和乙烯/丙烯;通过偏苯三酸等使酸值增强的支化聚酯;聚酰胺等等。
树脂可以包含具有取代基的或不具有取代基的氨基,或具有取代基的或不具有取代基的吡啶基。这样的基团具有杀菌效果,或者与具有阴离子基团的着色剂(例如颜料或染料)相互作用。
树脂中,亲水性单元(亲水性单体)和疏水性单元(疏水性单体)的摩尔比率(亲水性单体∶疏水性单体)可以为5∶95~70∶30。
所述树脂可以通过由油墨提供的离子进行离子交联。在该情况中,树脂可以包含具有羧酸的单元,其实例包括含有如(甲基)丙烯酸或马来酸等羧酸的共聚物,和具有羧酸的(支化)聚酯。树脂中的羧酸与由例如水性油墨等液体供应的碱金属阳离子、碱土金属阳离子、有机胺或鎓阳离子之间发生离子交联或酸-碱相互作用。
所述树脂可以是吸液性树脂。在该情况中,被吸收的油墨液体成分(例如水或水性溶剂)可起到树脂(聚合物)的增塑剂的作用,使树脂软化,定影性可得到改善。
所述树脂可以是弱吸液性树脂。弱吸液性树脂例如是,当吸收作为液体的水时相对于树脂的重量能够吸收百分之几(约5%)~百分之几百(约500%),或5%~100%的量的液体的树脂。
所述树脂可具有直链结构,不过所述树脂也可以具有支化结构。所述树脂可以是非交联或低交联的。所述树脂可以是直链结构的无规共聚物或嵌段共聚物,也可以是支化结构的聚合物(其实例包括支化结构的无规共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物)。例如,在通过缩聚合成的聚酯的情况中,支化结构可以使端基增多。该支化结构可通过常规技术获得,也就是,在合成的时候添加(例如,小于1%的)交联剂如二乙烯基苯或二(甲基)丙烯酸酯,或者将大量的引发剂与交联剂一同加入。
树脂中可以加入可成盐化合物等电子照相调色剂用电荷控制剂,所述可成盐化合物例如有低分子量的季铵盐、有机硼酸盐和水杨酸衍生物。为控制导电性,添加诸如氧化锌和氧化钛等导电性(此处,导电性表示体积电阻率小于107Ω·cm;下同,除非另作限定)或半导电性(此处,半导电性表示体积电阻率为107Ω·cm~1013Ω·cm,下同,除非另作限定)无机材料是有效的。
所述树脂可以是无定形树脂,其玻璃化转变温度(Tg)可以为30℃~100℃,或40℃~60℃。玻璃化转变温度(和熔点)由根据ASTM D 3418-8测定的主体最大峰确定。主体最大峰可使用DSC-7(由PerkinElmer JapanCo.,Ltd.制造)测定。在该装置中,检测单元的温度由铟和锌的熔点校正,热量值用铟的熔融热校正。对于样品,使用铝坩埚,设定空坩埚作为参比。以10℃/分钟的升温速率进行测定。
所述树脂的重均分子量例如是3,000~100,000,或4,000~75,000,或5,000~50,000。
重均分子量在下列条件下测定。例如,所用的GPC装置是HLC-8120GPC,SC-8020(由Tosoh Corporation制造),两根TSKgel,SuperHM-H(由Tosoh Corporation制造,6.0mm ID x 15cm)用作柱子,洗脱液是THF(四氢呋喃)。试验在下列条件下进行:样品的浓度为0.5%,流速为0.6ml/min,样品的注入量为10μl,测定温度为40℃,并使用IR检测器。标准曲线由聚苯乙烯标准样品TSK standard的10个样品(商品名:A-500、F-1、F-10、F-80、F-380、A-2500、F-4、F-40、F-128和F-700,由Tosoh Corporation制造)制成。
下面,将描述与吸液颗粒一同包含在复合颗粒中的无机颗粒,以及与疏水性有机颗粒一同附着于母颗粒的无机颗粒。作为无机颗粒,既可以使用多孔性颗粒又可以使用非多孔性颗粒。无机颗粒的实例包括无色、浅色或白色的颗粒(例如,胶体二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、氧化锌、氧化钛、氧化锡等)。这些无机颗粒可经过表面处理(部分疏水化处理、引入特定的官能团等)。例如,在二氧化硅的情况中,用三甲基氯硅烷或叔丁基二甲基氯硅烷等硅烷化剂对二氧化硅的羟基进行处理以引入烷基。然后,通过硅烷化剂发生脱氯化氢反应,推进反应。该反应体系中加入胺时,盐酸转化为盐酸盐,因而反应被促进。通过调节具有烷基或苯基作为疏水性基团的硅烷偶联剂,或钛酸酯型或锆酸酯型偶联剂的处理量或处理条件,可以控制反应。同样,表面处理也可以通过使用脂肪醇、高级脂肪酸或其衍生物进行。此外,关于表面处理,诸如具有季铵盐结构、或(具有取代基的)氨基等的硅烷偶联剂等具有阳离子官能团的偶联剂、诸如氟硅烷等具有氟官能团的偶联剂、以及诸如羧酸等具有阴离子官能团的其他偶联剂都可以使用。这些无机颗粒可以包含在吸液颗粒中,也就是说,它们可以以内部添加的方式加入。
包含在复合颗粒中的无机颗粒的平均等效球直径例如为10nm~30μm,或50nm~10μm,或0.1μm~5μm。附着于母颗粒的无机颗粒的平均等效球直径例如为10nm~1μm,或10nm~0.1μm,或10nm~0.05μm。
第一示例性实施方式的油墨接受性颗粒可以包含用于使油墨成分凝集或增稠的成分。
具有这些功能的成分可以作为官能团或作为化合物包含在树脂中。这类官能团的实例包括羧酸、多价金属阳离子和多胺等。
这类化合物的具体例包括诸如无机电解质、有机酸、无机酸和有机胺等凝集剂。
无机电解质的实例包括:如锂离子、钠离子和钾离子等碱金属离子;如铝离子、钡离子、钙离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子、镍离子、锡离子、钛离子和锌离子等多价金属离子;与盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、硫氰酸和如乙酸、草酸、乳酸、富马酸、柠檬酸、水杨酸和苯甲酸及有机磺酸等有机羧酸构成的盐。
无机电解质的具体例包括:碱金属盐,如氯化锂、氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、硫酸钠、硝酸钾、乙酸钠、草酸钾、柠檬酸钠和苯甲酸钾;以及多价金属盐,如氯化铝、溴化铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝钠、硫酸铝钾、乙酸铝、氯化钡、溴化钡、碘化钡、氧化钡、硝酸钡、硫氰酸钡、氯化钙、溴化钙、碘化钙、亚硝酸钙、硝酸钙、磷酸二氢钙、硫氰酸钙、苯甲酸钙、乙酸钙、水杨酸钙、酒石酸钙、乳酸钙、富马酸钙、柠檬酸钙、氯化铜、溴化铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、氯化铁、溴化铁、碘化亚铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸亚铁、乳酸亚铁、富马酸铁、柠檬酸铁、氯化镁、溴化镁、碘化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、乳酸镁、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、磷酸二氢锰、乙酸锰、水杨酸锰、苯甲酸锰、乳酸锰、氯化镍、溴化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍、硫酸锡、氯化钛、氯化锌、溴化锌、硫酸锌、硝酸锌、硫氰酸锌和乙酸锌。
有机酸的实例包括精氨酸、柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、半胱氨酸、草酸、富马酸、苯二甲酸、马来酸、丙二酸、甜菜碱、苹果酸、由式(1)表示的化合物以及这些化合物的衍生物。
式(1)
式(1)中,X代表O、CO、NH、NR1、S或SO2。R1代表烷基,可以是CH3、C2H5和C2H4OH。R表示烷基,可以是CH3、C2H5和C2H4OH。在式中可以含有R,也可以不含有R。X可以是CO、NH、NR1或O,或者CO、NH或O。M代表氢原子、碱金属或胺。M可以是H、Li、Na、K、单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺,或者H、Na或K,或者是氢原子。n代表3~7的整数。n可以为使得杂环为6元或5元环的整数,或者是使得杂环为5元环的整数。m代表1或2。当式(1)表示的化合物是杂环时,该化合物可以是饱和环也可以是不饱和环。l代表1~5的整数
式(1)表示的化合物的具体例包括具有呋喃、吡咯、吡咯啉、吡咯烷酮、吡喃酮、噻吩、吲哚、吡啶和喹啉结构中任一种并且还具有羧基作为官能团的化合物。其具体例包括2-吡咯烷酮-5-羧酸、4-甲基-4-戊内酯-3-羧酸、呋喃羧酸、2-苯并呋喃羧酸、5-甲基-2-呋喃羧酸、2,5-二甲基-3-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、4-丁内酯-3-羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2,6-二羧酸、2-吡喃酮-6-羧酸、4-吡喃酮-2-羧酸、5-羟基-4-吡喃酮-5-羧酸、4-吡喃酮-2,6-二羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2,6-二羧酸、噻吩羧酸、2-吡咯羧酸、2,3-二甲基吡咯-4-羧酸、2,4,5-三甲基吡咯-3-丙酸、3-羟基-2-吲哚羧酸、2,5-二氧代-4-甲基-3-吡咯啉-3-丙酸、2-吡咯烷羧酸、4-羟基脯氨酸、1-甲基吡咯烷-2-羧酸、5-羧基-1-甲基吡咯烷-2-乙酸、2-吡啶羧酸、3-吡啶羧酸、4-吡啶羧酸、吡啶二羧酸、吡啶三羧酸、吡啶五羧酸、1,2,5,6-四氢-1-甲基烟酸、2-喹啉羧酸、4-喹啉羧酸、2-苯基-4-喹啉羧酸、4-羟基-2-喹啉羧酸和6-甲氧基-4-喹啉羧酸。
有机酸的具体例包括柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、苯二甲酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸或者这些化合物的衍生物或盐。所述有机酸可以是吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸、烟酸或者这些化合物的衍生物或盐。所述有机酸可以是吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、呋喃羧酸、香豆酸以及这些化合物的衍生物及其盐。
