CN101772554A - 记录油墨、油墨介质组件、墨盒、油墨记录物质、喷墨记录装置和喷墨记录方法 - Google Patents
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Abstract
记录油墨,其包括:固体组分,所述固体组分包含着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体;液体组分,其具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体,和水,其中在记录油墨中包含的固体组分的总量等于以质量计8.5%或更多并且以质量计小于15%,水溶性有机溶剂的总量(A)与在记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.1至2.5,所述水溶性有机溶剂被包含在液体组分中并且具有280℃或更高的高沸点,而记录油墨中的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中的所述固体组分的总量(B)的比(C/B)为1.85至3.10。
Description
技术领域
本发明涉及适合用于喷墨记录的记录油墨、使用所述记录油墨的油墨介质组件(ink media set)、墨盒、油墨记录物质、喷墨记录装置和喷墨记录方法。
背景技术
喷墨记录方法是通过将墨滴喷射以使它们粘附在记录介质诸如纸上而印刷的方法。一般而言,作为用于喷墨记录方法的油墨,使用溶液或分散液体,其中各种着色剂如染料和颜料溶解或分散在水中或水和高沸点有机溶剂的混合物中,并且为了维持保水性,由高沸点有机溶剂组成的大量润湿剂被进一步包含在其中。这种由高沸点有机溶剂组成的润湿剂由于其低挥发性(蒸发性)和保水能力而有助于防止喷嘴口的干燥。但是,当这种油墨被用于记录在具有高的油墨渗透性纸如普通纸(regular paper)上时,油墨中包含的润湿剂几乎不挥发,这导致频繁的油墨透印。
同时,当含有大量润湿剂的传统油墨被用于在具有低的液体吸收性的纸诸如胶印涂布纸(offset printing coated paper)(在下文中,可以称为“涂布纸”)上记录时,油墨成珠(ink beading)和油墨犯水(ink bleeding)易于发生在具有大量油墨的部分,如固体部分,原因是提供在涂布纸的表面上的油墨在其中低的渗透速度,因为润湿剂几乎不可能蒸发,所以需要花费一些时间来干燥记录图像,这引起胶印擦脏(offset smear),原因在于损伤(spur)、运输期间的擦脏以及在进纸单元中纸堆叠区处的纸染污和/或纸粘附等。因此,这种传统油墨在实际应用中是不适当的。
为了解决这些问题,期望提供这样的喷墨记录方法,所述方法使得即使在使用印刷涂布纸的过程中也几乎不发生油墨犯水,允许油墨迅速干燥,即使在油墨被印刷在普通纸上时也允许具有高图像密度和高图像质量,并且允许即使在长时间的印刷操作中断期间也几乎不发生喷嘴堵塞。
例如,专利文献1提出了包含非常少量的润湿剂的喷墨油墨。根据该提议,即使在使用普通纸时,也可能获得具有高图像密度的高质量图像而基本上不引起油墨透印。但是,在该提议中,在油墨中不包含树脂,并且特别是在使用颜料油墨时,图像的定影能力差。此外,在该提议中既没有公开也没有暗示当油墨被印刷在胶印涂布纸上时油墨的干燥速度得到改善。
专利文献2提出了快速干燥染料油墨。但是,在该提议的实施例中,包含的润湿剂的量是不添加树脂使用的着色剂的量的6倍;使用高品质的纸,并且不意图使用几乎不吸收液体的印刷涂布纸。
专利文献3基于能量生热(energization heat generation),提出了与喷墨记录有关的快速干燥油墨。但是,在该提议中提供的油墨包含大量的电解液,其没有添加树脂,图像的定影能力差,并且采用与压电型喷墨(piezo-type inkjet)方法本质上不同的飞墨方法。
此外,专利文献4和专利文献5每篇都提出微囊化颜料和印刷纸的组合。然而,在这些提议中,油墨一般使用油墨组合物。因此,为了改善其干燥性能,需要通过微波能量进行加热。
专利文献6提出包含蜡微粒和树脂微粒的油墨。在该提议中,在赋予保水性的能力方面,蜡微粒被用于替代润湿剂。但是,具有保水性的蜡微粒在定影特性和干燥方面往往差。
专利文献7提出包含树脂乳液、聚合物分散剂和颜料的油墨。在该提议中提供的油墨包含少量的润湿剂,但是总的溶解的固体含量低。因此,可能不能获得足够的图像密度和足够的彩色显影。
专利文献8提出适合用于无孔的记录介质如胶片的油墨,一种油墨树脂乳液,其包含水性液体载体——其中酸官能聚合物胶体颗粒分散在其中,和颜料着色剂——其中聚合物分子彼此结合,并且提出了包含聚合物分散剂和颜料的油墨。在该提议的实施例中,高沸点润湿剂(水溶性有机溶剂)被包含,其是固体组分的大约3.5倍,并且在通过将其留在正常环境下对用油墨记录的图像进行干燥的过程中,由于其干燥缓慢,有必要使用空气加热枪来加热并干燥油墨。
此外,专利文献9描述了一种颜料油墨,目的是同时实现两个相反的目标,一个目标是防止喷嘴堵塞,而另一目标是在记录后的记录介质上快速干燥油墨。在该颜料油墨中,所含有的甘油的量(X)——其对于防止喷嘴堵塞是有效的,和所含有的异丙醇的量(Y)——用作高挥发性溶剂,其对于干燥记录图像是有效的,被分别明确表示在如下范围内:1≤X≤40、1≤Y≤20和5≤X+Y≤50。鉴于着色剂量、固体内容物的量和具有280℃或更高的高沸点的水溶性有机溶剂的量——除添加剂的量之外——这三种组分的比例和含量的调整,这种技术没有公开这样的记录油墨:即使当油墨被印刷在具有低的液体吸收性的印刷涂布纸上时,其也允许获得高度清晰的图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的记录物接近,而基本上不引起油墨成珠并且没有关于油墨干燥速度的任何问题。专利文献10公开了一种喷墨油墨,其中为了改善在非涂布纸上印刷时的图像密度以及改善印刷物的耐磨损性的目的,在25℃,记录液体中包含的非挥发性组分(包括树脂和蜡)和着色物质组分之间的重量比的差落在0.1至10的范围内。专利文献11公开了这样的油墨,所述油墨包含作为基本组分的染料和用于溶解所述染料的溶剂,并且进一步包含氟化学(fluorochemical)表面活性剂和大量有机溶剂,所述氟化学表面活性剂用于通过降低油墨的表面张力来表现快速干燥特性,从而提高油墨对目标记录介质的润湿性,所述有机溶剂用于提高所述氟化学表面活性剂在油墨中的溶解性,并且专利文献11描述了响应于高速印刷,油墨在25℃时的表面张力和在20℃时的油墨粘度被降低,以通过使油墨中组分均匀分散而提高排出油墨的频率反应性,因而喷出小滴油墨。专利文献12描述了这样的油墨,其中颜料和微乳液被包含在水性介质中,所述微乳液具有50纳米或更小的平均粒径,基于油墨的总质量,所包含的微乳液的量为按质量计0.5%至按质量计10%,并且由于使用该油墨,当印刷在非涂布纸上时,印刷物的密度增加,因而提高了印刷物的耐磨损性。但是,鉴于着色剂量、固体内容物的量和具有280℃或更高的高沸点的水溶性有机溶剂的量——除添加剂的量之外——这三种组分的比例和含量的调整,这些提议没有公开这样的技术:即使当油墨被印刷在具有低的液体吸收性的印刷涂布纸上时,其也允许获得高度清晰的图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的记录物接近,而基本上不引起油墨成珠并且没有关于油墨干燥速度的任何问题。
因此,不意图将这样的传统喷墨记录油墨应用到具有低液体吸收性的记录介质例如印刷涂布纸诸如胶印涂布纸上,并且在传统喷墨记录介质中,还没有开发出这样的技术,所述技术降低液体组分(一种或多种)(主要是润湿剂)的量并且确定所述液体组分(一种或多种)的量,从而落入这样的范围——其中可以避免故障诸如印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间喷射油墨的轨迹(喷射曲线)的改变和未喷射油墨,以及在长时间的印刷操作中断期间喷嘴堵塞,其中所述液体组分具有比水高的沸点并且在油墨中为液体,焦点集中在与油墨中固体组分的量的比例上,因而改善油墨的渗透特性。
专利文献1:日本专利申请公开(JP-A)号2004-115551
专利文献2:日本专利申请公告(JP-B)号60-34992
专利文献3:日本专利申请公开(JP-A)号8-1109343
专利文献4:日本专利申请公开(JP-A)号2002-67473
专利文献5:日本专利申请公开(JP-A)号2002-69346
专利文献6:日本专利申请公开(JP-A)号2002-301857
专利文献7:日本专利申请公开(JP-A)号6-171072
专利文献8:日本专利申请公开(JP-A)号2005-220352
专利文献9:日本专利申请公开(JP-A)号2003-201427
专利文献10:日本专利申请公开(JP-A)号07-292302
专利文献11:日本专利申请公开(JP-A)号05-230409
专利文献12:日本专利申请公开(JP-A)号04-018462
发明内容
鉴于本领域中的现状,提供了本发明,目的是解决现有技术中的前述各种问题并实现下述目标。具体而言,本发明旨在提供这样的记录油墨,其即使在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时,也允许获得高清晰图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近,而基本上不引起油墨成珠并且没有关于油墨的干燥速度的任何问题;使用该记录油墨的油墨介质组件;墨盒,油墨记录物;喷墨记录装置,所述装置允许防止印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间喷射油墨的轨迹(另外称为“喷射曲线”)的改变和未喷射油墨,并且也使得喷嘴堵塞即使在长时间的印刷操作中断期间几乎不发生;以及喷墨记录方法。
本发明基于本发明人的发现,并且用于解决上述问题的方法如下:
<1>记录油墨,其包括:
固体组分,其包含着色剂和树脂,并且在25℃在油墨中为固体,
液体组分,其具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体,和水,
其中包含在所述记录油墨中的所述固体组分的总量等于以质量计8.5%或更多,并且以质量计小于15%,水溶性有机溶剂的总量(A)与包含在所述记录油墨中的固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.1至2.5,其中所述水溶性有机溶剂被包含在所述液体组分中并且具有280℃或更高的高沸点(A),而所述记录油墨中的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中的所述固体组分的总量(B)的比(C/B)为1.85至3.10。
<2>根据项<1>所述的记录油墨,其中所述液体组分包含润湿剂,并且所述润湿剂是选自甘油、1,3-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。
<3>根据项<1>和项<2>的任一项所述的记录油墨,其中所述液体组分包含渗透剂,并且所述渗透剂是具有8至11个碳原子的多元醇化合物。
<4>根据项<1>至项<3>的任一项所述的记录油墨,其中所述液体组分包含表面活性剂,并且所述表面活性剂包含氟化学表面活性剂。
<5>根据项<1>至项<4>的任一项所述的记录油墨,其中所述树脂包含树脂微粒。
<6>根据项<5>所述的记录油墨,其中所述树脂微粒包含丙烯酸有机硅树脂,并且所述丙烯酸有机硅树脂具有25℃或更低的玻璃化转变温度。
<7>根据项<5>至项<6>的任一项所述的记录油墨,其中所述树脂微粒在树脂乳液中具有10纳米至1,000纳米的体积平均粒径。
<8>根据项<1>至项<7>的任一项所述的记录油墨,其中所述着色剂是聚合物乳液颜料,其中水不溶性或基本上水不溶性着色物质被包含在聚合物微粒中。
<9>根据项<1>至项<8>的任一项所述的记录油墨,其中所述着色剂是在其表面具有阴离子亲水基团的颜料。
<10>根据项<1>至项<9>的任一项所述的记录油墨,其在25℃具有35mN/m或更低的表面张力。
<11>油墨介质组件,其包括:
根据项<1>至项<10>中任一项所述的记录油墨,和
记录介质,其具有载体和施加在所述载体的至少一个表面上的涂布层,
其中通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为2ml/m2至35ml/m2,并且在400ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为3ml/m2至40ml/m2。
<12>墨盒,其包括:
容纳根据项<1>至项<10>中任一项所述的记录油墨的容器。
<13>喷墨记录方法,其包括:
通过向根据项<1>至项<10>中任一项所述的记录油墨施加刺激(stimulus),将所述记录油墨喷射到记录介质上,以在所述记录介质上记录图像。
<14>根据项<13>所述的喷墨记录方法,其中所述记录介质具有载体和施加在所述载体的至少一个表面上的涂布层,
其中通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为2ml/m2至35ml/m2,并且在400ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为3ml/m2至40ml/m2。
<15>根据项<13>和项<14>的任一项所述的喷墨记录方法,其中所述刺激是选自热、压力、振动和光中的至少一种。
<16>根据项<13>至项<15>的任一项所述的喷墨记录方法,其中用于喷射所述油墨的喷墨头在其形成油墨喷射口的板表面上具有油墨排斥层。
<17>根据项<16>所述的喷墨记录方法,其中所述油墨排斥层包含氟基材料和硅氧烷基材料中的任一种。
<18>根据项<16>和项<17>的任一项所述的喷墨记录方法,其中所述油墨排斥层具有0.2μm或更小的表面粗糙度(Ra)。
<19>根据项<16>至项<18>中任一项所述的喷墨记录方法,其中在所述喷墨头的油墨喷射口附近,在垂直于每个油墨喷射口的中心线的平面处测量的每个油墨喷射口的横截面面积随着与底板表面的距离而逐渐变大。
<20>根据项<16>至项<19>的任一项所述的喷墨记录方法,其中所述油墨排斥层具有0.1纳米或更大的厚度。
<21>根据项<16>至项<20>的任一项所述的喷墨记录方法,其中所述油墨排斥层具有5mN/m至40mN/m的临界表面张力(critical surface tension)。
<22>喷墨记录装置,其包括:
油墨喷射单元,其被配置来通过向记录油墨施加刺激而将所述记录油墨喷射到记录介质上以在所述记录介质上记录图像。
<23>根据项<22>所述的喷墨记录装置,其中所述刺激是选自热、压力、振动和光中的至少一种。
<24>油墨记录物,其包括:
通过使用根据项<1>至项<10>的任一项所述的记录油墨,在记录介质上形成的图像。
<25>根据项<24>所述的油墨记录物,其中所述记录介质具有载体和施加在所述载体的至少一个表面上的涂布层,通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为2ml/m2至35ml/m2,并且在400ms接触期间向所述记录介质转移的纯水量为3ml/m2至40ml/m2。
本发明的记录油墨包含固体组分、液体组分和水,所述固体组分含有着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体,所述液体组分具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体。通过将包含在液体组分中的水溶性有机溶剂——其具有280℃或更高的高沸点——的总量(A)与包含在记录油墨中的固体组分的总量(B)的比(A/B)设定为在1.1至2.5的范围内的值,可能提供即使在长时间的印刷操作中断期间也允许几乎不发生喷嘴堵塞的喷墨记录装置,和喷墨记录方法。通过将记录油墨中的液体组分的总量(C)与记录油墨中的固体组分的总量(B)的比(C/B)设定为在1.85至3.10范围内的值,可能提供这样的喷墨记录装置,所述装置允许即使在使用具有低液体吸收性的印刷涂布纸时也几乎不发生油墨犯水,允许获得高清晰的图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近,而基本上不引起关于油墨干燥速度的任何问题并且基本上不引起在印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间喷出油墨的轨迹(另外称为“喷射曲线”)的改变和未喷射油墨。
进一步,通过将记录油墨中固体组分的总量设定为在以质量计8.5%至以质量计小于15%范围内的值,可能降低防止喷嘴堵塞所必需的液体组分的添加量,使得油墨犯水几乎不发生成为可能以及可能进一步增加干燥速率。
沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分的主要成分是所谓的润湿剂,但是,当含有大量润湿剂的传统油墨在印刷涂布纸诸如胶印涂布纸上使用时,其导致由油墨吸收不充足和干燥缓慢所引起的油墨犯水的发生。根据下列的Lucas-Washburn方程——其是计算液体到多孔材料的渗透常数的基本方程,已知渗透距离“h”与时间长度“t”的1/2次根和粘度η的负1/2次根成比例。
H=(Rγtcosθ/2η)1/2
但是,在该方程中,“h”代表渗透距离,“t”代表渗透需要的时间长度,“R”代表细孔直径,“θ”代表接触角,而“η”代表动态粘度。
该方程显示,当记录介质被设定时,吸收相同量的液体所需要的时间长度与所述液体的粘度成比例并且与该液体的表面张力和cosθ成反比例。当油墨的表面张力不变时,存在降低油墨粘度(严格地说,油墨中液体组分的粘度)的方法。
在这种情况下,油墨粘度取决于使用的润湿剂的量而不同,并且因此认为润湿剂的量被减少到其中油墨粘度可以被降低的合理范围内。然而,当润湿剂的量被过度减少到其中所述润湿剂的功能不能充分展示的水平时,很可能出现下列问题。由于在长时间的印刷操作中断期间的喷嘴堵塞,油墨喷射的方向移动(喷射曲线或油墨滴的下落位置移动),发生油墨不喷射,等等。
同时,油墨中固体组分的主要成分为着色剂和包含在油墨中用于提高定影能力的树脂。油墨中润湿剂的主要作用是防止固体组分的聚集和其在喷嘴板上的粘附。
在粘附到喷嘴板上的油墨中,水分含量的减少主要是由于水随着时间的流逝而蒸发,但是,存在具有高沸点的润湿剂和少量水,这使得防止油墨中微粒固体成分的聚集和接触成为可能,并且因此可以防止固体成分的粘结。
在滴在记录介质上的油墨中,由于液体组分渗透到介质中,液体组分被从所述记录介质的表面附近除去。油墨的液体组分的主要成分是水和润湿剂。即使当具有高粘度的润湿剂被用作润湿剂并且所使用的润湿剂的量少时,液体组分(包含水)的粘度低。因此,水和润湿剂被从记录介质的表面附近除去而不彼此分开,油墨的固体内容物(颜料和作为定影剂的树脂)保留在记录介质表面上的图像区域内,微量的润湿剂保留,并且因此可以显示足够的定影特性。
与所需要的油墨中固体组分的粘合剂用树脂的量相似,认为,所需要的油墨中液体组分(主要为润湿剂)——其具有高于水的沸点、在25℃在油墨中为液体并且被用于防止固体组分的粘结——的量基本上与油墨中固体组分的添加量成比例。以这种方式,当固体组分的量少时,所需要的液体组分的量也变少,并且当固体组分的量大时,所需要的液体组分的量也变大。
因此,本发明的记录油墨包含固体组分、液体组分和水,所述固体组分含有着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体,所述液体组分具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体,其中包含在记录油墨中的所述固体组分的总量在以质量计8.5%至以质量计小于15%的范围内;包含在所述液体组分中、具有280℃或更高的高沸点的水溶性有机溶剂的总量(A)与包含在记录油墨中的固体组分的总量(B)的比(A/B)被设定为在1.1至2.5范围内的值,而记录油墨中液体组分的总量(C)与记录油墨中固体组分的总量(B)的比(C/B)为在1.85至3.10范围内的值。通过将比值(C/B)设定在该范围内,即使在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时也有可能获得高清晰的图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的记录物接近,基本上不引起油墨成珠并且没有关于油墨的干燥速度的任何问题。
本发明的墨盒包括容纳本发明的记录油墨的容器。该墨盒适合用于打印机和喷墨记录系统上的相似部件。当墨盒中容纳的油墨被使用并且图像等在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上打印时,有可能增加油墨的干燥速率并且记录在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近的高清晰图像。
本发明的喷墨记录装置至少包含喷墨单元,其被配置来通过将能量施加在本发明的记录油墨上以喷出该记录油墨,从而记录图像。在该喷墨记录装置中,该喷墨单元将能量施加在本发明的记录油墨上并且喷出该记录油墨,从而记录图像。因此,当记录油墨在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时,可能增加该油墨的干燥速率并且获得在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近的高清晰的图像。
本发明的喷墨记录方法至少包括通过将能量施加在本发明的记录油墨上以喷出记录油墨,从而记录图像。在该喷墨记录方法的喷墨步骤中,通过将能量施加在本发明的记录油墨上来喷出所述记录油墨,以记录图像。因此,当记录油墨在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时,可能增加记录图像的干燥速率并且获得在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近的高清晰的图像。
当使用本发明的喷墨记录方法时,即使在印刷操作的长时间中断期间,喷嘴堵塞发生的可能性也最小。
短语“长时间中断”意即在其中喷嘴部分被用加帽单元(capping unit)盖住并且停止一天或更长时间的状态下喷嘴保持完整。
本发明的油墨介质组件包括本发明的记录油墨,以及具有载体和在所述载体的至少一个表面上的涂布层的记录介质,其中通过动态扫描液体吸收计测量的、在100ms接触期间向记录介质转移的纯水量为2ml/m2至35ml/m2,并且在400ms接触期间向记录介质转移的纯水量为3ml/m2至40ml/m2。
在本发明的记录介质组件中,本发明的记录油墨与记录介质结合,其中纯水的转移量在预先确定的范围之内,由此可以记录具有光泽度和高均匀性密度的图像而在固体部分中不引起成珠。
本发明的油墨记录物具有这样的图像,其通过使用本发明的记录油墨在记录介质上形成。当记录油墨被印刷在具有低液体吸收性的基本上平滑的印刷纸上时,干燥速率增加,并且可以将在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物接近的高清晰图像保留在所述记录介质上作为本发明的油墨记录物。
在本发明中,“成珠”表示这样的现象,其中在喷墨记录中,在从第一油墨滴滴在记录介质表面上的时间到下一油墨滴滴在该表面上的时间的时间跨度期间,第一滴不能被充分地吸收到该记录介质中并以液体状态保留在记录介质的表面,然后部分保留的滴与其后滴下的小滴混合,而油墨中的着色剂(有机颜料等)部分变成块,导致密度不均匀。在近期通常使用的打印机中,这种现象与在最迟可达100ms的相对短接触期间内被吸收到记录介质中的油墨的量有关。例如,在绿色图像部分,成珠水平根据在从黄色(Y)油墨(或青色(C)油墨)滴在记录介质表面上的时间到C油墨(或Y油墨)滴到所述记录介质表面上的时间的时间跨度期间,被吸收到记录介质的黄色(Y)油墨(或青色(C)油墨)的量(转移量)而有所不同。成珠可能发生在绿色、红色和蓝色的间色(二次色)中,但是,当吸收到记录介质中的油墨的量少时,油墨成珠可以发生在青色、品红色、黄色和黑色的原色中。
本发明能够解决各种常规问题并且提供记录油墨、使用该记录油墨的油墨介质组件、墨盒、油墨记录物、即使在印刷操作的长时间中断期间也允许喷嘴堵塞几乎不发生的喷墨记录装置、以及喷墨记录方法,其中所述记录油墨即使在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时也允许获得由商业印刷产生的记录物或用于出版的印刷物,而基本上不引起油墨成珠并且没有关于用该油墨记录的图像的油墨干燥速率的任何问题。
附图说明
图1是显示本发明的墨盒的一个实例的示意图。
图2是示例性显示包含箱的图1所示墨盒的示意图。
图3是显示本发明的喷墨记录装置的一个实例的示意性说明图。
图4是示例性显示图3所示的喷墨记录装置的内部结构的示意性说明图。
图5是示例性显示本发明的喷墨头的示意放大图。
图6是显示在本发明的喷墨头上的喷嘴列的示意图。
图7是显示本发明的喷墨记录装置中的液体供应设备的分解透视图。
图8是图7示出的液体供应设备的放大分解透视图。
图9是显示辅助罐(sub tank)的说明性侧视图。
图10A是在图9中示出的A-A线处分开的示意性剖视图。
图10B是在图9中示出的A-A线处分开的另一示意性剖视图。
图11是用于保持本发明的喷墨打印机的单元的俯视图。
图12是显示用于保持本发明的喷墨打印机的单元的一个实例的示意性说明图。
图13是显示本发明喷墨头的喷嘴板的一个实例的示意性剖视图。
图14A是显示本发明喷墨头的喷嘴板的另一实例的示意性说明图。
图14B是显示本发明喷墨头的喷嘴板的又一实例的示意性说明图。
图14C是显示本发明喷墨头的喷嘴板的再一实例的示意性说明图。
图15A是显示喷墨头的喷嘴板的示意性说明图,用于比较。
图15B是显示喷墨头的喷嘴板的示意性说明图,用于比较。
图15C是显示喷墨头的喷嘴板的示意性说明图,用于比较。
图16是显示应用分配器将有机硅树脂施加到喷嘴板表面以形成油墨排斥层的情形的图。
图17A是显示在本发明的针尖处的涂布口与待涂布的喷嘴板的涂布宽度之间的关系的图。
图17B是显示在通常使用的针尖处的涂布口与待涂布的喷嘴板的涂布宽度之间的关系的图。
图18是显示应用分配器进行涂布操作的图。
图19是显示由有机硅树脂组成的喷墨排斥层形成为可达喷嘴内壁的期望深度情形的图。
图20是显示本发明的喷墨头的一个实例以及显示通过激基激光处理(excimer laser processing)形成喷嘴孔的情形的图。
图21是显示用于加工喷嘴孔的激基激光处理器(excimer laser processor)的结构的图。
图22A是显示在产生喷墨头的方法的喷嘴板制备步骤中喷嘴-形成组件的底部的图。
图22B是显示在树脂膜表面上形成SiO2薄层的步骤的图。
图22C是显示将氟基抗水剂施加到SiO2薄层上的步骤的图。
图22D是显示在其蒸发后将防水层留在空气中的步骤的图。
图22E是显示将粘合带粘贴到防水层的步骤的图。
图22F是显示处理喷嘴孔的步骤的图。
图23是显示当通过本发明喷墨头的生产方法制造喷墨头时所使用的装置的略图的图。
具体实施方式
(记录油墨)
本发明的记录油墨至少包含固体组分和液体组分以及水,其中所述固体组分含有着色剂和树脂并且在25℃在油墨中是固体,所述液体组分具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中是液体,并且所述记录油墨根据需要进一步包括其它组分。
在本发明的记录油墨中,包含在记录油墨中的固体组分的总量在以质量计8.5%至以质量计小于15%的范围内,更优选地在以质量计9%至以质量计14%的范围内,并且特别优选地在以质量计10%至以质量计12%的范围内。
通过将包含在记录油墨内的固体组分的总量设定为以质量计小于15%,可能降低防止喷嘴堵塞所需要的液体组分的添加量,并且因此使得油墨成珠几乎不发生以及可以进一步提高记录图像的干燥速率。
当包含在记录油墨中的固体组分的总量以质量计大于15%时,具有高于水的沸点、在25℃在油墨中为液体的液体组分(主要为润湿剂)的防止喷嘴堵塞所需要的量变大,并且因此保留在记录介质表面附近的记录图像区域中的润湿剂的量变大,干燥速率变慢。这阻碍了固体组分本身(颜料和作为定影剂的树脂本身)的粘结和固体组分与记录介质之间的粘结,导致定影能力降低。同时,当包含在记录油墨中的固体组分的总量以质量计小于8.5%时,包含在油墨中的含水的液体组分的量大,并且因此,不利地,干燥速率变慢,并且皱褶和卷曲容易发生在记录介质上。
液体组分中包含的水溶性有机溶剂——其具有280℃或更高的高沸点——的总量(A)与记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(A/B)被设定为在1.1至2.5范围内的值,优选地在1.2至2.0范围内,更优选地在1.4至1.8的范围内。通过将比值(A/B)的值设定为1.1至2.5,可能提供这样的喷墨记录装置和喷墨记录方法,它们使喷嘴堵塞即使在长时间的印刷操作中断期间也几乎不发生(提高了长期可靠性)。当比值(A/B)小于1.1时,喷嘴堵塞可能在长时间的印刷操作中断期间发生,并且即使在进行维护和恢复操作时,喷嘴堵塞的问题有时可能还没有解决。
当比值(A/B)大于2.5时,油墨吸收性(渗透性)和图像的干燥性降低,并且定影能力(耐磨损性)降低。
记录油墨中的液体组分的总量(C)与记录油墨中的固体组分的总量(B)的比(C/B)被设定为在1.85至3.10范围内的值,并且更优选地在1.90至2.60范围内。通过将比值(C/B)设定为1.85至3.10,可能提供这样的喷墨记录装置和喷墨记录方法,其即使在具有低液体吸收性的印刷涂布纸上印刷时也允许获得高清晰图像,所述高清晰图像在质量上与由商业印刷产生的记录物或用于出版的记录物接近,而基本上不引起油墨成珠,并且没有关于油墨干燥速度的任何问题,并且不引起印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间喷射油墨的轨迹(另外称为“喷射曲线”)的改变和未喷射油墨(提高了短期可靠性)。当比值(C/B)小于1.85时,尽管油墨的干燥速率增加,但是喷射油墨的轨迹(另外称为“喷射曲线”)的改变可能在印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间发生。当比值(C/B)大于3.10时,由于油墨的渗透性降低,可能发生油墨成珠,并且记录图像的干燥速率变慢,导致定影能力(耐磨损性)的降低。
<具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体的液体组分>
作为具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体的液体组分,液体组分的最大部分为具有高沸点的润湿剂,并且进一步,油墨特性控制剂如渗透剂和表面活性剂也属于该液体组分。
液体组分——其具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体——的总量与记录油墨中固体组分的总量的比为1.85至3.10。液体组分——其沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体——的量越少,则油墨的干燥速率变得越小,然而,为了防止印刷期间或在短时间的印刷操作中断期间喷射油墨的轨迹(也称为“喷射曲线”)的改变和未喷射油墨——可归因于由喷嘴附近油墨的干燥引起的油墨粘性增加,将需要更精确的控制。