有机胺化合物可以是伯胺、仲胺、叔胺、季胺或它们的盐中的任一种。所述有机胺化合物的具体例包括四烷基铵、烷基胺、苯甲烷铵、烷基吡啶鎓、咪唑啉鎓、多胺和它们的衍生物或其盐。所述有机胺化合物的具体例包括戊胺、丁胺、丙醇胺、丙胺、乙醇胺、乙基乙醇胺、2-乙基己胺、乙基甲胺、乙基苄胺、乙二胺、辛胺、油烯胺、环辛胺、环丁胺、环丙胺、环己胺、二异丙醇胺、二乙醇胺、二乙胺、二-2-乙基己基胺、二亚乙基三胺、二苯胺、二丁胺、二丙胺、二己胺、二戊胺、3-(二甲基氨基)丙胺、二甲基乙胺、二甲基乙二胺、二甲基辛胺、1,3-二甲基丁胺、二甲基-1,3-丙二胺、二甲基己胺、氨基丁醇、氨基丙醇、氨基丙二醇、N-乙酰基氨基乙醇、2-(2-氨基乙基氨基)乙醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(3,4-二甲氧基苯基)乙胺、十六烷胺、三异丙醇胺、三异戊胺、三乙醇胺、三辛胺、三苯甲基胺、二(2-氨基乙基)-1,3-丙二胺、二(3-氨基丙基)乙二胺、二(3-氨基丙基)-1,3-丙二胺、二(3-氨基丙基)甲胺、二(2-乙基己基)胺、二(三甲基甲硅烷基)胺、丁胺、丁基异丙胺、丙烷二胺、丙二胺、己胺、戊胺、2-甲基环己胺、甲基丙胺、甲基苄胺、单乙醇胺、月桂胺、壬胺、三甲胺、三乙胺、二甲基丙胺、六亚甲基二胺、四亚乙基五胺、二乙基乙醇胺、氯化四甲基铵、溴化四乙基铵、二羟基乙基十八烷胺、2-十七碳烯基-羟基乙基咪唑啉、氯化月桂基二甲基苄基铵、氯化十六烷基吡啶鎓、氯化硬脂酰胺甲基吡啶鎓、氯化二芳基二甲基铵聚合物、二芳基胺聚合物和单芳基胺聚合物。
更具体而言,三乙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、乙醇胺、丙二胺和丙胺可以用作所述有机胺化合物。
在这些凝集剂中,可以使用多价金属盐如Ca(NO3)2,、Mg(NO3)2、Al(OH)3和聚氯化铝。
可以单独使用凝集剂,也可以将两种以上的凝集剂混合使用。所述凝集剂的含量可以为0.01重量%~30重量%,或0.1重量%~15重量%,或1重量%~15重量%。
(油墨)
由电导率σ(S/m)乘以粘度η(mPa·s)而得到的值
在根据第一示例性实施方式所述的油墨中,由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值为约0.02~约5.0。该值可以为0.03~2.0,或0.04~1.0。
所述油墨的电导率σ可以为约0.01S/m~约2.0S/m,或0.01S/m~1.0S/m,或0.01S/m~0.25S/m。
电导率可以通过MPC 227(pH/Conductivity Meter,由METTLER-TOLEDO K.K.制造)测定。
粘度利用RHEOMAT 115(由Contraves测定)在测定温度为23℃且剪切速率为1400s-1时测定。
所述油墨的电导率σ例如可以如下调节。也就是,通过在油墨中加入例如氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂等碱金属化合物、如氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺或2-氨基-2-甲基-1-丙醇等含氮化合物、如氢氧化钙等碱土金属化合物、如硫酸、盐酸、硝酸等酸或如硫酸铵等强酸弱碱盐等,可以调节电导率。
粘度例如可以通过加入凝集剂或水溶性溶剂而得到调节。
由所述油墨的电导率σ(S/m)乘以所述油墨的粘度η(mPa·s)而得到的值与由所述树脂的酸值(mg KOH/g)乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值之比为约1∶200~约1∶5000,或1∶500~1∶3000。
下面,进一步详细描述油墨。
水性油墨和油性油墨均可以使用,不过从环境的观点考虑时可以使用水性油墨。水性油墨(以下可简称为油墨)除了着色剂之外还包含油墨溶剂(例如,水或水溶性溶剂)。根据需要,还可以包含其他添加剂。
首先说明着色剂。作为着色剂,染料或颜料均可以使用,不过可以使用颜料。作为颜料,有机颜料或无机颜料均可以使用。黑色颜料的实例包括诸如炉黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑等炭黑颜料。除黑色颜料和三原色(青色、品红色和黄色)颜料以外,还可以使用红、绿、蓝、褐、白等特定颜色的颜料、金色、银色等金属光泽颜料、无色或浅色体质颜料、塑性颜料等。此外,也可以使用为第一示例性实施方式新合成的颜料。
而且,通过将染料或颜料固定至作为核的二氧化硅、氧化铝或聚合物珠等的表面上而制得的颗粒、染料的不溶色淀物、着色乳液或着色胶乳等也可以用作颜料。
黑色颜料的具体例包括:Raven 7000、Raven 5750、Raven 5250、Raven5000ULTRA II、Raven 3500、Raven 2000、Raven 1500、Raven 1250、Raven1200、Raven 1190 ULTRA II、Raven 1170、Raven 1255、Raven 1080和Raven 1060(以上由Columbian Chemicals Company制造);Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Black Pearls L、Monarch 700、Monarch800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch1300和Monarch 1400(以上由Cabot Corporation制造);Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black 18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex 35、PrintexU、Printex V、Printex 140U、Printex 140V、Special Black 6、Special Black5、Special Black 4A和Special Black 4(以上由Degussa制造);No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA600、MA7、MA8、MA100(以上由三菱化学社制造)。不过,所述颜料并不限于上述实例。
青色颜料的具体例包括但不限于C.I.颜料蓝-1、-2、-3、-15、-15:1、-15:2、-15:3、-15:4、-16、-22和-60。
品红色颜料的具体例包括但不限于C.I.颜料红-5、-7、-12、-48、-48:1、-57、-112、-122、-123、-146、-168、-177、-184、-202和C.I.颜料紫-19。
黄色颜料的具体例包括但不限于C.I.颜料黄-1、-2、-3、-12、-13、-14、-16、-17、-73、-74、-75、-83、-93、-95、-97、-98、-114、-128、-129、-138、-151、-154和-180。
此处,使用颜料作为着色剂的情况中,可以使用颜料和颜料分散剂的组合。作为适宜的颜料分散剂,可以举出高分子分散剂、阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂等。
作为高分子分散剂,可以优选使用具有亲水性结构部分和疏水性结构部分的聚合物。具有亲水性结构部分和疏水性结构部分的聚合物可以为缩合类聚合物或加成聚合物。缩合类聚合物可以是公知的聚酯类分散剂。加成聚合物可以是具有α,β-烯键式不饱和基团的单体的加成聚合物。可以通过将具有α,β-烯键式不饱和基团和亲水基的单体和具有α,β-烯键式不饱和基团和疏水基的单体组合共聚,以得到目标高分子分散剂。此外,也可以使用具有α,β-烯键式不饱和基团和亲水基的单体的均聚物。
作为具有α,β-烯键式不饱和基团和亲水基的单体,可以举出具有羧基、磺酸基、羟基或磷酸基等的单体,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、衣康酸单酯、马来酸、马来酸单酯、富马酸、富马酸单酯、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、磺化乙烯基萘、乙烯醇、丙烯酰胺、磷酸甲基丙烯酰氧乙基酯、磷酸二甲基丙烯酰氧乙基酯、磷酸甲基丙烯酰氧乙基苯基酸酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯和二甲基丙烯酸二乙二醇酯的单体。
具有α,β-烯键式不饱和基团和疏水基的单体的实例包括如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯等苯乙烯衍生物、乙烯基环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯和马来酸二烷基酯等。
用作高分子分散剂的共聚物的具体例包括苯乙烯-苯乙烯磺酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-马来酸共聚物、乙烯基萘-甲基丙烯酸共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、丙烯酸烷基酯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸苯酯-甲基丙烯酸共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸环己基酯-甲基丙烯酸共聚物。可以使用通过使具有聚氧乙烯基或羟基的单体与上述聚合物共聚得到的聚合物。
所述高分子分散剂的重均分子量可以为2,000~50,000。
这些颜料分散剂可以单独使用,也可以两种以上组合使用。尽管颜料分散剂的添加量随颜料种类不同而不同,但是相对于颜料,其通常以总计为0.1重量%~100重量%的比例添加。
可以使用可在水中自分散的颜料作为着色剂。可在水中自分散的颜料是指颜料表面具有许多水溶性基团并且即使在不添加任何高分子分散剂的情况下也可以稳定地分散在水中的颜料。通过对所谓的常用颜料实施诸如酸或碱处理、偶联剂处理、聚合物接枝处理、等离子体处理或氧化还原处理等表面改性处理,可以得到可在水中自分散的颜料。
作为可在水中自分散的颜料,除了上述的经表面改性的颜料之外,诸如Cab-o-jet-200、Cab-o-jet-300、IJX-157、IJX-253、IJX-266、IJX-273、IJX-444、IJX-55、Cabot 260(均由Cabot Corporation制造),和MicrojetBlack CW-1及CW-2(均由Orient Chemical Industries,Ltd.制造)等市售颜料也可以用作可在水中自分散的颜料。
作为自分散颜料,可以使用其表面至少具有磺酸、磺酸盐、羧酸或羧酸盐作为官能团的颜料。还可以使用其表面至少具有羧酸或羧酸盐作为官能团的颜料。