进一步,通过使用在记录油墨中含有较少液体组分——其具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体——的总量的油墨,即使当在几乎不吸收液体的纸诸如用于胶印的涂布纸上记录时,记录图像的干燥快速进行,并且可能获得具有高光泽度并且成珠不太明显的图像。
当记录油墨中包含的液体组分——其沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体——的总量以质量计大于33%时,在印刷涂布纸例如胶印用涂布纸上的记录图像的干燥速率降低,并且当在普通纸上印刷时,油墨透印可能频繁发生。然而,液体组分中包含的液体组分——其沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体——的量越少,干燥速率提高越多。
注意,在沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分中,包含了沸点高于水的润湿剂,并且包含渗透剂和表面活性剂,如果它们具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体的话。简而言之,这旨在提高油墨的渗透性(吸收性)和干燥性,从而通过尽可能降低比水更难以干燥的液体的量来防止即使在具有低液体吸收性的纸如印刷涂布纸上印刷时成珠的发生以及减小干燥速率。
-润湿剂(水溶性有机溶剂和固体润湿剂)-
沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分所代表的润湿剂没有特别受到限制,并且可以根据意图的用途进行适当地选择,只要其在在25℃在油墨中为液体。其实例包括多元醇、多元醇烷基醚、多元醇芳基醚、含氮杂环化合物、酰胺、胺、含硫化合物、碳酸异丙烯酯和碳酸亚乙酯。这些可以单独使用或联合使用。
多元醇的实例包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、三丙二醇、聚丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇、1,4-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、2-甲基-2,4-戊二醇、四甘醇、聚乙二醇、甘油、1,2,6-己三醇、1,2,4-丁三醇、1,2,3-丁三醇和季戊四醇(petriol)。
多元醇烷基醚的实例包括乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、三甘醇、三甘醇一甲醚、三甘醇一丁醚、三甘醇异丁醚、四甘醇一甲醚、丙二醇一乙醚、一缩二丙二醇一丁醚、三丙二醇一甲醚和三丙二醇一丁醚。
多元醇芳基醚的实例包括乙二醇单苯基醚和乙二醇单苄醚。
含氮杂环化合物的实例包括N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1,3-二甲基咪唑啉酮和ε-己内酰胺。
酰胺的实例包括甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N,N-二甲基甲酰胺。
胺的实例包括一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、一乙胺、二乙胺和三乙胺。
含硫化合物的实例包括二甲基亚砜、环丁砜(sulforan)、硫代双乙醇和硫二甘醇。
在这些物质中,从油墨的喷射稳定性来看,甘油、2-吡咯烷酮、二甘醇、硫代双乙醇、聚乙二醇、三甘醇、1,2,6-己三醇、1,2,4-丁三醇、季戊四醇(petriol)、1,5-戊二醇、N-甲基-2-吡咯烷酮、1,3-丁二醇和3-甲基-1,3-丁二醇是优选的。其中,甘油、1,3-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮是特别优选的。
为了防止这样的故障——印刷过程中喷出的油墨的方向(喷射曲线或油墨滴下滴位置的位移)发生变化、由于长时间的中断期间喷嘴堵塞而未喷射油墨和类似故障,优选的是在油墨中大量包含沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分,然而特别是为了防止由于长时间中断期间喷嘴堵塞而引起的未喷射的发生,优选的是在记录油墨中具有280℃或更高的高沸点的水溶性有机溶剂的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.1至2.5。作为具有高沸点的水溶性有机溶剂,甘油是特别优选的,原因是其具有高沸点(290℃),几乎不蒸发并且在低湿度环境中具有高的平衡反潮率(equilibrium moisture regain)。
注意,在本发明中,沸点是在760mmHg(1,013.3hPa)的正常大气压下测量的沸点。
固体润湿剂的实例包括糖、糖醇、透明质酸盐、三羟甲基丙烷和1,2,6-己三醇。
通过将油墨中液体组分——其具有较高沸点并且在25℃在油墨中为液体、含有润湿剂作为主要成分——的总量与记录油墨中固体组分的总量的比设定为在1.85至3.10范围内的值,可以增加干燥速率。作为除了水和润湿剂在25℃在油墨中为液体的成分——其根据需要进一步加入,有下列渗透剂和表面活性剂。注意,短语“在25℃在油墨中为液体”表示在置于正常温度和正常压力(25℃,1大气压)的条件下的油墨中为液体。然而,当除了润湿剂的成分的添加量少时,并且当具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体的液体组分的总量接近润湿剂的使用量时,没有差别。
-渗透剂-
如果渗透剂具有比水高的沸点并且在25℃在油墨中为液体,那么通过将其包含在具有高沸点并且在25℃在油墨中为液体的液体组分的量中计算渗透剂的量。
对于渗透剂,使用具有8至11个碳原子的多元醇化合物或乙二醇醚化合物。多元醇化合物和乙二醇醚化合物中的至少任何一种具有促进渗透到纸和防止油墨犯水发生的效果,并且在25℃在水中是具有以质量计0.1%至以质量计4.5%的溶解度的部分水性化合物。
具有8至11个碳原子的多元醇化合物的实例包括2-乙基-1,3-己二醇和2,2,4-三甲基(trimetyl)-1,3-戊二醇。
乙二醇醚化合物的实例包括多元醇烷基醚化合物和多元醇芳基醚化合物。
多元醇烷基醚化合物的实例包括乙二醇一乙醚、乙二醇一丁醚、二甘醇一甲醚、二甘醇一乙醚、二甘醇一丁醚、四甘醇一甲醚和丙二醇一乙醚。
多元醇芳基醚化合物的实例包括乙二醇单苯基醚和乙二醇单苄醚。
作为记录油墨中包含的沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分,渗透剂的量优选地为以质量计0%至以质量计10%,并且更优选地以质量计0.5%至以质量计5%。
-表面活性剂-
如上所述,根据需要添加表面活性剂,并且如果表面活性剂具有比水高的沸点并且在25℃在油墨中为液体,那么将其包括在具有较高沸点并且在25℃在油墨中为液体的液体组分的量中计算该表面活性剂的量。
表面活性剂没有特别限定并且按照意图的用途,考虑到所使用的着色剂类型、润湿剂和渗透剂等的组合,可以适当地从不会削弱分散稳定性的表面活性剂中选择。但是,当印刷在印刷纸上时,优选使用具有低表面张力和高均涂性的表面活性剂,并且选自硅氧烷表面活性剂和氟化学表面活性剂的至少一种是优选的。在这些表面活性剂中,氟化学表面活性剂是特别优选的。
作为氟化学表面活性剂,氟取代的碳原子数优选地是2-16,并且更优选地是4-16。当氟取代的碳原子数小于2时,可能不会获得氟的作用,而当该数目超过16时,可能产生与油墨的储存稳定性有关的问题。
氟化学表面活性剂的实例包括全氟烷基磺酸化合物、全氟烷基羧酸化合物、全氟烷基磷酸酯化合物、全氟烷基环氧乙烷加合物,和在其侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚高分子化合物。在这些化合物中,在其侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚高分子化合物由于其没有起泡特性是特别优选的。
全氟烷基磺酸化合物的实例包括全氟烷基磺酸和全氟烷基磺酸盐。
全氟烷基羧酸化合物的实例包括全氟烷基羧酸和全氟烷基羧酸盐。
全氟烷基磷酸酯化合物的实例包括全氟烷基磷酸酯和全氟烷基磷酸酯的盐。
在侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚高分子化合物的实例包括在侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚聚合物,在侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚聚合物的硫酸酯盐,和在侧链上具有全氟烷基醚基团的聚氧化烯醚聚合物的盐。
氟化学表面活性剂的盐的抗衡离子的实例包括Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2和NH(CH2CH2OH)3。
对于氟化学表面活性剂,可以使用适当合成的或可商购的产品。
可商购氟化学表面活性剂的实例包括SURFLON S-111、S-112、S-113、S-121、S-131、S-132、S-141、S-145(全部由Asahi Glass Co.,Ltd.生产);FRORARDFC-93、FC-95、FC-98、FC-129、FC-135、FC-170C、FC-430、FC-431(全部由Sumitomo 3M Ltd.生产);MEGAFAC F-470、F-1405、F-474(全部由DainipponInk And Chemicals,Incorporated生产);ZONYL TBS、FSP、FSA、FSN-100、FSN、FSO-100、FSO、FS-300和UR(全部由DuPont生产);FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150和FT-400SW(全部由Neos Co.生产)和PF-151N(由Omnova Co.Ltd.生产)。在这些产品中,由Neos Co.生产的FT-110、FT-250、FT-251、FT-400S、FT-150和FT-400SW和由Omnova Co.Ltd.生产的PF-151N是特别优选的。
作为氟化学表面活性剂的具体实例,由下述结构式表示的化合物是优选的。
(1)阴离子氟化学表面活性剂
在该结构式中,Rf代表由下述结构式表示的含氟疏水基团的混合物;A表示-SO3X、-COOX或者-PO3X(X是抗衡阴离子,并且其具体的实例是氢原子、Li、Na、K、NH4、NH3CH2CH2OH、NH2(CH2CH2OH)2或者NH(CH2CH2OH)3。
在该结构式中,Rf′代表由下述结构式表示的含氟基团;X与上面描述的意思相同;n是1或2的整数;并且m是整数2-n。
在该结构式中,n是3至10的整数。
Rf’-S-CH2CH2-COO·X
在该结构式中,Rf′和X各自与上面描述的意思相同。
Rf’-SO3·X
在该结构式中,Rf′和X各自与上面描述的意思相同。
(2)非离子氟化学表面活性剂
在该结构式中,Rf与上面描述的意思相同;并且n是5至20的整数。
在该结构式中,Rf’与上面描述的意思相同;并且n是1至40的整数。
(3)两性氟化学表面活性剂
在该结构式中,Rf与上面描述的意思相同。
(4)低聚物型氟化学表面活性剂
在该结构式中,Rf”代表由下述结构式表示的含氟基团;n是0至10的整数;并且X与上面描述的意思相同。
在该结构式中,n是1至4的整数。
在该结构式中,Rf”与上面描述的意思相同;l是0至10的整数;m是0至10的整数;和n是0至10的整数。
在该结构式中,R1和R3每一个代表氢原子或含氟基团;R2和R4每一个代表含氟基团;m、n、p、q和r每一个代表整数;应该指出,R1至R4中的含氟基团与在(2)或(4)中描述的那些相同。
硅氧烷表面活性剂不受特别限定,可根据意图的用途适当地选择,但是,具有高pH而不被分解的的表面活性剂是优选的。这些表面活性剂的实例包括侧链改性的聚二甲基硅氧烷、两端改性的聚二甲基硅氧烷、一端改性的聚二甲基硅氧烷和侧链/两端改性的聚二甲基硅氧烷。具有聚氧乙烯基团、聚氧乙烯聚氧丙烯基团中任一个作为改性基团的硅氧烷表面活性剂是特别优选的,这是由于它表现出作为含水表面活性剂的有利特性。
对于硅氧烷表面活性剂,可以使用适当合成的或商品。这些商品可容易地从BYK Chemie Japan、Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.、Dow Corning Toray SiliconeCo.,Ltd和Shin-Etsu Silicone Corp获得。
聚醚改性的硅氧烷表面活性剂没有受到特别的限定,可根据使用意图适当地选择。其实例包括其中通过向二甲基聚硅氧烷的硅(Si)键合侧链中引入由下述结构式表示的聚环氧烷结构的化合物。
X=-R(C2H4O)a(C3H6O)bR’
在该结构式中,m、n、a和b每一个是整数;并且R和R′各自代表烷基或亚烷基。
对于聚醚改性的硅氧烷化合物,可以使用适当合成的和商品。商购可得的产品的实例包括KF-618、KF-642和KF643(全部由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.生产)。
除了氟化学表面活性剂和硅氧烷表面活性剂之外,也可以使用阴离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂。
阴离子表面活性剂的实例包括聚氧乙烯烷基醚乙酸盐、十二烷基苯磺酸盐、琥珀酸酯磺酸盐、月桂酸盐以及聚氧乙烯烷基醚硫酸酯的盐。
非离子表面活性剂的实例包括炔二醇(acetylene glycol)表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基酯、和聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯。
炔二醇表面活性剂的实例包括2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇、3,6-二甲基-4-辛炔-3,6-二醇和3,5-二甲基-1-己炔-3-醇。炔二醇表面活性剂商品的实例包括由Air Products Co.,Ltd生产的SURFINOL 104、82、465、485和TG。
两性表面活性剂的实例包括月桂氨基丙酸盐、月桂基二甲基甜菜碱、硬脂基二甲基甜菜碱、月桂基二羟乙基甜菜碱、十二烷基二甲基氧化胺、十四烷基二甲基氧化胺、十八烷基二甲基氧化胺、二羟基乙基十二烷基氧化胺、聚氧乙烯椰子油烷基二甲基氧化胺、二甲基烷基(椰子)甜菜碱和二甲基月桂基甜菜碱。
对于这些表面活性剂,商品可以容易地从Nikko Chemicals Co.Ltd.、NIHONEMULSION Co.,Ltd.、NIPPON SHOKUBAI CO.,LTD.、Toho Chemical IndustryCo.,Ltd.、Kao Corp.、Adeka Co.,Ltd.、Lion Corporation、Aoki Oil Industrial Co.,Ltd.和Sanyo Chemical Industries,Ltd获得。
表面活性剂没有特别限于上面公开的那些,并且可以单独或联合使用。即使这种表面活性剂在单独使用时不容易溶解在记录油墨中,其在与其它表面活性剂混合时也可以溶解并且稳定地存在于其中。
在这些表面活性剂中,优选地使用由下述结构式(1)至(5)表示的那些。
R1-O-(CH2CH2O)h-R2 结构式(1)
在结构式(1)中,R1代表可以支化、具有6至14个碳原子的烷基基团,或可以支化、具有6至14个碳原子的全氟烷基基团;R2代表氢原子或可以支化、具有1至4个碳原子的烷基基团;和h是5至20的整数。
R1-COO-(CH2CH2O)h-R2 结构式(2)
在结构式(2)中,R1代表可以支化、具有6至14个碳原子的烷基基团;R2代表氢原子或可以支化、具有1至4个碳原子的烷基基团;和h是5至20的整数。
在结构式(3)中,R3代表烃基基团,例如,举例为可以支化的、具有6至14个碳原子的烷基基团;和k是5至20的整数。
在结构式(4)中,R4代表烃基基团,如可以支化的、具有6至14个碳原子的烷基基团;L是5至10的整数;p是5至20的整数;丙二醇链(一个或多个)和乙二醇链(一个或多个)可以嵌段或无规聚合。
在结构式(5)中,q和r每一个都是5至20的整数。
记录油墨中包含的表面活性剂的量优选为以质量计0.01%至以质量计3.0%,更优选为以质量计0.5%至以质量计2%。但是,沸点高于水并且在25℃在油墨中为液体的液体组分的总量为以质量计20%或更小,并且更优选为以质量计15%或更小。当表面活性剂的量为小于以质量计0.01%时,有时可能削弱添加该表面活性剂的效果,而大于以质量计3.0%时,油墨到记录介质的渗透特性变得高于所需,这可以导致图像密度的降低和油墨透印的发生。
<含有着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体的固体内容物>
相对于含有着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体的固体组分,固体组分中包含的树脂组分的总量优选为以质量计40%或更多,并且为以质量计95%或更小。当树脂组分的量为以质量计小于40%时,着色剂的定影能力和光泽度可能降低。同时,为了将图像密度增加至一定程度,相对于固体组分的总量,以质量计5%或更多的着色剂是必要的。
固体组分中树脂组分以这种方式量大的原因是为了提高定影能力、图像清晰度和光泽度。
在此,树脂组分是除了具有显色基团的着色剂分子之外的高分子固体组分,并且包括环绕着色剂和/或使着色剂分散的树脂。进一步,所述树脂组分也包括在必要时添加的树脂乳液。
应当指出,短语“在25℃在油墨中为固体”表示在置于正常温度和正常压力(25℃,1个大气压)的条件——一般喷墨印刷中使用的环境——下的油墨中为固体。
-树脂-
树脂不受特别限定并且可以根据意图的用途适当选择,只要其在25℃在油墨中为固体,但是,从可以添加大量树脂的前景来看,优选树脂微粒。
对于树脂微粒,树脂微粒作为树脂乳液存在,以分散在水中的状态作为连续相被用在油墨的生产中。必要时,树脂乳液可以包含分散剂如表面活性剂。
作为具有分散相的组分的树脂微粒的量(树脂乳液中包含的树脂微粒的量:其不是树脂微粒在产生的记录油墨中的量)优选为以质量计10%至以质量计70%。
对于树脂微粒的粒径,考虑到被具体用在喷墨记录装置中,其体积平均粒径优选为10纳米至1,000纳米,更优选为100纳米至300纳米。但是,该粒径是树脂乳液中的粒径,在处于稳定的记录油墨中的情况下,在树脂乳液中的粒径和记录油墨中的粒径之间没有差异。体积平均粒径越大,乳液的添加量可以增加得越多。当体积平均粒径小于100纳米时,乳液的添加量可能有时不增加,而当体积平均粒径大于300纳米时,可靠性有时可能降低。但是,可能使用具有该范围外的粒径的树脂乳液。这是一般倾向并且不依赖于乳液的类型。
可以利用例如粒度分析仪(MICROTRACK MODEL UPA9340,由NIKKISO CO.,LTD.制造)测量体积平均粒径。
具体而言,乳液水溶液被稀释到信号水平的最佳范围内,透明度被设定为“是”,并且设定下述临时条件:折射率-1.49;局部密度:1.19;球形颗粒-是;和介质-水。在此,体积平均粒径被设定为50%的值。
具有分散相的树脂微粒不被特别限定并且可以根据预期用途适当选择。其实例包括氨基甲酸乙酯树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、醋酸乙烯酯树脂、苯乙烯树脂、丁二烯树脂、苯乙烯-丁二烯树脂、氯乙烯树脂、丙烯酸苯乙烯树脂和丙烯酸有机硅树脂。
对于树脂乳液,可以使用适当合成的或可商购的产品。
可商购的树脂乳液的实例是MICROGEL E-1002和E-5002(苯乙烯-丙烯酸树脂乳液,由Nippon Paint Co.Ltd.制造)、BONCOAT 4001(丙烯酸树脂乳液,由Dainippon Ink and Chemicals,Inc.制造)、BONCOAT 5454(苯乙烯-丙烯酸树脂乳液,由Dainippon Ink and Chemicals,Inc.制造)、SAE-1014(苯乙烯-丙烯酸树脂乳液,由Nippon Zeon Company Limited制造)、CYBINOL SK-200(丙烯酸树脂乳液,由Saiden Chemical Co.Ltd.制造)、PRIMAL AC-22和AC-61(丙烯酸树脂乳液,由Rohm & Haas Japan K.K.制造)、NANOCRYL SBCX-2821和3689(丙烯酸有机硅树脂乳液,由Toyo Ink Mfg.Co.Ltd.制造)和#3070(甲基丙烯酸甲酯聚合物树脂乳液,由Mikuni Color Ltd.制造)。在这些产品中,从其优异的定影能力来看,丙烯酸有机硅(硅氧烷)乳液是特别优选的。
丙烯酸有机硅乳液中树脂组分的玻璃化转变温度优选为25℃或更低,并且更优选为0℃或更低。当玻璃化转变温度高于25℃时,树脂本身变脆,导致定影能力的降低。特别是当在具有光滑表面并且几乎不吸收水的印刷纸上使用时,定影能力可能降低。但是,有可能使用具有25℃或更高的玻璃化转变温度的树脂组分。
在此,可以利用,例如,差示扫描量热仪(由Rigaku Denki Co.Ltd生产)测量玻璃化转变温度。具体而言,从接近-50℃的温度加热通过在正常温度下干燥树脂乳液水溶液获得的树脂薄膜样品片,并且基于树脂薄膜样品片具有不平滑部分的温度确定玻璃化转变温度。
-着色剂-
着色剂没有特别限制,只要其在25℃在油墨中为固体,并且可适当使用颜料和染料的任一种。
当颜料被用作着色剂时,可以获得具有卓越耐光性的油墨。颜料没有特别限制,并且使用用于喷墨记录的一般颜料。例如,优选使用下述颜料:
(1)在其表面上具有亲水基团的颜料
(2)在聚合物微粒中含有水不溶性或基本上水不溶性着色物质的聚合物乳液颜料
(3)微胶囊化的颜料,其中颜料用具有亲水基团的树脂覆盖
颜料(1)是这样的颜料,其表面被改性以便至少一个亲水基团直接或通过其它原子基团与该表面结合。对于表面改性,可以使用将特定官能团(官能团如砜基和羧基基团)化学结合到表面的方法、应用次卤酸和其盐的至少任一种对表面进行湿法氧化处理(wet-process oxidation treatment)的方法或类似方法。在这些颜料中,特别优选这样的实施方式,其中羧基基团与颜料的表面结合并且该颜料被分散在水中。由于颜料的表面被改性并且羧基基团以这种方式结合到其上,所以改善了分散稳定性。此外,可以获得高质量图像印刷并且进一步提高了印刷记录介质的耐水性。
由于根据该实施方式的油墨具有优异的再分散性,其允许用简单的清洁操作进行优异的印刷,所以即使在长时间停止印刷操作并且在喷墨头的喷嘴附近的油墨的水分蒸发时也不引起喷嘴堵塞的发生。
油墨中自分散型颜料的体积平均粒径优选为0.01μm至0.16μm。
例如,作为自分散型炭黑,具有离子性的那些是优选的,并且带负电荷的和带正电荷的那些是更适合的。
阴离子亲水基团的实例是-COOM-、-SO3M-、-PO3HM-、-PO3M2-、-SO2NH2-和-SO2NHCOR(M代表氢原子、碱金属、铵和有机铵中的任一种;R代表具有1至12个碳原子的烷基基团、可以具有取代基的苯基基团以及可以具有取代基的萘基基团中的任一种)。在这些颜料中,优选使用彩色颜料,其中-COOM-和/或-SO3M-与彩色颜料表面结合。
对于亲水基团中的“M”,作为碱金属,锂和钾为示例。对于亲水基团中的“M”,作为有机铵,一甲基铵至三甲基铵、一乙基铵至三乙基铵以及一甲醇铵至三甲醇铵为示例。关于获得带负电荷彩色颜料的方法,作为将-COONa引入到彩色颜料表面的方法,例如,示例了用次氯酸钠(hypochlorous soda)对彩色颜料进行氧化处理的方法;磺化法以及与重氮盐反应的方法。
对于阳离子亲水基团,季铵基团是优选的,下述季铵基团是更优选的。在本发明中,这些基团的任一种与炭黑表面结合的化合物适合用作着色材料。
-NH3 +、-NR3 +、
生产具有与其表面结合的亲水基团的阳离子自分散型炭黑的方法没有特别限定并且可以根据预期用途适当选择。例如,作为将由下述结构式表示的N-乙基吡啶基团结合到炭黑表面的方法,示例了用3-氨基-N-乙基溴化吡啶鎓处理炭黑的方法。
亲水基团可以通过其它原子基团与炭黑表面结合。其它原子基团的实例包括具有1至12个碳原子的烷基、可以带有取代基的苯基或可以带有取代基的萘基。亲水基团通过其它原子基团与炭黑表面结合的情形的具体实例是-C2H4COOM(M代表碱金属或季铵)、-PhSO3M(Ph代表苯基,M代表碱金属或季铵)和-C5H10NH3 +。
对于颜料(2),包含着色物质的聚合物乳液表示聚合物微粒中包含颜料的聚合物乳液和其中颜料被吸收到聚合物微粒表面的聚合物乳液中至少任一种。其实例包括在日本专利申请公开(JP-A)号2001-139849中描述的那些。
在这种情况中,不是所有的颜料颗粒必须被包含在聚合物微粒或被吸收到聚合物微粒中,并且颜料可以在本发明效果不会被损坏的范围内被分散在乳液中。
短语“水不溶性或基本上水不溶性”表示在20℃,以质量计10份或更多的着色物质没有溶解在以质量计100份的水中。词语“溶解”表示没有在水溶液的表层或其底层上视觉观察到着色物质的分离和/或着色物质的沉淀。
组成聚合物乳液的聚合物没有特别限定并且可以根据预期用途适当选择。聚合物的实例包括乙烯聚合物、聚酯聚合物、聚氨酯聚合物以及在日本专利申请公开(JP-A)号2000-53897和2001-139849中公开的聚合物。在这些聚合物中,乙烯聚合物和聚酯聚合物是特别优选的。
油墨中包含着色物质的聚合物微粒(着色剂微粒)的体积平均粒径优选为0.01μm至0.16μm。
当使用颜料(2)时,可以获得耐光性和定影能力优异的油墨。
在颜料(3)中,通过用亲水的水不溶性树脂覆盖颜料以使该颜料表面上的树脂层具有亲水特性,将颜料分散在水中。其实例包括在日本专利申请公开(JP-A)号2002-67473中描述的那些。
当使用颜料(3)时,可以获得耐光性和定影能力优异的油墨。
认为,在颜料和树脂被整合成一种化合物的情况下,颜料(2)和(3)彼此相似。颜料(2)和(3)的任一种可以适当地在本发明中使用。
当使颜料(1)、(2)和(3)的任一种具有根据本发明的油墨组成比时,在干燥和高色调特性上显示了显著的改进。
着色剂的彩色显影组分没有特别限定,并且可以根据预期用途适当选择。例如,彩色显影组分可以是无机颜料和有机颜料中的任一种。
无机颜料的实例包括二氧化钛、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、镉红、铬黄和碳黑。在这些中,碳黑等是优选的。碳黑的实例是通过已知方法诸如接触法、炉法或加热法生产的那些碳黑。
有机颜料的实例包括偶氮颜料、多环颜料、染料鳌合物、硝基颜料、亚硝基颜料和苯胺黑。在这些中,偶氮颜料和多环颜料是更优选的。偶氮颜料的实例包括偶氮淀、不溶性偶氮染料、缩合偶氮颜料和鳌合偶氮颜料。多环颜料的实例包括酞菁颜料、苝系颜料、橘黄颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁啶颜料、靛蓝颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料和喹啉酞酮颜料。染料鳌合物的例子包括碱性染料型鳌合物和酸性染料型鳌合物。
颜料的颜色没有特别限制并且可根据预期用途适当地选择。例如,用于黑色的颜料和用于彩色油墨的颜料为示例。这些颜料可单独或结合使用。
用于黑色的颜料的例子包括碳黑(C.I.颜料黑7),诸如炉黑、灯黑和槽法炭黑;金属颜料诸如铜、铁(C.I.颜料黑11)和二氧化钛等;和有机颜料诸如苯胺黑(C.I.颜料黑1)。
对于用于彩色油墨的颜料,黄色颜料的实例包括C.I.颜料黄1(坚牢黄G)、3、12(双偶氮黄AAA)、13、14、17、23、24、34、35、37和42(氧化铁黄)、53、55、74、81、83(双偶氮黄HR)、95、97、98、100、101、104、108、109、110、117、120、128、138、150和153。
品红色颜料的实例包括C.I.颜料红1、2、3、5、17、22(艳坚牢猩红)、23、31、38、48:2(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(艳品红6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81(罗丹明6G色淀)、83、88、92、101(红赭石)、104、105、106、108(镉红)、112、114、122(二甲基喹吖啶酮)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209和219。
青色颜料的实例包括C.I.颜料蓝1、2、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、56、60和63。
进一步,中性色颜料诸如红、蓝绿色的实例包括C.I.颜料红177、194、224;C.I.颜料橙43;C.I.颜料紫3、19、23、37;和C.I.颜料绿7和36。
当染料被用作着色剂时,可以获得色调优异的油墨。染料的实例包括油可溶的染料和分散染料。
在记录油墨中,优选的是相对于固体组分的总量(例如,使用的树脂和着色剂的总量),树脂组分为以质量计40%至以质量计95%。因此,固体组分中包含的着色剂的量优选为以质量计60%或更小。在基于此点计算的树脂组分中,也包括所使用的覆盖着色剂的树脂的量。更具体地,包含覆盖所使用着色剂的的树脂的树脂组分总量在总的固体组分之中为以质量计40%或更多,总的固体组分等于树脂的量加上着色剂的量。
对其它组分没有特别限定并且可以根据需要适当选择。其实例包括消泡剂、防腐剂/抗菌剂、防锈剂、pH调节剂、电阻系数调节剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、氧吸收剂、光稳定剂和粘度调节剂。
对消泡剂没有特别限定,并且可以根据期望用途适当选择。例如,优选地,有机硅消泡剂、聚醚消泡剂、脂肪酸酯消泡剂为示例。这些消泡剂可以单独使用或结合使用。在这些消泡剂中,就泡沫破碎效果的优异性而言,有机硅消泡剂是优选的。
有机硅消泡剂的实例包括油型有机硅消泡剂、化合物型有机硅消泡剂、自乳化型有机硅消泡剂、乳液型有机硅消泡剂和改性有机硅消泡剂。改性有机硅消泡剂的实例包括氨基改性的有机硅消泡剂、甲醇改性的有机硅消泡剂、甲基丙烯酰基改性的有机硅消泡剂、聚醚改性的有机硅消泡剂、烷基改性的有机硅消泡剂、脂肪酸酯改性的有机硅消泡剂和烯化氧改性的有机硅消泡剂。在这些中,就其在记录油墨——其是水性介质——中的用途而言,自乳化型有机硅消泡剂和乳液型有机硅消泡剂等是优选的。
对于消泡剂,可以使用商业可得的产品。商品的实例包括由Shin-EtsuSilicone Corp.制造的有机硅消泡剂(KS508、KS531、KM72、KM85等);由DOWCORNING TORAY SILICONE CO.,LTD.制造的有机硅消泡剂(Q2-3183A、SH5510等);由Nippon Unicar Co.,Ltd.制造的有机硅消泡剂(SAG30等);和由Asahi Denka Co.,Ltd.制造的消泡剂(ADECANATE系列等)。