被覆有树脂的颜料可以用作着色剂。这种颜料被称为微胶囊颜料,其包括大日本油墨化学工业社和东洋油墨社制造的市售微胶囊颜料,以及为用于第一示例性实施方式而制备的微胶囊颜料。
此外,还可以使用使高分子物质物理吸附有或化学键合有上述颜料的树脂分散型颜料。
所述着色剂的其他实例包括:诸如亲水性的阴离子染料、直接染料、阳离子染料、反应性染料、高分子染料和油溶性染料等染料、用染料着色的蜡粉和树脂粉、乳液、荧光染料或荧光颜料、红外线吸收剂、紫外线吸收剂、如铁磁性材料(如铁氧体和磁铁矿)等磁性材料、诸如氧化钛和氧化锌等半导体和光催化剂以及有机和无机的电子材料颗粒。
在油墨中所述着色剂的含量(浓度)可以为5重量%~30重量%。
所述着色剂的体积平均粒径可以是10nm~1,000nm。
着色剂的体积平均粒径是指着色剂本身的粒径,或者在如分散剂等添加剂附着在着色剂上的情况中,是指附着添加剂后的颗粒的粒径。在本发明中,使用MicroTrack UPA粒度分析计9340(由Leed&NorthrupCorp.制造)作为体积平均粒径的测定装置。根据指定的测定方法,对放置在测定池中的4ml油墨进行此测定。作为测定时输入的参数,输入油墨的粘度作为粘度,以着色剂的密度作为分散颗粒的密度。
下面对水溶性溶剂进行说明。作为水溶性溶剂,可以是水,可以使用多元醇类、多元醇衍生物、含氮溶剂、醇类和含硫溶剂等。
作为水溶性溶剂的具体例,多元醇类包括:乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1,5-戊二醇、1,2-己二醇、1,2,6-己三醇、丙三醇、三羟甲基丙烷,和如木糖醇等糖醇类;以及如木糖、葡萄糖和半乳糖等糖类。
多元醇衍生物的具体例包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚和双甘油的氧化乙烯加成物。
含氮溶剂的具体例包括吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、三乙醇胺。所述醇类的具体例包括乙醇、异丙醇、丁醇和苯甲醇。
含硫溶剂的具体例包括硫代二乙醇、硫代双甘油、环丁砜和二甲亚砜。
还可以使用碳酸丙二酯或碳酸乙二酯等作为水溶性溶剂。
可以使用至少一种水溶性溶剂。水溶性溶剂的用量可以为1重量%~70重量%。
下面将描述水。作为水,为防止引入杂质,可以使用离子交换水、超纯水、蒸馏水或超滤水。
下面对其它添加剂进行说明。可以将表面活性剂添加到油墨中。
作为表面活性剂的类型,可以举出阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和两性表面活性剂等各种类型。具体而言,可以使用阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
下面列举表面活性剂的具体例。可用的阴离子型表面活性剂的实例包括烷基苯磺酸盐、烷基苯基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、高级脂肪酸盐、高级脂肪酸酯的硫酸酯盐、高级脂肪酸酯的磺酸盐、高级醇醚的硫酸酯盐和磺酸盐、高级烷基磺基琥珀酸盐、聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸盐、烷基磷酸盐和聚氧乙烯烷基醚磷酸盐,或十二烷基苯磺酸盐、异丙基萘磺酸盐、单丁基苯基苯酚单磺酸盐、单丁基联苯基磺酸盐、单丁基联苯基磺酸盐和二丁基苯基苯酚二磺酸盐。
可用的非离子型表面活性剂的实例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯、聚氧乙烯甘油脂肪酸酯、多甘油脂肪酸酯、脂肪酸蔗糖酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、烷基链烷醇酰胺、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物、乙炔二醇和乙炔二醇的聚氧乙烯加成物,或聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸烷基醇酰胺、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物、乙炔二醇和乙炔二醇的聚氧乙烯加成物。
另外,还可以使用:硅酮表面活性剂,例如聚硅氧烷氧乙烯加成物;氟类表面活性剂,例如全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐和氧乙烯全氟烷基醚;以及生物表面活性剂,例如刺孢青霉酸、鼠李糖脂和溶血卵磷脂。
这些表面活性剂可以单独使用或作为混合物使用。考虑到溶解稳定性等,表面活性剂的HLB(亲水-亲油平衡值)可以为3~20。
表面活性剂的添加量为例如0.001重量%~5重量%,或为0.01重量%~3重量%。
此外,油墨中可以加入各种添加剂,例如为调节渗透性能,或控制喷墨性能,可添加渗透剂或聚乙烯亚胺、多胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、乙基纤维素和羧甲基纤维素;为调节电导率和pH,可添加碱金属化合物,例如氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂。必要时还可以添加pH缓冲剂、抗氧化剂、防霉剂、粘度调节剂、导电剂、紫外线吸收剂或螯合剂等。
下面对油墨的具体特性进行说明。首先,油墨的pH可以为7以上,或7~11,或8~10。
此处,作为油墨的pH,使用在23±0.5℃和55±5%R.H.的条件下通过使用pH/电导率计(商品名:MPC227,由Mettler Toledo制造)测定的值。
油墨的表面张力可以为20mN/m~45mN/m(或25mN/m~38mN/m)。
此处,作为表面张力,使用通过利用WILLHERMY型表面张力计(由协和界面科学株式会社制造)在23℃和55%RH的条件下测定的值。
所述油墨组成不限于上述,可以包含例如液晶材料和电子材料等其它功能性材料,以及着色剂。
[第二示例性实施方式:记录设备]
下面将描述根据第二示例性实施方式所述的记录设备。
根据第二示例性实施方式的记录设备是使用根据第一示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒和油墨的记录设备(记录方法),所述记录设备包括:中间转印体;将所述油墨接受性颗粒供给到所述中间转印体上的供给单元(供给步骤);将所述油墨喷至已供给到所述中间转印体上的所述油墨接受性颗粒上的喷墨单元(喷墨步骤);将所述油墨接受性颗粒转印至记录介质的转印单元(转印步骤);和将转印至所述记录介质的所述油墨接受性颗粒定影的定影单元(定影步骤),其中,所述油墨接受性颗粒被供给到中间转印体并接受从喷墨单元喷出的油墨。
具体而言,例如,油墨接受性颗粒从供给单元以层状供给到中间体(中间转印体)上。在油墨接受性颗粒的供给层(也就是油墨接受性颗粒层)上,接受从喷墨单元喷出的油墨。接受有油墨的油墨接受性颗粒层通过转印单元从中间体转印至记录介质。可以转印油墨接受性颗粒层的全部区域,也可以仅仅转印选定的记录区域(油墨接受区域)。然后,在定影手段的作用下,转印至记录介质的油墨接受性颗粒层被加压(或加热加压)并定影。因此,利用接受有油墨的油墨接受性颗粒记录了图像。转印和定影可以同时进行或分别进行。
为接受油墨,油墨接受性颗粒例如形成为层状,油墨接受性颗粒层的厚度可以为1μm~100μm,或3μm~60μm,或5μm~30μm。油墨接受性颗粒层的空隙率(也就是,油墨接受性颗粒间的空隙率+油墨接受性颗粒内的空隙率(捕集器结构))可以为10%~80%,或30%~70%,或40%~60%。
在中间体的表面上,可以在供给油墨接受性颗粒之前预先涂布防粘剂。防粘剂的实例包括(改性)硅油、氟油、烃油、矿物油、植物油、聚烷撑二醇、烷撑二醇醚、烷烃二醇、熔融蜡等。
记录介质可以是渗透性介质(例如,普通纸或涂布纸)或非渗透性介质(例如,美术纸或树脂胶片)。记录介质并不限于此,其实例包括半导体基板和其他工业制品。
第二示例性实施方式的记录设备(记录方法)可包括:将所述油墨接受性颗粒供给到记录介质上的供给单元、将油墨喷至已供给到所述记录介质上的油墨接受性颗粒上的喷墨单元;和将供给到所述记录介质的所述油墨接受性颗粒定影的定影单元,其中将所述油墨接受性颗粒供给到记录介质并接受从喷墨单元喷出的油墨。
具体而言,首先,油墨接受性颗粒从供给单元以层状供给到记录介质上。在油墨接受性颗粒的供给层(也就是油墨接受性颗粒层)上,接受从喷墨单元喷出的油墨。在定影手段的作用下,接受有油墨的油墨接受性颗粒层被加压(或加热加压)并定影。因此,利用接受有油墨的油墨接受性颗粒记录了图像。因而,油墨接受性颗粒可直接供给到记录介质上。
下面将参考附图描述根据第二示例性实施方式所述的记录设备。具有相同作用和功能的部件被赋予相同的符号,因此在一些情况中省略重复描述。
图3是显示根据示例性实施方式所述的记录设备的示意图。图4是显示根据示例性实施方式所述的记录设备的主要部分的示意图。图5A和5B是显示根据示例性实施方式所述的油墨接受性颗粒层的示意图。在以下的示例性实施方式中,对复合颗粒适合用作将在后面描述的油墨接受性颗粒的情况进行说明。
如图3和4所示,示例性实施方式中的记录设备10包括环带状中间转印体12、对中间转印体12的表面进行充电的充电装置28、通过将油墨接受性颗粒16供给到中间转印体上的带电区域以形成颗粒层的颗粒供给装置18、通过将油墨滴喷到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20和通过将记录介质8重叠在中间转印体12上并加热加压从而在记录介质8上转印并定影油墨接受性颗粒层的转印定影装置22。油墨接受性颗粒储存盒19以可拆卸的方式通过设置在两者之间的供给管19A与颗粒供给装置18连接。
在充电装置28的上游侧,配置防粘剂供给装置14以通过供给防粘剂14D而形成防粘层14A。
通过充电装置28在中间转印体12的表面上形成电荷,通过颗粒供给装置18形成油墨接受性颗粒层16A。在该颗粒层上,各种颜色的油墨滴从各种颜色的喷墨头20(即20K、20C、20M、20Y)喷出,由此形成彩色图像。
其上形成有彩色图像的油墨接受性颗粒层通过转印定影装置(转印定影辊)22转印至记录介质8。在转印定影装置22的下游侧,配置清洁装置24用于除去诸如残留在中间转印体12表面上的油墨接受性颗粒16,以及除所述颗粒之外的异物(记录介质8的纸粉等)等附着于中间转印体的沉积物。
其上转印有彩色图像的记录介质8被直接送出,再次通过充电装置28对中间转印体12的表面进行充电。此时,转印至记录介质8的油墨接受性颗粒吸收并保持住油墨滴20A,并可以被快速送出。
必要时,可以在清洁装置24与防粘剂供给装置14之间(除非另作说明,术语“A与B之间的区域”表示既不包括A也不包括B的区域)配置除电装置29以用于除去中间转印体12表面上的残留电荷。
在示例性实施方式中,中间转印体12由厚度为1mm的聚酰亚胺膜基层以及在其上形成的厚度为400μm的三元乙丙(EPDM)橡胶表面层构成。此处,表面电阻率可以为约1013Ω/sq.,体积电阻率可以为约1012Ω·cm(半导电性)。
移动(旋转)中间转印体12,通过防粘剂供给装置14在中间转印体12的表面上形成防粘层14A。防粘剂14D通过防粘剂供给装置14的供给辊14C供给到中间转印体12的表面上,通过刮刀14B调整其层厚度。
此时,为了连续形成图像并印刷,防粘剂供给装置14可连续与中间转印体12接触,也可以与中间转印体12分离。
防粘剂14D可从独立的液体供给系统(未示出)供给到防粘剂供给装置14中,从而使防粘剂14D的供给不会中断。
通过充电装置28将正电荷施加至中间转印体12的表面上,使中间转印体12的表面带正电。可在油墨接受性颗粒供给装置18的供给辊18A与中间转印体12表面之间形成电场,通过该电场的静电力,可以形成能够在中间转印体12的表面上供给并吸附油墨接受性颗粒16的电位。
在示例性实施方式中,使用充电装置28,在其间配置有中间转印体12的充电装置28和从动辊31(接地)之间施加电压,使中间转印带12的表面带电。
充电装置28是经调整具有106Ω·cm~108Ω·cm的体积电阻率的辊形部件,其具有不锈钢棒状基材和位于该不锈钢棒状基材的外周面上的分散有导电性材料的弹性层(发泡聚氨酯树脂)。弹性层的表面被覆有厚度为5μm~100μm的具有防水防油性质的被覆层(如,四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA))。
DC电源与充电装置28连接,从动辊31与地线电连接。在充电装置28和从动辊31之间配置中间转印体12的同时,驱动充电装置28,以带动从动辊31。在加压的位置,由于接地的从动辊31和充电装置28之间存在特定的电位差,因而电荷可被施加至中间转印体12的表面。此处,可将1kV的电压通过充电装置28施加至中间转印体12的表面,使中间转印体12的表面带电。
充电装置28可由电晕管等构成。
将油墨接受性颗粒16从颗粒供给装置18供给到中间转印体12的表面,由此形成油墨接受性颗粒层16A。颗粒供给装置18的容纳有油墨接受性颗粒16的容器内,在面向中间转印体12的位置具有油墨接受性颗粒供给辊18A,配置充电刮刀18B以挤压油墨接受性颗粒供给辊18A。充电刮刀18B也可用于调节供给并附着于油墨接受性供给辊18A表面的油墨接受性颗粒16的膜厚。
由油墨接受性颗粒供给辊18A(导电辊)来供给油墨接受性颗粒16,由充电刮刀18B(导电刮刀)来调整油墨接受性颗粒层16A,并使其带有与中间转印体12表面上的电荷极性相反的负电。供给辊18A可以是铝制实心辊,充电刮刀18B可以由为了便于施加压力而被覆有聚氨酯橡胶的金属板(如SUS)构成。充电刮刀18B以刮墨刀的方式与供给辊18A接触。
带电的油墨接受性颗粒16例如在油墨接受性颗粒供给辊18A的表面上形成一层颗粒层,并被传送至与中间转印体12的表面相对的位置。在带电的油墨接受性颗粒16与中间转印体12接触时,在由其与中间转印体12之间的电位差所形成的电场的静电作用下,油墨接受性颗粒16移动至中间转印体12的表面。
此时,确定中间转印体12的移动速度与供给辊18A的旋转速度之比(周速比),以便在中间转印体12的表面上形成一层颗粒层。该周速比取决于中间转印体12的带电量、油墨接受性颗粒16的带电量、供给辊18A与中间转印体12的相对位置和其他参数。
以用于形成一层油墨接受性颗粒层16A的周速比为基准,供给辊18A的周速相对加速时,可以增加供给至中间转印体12的颗粒数。例如,当要转印的图像浓度较低(施用的油墨的量较少,例如0.1g/m2~1.5g/m2)时,调节层厚度至最小必需厚度(例如1μm~5μm),当要转印的图像浓度较高(施用的油墨的量较多,例如4g/m2~15g/m2)时,调节层厚度至足以保持油墨液体成分(溶剂或分散介质)的层厚度(例如10μm~25μm)。
例如,在油墨的施用量较少的文字图像的情况中,在中间转印体上的一层油墨接受性颗粒层上形成图像时,在中间转印体上的油墨接受性颗粒层的表面上捕获油墨中的成像材料(颜料),并使其固定于油墨接受性颗粒的表面上和颗粒的空隙中,由此使深度方向的分布较少。
例如,当需要在作为最终图像的图像层16B上形成作为保护层的颗粒层16C时(参见图5A),则使形成的油墨接受性颗粒层16A具有基本上为三层的厚度,并且油墨图像仅形成于最高层上,由此使得不包含图像的剩余的两层可以在转印定影后位于图像层16B之上作为保护层(参见图5B)。
作为选择,当形成具有两种以上颜色的图像时,也就是说,形成油墨的施用量较大的图像时,可以使油墨接受性颗粒16层积以具有足以保持油墨液体成分(溶剂或分散介质)并捕获着色剂(如颜料)而使其无法到达最下层的数目的颗粒。在该情况中,成像材料(颜料)在转印定影后未暴露在图像层的表面上,不包含图像的油墨接受性颗粒16成为图像表面上的保护层。
接着,喷墨记录头20将油墨滴20A施用至油墨接受性颗粒层16A。基于特定的图像信息,喷墨记录头20将油墨滴20A施用至特定位置。
最后,通过用转印定影装置22夹住记录介质8和中间转印体12,并对油墨接受性颗粒层16A加压加热,将油墨接受性颗粒层16A转印至记录介质8。
转印定影装置22由内置加热源的加热辊22A和加压辊22B构成,加热辊和加压辊彼此相对并且两者之间配置有中间转印体12,而且,加热辊22A和加压辊22B彼此接触以形成接触区域。加热辊22A和加压辊22B由铝芯形成,其外表面上被覆硅酮橡胶,进而再被覆PFA管。
在加热辊22A和加压辊22B的接触区域,油墨接受性颗粒层16A被加热器加热并被加压,因而油墨接受性颗粒层16A在转印至记录介质的同时被定影。
此时,非图像部中的油墨接受性颗粒16中包含的树脂颗粒被加热至高于玻璃化转变温度(Tg)的温度,并软化(或熔化),油墨接受性颗粒层16A在压力作用下从形成在中间转印体12表面上的防粘层14A上脱离,并在记录介质8上转印定影。于是,油墨接受性颗粒层16A在压力作用下从形成在中间转印体12表面上的防粘层14A上脱离,并在记录介质8上转印定影。此时,转印定影性通过加热得到改善。在该实施方式中,加热辊22A的表面控制在160℃。此时,油墨接受性颗粒层16A中保持的油墨液体成分(溶剂或分散介质)即使在转印后也可保持在同一油墨接受性颗粒层16A中,并被定影。在通过转印定影装置22进行的步骤之前,可以进行中间转印体12的预加热。
记录介质8可以是渗透性介质(例如,普通纸或涂布纸)或非渗透性介质(例如,美术纸或树脂胶片)。记录介质并不限于此,其实例包括半导体基板和其他工业制品。
下面,将详细描述示例性实施方式中的记录设备的成像过程。如图4所示,在示例性实施方式的记录设备中,通过防粘层供给装置14在中间转印体12的表面上形成防粘层14A。如果中间转印体12的材料是铝或PET基底,则防粘层14A的效果将更为明显。作为选择,可通过施用诸如氟树脂或硅酮橡胶等材料,使中间转印体12的表面具有防粘性。
然后,通过充电装置28对中间转印体12的表面充电以使其带电极性与油墨接受性颗粒16的极性相反。结果,由颗粒供给装置18的供给辊18A供给的油墨接受性颗粒16可由静电力吸附,并可以在中间转印体12的表面上形成油墨接受性颗粒16的层。
此外,在中间转印体12的表面上,通过颗粒供给装置18的供给辊18A使油墨接受性颗粒16形成为层。例如,形成油墨接受性颗粒层16A以使其厚度基本上相当于三层的油墨接受性颗粒16。也就是,通过充电刮刀18B和供给辊18A之间的空隙,调整油墨接受性颗粒层16A至所需厚度,由此调整转印至记录介质8的油墨接受性颗粒层16A的厚度。作为选择,还可以通过供给辊18A和中间转印体12的周速比进行调整。
在形成的油墨接受性颗粒层16A上,油墨滴20A从通过压电方式或热方式驱动的各色的喷墨记录头20喷出,并在油墨接受性颗粒层16A上形成图像层16B。由喷墨记录头20喷出的油墨滴20A被施用至油墨接受性颗粒层16A,油墨中的液体成分被油墨接受性颗粒16间的空隙以及油墨接受性颗粒16的构成颗粒间的空隙迅速吸收,着色剂(如颜料)被油墨接受性颗粒16(或其构成颗粒)的表面或油墨接受性颗粒16的构成颗粒间的空隙捕获。
此时,油墨滴20A中包含的液体成分(溶剂或分散介质)渗透进入油墨接受性颗粒层16A中,不过如颜料等着色剂被油墨接受性颗粒层16A的表面或颗粒间的空隙捕获。也就是说,油墨液体成分(溶剂或分散介质)可渗入油墨接受性颗粒层16A的里侧,而如颜料等着色剂不能渗入油墨接受性颗粒层16A的里侧。因此,当转印至记录介质8时,未渗透有如颜料等着色剂的颗粒层16C在图像层16B上成层。结果,该颗粒层16C成为用于封闭图像层16B的表面的保护层,由此可以形成着色剂(或例如,颜料等着色剂)未在表面上露出的图像。
接着,通过将其上形成有图像层16B的油墨接受性颗粒层16A从中间转印体12转印和/或定影到记录介质8上,在记录介质8上形成彩色图像。中间转印体12上的油墨接受性颗粒层16A通过被诸如加热器等加热手段加热的转印定影装置(转印定影辊)22加热加压,并转印至记录介质8上。
此时,通过如后所述的调节加热加压,可适当调整图像表面的粗糙度,还可以控制光泽度。作为选择,可以通过冷却剥离来控制光泽度。
除去油墨接受性颗粒层16A后,残留在中间转印体12表面上的残留颗粒16D由清洁装置24收集(参见图3),再次通过充电装置28对中间转印体12的表面进行充电,并供给油墨接受性颗粒16以形成油墨接受性颗粒层16A。
图5A和5B显示了用在第二示例性实施方式的记录设备中的颗粒层。如图5A所示,在中间转印体12的表面上,形成有防粘层14A。
接着,在中间转印体12的表面上通过颗粒供给装置18形成油墨接受性颗粒16的层。如上所述形成的油墨接受性颗粒层16A可以如此形成:其厚度基本上相当于三层的油墨接受性颗粒16。通过将油墨接受性颗粒层16A调整至所需厚度,可以控制转印至记录介质8的油墨接受性颗粒层16A的厚度。此时,可以均匀地形成油墨接受性颗粒层16A的表面而不会扰乱通过喷射油墨滴20A而进行的图像形成(图像层16B的形成)。
如图5A所示,喷出的油墨滴20A中含有的颜料等着色剂大体上浸透了油墨接受性颗粒层16A的三分之一至一半,其下留有颜料等着色剂未浸透的颗粒层16C。
如图5B所示,当使用转印定影装置(转印定影辊)22通过加热、加压和转印而在记录介质8上形成油墨接受性颗粒层16A时,图像层16B上存在不包含油墨的颗粒层16C,该层成为油墨图像层16B的保护层。因此,在该情况中油墨接受性颗粒16至少在定影后应当是透明的。