对记录油墨中包含的消泡剂的量没有特别限制并且可以根据预期用途适当选择。例如,其优选为以质量计0.001%至以质量计3%,并且更优选为以质量计0.05%至以质量计0.5%。
防腐剂/抗菌剂的实例包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、脱氢乙酸钠、山梨酸钠、2-吡啶硫醇-1-氧化钠、苯甲酸钠和五氯苯酚钠。
电阻系数调节剂的实例包括矿物盐,例如通过向油墨组合物添加碱金属卤化物或卤化铵(如氯化锂、氯化铵、氯化钠),可制备在其中记录油墨带有电荷的喷墨记录方法中使用的记录液。
对pH调节剂没有特别地限制,只要pH能被调节至7或更高,而不会不利地影响所制备的油墨,可以使用任意选择的物质。其实例包括胺如二乙醇胺、三乙醇胺;碱金属元素的氢氧化物诸如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾;碱金属碳酸盐如氢氧化铵、氢氧化季铵、氢氧化季鏻、碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾;以及氨基丙二醇衍生物。
氨基丙二醇衍生物是水溶性有机碱化合物,其实例包括1-氨基-2,3-丙二醇、1-甲基氨基-2,3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇和2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇。
防锈剂的实例包括酸性亚硫酸盐、硫代硫酸钠、亚硫基二乙酸铵、硝酸二异丙基铵、四硝酸季戊四醇酯和硝酸二环己基铵。
抗氧化剂的实例包括酚类抗氧化剂(包括受阻酚抗氧化剂)、胺类抗氧化剂、硫类抗氧化剂和磷酸盐类抗氧化剂。
酚类抗氧化剂(包括受阻酚抗氧化剂)的实例包括丁基化羟基茴香醚、2,6-二叔丁基-4-乙基苯酚、十八烷基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、2,2′-亚甲基双(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、3,9-双(1,1-二甲基-2-[β-(3-叔丁基-4-羟基-5-甲基苯基)丙酸基]乙基]2,4,8,10-四氧杂螺[5,5]十一烷、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯和四[亚甲基-3-(3′,5′-二叔丁基-4-羟苯基)丙酸酯]甲烷。
胺类抗氧化剂的实例包括苯基-β-萘胺、α-萘胺、N,N′-二仲丁基-对苯二胺、吩噻嗪、N,N′-二苯基-对苯二胺、2,6-叔丁基-对甲酚、2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二甲基-6-叔丁基苯酚、丁基羟基茴香醚、2,2′-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-亚丁基双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4,4′-硫代双(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-二羟基苯基)丙酸酯]甲烷和1,1,3-三(3-甲基-4-羟基-5-叔丁苯基)丁烷。
硫类抗氧化剂的实例包括3,3′-硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸双十八烷基酯、硫代二丙酸十二烷基十八烷酯、3,3′-硫代二丙酸双十四烷基酯、β,β′-硫代二丙酸双十八烷基酯、2-巯基苯并咪唑和亚硫酸二月桂酯。
磷酸盐类抗氧化剂的实例包括三苯基膦(triphenyl phosphide)、十八烷基磷化物(octadecyl phosphide)、三异癸基磷化物(triisodecyl phosphide)、三月桂基三硫代磷化物(trilauryl trithiophosphide)和三壬基苯磷化物(trisnonylphenylphosphide)。
紫外吸收剂的实例包括二苯甲酮紫外吸收剂、苯并三唑紫外吸收剂、水杨酸酯紫外吸收剂、氰基丙烯酸酯紫外吸收剂和镍络合物盐(nickel complex salt)紫外射线吸收剂。
二苯甲酮紫外吸收剂的实例包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正十二烷氧基二苯甲酮、2,4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮和2,2′,4,4′-四羟基二苯甲酮。
苯并三唑紫外吸收剂的实例包括2-(2′-羟基-5′-叔辛基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-5′-甲基苯基)苯并三唑、2-(2′-羟基-4′-辛氧基苯基)苯并三唑和2-(2′-羟基-3′-叔丁基-5′-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑。
水杨酸酯紫外吸收剂的实例包括水杨酸苯酯、水杨酸对叔丁基苯酯和水杨酸对辛基苯酯。
氰基丙烯酸酯紫外吸收剂的实例包括2-氰基-3,3′-二苯基丙烯酸乙酯、2-氰基-3-甲基-3-(对甲氧基苯基)丙烯酸甲酯和2-氰基-3-甲基-3-(对甲氧基苯基)丙烯酸丁酯。
镍络合物盐紫外吸收剂的实例包括双(辛基苯基)硫化镍、2,2′-硫代双(4-叔辛基邻苯二甲酸(phelate))-正丁胺镍(II)、2,2′-硫代双(4-叔辛基邻苯二甲酸)-2-乙基己胺镍(II)和2,2′-硫代双(4-叔辛基邻苯二甲酸)三乙醇胺镍(II)。
本发明的记录油墨是通过使固体组分、液体组分、水和根据需要的其它组分分散或溶解在水性介质中,并且在需要时将这些组分进一步搅拌和混合而产生的,其中所述固体组分包含着色剂和树脂并且在25℃在油墨中为固体,所述液体组分具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体。应当注意,预先将着色剂和树脂溶解或分散在水中以制备溶液或分散液,并且使用该溶液或分散液。分散处理可以通过砂磨机、均化器、球磨机、涂料摇动器、超声波分散装置或类似装置进行。搅拌/混合可以通过使用常规搅拌刀片、磁力搅拌子、高速分散装置或类似装置的搅拌器进行。
-固体组分量和液体组分量的测量方法-
如果已知油墨的配方,那么可以通过计算测量在25℃在油墨中为固体的固体组分的量和在25℃在油墨中为液体的液体组分的量。当油墨配方不清楚时,其数量可以例如通过从油墨中只分离固体组分来测量。例如,在室温(25℃)以500,000G或更高将油墨样品离心24小时来沉淀油墨样品中的固体组分,从而可以实现在固相和液相之间的分离。进一步,取决于所使用的着色剂类型和水分散性树脂的类型,可以使用溶剂通过盐析方法或凝聚方法(agglomerationmethod)进行固体-液体分离,然后干燥分离出的固体组分,用于测量。
当颜料被用作着色剂时,可以基于由热质分析(thermal mass analysis)获得的质量的减少比率来测定着色剂和树脂之间的比。在该测量过程中,为了防止树脂和颜料燃烧,在惰性气氛下以10℃/min的增加速度将油墨样品的温度升高至500℃,并且然后测量质量的改变。由于在固相和液体分离后固体物质中仍然保留微量的水分和润湿剂组分,在200℃的温度——在此温度几乎所有的水分和润湿剂都被蒸发——下测定的固体物质的质量被定义为固体物质的总质量,在500℃的温度——在此温度大量的树脂被热分解和蒸发——下测定的固体物质的质量被定义为颜料的质量,并且可以基于下述数学表达式测量颜料质量和树脂质量之间的比。
颜料质量/(固体物质的总质量-颜料质量)
进一步,当使用某种具有低耐热性的颜料如偶氮颜料时,该颜料在温度达到500℃的时间已经被热分解,因此难以测量颜料的量。但是,可以通过使树脂组分溶解在溶剂中以从该溶剂中提取固体物质来测量颜料的量。基于提取之前/之后的油墨样品的质量,测定固体物质中包含的颜料数量的比率,并且通过热质分析测定固体物质的总质量。其后,固体物质中颜料的质量可以通过使用表达式——油墨样品的质量乘以颜料数量的比率来测量。
当使用的着色剂的分子结构已被清楚确定时,着色剂的固体内容物的量可以通过下述方式进行测定。当颜料或染料被用作着色剂时,着色剂的固体内容物的量可以通过核磁共振分析(NMR)进行测量。当在其分子框架中包含重金属原子的无机颜料、含金属的有机颜料或含金属的染料被用作着色剂时,着色剂的固体内容物的量可以通过荧光X射线分析进行测量。
对液体组分的定性分析和定量分析可以通过气相色谱分析(GC,BC-AED等)进行。
本发明的记录油墨的物理性质没有受到特别限定并且可以根据预期用于适当选择。例如,粘度、表面张力、pH等优选地都在下述范围之内。
在25℃,记录油墨的粘度优选为10mPa·s或更小,并且更优选地,在25℃,为7mPa·或更小。当粘度高于10mPa·s时,可能变得难以保证喷射稳定性,并且干燥性可能降低。但是,取决于喷墨头的结构,或许可以使用这种具有高粘度的油墨。
在25℃,记录油墨的表面张力优选为35mN/m或更低,并且更优选地,30mN/m或更低。当表面张力高于35mN/m时,油墨均涂(ink leveling)最不可能在记录介质上发生,这导致需要更长的干燥所需时间。
记录油墨优选地具有7至10的pH。
本发明记录油墨的颜色没有特别限定并且可以根据预期用途适当选择。例如,示例了黄色、品红色、青色和黑色。当结合利用这些颜色的两种或两种以上进行记录时,可以记录多色图像,并且当利用所有这些颜色作为油墨组件进行记录时,可以记录全色图像。
本发明的记录油墨可被适当地用于打印机,所述打印机均装备有喷墨头诸如所谓的“压电型喷墨头”,在该喷墨头中,通过使用压电元件作为压力产生单元,使构成油墨流动通道的壁表面的振动板偏斜,从而改变油墨流动通道内的容积,使油墨滴喷出,所述压力产生单元被配置来对油墨流动通道中包含的油墨施加压力(见日本专利申请公开(JP-A)号2-51734);所谓的“热型喷墨头”,在该喷墨头中,使用生热电阻器,利用热能加热油墨流动通道中的油墨,以产生气泡(见日本专利申请公开(JP-A)号61-59911);和所谓的“静电型喷墨头”,在该喷墨头中,构成油墨流动通道壁表面的振动板被放置在与电极相反的位置上,通过在振动板与电极之间产生的静电力使该振动板偏斜,改变油墨流动通道内的容积,从而喷出油墨滴(见日本专利申请公开(JP-A)号6-71882)。
本发明的记录油墨可被适当地用于多个领域,并且可以适当地用在基于喷墨记录方法的图像记录装置(打印机等)中。例如,记录油墨可以用于这样的打印机等,其中所述打印机具备这样的功能,其在打印期间或打印前/后在50℃到200℃的温度下加热待记录的纸和记录油墨,从而促进打印物定影在纸上,并且所述记录油墨可以特别适合用于本发明的下述墨盒、油墨记录物、喷墨记录装置和喷墨记录方法。
(墨盒)
本发明的墨盒具有容纳本发明记录油墨的容器,并按需要进一步具有适当选择的其它部件。
所述容器没有特别限制,并且其形状、结构、尺寸和材料等可根据预期用途适当选择。例如,优选地示例了至少具有墨袋(ink bag)的容器,所述墨袋是由例如铝层压膜或树脂膜等制成的。
下面,将参考图1和2描述墨盒。图1是显示根据本发明的墨盒10的一个实例的图,而图2是示例性显示包括箱(外部箱)的图1所示墨盒的图。
如图1所示,墨盒10从油墨入口42填充油墨到墨袋41中,其中含有的气体被排出,并且油墨入口42通过热密封而封闭。在油墨的使用过程中,在由橡胶元件构成的油墨喷射口43处,用打印机的主体上提供的针刺穿墨袋41,从而向打印机提供油墨。
墨袋41是由例如无空气渗透性的铝层压膜的包裹部件制成的。如图2所示,墨袋41被装入墨盒箱44中,所述墨盒箱44通常由塑料制成并且可拆卸地安装到各种类型的喷墨记录装置中。
(喷墨记录装置和喷墨记录方法)
本发明的喷墨记录装置至少具有喷墨单元,并且其按需要进一步具有适当选择的其它单元,如刺激产生单元、控制单元和类似单元。
本发明的喷墨记录方法至少包括喷墨步骤,并且其按需要进一步包括适当选择的其它步骤,例如,刺激产生步骤、控制步骤和类似的步骤。
本发明的喷墨记录方法可以通过本发明的喷墨记录装置恰当地实施。所述喷墨步骤可通过所述喷墨单元恰当地实施。其它步骤可通过其它单元恰当地实施。
-喷墨步骤和喷墨单元-
喷墨步骤是通过向本发明记录油墨施加刺激以喷出记录油墨而形成图像的步骤。
喷墨单元是被配置来通过向本发明记录油墨施加刺激以喷出该记录油墨以便形成图像的单元。所述喷墨单元没有特别限制并且可以根据预期用途适当选择。例如,作为喷墨单元,示例了多种类型的记录头(喷墨头)。特别是,优选这样的喷墨单元,其具有设有多个喷嘴列和辅助罐的记录头,所述辅助罐用于容纳由液体储存罐供应的液体并且将液体供应给所述记录头。
辅助罐优选地具有被配置来在所述辅助罐中产生负压的负压生成单元、被配置来释放辅助罐中空气的空气释放单元、和被配置来根据电阻系数的差异检测油墨是否存在的检测单元。
刺激例如可以通过刺激产生单元产生。刺激没有特别限制,并且可根据预期用途进行适当地选择。其实例包括热(温度)、压力、振动和光。这些刺激可以单独使用或组合使用。在这些当中,热和压力是优选的。
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。具体而言,作为刺激产生单元,示例了下述单元:压电驱动器,诸如压电元件;热驱动器,其使用热电转换元件诸如生热电阻器并且利用由液体薄膜沸腾引起的相变;形状记忆合金驱动器,其利用由温度变化引起的金属相变;或利用静电力的静电驱动器。
记录油墨的喷射方面没有特别限制并且根据刺激的类型而不同。例如,当刺激是“热”时,有这样一种方法,在该方法中通过采用加热头,依据记录信号,热能被给予记录头中的记录油墨,例如通过该热能在记录油墨中产生气泡,因而记录油墨作为液滴从记录头喷嘴孔中喷射和喷出。当刺激是“压力”时,有这样一种方法,在该方法中,电压被施加到结合于被称为压力室的位置的压电元件上——所述压力室位于记录头中的油墨流动通道中,因而压电元件弯曲,压力室的内部体积减少,因此记录油墨作为液滴从记录头喷嘴孔中喷射和喷出。
优选通过将电压施加到压电元件而喷射记录油墨的方法。压电方法在喷射含有树脂组分的油墨中是有利的,并且是引起较少喷嘴堵塞的有效方法,特别是在使用含有较少量润湿剂的情况下。
进一步,为了防止喷嘴脱离(coming off),优选的是,将具有油墨不会喷射的强度的电压施加给压电元件,并且进行扫描记录头的操作而不使油墨从所述记录头中喷出。进一步,优选的是,喷射油墨储器中油墨滴的操作在油墨头已经进行一页的空闲扫描操作之前进行。
进一步,喷墨单元优选地具有刮除单元,其被配置来刮除粘附在空闲喷射储器上的油墨。作为刮除单元,擦拭器和切除器中任一种是任选的。
控制单元没有特别限制并且可以根据预期用途进行适当地选择,只要它能控制前述单元的操作。控制单元的实例包括装置诸如程序装置和计算机。
此处,优选的是,在喷墨单元中,在用于喷墨的喷墨头的板表面上——其具有设在其上的喷墨口,提供了油墨排斥层。
油墨排斥层的表面粗糙度(Ra)优选为0.2μm或更小。通过将油墨排斥层的表面粗糙度(Ra)调节至0.2μm或更小,可以减少未擦拭部分。
图13、14A至14C是用于本发明的喷嘴板的横断面图。
在该实施方式中,喷嘴板232——其充当喷墨头的底板——通过Ni电铸法产生。在喷嘴板232的表面上,形成油墨排斥层231,其是具有1埃(0.1纳米)或更大的厚度的有机硅树脂膜。油墨排斥层231的表面粗糙度(Ra)优选为0.2μm或更小,而油墨排斥层231的厚度优选为0.1μm或更大,并且更优选地为0.5μm或更大。