颗粒层16C通过转印定影装置(转印定影辊)22加热加压,因此可以使其表面变得平滑,图像表面的光泽度也可以通过加热加压控制。
此外,可通过加热促进油墨接受性颗粒16内部捕获的油墨液体成分(溶剂或分散介质)的干燥。
接受并保持在油墨接受性颗粒层16A中的油墨液体成分(溶剂或分散介质)在转印定影后也保持在油墨接受性颗粒层16A中,并通过自然干燥而被除去。
通过上述过程,图像形成得以完成。如果在油墨接受性颗粒16转印至记录介质8之后存在残留于中间转印体12的残留颗粒16D或从记录介质8脱落的纸粉等异物,可以由清洁装置24将其除去。
此外,在清洁装置24的下游侧可以配置除电装置29。例如,可以使用导电辊作为除电装置29,在位于导电辊和从动辊31(接地)之间的中间转印体12的表面施加约为±3kV、500Hz的电压,除去中间转印体12的表面电荷。
根据油墨接受性颗粒16或油墨的组成、油墨喷出量等,将充电电压、颗粒层厚度、定影温度和其他机械条件确定为最佳条件。
<构成要素>
下面将具体说明示例性实施方式的各步骤中的构成要素。
<中间转印体>
其上将形成有油墨接受性颗粒层的中间转印体12的示例性实施方式可以是带状或圆筒状(鼓状)。为通过静电力在中间转印体的表面上供给并保持油墨接受性颗粒,中间转印体的外周面应当具有半导电性或绝缘性以实现颗粒保持性质。关于中间转印体表面的电特性,在半导电性的情况中可以使用表面电阻率为1010Ω/sq.至小于1014Ω/sq.且体积电阻率为109Ω·cm至小于1013Ω·cm的材料,在绝缘性的情况中可以使用表面电阻率为1014Ω/sq.以上且体积电阻率为1013Ω·cm以上的材料。
在带状的情况中,对基材不作具体限定,只要其能够在设备内旋转并驱动带,具有足够的机械强度,并且在转印/定影中使用热时具有足够的耐热性即可。基材的具体实例包括聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、芳香族聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚醚砜和不锈钢。
在鼓状的情况中,基材可以是铝或不锈钢等。
为在转印定影装置(转印定影辊)22中的定影过程中应用通过电磁感应进行加热的方式,可以在中间转印体12而非转印定影装置22上形成发热层。发热层由可产生电磁感应作用的材料制成。例如,可以有选择地使用镍、铁、铜、铝或铬。
<颗粒供给工序>
在供给油墨接受性颗粒16之前,使用防粘剂供给装置14将防粘剂14D施用于中间转印体12的表面以形成防粘层14A。
防粘层14A的供给方法可以是包含内含防粘剂14D、将防粘剂14D提供至防粘剂供给部件和通过供给部件将防粘剂14D供给到中间转印体12的表面上而形成防粘层14A等工序的方法,或是包含通过浸渍有防粘剂14D的供给部件在中间转印体12的表面上形成防粘层14A的工序的方法。
防粘剂14D的实例包括诸如硅油、氟油、聚烷撑二醇和表面活性剂等防粘材料。
硅油的实例包括纯硅油、改性硅油。纯硅油的实例包括二甲基硅油和甲基氢硅油。改性硅油的实例包括甲基苯乙烯基改性硅油、烷基改性硅油、高级脂肪酸酯改性硅油、氟改性硅油、氨基改性硅油。
聚烷撑二醇的实例包括聚乙二醇、聚丙二醇、氧化乙烯/氧化丙烯共聚物和聚丁二醇。其中,可以使用聚丙二醇。
表面活性剂的实例包括阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、两性表面活性剂和非离子型表面活性剂。其中,可以使用非离子型表面活性剂。
防粘剂14D的粘度可以为5mPa·s~200mPa·s,或5mPa·s~100mPa·s,或5mPa·s~50mPa·s。
粘度的测定如下进行。使用RHEOMAT 115(由Contraves制造)测定粘度。将样品放入测定用容器中,通过预定方法将容器安置在设备中,然后在40℃和1400s-1剪切速率下进行测定。
防粘剂14D的表面张力可以为40mN/m以下(或30mN/m以下,或25mN/m以下)。
表面张力的测定如下进行。作为表面张力,使用通过利用WILLHERMY型表面张力计(由协和界面科学株式会社制造)在23℃±0.5℃和55%±5%RH的条件下测定的值。
防粘剂14D的沸点,例如在760mmHg下可以为250℃以上(或300℃以上,或350℃以上)。
沸点的测定如下进行。根据JIS K2254(其公开的内容此处以引用的方式引入)测定,将初始沸点用作沸点。
接着,通过充电装置28使中间转印体12的表面带有与油墨接受性颗粒16极性相反的电荷。然后,在中间转印体12的带电表面上形成油墨接受性颗粒层16A。此时,作为油墨接受性颗粒层16A的形成方法,可以采用将电子照相调色剂供给至感光体上的常用方法。也就是,通过常用的电子照相方式的充电方法(通过充电装置28等充电)将电荷预先供给至中间转印体12的表面。油墨接受性颗粒16通过摩擦带电,从而具有与中间转印体12表面的电荷相反的电荷。
保持在供给辊18A上的油墨接受性颗粒16和中间转印体12的表面共同形成电场,然后通过静电力移动/供给至中间转印体12并保持在其上。此时,根据油墨接受性颗粒层16A中要形成的图像层16B的厚度(取决于油墨的施用量),还可以控制油墨接受性颗粒层16A的厚度。在该情况中,油墨接受性颗粒16的带电量的绝对值可以为5μC/g~50μC/g。
此处,油墨接受性颗粒层16A的厚度可以为1μm~100μm,或1μm~50μm,或5μm~25μm。油墨接受性颗粒层的空隙率(即油墨接受性颗粒间的空隙率+油墨接受性颗粒内的空隙率(捕集器结构))可以为10%~80%,或30%~70%,或40%~60%。
下面将说明相当于单组分供给(显影)方式的颗粒供给过程。
在供给辊18A上供给油墨接受性颗粒16,并在调节颗粒层厚度的同时通过充电刮刀18B使颗粒带电。
充电刮刀18B具有调节供给辊18A表面上的油墨接受性颗粒16的层厚度的作用,并可以通过改变加至供给辊18的压力来改变供给辊18A表面上的油墨接受性颗粒16的层厚度。通过控制供给辊18A表面上的油墨接受性颗粒16的层厚度为一层,形成于中间转印体12表面上的油墨接受性颗粒16的层厚度可形成为基本上一层。作为选择,通过将充电刮刀18B的挤压力控制得较低,可以增大形成于供给辊18A表面上的油墨接受性颗粒16的层厚度,并且也可以增大形成于中间转印体12表面上的油墨接受性颗粒16的油墨接受性颗粒层16A的厚度。
在其他方法中,当中间转印体12和在中间转印体12的表面上形成一层颗粒层的供给辊18A之间的周速比为1时,通过增大供给辊18A的周速,可以增加供给至中间转印体12上的油墨接受性颗粒16的个数,并可以通过对其进行控制从而增大中间转印体12上的油墨接受性颗粒层16A的厚度。此外,可以通过组合上述方法调节层厚度。在该构成中,例如,油墨接受性颗粒16带负电,中间转印体12的表面带正电。
通过如此控制油墨接受性颗粒层16A的层厚度,可以抑制油墨接受性颗粒层16A的消耗,并可以形成被覆有保护层的图案。
作为充电装置28中的充电辊,可以使用直径为10mm~25mm的辊,其由在铝、不锈钢等构成的棒状或管状部件的外表面上分散有导电性材料的弹性层构成,并具有可调节为约106Ω·cm~108Ω·cm的体积电阻率。
弹性层可包含树脂材料,如聚氨酯树脂、热塑性弹性体、表氯醇橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶、硅类橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶或聚降冰片烯橡胶。这些树脂材料可以单独使用或组合使用。具体材料可以为发泡聚氨酯树脂。
所述发泡聚氨酯树脂可以是具有闭孔结构的树脂,其通过在聚氨酯树脂中混合并分散诸如中空玻璃珠或热膨胀型微胶囊等中空体而形成。
此外,弹性层的表面可以被覆有厚度为5μm~100μm的防水涂层。
DC电源与充电装置28连接,从动辊31与地线电连接。在充电装置28和从动辊31之间配置中间转印体12的同时,驱动充电装置28,同时带动从动辊31,而且,在挤压的位置,相对于接地的从动辊31存在特定的电位差。
<标注工序>
在形成于中间转印体12表面上的油墨接受性颗粒16的层(油墨接受性颗粒层16A)上,基于图像信号,油墨滴20A从喷墨记录头20喷出,并形成图像。从喷墨记录头20喷出的油墨滴20A被施用于油墨接受性颗粒层16,油墨滴20A被形成于油墨接受性颗粒16内的颗粒间的空隙迅速吸收,着色剂(如颜料)被油墨接受性颗粒16(构成颗粒)的表面或油墨接受性颗粒16的构成颗粒间的空隙捕获。
在该情况中,油墨接受性颗粒层16A的表面上可以捕获许多着色剂(如颜料)。这是因为油墨接受性颗粒16内的颗粒间空隙具有过滤效果,从而可在油墨接受性颗粒层16A表面上捕获着色剂(如颜料),在油墨接受性颗粒16内的颗粒间空隙中捕获并固定着色剂。
为确保在油墨接受性颗粒层16A表面上及油墨接受性颗粒16内的颗粒间空隙中捕获着色剂(如颜料),油墨可以与油墨接受性颗粒16反应,从而使着色剂(如颜料)快速变得不溶(凝集)。具体而言,该反应可以通过使用油墨与多价金属盐之间的反应,或pH反应型而实现。
可以使用宽度等于或大于记录介质的线型喷墨记录头,不过也可以通过使用目前的扫描型喷墨记录头,在形成于中间转印体上的颗粒层上依次形成图像。喷墨记录头20的喷墨元件不受特别限制,只要其能够喷墨即可,例如压电元件驱动型或发热元件驱动型。
使油墨接受性颗粒16与油墨反应时,例如,用包含具有通过与油墨反应而使颜料凝集的效果的凝集剂(如,多价金属盐和有机酸)的水溶液对油墨接受性颗粒16进行处理,然后在使用前将其干燥。
<转印工序>
将其中通过接受油墨滴20A而形成有图像的油墨接受性颗粒层16A在记录介质8上转印并定影,因而,在记录介质8上形成图像。所述转印和定影可以在分开的工序中完成。不过,转印和定影也可以实质上同时进行。定影可通过油墨接受性颗粒层16A的加热或加压法中的任一种方法、或通过同时使用加热法和加压法、或通过实质上同时进行加热加压而实现。
通过控制加热/加压,可以控制油墨接受性颗粒层16A的表面性质,并可以控制光泽度。加热/加压后,从中间转印体12剥离其上转印有图像(油墨接受性颗粒层16A)的记录介质8时,可以在冷却油墨接受性颗粒层16A之后进行剥离。冷却方法的实例包括自然冷却和空冷等强制冷却。在这些过程中,中间转印体12可以是带状。
例如,在形成于中间转印体12上的油墨接受性颗粒16中的表面层上形成油墨图像(在油墨接受性颗粒层16A的表面上捕获着色剂(颜料)),随后将图像转印至记录介质8上,由此可形成被油墨接受性颗粒16的颗粒层16C保护的油墨图像。