如图14C所示,当喷墨头充满油墨时,半月形(液体表面)P在由有机硅树脂膜形成的油墨排斥层231和喷嘴板232之间的边界部分处形成。
油墨喷射口在喷墨头上形成,以便在垂直于油墨排斥层中每个油墨喷射口的中心线的平面上测量的每个油墨喷射口的横截面面积随着与底板表面的距离而逐渐变大,其中所述油墨排斥层在设有用于喷墨的多个油墨喷射口(喷嘴)的板表面上的每个油墨喷射口附近形成。
在每个油墨喷射口附近的油墨排斥层的形状优选为圆形表面。进一步,优选的是,在每个油墨喷射口附近的油墨排斥层的曲线的曲率半径——其在包括每个油墨喷射口的中心线的平面上测量——大于所述油墨排斥层的厚度。
进一步,优选的是,油墨排斥层的曲线是基本上圆弧形曲线,并且该圆弧的曲率半径大于所述油墨排斥层的厚度,其中所述曲线是在作为包括每个油墨喷射口中心线的平面的横断面上,从油墨排斥层的每个油墨喷射口的外边缘至每个油墨喷射口附近的部分形成的。
此外,优选的是,穿过油墨排斥层的每个油墨喷射口的外边缘的油墨排斥层的切线,在作为包括每个油墨喷射口中心线的平面的横断面上形成,其相对于包括其外边缘的喷嘴元件的表面具有小于90度的角。
提供喷嘴板232的口,以便在垂直于图14A至14C中用间隔的长短破折号线表示的中心线的平面处所测量的其横断面基本为圆形,中心在中心线。进一步,形成在喷嘴板232的油墨喷射表面上的油墨排斥层231如此形成,以便在垂直于中心线的平面处测量的每个口(每个开口)的横断面面积随着与喷嘴板232的距离而逐渐变大。
更具体地,如图14A中所示,在油墨排斥层231的每个口中,从喷嘴板232中的一个口(在此,为了方便,每个口作为一个口进行解释)的外边缘至在所述口附近的部分形成的曲线形成为圆形,曲率半径为“r”。曲率半径r优选地大于除了所述口附近之外的油墨排斥层231的厚度“d”。
厚度d是除了油墨排斥层231上口的圆形部分之外的油墨排斥层231部分的厚度,并且厚度d优选为油墨排斥层的最大厚度。
以这种方式,设在油墨排斥层231上的口的边缘——其与喷嘴板232的口连通——形成为没有尖锐部分的平滑曲线。这种配置使得即使在用由材料诸如橡胶形成的擦拭器擦拭喷射头时避免油墨排斥层231从喷嘴板232分层的故障成为可能,在该故障中所述材料诸如橡胶被绊挂在这种尖锐部分上。
进一步,如图14B所示,优选的是,切线相对于包括喷嘴232口的外边缘的喷嘴板232的表面以小于90度的角θ形成,其中所述切线在作为平面——其包括喷嘴板232的一个口(每个油墨喷射口)的中心线——的横断面处形成以穿过油墨排斥层231上的每个油墨喷射口的外边缘,所述切线与口的外边缘连通。
通过将小于90度的角θ设置在油墨排斥层231的口的外边缘处的切线与喷嘴板232的表面之间,有可能在油墨排斥层231和喷嘴板232之间的边界部分稳定地形成半月形(液体表面)P,并且显著地降低在其他位置形成半月形P的可能性。因此,可以使形成半月形的表面稳定,并且因此可以在用使用了装备有喷嘴板232的喷墨头的图像形成装置形成图像时获得优良的喷墨稳定性。
作为用于本实施方式的有机硅树脂,优选室温可固化型液体有机硅树脂,并且更优选与水解反应有关的液体有机硅树脂。在下面将要描述的实施例中,使用由DOW CORNING TORAY SILICONE CO.,LTD.制造的有机硅树脂SR2411。
下述表1示出了从喷嘴板232的一个口的外部边缘至所述口边缘附近的部分形成的边缘形状,以及关于喷嘴周围聚集的油墨残余物、边缘分层和喷墨稳定性的评价结果。
表1
表1中所示的结果显示,使用其中油墨排斥层231边缘部分(口外部边缘附近)的形状包含大量尖锐部分的喷墨头,在擦拭后引起油墨残余物在喷嘴周围聚集和边缘分层。
使用具有圆形口边缘的喷墨头未引起油墨残余物。比较而言,使用图15A所示的具有r<d的角度的喷墨头引起部分边缘分层,并且在使用图15B所示的具有θ>90°的喷墨头时,油墨滴的喷射是不稳定的。
进一步,如图15C中所示,在使用具有r<d的喷墨头或具有θ>90°的喷墨头时,可能存在这样的情况,其中半月形(液体表面)P在油墨排斥层231和喷嘴板232之间的边界部分处形成,以及可能存在这样的情况,其中半月形Q以朝向油墨排斥层231’的口的中心的突出(垂直于口的中心线的横断面面积变成最小的部分)形成。由于这个原因,可能的是,在使用包括喷嘴板232的喷墨头的喷墨记录装置中记录图像时喷墨稳定性发生改变。
接下来是,根据上述实施方式的用于喷墨头的喷嘴元件的生产方法。
图16是显示喷墨头的结构的图,其中根据该实施方式,使用分配器234,将有机硅树脂施加到喷嘴板表面以形成油墨排斥层231。
具体而言,在由Ni电铸法产生的喷嘴232的油墨喷射侧表面上,放置用于施加硅氧烷溶液的分配器234,并且通过在从针235的尖端喷射硅氧烷的同时对分配器234进行扫描操作,以便喷嘴板232和针235的尖端保持在预定的间隔,有可能在喷嘴板232的油墨喷射表面上选择性形成有机硅树脂膜,如图13和图14A至14C中说明的。
对于用在本实施方式中的有机硅树脂,使用室温可固化型液体有机硅树脂SR2411(粘度:10mPa·s,由DOW CORNING TORAY SILICONE CO.,LTD.制造)。但是,观察到微量的硅氧烷流动进入喷嘴孔并且到喷嘴板的反面上。以这种方式选择性形成的有机硅树脂膜具有1.2μm的厚度和0.18μm的表面粗糙度(Ra)。
在根据本实施方式的针235尖端的涂布孔中,保证了用于涂布喷嘴板232的目标所需要的宽度(涂布宽度),如图17A所示。使用这种构造,可以通过仅在一个涂布方向上移动分配器(未示出)一次,对涂布目标的整个表面进行彻底涂布。
也就是说,涂布操作所需要的分配器的移动方向可以被设定为仅仅一个方向,并且这种配置使得消除改变分配器的移动方向以及将其以相反方向移动的需要成为可能。
此处,普通针235的尖端比涂布作为涂布目标的喷嘴板232所需的涂布宽度窄得多,并且因此,为了完成涂布目标的整个表面的涂布,需要将分配器的移动方向改变90°进行涂布操作并且需要将所述分配器在多个方向如在相反的方向上移动。因此,对涂布目标的整个表面进行均一地涂布存在困难。
根据本实施方式,仅仅由涂布宽度,即涂布喷嘴板232所需要的宽度来保证针235尖端的涂布孔的宽度。这种配置使整个涂布目标表面上涂布溶液的厚度相同以及获得精确的表面加工成为可能。
图18是显示使用根据本实施方式的分配器234的涂布操作的图。基本配置与图11所示的相似,但是,在分配器从喷嘴板232的喷嘴孔(口)喷射气体236的同时用硅氧烷涂布喷嘴板表面。气体236可以从各种气体中适当选择,只要该气体最不可能与用于涂布的硅氧烷进行化学反应。例如,其可以是空气。通过以这种方式从喷嘴孔(一个或多个)喷射气体236同时涂布喷嘴板表面,有机硅树脂膜可以只在除了喷嘴板232上的喷嘴孔(一个或多个)之外的喷嘴板表面部分上形成。
在通过施加有机硅树脂而不如上所述喷射气体236而将相似的有机硅树脂制成预定的深度,并且其后从喷嘴232喷射气体236时,由有机硅树脂组成的油墨排斥层可以形成为喷嘴壁的预定深度(例如,为大约几个微米的深度)。也就是,除了在油墨喷射表面侧形成的油墨排斥层231之外,薄的油墨排斥层231a(在口的内壁上形成的油墨排斥层)可以从喷嘴板232的口的外部边缘形成为预定的深度。
使用EPDM橡胶(橡胶硬度:50度),擦拭在喷嘴板上如此形成的油墨排斥层231。结果,即使在擦拭1,000次时,油墨排斥层231也能保持优异的油墨排斥性。进一步,在70℃,将其上形成有这种油墨排斥层的喷嘴元件浸在油墨中14天。此后,可以保持与在最初阶段相同水平的油墨排斥性。
图20是显示本发明的喷墨头的一个实例和显示其中通过激基激光处理形成喷嘴孔的情况的图。通过用热塑性粘合剂226将树脂组分221和高刚性组分225粘合来制备喷嘴板243。在树脂组分的表面上——其上没有形成高刚性组分225,以此顺序形成SiO2薄层、薄层222和氟基的防水层223。具有期望直径的喷嘴孔244在树脂组分221上形成,并且在高刚性组分225上,形成与喷嘴孔244连通的喷嘴连通口227。通过施加相对少量的热,即,通过在树脂组分没有受到热影响的范围内的温度下形成层的方法,形成SiO2薄层222。具体而言,适当应用溅射、离子束蒸发(ion beam evaporation)、离子镀、CVD(化学气相沉积)和P-CVD(等离子体化学气相沉积)等。
在加工步骤时间和材料成本方面,有利的是,使SiO2薄层222具有能够保证粘合性的需要的最小厚度。这是因为当加厚形成SiO2薄层222时,将在使用激基激光的喷嘴孔加工中引起一些故障。具体而言,即使在树脂组分221以喷嘴孔的形式被整齐地加工时,SiO2薄层222的部分也不能被满意地加工,而留下未加工的部分。因此,可以说,1埃至300埃(0.1纳米至30纳米)的厚度范围适合作为可以保证其粘合性并在用激基激光处理时不留下SiO2薄层222的未加工部分的厚度范围。10埃至100埃(1纳米至10纳米)的厚度范围是更适合的。在实验结果中,在SiO2薄层222和树脂组分221之间的粘合性是令人满意的,并即使在SiO2薄层厚度为30埃(3纳米)的情况下,利用激基激光的加工结果也没有问题。在厚度被设定为300埃(30纳米)时,观察到有一点未加工部分,但是这是在可用的范围内;并且在厚度被设定为厚于300埃(30纳米)时,出现显著大的未加工部分,并且观察到在预期没有实际用途的水平上的喷嘴变形。
对于油墨排斥层的材料,可以使用任何材料,只要其是防水(water-shedding)材料。其具体实例包括氟基防水材料和硅氧烷基防水材料。
关于氟基防水材料,已知多种材料。在此,所需要的耐水性(防水性)通过沉淀全氟聚氧杂环丁烷(perfluoropolyoxetane)与改性的全氟聚氧杂环丁烷的混合物(产品名称:OPTOOL DSX,由Daikin Industries,Ltd制造),以便获得为1埃至30埃(0.1纳米至3纳米)的厚度。在实验结果中,即使在OPTOOL DSX的厚度被设定为10埃、20埃和30埃时,也没有发现耐水性和擦拭耐久性存在差异。因此,考虑到成本,油墨排斥层的厚度更优选为1埃至20埃(0.1纳米至2纳米)。但是,从可靠性来看,尽管其依赖于所使用的油墨,但采用加厚形成的防水层,喷墨头的特性可以长时间保持。因而,在这种情况下,优选的是,厚度被设定为100埃至200埃(10纳米至20纳米)。进一步,在氟基防水层223的表面上,附着粘合带224,粘合带224通过施加具有粘合剂物质的树脂膜获得,并且在用激基激光处理时起辅助功能。也可以使用硅氧烷基防水材料。
优选的是,硅氧烷基防水材料可以是室温可固化型液体有机硅树脂或高弹体;并且所述材料的任一种被施加到底板的表面上,并且然后留在空气中室温下以通过聚合作用而变硬,因而形成油墨排斥膜(层)。
硅氧烷基防水材料也可以是热可固化型液体有机硅树脂或高弹体;并且油墨排斥膜(层)可以通过将材料的任一种施加在底板的表面上,并且加热所述材料以固化来形成。
进一步,硅氧烷基防水材料也可以是紫外可固化型液体有机硅树脂或高弹体;并且油墨排斥膜(层)可以通过将材料的任一种施加到底板表面上并且用紫外线照射所述材料以固化来形成。
优选的是,硅氧烷基防水材料的粘度为1,000cp(厘泊)或更小。
图21是显示用于加工喷嘴孔的激基激光处理器的结构的图。从激光振荡器81发射出的激基激光束82被镜83、85和88反射,从而通向处理台90。在激光束82到达处理台90的光路中,光束扩展器84、遮片86、像场透镜87和图像形成光学系统89被安排在预定的位置以便最佳的光束到达处理对象。处理对象(喷嘴板)91被放置在处理台90上并且待暴露于激光束82。处理台90是众所周知的XYZ台,并且被配置以便处理对象91可以移动到期望的位置——如果需要的话——以暴露于激光束。此处,激光被解释为利用激基激光,但是,可以使用各种类型的激光,只要其是具有短波长的紫外激光,其允许磨擦处理。
图22A至22F是显示在本发明的喷墨头的生产方法中用于生产喷嘴板的生产步骤。
图22A示出了喷嘴形成元件的底板。在此,作为树脂膜221,例如,使用聚酰亚胺膜CAPTON(产品名称),其不含颗粒,由Dupont Co.生产。在普通的聚酰亚胺膜中,考虑到在装置中的易操作性(滑动),添加颗粒如SiO2(硅石),用于处理膜卷(roll film)。在利用激基激光进行喷嘴孔加工时,具有SiO2(硅石)颗粒的激基激光的加工能力差,并且可能引起喷嘴变形。由于这个原因,在本发明中,使用没有添加SiO2(硅石)颗粒的膜。作为喷嘴板的基底材料,可以使用由Ube Industries,Ltd.制造的聚酰亚胺膜UPILEX。由于UPILEX中包含的颗粒非常细并且不在加工中引起故障,所以可以直接使用所述膜。
图22B是显示在树脂膜221表面上形成SiO2薄层222的步骤的图。该SiO2薄层222通过在真空室中溅射而适当形成,并且其厚度优选为大约1埃至300埃(0.1纳米至30纳米)。在这种实施方式中,形成SiO2薄层222使其具有10埃至100埃(1纳米至10纳米)的厚度。在溅射方法中,首先溅射Si,然后将O2离子施加到Si表面上,并且形成SiO2膜(层)。利用这种方法,改善了SiO2层与树脂膜221的粘合性,可以获得均质致密的膜,并且在提高防水层的擦拭耐久性方面更有效。
图22C是显示将氟基防水剂223a施加到SiO2薄层上的步骤的图。对于涂布方法,可以使用旋涂机(spin-coater)、辊涂机(roll-coater)、丝网印刷法(screenprinting)、喷涂机(spray coater),但是,通过真空蒸发的膜沉积更有效,原因是防水层的粘合性可以提高。通过在图22B的步骤中形成SiO2薄层222,并且在同一真空室内进行真空蒸发,并照现在的样子留置加工件,可以获得更进一步的有利效果。常规地,在形成SiO2薄层222之后,从真空室中一次取出加工件。因而,认为,由于杂质粘合到SiO2薄层表面而削弱了粘合性。对于氟基的防水材料,已知多种材料,但是,在该实施方式中,作为氟无定形化合物,使用全氟聚氧杂环丁烷、改性的全氟聚氧杂环丁烷或它们的混合物。这些材料中的任一种的使用使获得必要的耐水性成为可能。注意,由Daikin Industries,Ltd.制造“OPTOOL DSX”可以称为“烷氧基硅烷末端改性的全氟聚醚”。
图22D是显示在其蒸发后将防水层留在空气中的步骤的图。在该步骤中,氟基防水剂223a和SiO2薄层222通过空气中的水分彼此化学键合,因而形成氟基防水层223。
图22E是显示将粘合带224附着到防水层的步骤的图。在此时间点,附着粘合带224从而不引起气泡是必要的。这是因为在气泡存在的位置处成孔的喷嘴孔倾向于降低质量,原因在于在处理过程中引入的外来物质。
图22F是显示处理喷嘴孔244的步骤的图。在该步骤中,将激基激光从聚酰亚胺膜221侧施加到加工件上,从而形成喷嘴孔244。在处理喷嘴孔244之后,剥去粘合带224。此处,省略了对用于提高喷嘴孔243的刚性(刚度)的高刚性组分225的描述,其已经在图20中说明。如果高刚性组分225被用在这些处理步骤中,那么它在图22D中示出的步骤和图22E中示出的步骤之间形成是可取的。
图23是显示当通过生产本发明的喷墨头的方法制造喷墨头时所使用的装置的略图的图。
该装置根据称为“Metamode process”工艺方法制造,其由美国的OCLI(Optical Coating Laboratory Inc.)开发并且已经用于生产显示器的减反射膜和防污膜。如图23所示,在鼓状物210周围的四个位置,排列着用作台的Si溅射器202、O2离子枪203、Nb溅射器204和OPTOOL沉积205,并且它们全部都在一个用于真空沉积的室中。首先,通过Si溅射器202喷溅Si。然后,通过使用O2离子枪203将O2离子施加到Si上,以产生SiO2。随后,通过Nb溅射器204和OPTOOL沉积205,分别适当地沉积Nb和OPTOOL DSX。当产生减反射膜时,必要数目的Nb和SiO2层以预定的厚度粘住,然后沉积。在本发明中,减反射膜的作用不是必需的。因此,Nb不是必需的,并且其只在沉积一个SiO2层和一个OPTOOL DSX层时是必需的。如上所述,通过应用这种装置,可能在同一真空室中进行OPTOOL DSX的真空蒸发而不需要在真空室中形成SiO2薄层122后移动加工件。