接受/保持在油墨接受性颗粒16的层中的油墨液体成分(溶剂或分散介质)在转印定影后被保持在油墨接受性颗粒16的层中,并通过自然干燥除去。
<清洁工序>
为通过更新中间转印体12的表面而使其可以反复使用,需要用清洁装置24清洁表面的工序。清洁装置24包括清洁部和颗粒传送回收部(未示出),通过清洁工序,可除去残留在中间转印体12表面上的油墨接受性颗粒16(残留颗粒16D)和附着于中间转印体12表面的除所述颗粒之外的赘生物(记录介质8的纸粉等)等附着物。回收的残留颗粒16D可以再次使用。
<除电工序>
形成防粘层14A之前,使用除电装置29可以除去中间转印体12的表面电荷。
在上述示例性实施方式的记录设备中,使用防粘剂供给装置14在中间转印体12的表面上施用防粘剂14D并形成防粘层14A,然后通过充电装置28使中间转印体的表面带电。接着,在中间转印体12的防粘层上的带电区域,由颗粒供给装置18供给油墨接受性颗粒16,由此形成颗粒层。然后,在所述颗粒层上,油墨滴从喷墨记录头20喷出以形成图像。由此,油墨接受性颗粒16接受油墨。之后,通过重叠记录介质8和中间转印体12,并通过转印定影装置22对其施加压力和热,将油墨接受性颗粒层16A转印并定影至记录介质8上。
另外,所述记录设备不限于中间转印方式的形态,也可以是如下所述的将油墨接受性颗粒直接供给至记录介质的其他形态。
图6是显示根据另一个示例性实施方式所述的记录设备的示意图。图7是显示根据另一个示例性实施方式所述的记录设备的主要部分的示意图。在以下的其他示例性实施方式中,说明将复合颗粒用作将在后面描述的油墨接受性颗粒的情况。
另一个示例性实施方式中的记录设备11具有运送带13,其形状类似图6和7中所示的环带。运送带13旋转移动从而传送由容纳用容器(未示出)送出的记录介质8。
首先,离子流控制型静电记录头100(以下简称为“静电记录头100”)控制由放电产生的离子流,并用离子流照射由运送带13传送的记录介质8,由此形成静电潜像(参见图8A)。
通过油墨接受性颗粒供给装置18将形成于记录介质8上的静电潜像可视化,并形成由油墨接受性颗粒16构成的油墨接受性颗粒层16A(参见图8B)。
形成于记录介质8上的油墨接受性颗粒层16A通过预定影装置150被预热定影。
在已形成的经预热定影的油墨接受性颗粒层16A上,基于图像数据,各色的油墨滴20A(参见图7)从喷墨记录头20K、20C、20M和20Y(为各种颜色,也就是,为黑色(K)、青色(C)、品红色(M)和黄色(Y))喷出,由此形成油墨图像(参见图8C)。下面,在必须区分各种颜色时,各符号后用Y、M、C和K表示。除非另有区分,否则省略Y、M、C和K。
其上通过喷射油墨滴20A而形成有油墨图像的油墨接受性颗粒层16A通过定影装置23的加压加热而定影在记录介质8上。
静电记录头100和喷墨记录头20表示宽度大于记录介质8的宽度的线型记录头,即所谓的FWA(Full Width Array:全宽阵列)方式的记录头。
接着,将在下面具体描述构成要素和成像过程。
记录介质8由环带状运送带13传送。在示例性实施方式中,记录介质8以吸附于运送带13的状态被传送。
此处,使记录介质8吸附于运送带13的方法的一个例子是吸引机构,其中在运送带13中设置孔(未示出),从该孔吸住记录介质,然后使其吸附在运送带13上。使记录介质8吸附于运送带13的方法的其他例子包括记录介质8静电吸附于运送带13的方法或记录介质8通过粘着力吸附的方法。
在传送方向的上游侧,在通过运送带13传动的记录介质8的上方相隔一定的间距配置形成静电潜像的静电记录头100。
在静电记录头100中,在平面矩形的绝缘基材102的表面上设置多个彼此平行的驱动电极104,并在背侧形成多个控制电极106以使其与这些驱动电极104交叉。由驱动电极104和控制电极106形成矩阵(格子)。在控制电极106中,在与驱动电极104交叉的位置处形成圆形开口106A。在控制电极106的下面,隔着绝缘基板101设置屏蔽电极108。在这些绝缘基板101和屏蔽电极108中,在对应控制电极106的开口106A的位置形成空间111和用于离子输送的开口110。
通过交流电源112在驱动电极104和屏蔽电极108之间施加高频电压。另一方面,响应图像形成,通过离子控制电源114将脉冲电压施加至控制电极106。此外,通过直流电源116将直流电压施加至屏蔽电极108。
通过在如此绝缘的驱动电极104和控制电极106之间施加交变电场,在空间111中诱发电晕表面放电,然后利用控制电极106和屏蔽电极108之间形成的电场对由该电晕表面放电产生的离子进行加速或将其吸收。然后,控制来自用于离子输送的开口110的离子流的放出,通过对应于图像信号(油墨图像)的离子(在示例性实施方式中为正离子)在记录介质8的表面上形成静电潜像(参见图8A)。
静电潜像的电位可以是通过油墨接受性颗粒供给装置18的颗粒供给辊18A和形成于记录介质8上的静电潜像所形成的电场的静电力能够在记录介质8上供给并吸收油墨接受性颗粒16的电位。
通过该静电记录头100可以选择形成静电潜像的区域。因此,记录介质8的表面上形成的静电潜像是形成有油墨图像的区域。例如,如果形成的图像是日本文字,则其如图8A概念性的显示。
表面上形成有静电潜像的记录介质8被传送至油墨接受性颗粒供给装置18。由此,将静电潜像可视化,然后形成对应于静电潜像的油墨接受性颗粒层16A(参见图8B)。因而,仅在基于图像信号而形成的油墨图像的区域中,在记录介质8上形成油墨接受性颗粒层16A(油墨接受性颗粒层16A很难形成在非图像部区域中)。
下面描述成像过程。
如图8A所示,随后通过预定影装置150对形成于记录介质8上的油墨接受性颗粒层16A进行预定影。
通过静电力将形成于记录介质8上的油墨接受性颗粒层16A保持在记录介质8上。因此,当喷墨记录头20喷出的油墨滴20A在下一个过程中施用至油墨接受性颗粒层16A时,油墨接受性颗粒层16A可能随着油墨的量而恶化。鉴于此,通过预先对油墨接受性颗粒层16A进行初步的预定影,可将油墨接受性颗粒16临时固定在记录介质8的表面上。
通过预定影可以防止由于油墨滴20A的施用导致的油墨接受性颗粒16的飞散和喷墨记录头20的喷嘴面20B的污染。
通过预定影装置150进行的预热的温度低于在定影装置23中进行的最终定影的加热温度。也就是说,通过预定影装置150进行的预定影过程不涉及油墨接受性颗粒16中的树脂颗粒的完全熔融和通过压力进行的定影,而是保留了在颗粒间的空隙,且将颗粒固定且粘着于记录介质的表面。因此,油墨滴20A被预定影至油墨滴可被接受的程度。
作为预定影装置150,可以利用通常用于电子照相方式的成像设备的加热定影装置(熔融器)。除了通常用于电子照相方式的成像设备的加热定影装置(熔融器)之外,还可以使用加热器加热方法、加热炉方式、电磁感应加热方式等。
接着,在喷墨记录头20的下方传送其中已经进行了油墨接受性颗粒层16A的预备定影的记录介质8。
基于图像数据而从喷墨记录头20喷出的油墨滴20A被施用至形成在记录介质8上的油墨接受性颗粒层16A,并形成油墨图像(参见图8C)。在该情况下,在油墨接受性颗粒16中接受油墨。
为进行高速图像写入,如在示例性实施方式中一样,可以使用宽度大于记录介质的宽度的线型喷墨记录头,不过,也可以使用扫描型喷墨记录头来依次形成图像。喷墨记录头20的喷墨单元不受具体限制,只要能够喷出油墨即可,例如可以是压电元件驱动型或发热元件驱动型。
接着,将记录介质8从运送带13剥离并传送至定影装置23,然后对油墨接受性颗粒层16A加压加热,由此在记录介质8上定影油墨接受性颗粒层16A。
定影装置23由内置加热源的加热辊23A和与加热辊23A相对的加压辊23B构成,加热辊23A与加压辊23B相互接触以形成接触区。加热辊22A和加压辊22B由铝芯形成,其外表面上被覆有硅酮橡胶,进而再被覆有PFA管。此处,定影装置23具有与用于电子照相方式的成像设备的定影装置(熔融器)相同的构成。除了通常用于电子照相方式的成像设备的加热定影单元之外,还可以使用加热器加热方法、加热炉方式、电磁感应加热方式等。
当记录介质8通过加热辊23A和加压辊23B的接触区域时,油墨接受性颗粒层16A被加热加压,由此将油墨接受性颗粒层16A定影在记录介质8上。除了使用加热加压的方法之外,也可以利用仅使用加热或加压的方法。不过,还可以使用同时进行加热和加压的方式。
通过以上过程完成图像形成,并将记录介质8从设备中排出。
在如上所述的其他示例性实施方式的记录设备11中,在将记录介质8通过运送带13传送的同时,通过静电记录头100形成静电潜像。通过颗粒供给装置18将油墨接受性颗粒16供给至静电潜像以形成颗粒层。然后,在颗粒层上,将油墨滴从喷墨记录头20喷出以形成图像。因此,油墨接受性颗粒16接受油墨。接着,将记录介质8从运送带13剥离,然后通过定影装置23对其加热加压,从而将油墨接受性颗粒层定影在记录介质8上。上述说明之外的过程与上述示例性实施方式中的记录设备的过程相同,因而省略重复说明。
在示例性实施方式中,基于图像数据,从黑色、黄色、品红色和青色等各色的喷墨记录头20中有选择地喷出油墨滴20A,并在记录介质8上记录全色图像。然而,第二示例性实施方式并不限于在记录介质上记录文字或图像。也就是说,第二示例性实施方式的记录头通常也可适用于在工业上使用的液滴喷出(喷射)设备。
实施例
下面,将参考实施例具体描述本发明,不过本发明并不限于这些实施例。以下,“份”表示“重量份”。
<油墨的调制>
(油墨1)
Black Pearls L 5重量%
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸树脂 1.5重量%
甘油 17重量%
1,2-己二醇 8重量%
丙二醇 8重量%
非离子型表面活性剂 1重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为8.0的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨1,其粘度为5.1mPa·s,表面张力为32mN/m,电导率为0.04S/m。由电导率乘以所述粘度而得到的值(σ×η)为0.20。
(油墨2)
C.I.DIRECT BLUE 199 2.5重量%
二乙二醇 10重量%
甘油 15重量%
丁基卡必醇 2重量%
N,N-双(2-羟基乙基)-2-氨基乙烷磺酸 2.0重量%
阴离子型表面活性剂 1.0重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为10.2的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨2,其粘度为3.1mPa·s,表面张力为32mN/m,电导率为1.0S/m。值(σ×η)为3.1。
(油墨3)
Special Black 4A 6重量%
苯乙烯/丙烯酸共聚物 2重量%