油墨排斥层的临界表面张力优选为5mN/m至40mN/m,并且更优选为5mN/m至30mN/m。当临界表面张力高于40mN/m时,对于长时间使用的喷嘴板来说,油墨变得过分湿,并且因此,当印刷操作反复进行时,油墨喷射曲线和异常的微粒化可能发生,并且当临界表面张力高于40mN/m时,对于印刷操作开始阶段的喷嘴板来说,油墨变得过分湿,并且因此,油墨喷射曲线和异常的微粒化可能发生。
实际上,表2中示出的每种油墨排斥材料都被施加到铝底板上,并且对施加的材料进行加热、干燥,因而产生设有油墨排斥层的喷嘴板。测量了油墨排斥层的临界表面张力。表2示出了测量结果。
可以通过齐斯曼方法(Zisman method)测量临界表面张力。具体而言,将已知表面张力的液体滴在油墨排斥层上,测量其接触角θ,沿x轴画出液体的表面张力,并且沿y轴画出cosθ。结果,可以获得下降的直线(齐斯曼图)。当直线上的Y等于1(θ=0)时获得的表面张力可以被计算为临界表面张力γc。除了齐斯曼方法之外,可以通过Fowkes方法、欧文斯和温特方法(Owens andWendt method)或Van Oss方法计算临界表面张力。
与上面提到的生产喷墨头的方法类似,利用提供油墨排斥层的喷嘴板生产喷墨头。下面说明的青色油墨被用在喷墨头中,并且所述油墨被喷射。油墨喷射过程被视频图像显示并且进行观察。结果,证实了在使用任一种所生产的喷嘴板时油墨正常地微粒化,并且喷射稳定性没有问题。表2示出了测试结果。
<青色油墨>
在容器中,加入以质量计20.0%的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体、以质量计23.0%的3-甲基-1,3-丁二醇、以质量计8.0%的甘油、以质量计2.0%的2-乙基-1,3-己二醇、以质量计2.5%的作为氟化学表面活性剂的FS-300(由DuPont Co.生产)、以质量计0.2%的作为防腐剂/抗菌剂的PROXEL LV(由Avecia生产)、以质量计0.5%的2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇和适量的离子交换水,以便其总量为以质量计100%。此后,混合物过滤通过具有0.8μm平均孔径的膜滤器。通过上面的方法,产生青色油墨。
表2
产品名称 | 临界表面张力 | 喷射稳定性 | |
DOW CORNINGTORAY SILICONECO.,LTD. | SR2411 | 21.6mN/m | 优异 |
Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd. | KBM7803 | 16.9mN/m | 优异 |
产品名称 | 临界表面张力 | 喷射稳定性 | |
Shin-Etsu ChemicalCo.,Ltd. | KP801M | 6.6mN/m | 优异 |
在下文中,用本发明的喷墨记录装置进行本发明的喷墨记录方法的一个方面将参考附图进行说明。图3是显示本发明的喷墨记录装置的一个实例的示意性说明图。图3中的喷墨记录装置包括装置主体1;用于将装载在其上的纸送入装置主体1的进纸盘2;卸纸盘3,其用于储存纸,所述纸已经被装载到装置主体1中,并且在纸上已经记录(形成)了图像;以及墨盒装载部分6。由操作键、显示器和类似物组成的操作单元7被置于墨盒装载部分6的上表面上。墨盒装载部分6具有前盖8,所述前盖能打开和关闭以加载和拆卸墨盒10。应该注意,参考数字5表示上盖,而参考数字4表示前侧。
在装置主体1中,如图4和图5所示,托架13通过导杆11和支柱12被自由可滑动地保持在主扫描方向上(由图5中的箭头A指示),所述导杆11是在左侧板与右侧板(未示出)之间横向穿过的导向部件;并且托架13通过主扫描电动机(未绘制)移动以在由图5中箭头A所示的方向上扫描。
由四个喷墨记录头——其喷射黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)和黑色(Bk)的记录油墨滴——组成的记录头14被安装在托架13中,使得多个喷墨出口在与主扫描方向交叉的方向上排列,并且墨滴喷射方向面朝下。
对于构成记录头14的每个喷墨记录头来说,使用例如设有作为能量产生单元用以喷射记录油墨的任一下列驱动器的记录头是可能的:压电驱动器,诸如压电元件;热驱动器,其使用热电转换元件诸如放热电阻元件并且利用由液体薄膜沸腾引起的相变;形状记忆合金驱动器,其利用由温度变化引起的金属相变;以及静电驱动器,其利用静电力。
此外,托架13结合了每种颜色的辅助罐15,用于将每种颜色的油墨供给到记录头14。每个辅助罐15通过记录油墨供给管(未示出)从图3中示出的装载到墨盒装载部分6中的墨盒10供给和补充记录油墨。
同时,作为进纸单元——用于输送装载在进纸盘2的装纸部分(加压板)21上的纸张22,其中设有半月形滚筒(进纸滚筒23),其从装纸部分21逐张输送纸张22;和分离垫24,其面向进纸滚筒23并且由具有大摩擦系数的材料制成。该分离垫24被偏向进纸滚筒23一侧。
作为位于记录头14下用于输送纸22的输送单元——所述纸已经从该进纸单元进入,其中设有输送带31,用于通过静电吸附以输送方向(由图5中的箭头B指示)来输送纸22;反向滚筒(counter roller)32,用于输送纸22,所述纸22通过导轨25从进纸单元被送入,以便纸22被夹在反向滚筒32与输送带31之间;输送导轨33,用于使得在基本垂直方向上向上递送的纸22改变其方向大约90°,并且因此与输送带31一致;和末端增压滚筒35,其通过挤压部件34偏向输送带31一侧。同样,其中设有充电滚筒36,作为用于使输送带31表面充电的充电单元。
输送带31是环形带并且能够在带输送方向上以环形移动,跨过输送滚筒37与张力辊38之间。在输送带31的反面,导轨元件77对应于由记录头14进行印刷的区域放置。另外,作为排出纸22——图像或类似物已经通过记录头14被记录在其上——的卸纸单元,其中设有分离爪51,用于使纸22与输送带31分开;卸纸滚筒52和卸纸小滚筒53,其中卸纸盘3被置于卸纸滚筒52的下面。
双面进纸单元61以自由可拆卸的方式安装在装置主体1的后表面部分上。双面进纸单元61通过输送带31以相反的方向旋转取得返回的纸22并将其翻转,然后将其重新输送到反向滚筒32和输送带31之间。另外,在双面进纸单元61的上表面设有手动进纸单元62。
在喷墨记录装置1中,纸22从进纸单元被逐张分离并且递送,在基本垂直方向上向上递送的纸22通过导轨25被导入并且输送以便所述纸22被夹在输送带31与反向滚筒32之间。所述纸的远端通过输送导轨33引导并且通过末端增压滚筒35对输送带31加压,并且其输送方向被改变大约90°。
在此时间点,输送带31通过充电滚筒36充电,并且通过静电吸附以输送带31来输送纸22。通过根据图像信号驱动记录头14,同时移动托架13,从所述记录头14喷射油墨滴以在保持不动的纸22上记录一行信息、数据或图像,并且然后所述纸22被输送预定的距离用于记录另一行。在收到记录完成信号或这样的信号——该信号指示纸22的后部末端已经到达记录区域时,记录操作完成并且纸22被卸到卸纸盘3上。
一旦保留在辅助罐15中的记录油墨量被检测为太小,所需量的记录油墨从墨盒10被供给到辅助罐15中。
应当注意,尽管本发明的喷墨记录方法已经参考实例——其中它被应用于其中托架执行扫描的串行型(往返型)喷墨记录装置——进行解释,但是本发明的喷墨记录方法也可被应用于设有线型记录头的线型喷墨记录装置。
记录头14——其一般称为为多记录头——如图6所示,由例如,液滴喷射头14a和液滴喷射头b组成。液滴喷射头14a具有由喷射黄色(Y)油墨滴的多个喷嘴N组成的喷嘴柱14yn和由喷射品红色(M)油墨滴的多个喷嘴N组成的喷嘴柱14mn。液滴喷射头b具有由喷射青色(C)油墨滴的多个喷嘴N组成的喷嘴柱14cn和由喷射黑色(Bk)油墨滴的多个喷嘴N组成的喷嘴柱14kn。
应该注意,图6说明了这样的实例,其中两种颜色油墨从两个不同的辅助罐供应给一个记录头,即,从四个不同的辅助罐将黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(Bk)的四色油墨供应给两个记录头,因而允许四色印刷。然而,可以使用下述配置:制备各自具有两个喷嘴柱的四个记录头,并且每种不同色的辅助罐被分配给四个记录头中的每一个,也就是说,通过使用各自具有两个喷嘴柱和四个辅助罐的四个记录头,因而允许黄色(Y)、品红色(M)、青色(C)和黑色(Bk)的四色油墨的四色打印。
图6示出的实例描述了喷墨打印机(IPSIO G505,由Richo Company Ltd.制造),其中喷射不同颜色油墨的喷嘴被排列在一个记录头上的多个柱中。
在喷墨打印机(IPSIO G505,由Richo Company Ltd.制造)中——其未在图中说明,如上设有四个具有相同结构的记录头,并且黄色、品红色、青色和黑色油墨中的每一种颜色的油墨被供应给四个记录头中的每一个。
防止喷嘴部分由于进行空闲扫描——其中压电元件被施加具有不使油墨喷射的强度的电压——而脱离,以及防止喷嘴由于频繁进行所谓的空闲喷射——其中油墨滴在油墨储器中喷射——而脱离是可能的。优选的是,在印刷至少一页的时间期间进行一次油墨滴的空闲喷射。
对于每个包括记录头14的喷墨记录头,使用例如这样的头是可能的——其设有下列驱动器的任一种作为用于喷射记录油墨的能量生成单元:压电驱动器,诸如压电元件;热驱动器,其使用热电转换元件诸如放热电阻元件并且利用由液体薄膜沸腾引起的相变;形状记忆合金驱动器,其利用由温度变化引起的金属相变;和静电驱动器,其利用静电力。应该注意,在下文中将要描述的实施例中,使用了均利用压电驱动器(压电元件)作为能量生成单元的喷墨记录头。
托架13结合了辅助罐15(当彩色油墨彼此不同时,使用参考数字15y、15m、15c和15k以对应于每个喷嘴柱),所述辅助罐15是用于将每种颜色的油墨供应给记录头14的每个喷嘴柱14yn、14mn、14cn和14kn的容器。每个辅助罐15通过油墨供给管16从主罐(墨盒)10补充和供给每一种彩色油墨,所述主罐装有每种彩色油墨(当彩色油墨彼此不同时,使用参考数字10y、10m、10c和10k以对应于每个喷嘴柱)。具体而言,主罐10装有黄色(Y)、青色(C)、品红色(M)和黑色(Bk)中每一种颜色的油墨,但是,主罐10k比主罐10y、10m和10c容纳的油墨的量大得多,其中主罐10y、10m和10c容纳除了黑色油墨之外的彩色油墨。
在下文中,将参考图7至9说明油墨供应设备的详细资料,所述油墨供应设备为上述记录装置中的液体供应设备。图7是显示液体供应设备的分解透视图。图8是图7示出的液体供应设备的放大分解透视图。图9是显示辅助罐之一的说明性侧视图。
油墨供应设备由辅助罐15和主罐(墨盒)10组成,其中所述辅助罐15是用于将油墨提供给安装到支架13的记录头14(14a、14b)的液体供应容器,如上所述;所述主罐(墨盒)10通过供应管16供应和补充油墨给辅助罐15。
在一个辅助罐15中,使用粘合剂或通过焊接,将具有柔韧性的膜构件(柔性膜构件)102——其用于密封油墨箱100的开口(辅助罐15的一面)——固定到形成装油墨的油墨箱100的容器主体(箱主体)101上。进一步,在油墨箱100内,弹簧103——其是向外偏压膜构件102的弹性构件——被设在箱主体101和膜构件102之间。
膜构件102可以具有单层结构,但是如图10A所示,可以具有两层结构,其中由不同类型的材料构成的第一层102a和第二层102b被层压,例如,其可以具有其中聚乙烯和尼龙的膜构件被层压的层压结构,或如图10B所示,其可以具有其中二氧化硅沉积层102c如第一层102a形成的结构。由于这种结构,油墨的液体耐受性可以确定地得到保证。同样地,膜构件102中包含二氧化硅沉积层使得改善待装油墨的液体耐受性成为可能。
膜构件102的厚度优选为10μm至100μm。当厚度小于10μm时,由随时间退化而引起的损坏可能发生,并且当厚度大于100μm时,其柔韧性降低并且可能难以有效地产生负压。
在膜构件102上,形成凸出部分102a,其是沿着弹簧103的凸状物,并且加固元件104被进一步附着到膜构件102的外表面上,与凸出部分对应。通过将凸状物设在柔性膜构件102上,弹性构件(弹簧)103可以以稳定的方式保持。在这种情况下,通过在片状膜构件上形成凸状物而容易地在柔性膜构件102上形成凸状物是可能的。
进一步,箱主体101上设置有供应油墨的油墨导入路径部分111,将油墨导入路径部分111连接到与墨盒10连接的油墨供应管16的连接单元112被可折卸地安装。
在墨盒10和辅助罐15之间,设有如下述的液体传送泵以便将油墨从墨盒10压力传送到辅助罐15。
进一步,连接元件113连接到箱主体101的底侧以便从油墨箱100供应油墨到记录头14。在连接元件113上,从记录头14形成油墨供应路径114,在连接元件113和油墨箱100之间设有滤器115。
此外,形成箱主体101的上面部分——空气流动通道121,用于从油墨箱100排出空气。空气流体通道121包括其口面向油墨箱100的入口流动通道部分122和从入口流动通道部分122开始的流动通道部分123(称为“直角流动通道部分”)。空气流动通道121与设在箱主体101下侧的空气释放孔131连通,并且在使用状态下,在空气释放孔131下端的位置处,在空气释放孔131延长部分中形成储存部分126。
在空气释放孔131中,设有用于在辅助罐15内部的密封状态和空气释放状态之间转换的空气释放阀机构132。空气释放阀机构132被构造以便阀座134、充当阀元件的球135和用于将球135偏向阀座134的弹簧136被安放在阀座(holder)133内。
在下文中,将说明储存部分126的功能。当液体供应设备的主体倾斜或摆动时,油墨非常可能挤入到空气流动通道121中。然后,储存部分126被构造以便从空气流动通道121进入的油墨可以被储存在其中,因而防止了空气释放阀机构132引起不利的操作。例如,即使当在运输期间液体供应设备被放下并且油墨挤入空气流动通道时,所述油墨将挤入空气释放孔131并且进入空气释放阀机构132中并且处于其中,所述空气释放阀机构132被配置来开关所述空气释放孔131。
在箱主体101的顶部,安装两个检测电极141和142,用于检测辅助罐15中剩余的油墨的量已经太小(该状态称为“油墨即将用尽”)。检测电极141和142之间的传导状态根据检测电极141和142都浸在油墨中的状态和它们中至少一个没有浸在油墨中的状态之间的差异而变化,因而可以检测“油墨即将用尽”的状态。
如图11和12所示,本发明的喷墨记录装置装备了维持并且恢复记录头14的喷嘴状况的喷嘴状况维持/恢复机构71(在下文中可以称为“子系统”),并且放置在非印刷区域——其在支架13扫描方向的一侧(或两侧)。图11是该状况维持/恢复机构的俯视图,而图12是显示用于维持喷墨记录装置的单元的一个实例的示意性说明图。子系统71装备有加帽元件72A和72B——用于盖住记录头14a和14b的每个喷嘴表面,擦拭器刀片——用于擦拭喷嘴表面。在油墨喷射时,在加帽元件72A和擦拭器刀片73之间设有空闲喷射接收器。空闲喷射接收器被构造以便油墨喷射在其中并且向下流动到废液罐中。由于油墨可能粘附到油墨喷射的地方,设有擦拭器以便自动擦掉粘附的油墨。
在下文中,将进一步详细描述与本发明的喷墨记录装置有关的状况维持/恢复机构71。
如图11和12所示,当发动机231正常旋转时,驱动泵齿轮233、中间齿轮234、中间齿轮235和中间齿轮236旋转,并且管泵220开动以抽吸与泵220和管219连接的最右侧帽(在记录区域一侧)的内部。除了上面提到的那些以外的齿轮不开动,因为在其运行时单方向离合器237是不连通的。