非离子型表面活性剂 0.5重量%
二乙二醇 20重量%
丁基卡必醇 5重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为7.2的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨3,其粘度为3.6mPa·s,表面张力为30mN/m,电导率为0.01S/m。值(σ×η)为0.036。
(油墨4)
C.I.Food Black 2 2.0重量%
苯乙烯/丙烯酸钠共聚物 2重量%
二乙二醇 10重量%
甘油 5重量%
丙二醇单丁基醚 5重量%
阴离子型表面活性剂 1重量%
N,N-双(2-羟基乙基)-2-氨基乙烷磺酸 0.5重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为8.5的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨4,其粘度为3.1mPa·s,表面张力为32mN/m,电导率为0.51S/m。值(σ×η)为1.58。
(油墨5)
Black Pearls L 4重量%
苯乙烯/丙烯酸共聚物 2重量%
乙炔二醇氧化乙烯加合物 0.5重量%
丙二醇 10重量%
甘油 8重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为7.2的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨5,其粘度为2.2mPa·s,表面张力为30mN/m,电导率为0.01S/m。值(σ×η)为0.022。
(油墨6)
C.I.Food black 2 3.0重量%
二乙二醇 15重量%
甘油 25重量%
N,N-双(2-羟基乙基)-2-氨基乙烷磺酸 2.0重量%
丁基卡必醇 5重量%
阴离子型表面活性剂 1重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为10.0的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨6,其粘度为5.1mPa·s,表面张力为31mN/m,电导率为1.1S/m。值(σ×η)为5.6。
(油墨7)
Black Pearls L 3.0重量%
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸共聚物 0.3重量%
二乙二醇 7.5重量%
甘油 7.5重量%
丙二醇 0.05重量%
非离子型表面活性剂 0.03重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为8.0的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨7,其粘度为1.9mPa·s,表面张力为30mN/m,电导率为0.01S/m。值(σ×η)为0.019。
(油墨8)
Cabojet 200 9.0重量%
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸共聚物 2.0重量%
二乙二醇 25重量%
甘油 15重量%
丙二醇 0.05重量%
非离子型表面活性剂 0.03重量%
氢氧化钠水溶液 使油墨的pH为9.0的量
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨8,其粘度为8.5mPa·s,表面张力为30mN/m,电导率为0.1S/m。值(σ×η)为0.85。
(油墨9)
C.I.Food black 2 4.0重量%
二乙二醇 10重量%
甘油 30重量%
N,N-双(2-羟基乙基)-2-氨基乙烷磺酸 2.0重量%
丁基卡必醇 5重量%
阴离子型表面活性剂 2.0重量%
乙酸钠 1.5重量%
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨9,其粘度为6.3mPa·s,表面张力为30mN/m,电导率为2.1S/m。值(σ×η)为13.23。
(油墨10)
Special Black 4A 4重量%
苯乙烯/丙烯酸共聚物 2重量%
非离子型表面活性剂 0.3重量%
二乙二醇 15重量%
丁基卡必醇 5重量%
离子交换水 余量
调制具有以上组成的油墨10,其粘度为2.5mPa·s,表面张力为34mN/m,电导率为0.007S/m。值(σ×η)为0.0175。
<油墨接受性颗粒的调制>
(颗粒A)
苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物(酸值:385)
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入200g的5重量%的氢氧化钠水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为8μm且中和度为0.4的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.6重量%的二氧化硅颗粒,用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒B)
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 90重量%
苯乙烯/丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物 10重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入250g的5重量%的氢氧化钠水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为7μm、酸值为460且中和度为0.4的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.6重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为12nm)和0.2重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒C)
苯乙烯/丙烯酸2-乙基己酯/甲基丙烯酸共聚物(酸值:210)
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入180g的5重量%的氢氧化钠水溶液。混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为8μm且中和度为0.6的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.5重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒D)
苯乙烯/丁二烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 85重量%
苯乙烯/丙烯酸共聚物 15重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入300g的5重量%的氢氧化钾水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为10μm、酸值为190且中和度为0.8的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.4重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为12nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒E)
苯乙烯/马来酸共聚物 80重量%
苯乙烯/丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物 20重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入800g的5重量%的氢氧化钾水溶液。随后,再向其中加入20g的5重量%的硝酸镁水溶液,将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为18μm、酸值为630且中和度为0.9的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.5重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒F)
苯乙烯/丙烯酸正丁酯/甲基丙烯酸共聚物 86重量%
苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 14重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入40g的5重量%的氢氧化钾水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为6μm、酸值为90且中和度为0.4的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.3重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒G)
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 55重量%
苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 45重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入60g的5重量%的氢氧化钾水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用喷雾干燥法进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为25μm、酸值为45且中和度为0.9的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.3重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm)和0.5重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为12nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒H)
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 95重量%
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯共聚物 5重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入150g的5重量%的氢氧化钾水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用喷雾干燥法进行干燥以获得颗粒。得到的颗粒用分级器分级。由此得到平均等效球直径为9μm、酸值为90且中和度为0.85的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.5重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒I)
苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物 77重量%
苯乙烯/丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物 23重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入500g的5重量%的氢氧化钾水溶液。随后,再向其中加入50g的5重量%的硝酸镁水溶液,将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为8μm、酸值为730且中和度为0.5的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.6重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为16nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒J)
苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 85重量%
苯乙烯/丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物 15重量%
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入80g的5重量%的氢氧化钾水溶液。随后,再向其中加入20g的5重量%的硝酸镁水溶液,将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为10μm、酸值为650且中和度为0.1的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.3重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为12nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒K)
苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物(酸值:200)
将以上材料用喷射磨粉碎,再用分级器分级以得到平均等效球直径为8μm且中和度为0的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入0.6重量%的二氧化硅颗粒(平均一次粒径为12nm),用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
(颗粒L)
苯乙烯/甲基丙烯酸2-乙基己酯/丙烯酸共聚物(酸值:350)
将100g的上述材料溶解在有机溶剂中,然后在其中加入500g的5重量%的氢氧化钠水溶液。将混合溶液于室温搅拌1小时,然后用冷冻干燥机进行干燥以获得颗粒。颗粒用喷射磨进一步粉碎,再用分级器分级。由此得到平均等效球直径为33μm且中和度为1.0的颗粒。
随后,在如此得到的颗粒中加入2.0重量%的二氧化硅颗粒,用混合机搅拌以获得油墨接受性颗粒。
<实施例1~12和比较例1~6>
使用表1所示的油墨接受性颗粒与油墨的组合,通过喷墨法成像。在进行图像形成时,使用具有能够在1200dpi×1200dpi(dpi:每英寸的点数)的图像浓度下施用2pL油墨/滴的压电记录头的成像设备(由富士施乐株式会社制造)。
[评价]
(吸液时间)
将油墨接受性颗粒施用于PFA膜上(颗粒:30g/m2)。采用喷墨法通过施用油墨(1200dpi×1200dpi的图像浓度下,2pL油墨/滴)在膜上形成100%覆盖图案。
将一页普通纸(C2纸)在105Pa的压力下压在图像表面,测定直至油墨不再转印至普通纸上的时间。
A:干燥时间小于0.25秒。
B:干燥时间为0.25秒至小于0.5秒。
C:干燥时间为0.5秒至小于0.75秒。
D:干燥时间为0.75秒以上。
(渗色)
将油墨接受性颗粒施用于PFA膜上(颗粒:30g/m2)。采用喷墨法通过施用油墨(1200dpi×1200dpi的图像浓度下,2pL油墨/滴)在膜上形成3点线(3dot line)图案。
目视或用显微镜观察所得到的线状图案。
A:即使用显微镜放大图像也未观察到渗色。
B:用显微镜放大图像时可观察到渗色,不过目视未观察到渗色,且渗色可以接受。
C:目视观察到渗色,不过渗色可以接受。
D:目视观察到严重渗色,且渗色不可以接受。
(光学浓度/评价方法A)
实施例1~10和比较例1~6的光学浓度的评价根据下述评价方法A进行。
将油墨接受性颗粒施用于PFA膜上(颗粒:30g/m2)。采用喷墨法通过施用油墨(1200dpi×1200dpi的图像浓度下,2pL油墨/滴)在膜上形成100%覆盖图案。将一页OK金藤纸放在图像表面上,通过熔融器将图像转印至OK金藤纸上并定影。
用X-Rite Incorporated制造的光学浓度计X-Rite 404观察所得到的图像。
A:光学浓度为1.3以上。
B:光学浓度为1.2以上但小于1.3。
C:光学浓度为1.1以上但小于1.2。
D:光学浓度为小于1.1。
(光学浓度/评价方法B)
实施例11和12的光学浓度的评价根据下述评价方法B进行。
将油墨接受性颗粒施用于OK金藤纸上(颗粒:30g/m2)。采用喷墨法通过施用油墨(1200dpi×1200dpi的图像浓度下,2pL油墨/滴)在膜上形成100%覆盖图案。将PFA膜放在图像表面上,通过熔融器使图像定影在OK金藤纸上。
用X-Rite Incorporated制造的光学浓度计X-Rite 404观察所得到的图像。
A:光学浓度为1.3以上。
B:光学浓度为1.2以上但小于1.3。
C:光学浓度为1.1以上但小于1.2。
D:光学浓度为小于1.1
表2
吸液时间 | 光学浓度 | 渗色 | |
实施例1 | A | A | A |
实施例2 | A | C | A |
实施例3 | B | A | B |
实施例4 | A | A | A |
实施例5 | A | A | A |
实施例6 | A | C | A |
实施例7 | B | A | B |
实施例8 | A | B | A |
实施例9 | C | B | C |
实施例10 | B | C | B |
实施例11 | B | A | B |
实施例12 | A | B | A |
比较例1 | A | D | A |
比较例2 | D | B | D |
比较例3 | D | B | D |
比较例4 | A | D | A |
比较例5 | D | C | D |
比较例6 | A | D | A |
提供对本发明的示例性实施方式的以上描述是为了说明和描述的目的。它的意图不在于穷举或将本发明限制于所披露的精确形式。显然,许多改进和变化对于本领域技术人员是显而易见的。选择并描述这些示例性实施方式是为了能够最大限度地解释本发明的原理及其实际用途,由此使得本领域的其他技术人员能够理解适用于所期望的特定用途的本发明的各种实施方式和各种改进方案。本发明的范围由下述权利要求及其等同物所限定。
Claims (8)
1.一种记录用材料组,所述记录用材料组包含油墨接受性颗粒和油墨,其中,
所述油墨接受性颗粒包含酸值为50mg KOH/g~750mg KOH/g的树脂,所述油墨接受性颗粒的中和度大于0且小于1,并且
所述油墨包含着色剂、水溶性溶剂和水,所述油墨具有的由所述油墨的电导率σ乘以所述油墨的粘度η而得到的值为0.02~5.0,所述油墨的电导率σ的单位为S/m,所述油墨的粘度η的单位为mPa·s,
所述油墨接受性颗粒的中和度如下确定:提供所述油墨接受性颗粒的两份样品,一份样品用KOH进行中和滴定以测定COOH的量A,另一份样品用HCl进行滴定以测定COO-的量B,根据等式“中和度=B/(A+B)”进行计算,
所述油墨的粘度利用RHEOMAT 115在测定温度为23℃且剪切速率为1400s-1时测定。
2.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,所述油墨接受性颗粒具有的平均等效球直径为0.1μm~20μm。
3.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,所述油墨接受性颗粒是复合颗粒,且所述复合颗粒中各自集合了多个吸液颗粒。
4.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,由所述树脂的酸值乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值为50~500,所述树脂的酸值的单位为mg KOH/g。
5.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,由单位为S/m的所述油墨的电导率σ乘以单位为mPa·s的所述油墨的粘度η而得到的值与由所述树脂的酸值乘以所述油墨接受性颗粒的中和度而得到的值之比为1∶200~1∶5000,所述树脂的酸值的单位为mg KOH/g。
6.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,所述油墨的电导率σ为0.01S/m~2.0S/m。
7.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.1~0.9。
8.如权利要求1所述的记录用材料组,其中,所述油墨接受性颗粒的中和度为0.2~0.8。
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