当发动机231以相反方向旋转时,单方向离合器237被连接,连接发动机与凸轮轴,进行旋转。虽然管泵220以相反的方向旋转,但是其被配置以便不作为泵开动。
将支架锁定附件227、帽附件222B和222A、擦拭附件224、擦拭清洁器附件228和原位传感器附件241安装到附件杆(cum shaft)221上,以整体旋转。
支架锁215通过压缩弹簧(未示出)向上偏压(以锁定的方向)。支架锁215通过支架锁臂217上下移动,所述支架锁臂217与支架锁定附件227的附件表面接触。
帽72A和72B以及帽座212A通过帽附件222a和222b上下移动。
擦拭器73通过擦拭附件224上下移动。
擦拭清洁器218通过弹簧以远离擦拭器73的方向被偏压,并且通过擦拭清洁器附件228在擦拭方向上移动。擦拭器73向下降同时被擦拭清洁器218和空闲喷射接受器夹在中间,因而粘附到擦拭器73的油墨被擦掉,进入空闲喷射接收器中。
传感器(光干扰器/未示出)被固定到状况维持/恢复单元的主体上,并且所述单元被配置以便当帽通过原位传感器附件241到达最低端时,使HP杆工作,传感器处于开状态,从而检测发动机(除了泵的发动机之外)的原位。
当电源处于开时,不管帽座212A和212B的位置如何(该位置直到移动开始才检测),帽72A和72B都上下移动,(在下降过程中)检测帽72A和72B的原位,随后,它们向最低端移动预定的距离。此后,支架左右移动以检测帽的位置,然后回到所述帽安放的地方,并且随后加帽。
在发动机的顺序在其旋转时处于相反方向时,帽上升(支架锁在基本相同的时间上升),帽下降(支架锁在基本相同的时间下降),原位传感器打开,擦拭上升,擦拭清洁器开始其运转(以将擦拭器压向空闲喷射接收器),擦拭器下降(以用擦拭清洁器撞击擦拭器),并且所述擦拭清洁器返回到初始位置。重复进行该系列操作。
本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法可以用在基于喷墨记录方法的各个记录领域中,并且可以特别适当用于,例如,喷墨记录打印机、传真装置、复印机和打印/传真/复印一体机。
(油墨介质组件)
本发明的油墨介质组件包括本发明的记录油墨和记录介质,并且根据需要进一步包括其它构件。
<记录介质>
记录介质具有载体和施加到所述载体的至少一个表面上的涂布层,并且根据需要进一步具有其它层。
在记录介质中,通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为2mL/m2至35mL/m2,并且更优选为2mL/m2至10mL/m2。
当在100ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量太小时,可能发生成珠,并且当转移量太大时,记录后的油墨点直径可能变得比所期望的点直径小很多。
通过动态扫描吸光测定计测量的、在400ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为3mL/m2至40mL/m2,并且更优选为3mL/m2至10mL/m2。
当在400ms的接触期间的转移量太小时,可能存在毛刺痕迹(spur trace),并且当转移量太大时,已干燥图像部分的光泽度易于降低。
这里,动态扫描吸光测定计(DSA,Japan TAPPI Journal,vol.48,May 1994,pp.88-92,Shigenori Kuga(日本TAPPI杂志,第48卷,88-92,1994年5月,Shigenori Kukan))是一种能够在极短时间内精确测量液体吸收量的装置。通过基于毛细管中弯液面的移动直接读取液体吸收率的方法,动态扫描吸光测定计可以自动地进行测量,将样品形成圆片形,螺旋状移动液体吸收头,用于在样品上扫描,按照当前模式自动改变扫描速率,并且根据期望的每个样品的点数重复测量。针对纸样的液体供应头通过Teflon(商标)管连接到毛细管上,并且用光学传感器自动读取毛细管中弯液面的位置。具体而言,使用动态扫描吸光测定计(由Kyowaseiko Corporation制造的K350系列D型),测量转移的纯化水的量。100ms接触期间的转移量和400ms接触期间的转移量可通过基于在与上述接触期间相近的接触期间的转移量的测量值进行插值法来计算。
-载体-
载体不受特别限制,并可以根据预期用途适当地选择。其实例包括主要由木质纤维制成的纸和主要由木质纤维和合成纤维制成的片状物质如非织造纤维。
纸不受特别限制并可根据预期用途从已知材料中适当选择。例如,为此使用木浆或再生纸浆。木浆的例子包括阔叶树漂白的牛皮浆(LBKP)、针叶树漂白的牛皮浆(NBKP)、NBSP、LBSP、GP和TMP。
再生纸浆的原材料的实例包括由纸张再循环促进中心(Paper RecyclingPromotion Center)发布的“废纸标准质量规范表(Used Paper Standard QualitySpecification table)”中示出的物品,如高质量白纸、带有线和标记的白纸、乳白色纸、卡片、中等质量白纸、低质量白纸、模造纸(simili paper)、有色白纸、英国图画纸(Kent paper)、白色美术纸、中等质量有色纸、低质量有色纸、报纸和杂志。其具体实例包括废纸板和下列纸的废纸:打印机纸,如非涂布计算机纸、与信息有关的热敏纸和压敏纸;OA(办公自动化)相关的纸张如用于PPC(普通纸复印机)的纸;涂布纸,如美术纸、涂布纸、精细涂布纸和无光泽纸;和非涂布纸,如高质量纸、彩色高质量纸、便条、信纸、包装纸、彩色纸、中等质量纸、新闻纸、木浆纸(woody paper)、高级包装纸(super wrapping paper)、模造纸、纯白卷纸和奶盒用纸板。其更具体的实例包括化学纸浆纸和含高得率纸浆的纸(high-yield pulp-containing paper)。这些中的每种可单独或组合使用。
再循环纸浆通常通过以下四步的组合来生产:
(1)纤维分离:使用打浆机,废纸用机械力和化学品处理并因此纤维化,并且将印刷油墨从纤维中分离。
(2)灰尘去除:废纸中所含的外源物质(塑料等)和灰尘用筛子、清洁器或类似物除去;
(3)油墨去除:利用表面活性剂从纤维中分离的印刷油墨通过浮选法或清洗法从系统中清除。
(4)漂白:利用氧化或还原使纤维增白。
当再生纸浆与其它纸浆混合时,期望的是再生纸浆在总纸浆中的混合比为40%或更少,以防止记录后卷边。
对于用于载体中内部添加的填料,例如,使用常规已知的颜料如白色颜料。所述白色颜料的实例包括:白色无机颜料,如轻质碳酸钙、重碳酸钙、高岭土、粘土、滑石、硫酸钙、硫酸钡、二氧化钛、氧化锌、硫化锌、碳酸锌、缎光白、硅酸铝、硅藻土、硅酸钙、硅酸镁、合成硅石、氢氧化铝、矾土、锌钡白、沸石、碳酸镁和氢氧化镁;以及有机颜料,如基于苯乙烯的塑料颜料、丙烯酸塑料颜料、聚乙烯、微胶囊、尿素树脂和三聚氰胺树脂。这些中的每一种可以单独使用或组合使用。
制造载体时所用的内部添加的上浆剂(sizing agent)的实例包括:用于中性造纸中的中性松香上浆剂、烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基乙烯酮二聚物(AKD)和石油树脂基上浆剂。这些上浆剂中,中性松香上浆剂和烯基琥珀酸酐是特别适合的。尽管由于强的上浆效果,只需要添加少量的任何烷基乙烯酮二聚物,但是在喷墨记录时进行传输方面是不利的,原因是记录纸张(介质)表面的摩擦系数降低并且表面容易变滑。
-涂布层-
涂布层包含颜料和粘合剂,并且根据需要进一步包含表面活性剂和其它成分。
对于颜料,可以使用无机颜料或无机颜料与有机颜料的组合。
无机颜料的实例包括高岭土、滑石、重碳酸钙、轻质碳酸钙、亚硫酸钙、无定形硅石、钛白、碳酸镁、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化钙、氢氧化镁、氢氧化锌和绿泥石。在它们中,高岭土由于其在光泽显现特性方面优异是特别优选的,并且它能够产生接近用于胶版印刷的纸张的纹理。
高岭土的实例包括:分层高岭土(delaminated kaolin)、煅烧高岭土(calcinedkaolin)和通过表面改性产生的工程高岭土或类似物。鉴于光泽显现特性,期望的是以质量计全部高岭土的50%或更多被具有如下粒径分布的高岭土占据:其中以质量计80%或更多的微粒的直径为2μm或更小。
高岭土的加入量优选地基于每100质量份粘合剂为50质量份或更多。当该量小于50质量份,可能在光泽度方面不能获得足够的效果。虽然对该量的最大值没有特别限制,但是期望的是,在涂布适宜性方面,考虑到在高剪切力存在下高岭土的流动性,特别是增稠性,所述量为90质量份或更少。
所述有机颜料的实例包括水溶性分散体,其包含苯乙烯-丙烯酰基共聚物颗粒、苯乙烯-丁二烯共聚物颗粒、聚苯乙烯颗粒和聚乙烯颗粒等。这些有机颜料的每一种可组合使用。
基于涂布层中100质量份的所有颜料,所加入的有机颜料的量优选为2质量份到20质量份。有机颜料在光泽显现特性方面优异并且比重比无机颜料的比重更小,因而能够获得大面积的、高度光泽的并且具有优异表面涂布性质的涂布层。当量小于2质量份,可能不能获得这样的效果。当其超过20质量份,涂布溶液的流动性降低,这导致涂布操作性降低并且在经济上也不利。
有机颜料的形式的实例包括致密型(dense type)、空心型(hollow type)和环状物型(doughnut type)。但是,考虑到光泽显现特性、表面涂布特性和涂布液的流动性之间的平衡时,期望平均粒径为0.2μm到3.0μm,并且更进一步期望使用具有40%或更高的空隙比的空心型。
对于粘合剂,优选使用水性树脂。
对于水性树脂,水溶性树脂或水分散性树脂中至少一种可被适当地使用。所述水溶性树脂没有特别限制并且可根据预期用途适当地选择。其实例包括聚乙烯醇和聚乙烯醇的改性产物,如阴离子改性的聚乙烯醇、阳离子改性的聚乙烯醇和缩醛改性的聚乙烯醇;聚氨酯;聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯吡咯烷酮的改性产物,如聚乙烯吡咯烷酮和乙酸乙烯酯的共聚物、乙烯吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的共聚物、季氨化乙烯吡咯烷酮和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯的共聚物,以及乙烯吡咯烷酮和甲基丙烯酰胺丙基三甲基氯化铵的共聚物;纤维素,如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟丙基纤维素;纤维素的改性产物,如阳离子化的羟乙基纤维素;合成树脂如聚酯、聚丙烯酸(酯)、三聚氰胺树脂、它们的改性产物以及聚酯和聚氨酯的共聚物;和聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酰胺、氧化淀粉、磷酸酯化淀粉、自改性淀粉、阳离子化淀粉、多种改性的淀粉、聚环氧乙烷、聚丙烯酸钠和藻酸钠。这些中的每一种可以单独使用或组合使用。
在这些树脂中,聚乙烯醇、阳离子改性的聚乙烯醇、缩醛改性的聚乙烯醇、聚酯、聚氨酯、聚酯和聚氨酯的共聚物等在吸墨性方面是特别优选的。
水分散性树脂没有特别限制,并可根据预期用途进行适当选择。其实例包括聚乙酸乙烯酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚苯乙烯、苯乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、(甲基)丙烯酸酯聚合物、乙酸乙烯酯-(甲基)丙烯酸(酯)共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯-丙烯共聚物、聚乙烯醚和硅氧烷-丙烯酸共聚物。水分散性树脂也可以包含交联剂,如羟甲基化(methylolated)三聚氰胺、羟甲基化脲、羟甲基化羟基亚丙基脲和异氰酸酯,或可以是具有自交联能力的共聚物,其包括N-羟甲基丙烯酰胺或其它单元。这些水性树脂的多个可以同时使用。
基于100质量份颜料,水性树脂的添加量优选地为2质量份到100质量份,并且更优选为3质量份到50质量份。添加的水性树脂的量被如此确定,以使记录介质的液体吸收性在期望的范围内。
当水分散性着色剂被用作着色剂时,阳离子有机化合物未必是必需的,而阳离子有机化合物没有特别限制并可根据预期用途进行适当选择。其实例包括伯胺到叔胺的单体、低聚物和聚合物,所述胺通过与水溶性油墨中存在的直接染料或酸性染料中官能团如磺酸基、羧基和氨基反应,形成不溶性盐;以及季铵盐的单体、低聚物和聚合物。它们当中,低聚物和聚合物是优选的。
阳离子有机化合物的实例包括:二甲胺-表氯醇缩合物、二甲胺-氨水-表氯醇缩合物、聚(三甲氨基乙基甲基丙烯酸酯-硫酸甲酯)、二烯丙基胺盐酸-丙烯酰胺共聚物、聚(二烯丙基胺盐酸-二氧化硫)、聚烯丙基胺盐酸、聚(烯丙基胺盐酸-二烯丙基胺盐酸)、丙烯酰胺-二烯丙基胺共聚物、聚乙烯胺共聚物、二氰基二酰胺、二氰基二酰胺-氯化铵-脲-甲醛缩合物、聚亚烷基聚胺-二氰基二酰胺铵盐缩合物、二甲基二烯丙基氯化铵、聚二烯丙基甲胺盐酸、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵-二氧化硫)、聚(二烯丙基二甲基氯化铵-二烯丙基胺盐酸衍生物)、丙烯酰胺-二烯丙基二甲基氯化铵共聚物、丙烯酸酯-丙烯酰胺-二烯丙基胺盐酸共聚物、聚氮丙啶、氮丙啶衍生物如丙烯酰胺(acrylamine)聚合物,以及聚氮丙啶烯化氧的改性产物。这些中的每一种可以单独使用或组合使用。
这些中,低分子量阳离子有机化合物,如二甲胺-表氯醇缩合物和聚烯丙基胺盐酸的任一种和相对高分子量的阳离子有机化合物如聚(二烯丙基二甲基氯化铵)的任一种优选地组合在一起。比起在独立使用的情况下,该组合可能使图像密度增加更多,并且进一步减少了线条边缘发毛。
按照胶体滴定方法(使用聚乙烯硫酸钾和甲苯胺蓝)测量的阳离子有机化合物的阳离子当量优选为3meq/g到8meq/g。当阳离子当量在该范围内时,可获得关于干燥并粘附的阳离子有机化合物的量范围的有利结果。
此处,在按照胶体滴定方法进行的阳离子当量测量中,所述阳离子有机化合物用蒸馏水稀释,使得固体含量为以质量计0.1%,而pH值未被调节。
干燥并粘附的阳离子有机化合物的量优选为0.3g/m2到2.0g/m2。当干燥并粘附的阳离子有机化合物的量小于0.3g/m2时,可能不能获得这样的效果——图像密度充分增加并且线条边缘发毛减少。
表面活性剂没有特别限制并可根据预期用于适当选择,因此可以使用阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂中的任一种。在这些表面活性剂中,非离子表面活性剂是特别优选的。通过加入表面活性剂,图像的防水性可以增强,图像密度增加并且可减少油墨犯水。
非离子表面活性剂的实例包括:高级醇环氧乙烷加合物、烷基酚环氧乙烷加合物、脂肪酸环氧乙烷加合物、多元醇脂肪酸酯环氧乙烷加合物、高级脂肪胺环氧乙烷加合物、脂肪酸酰胺环氧乙烷加合物、脂肪的环氧乙烷加合物、聚丙二醇环氧乙烷加合物、甘油的脂肪酸酯、季戊四醇的脂肪酸酯、山梨糖醇和山梨聚糖的脂肪酸酯、蔗糖的脂肪酸酯、多元醇的烷基醚和烷醇胺的脂肪酸酰胺。这些中的每一个可单独或组合使用。
多元醇没有特别限制并可根据预期用途适当选择。其实例包括甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇和蔗糖。关于环氧乙烷加合物,其中一部分环氧乙烷被诸如环氧丙烷或环氧丁烷的环氧烷取代至其水溶性可以保持的程度的那些环氧乙烷也是有效的。取代率优选为50%或更低。非离子表面活性剂的HLB(亲水亲油平衡值)优选地为4到15,并且更优选为7到13。
基于以质量计100份阳离子有机化合物,表面活性剂的添加量优选为以质量计0份到以质量计10份,更优选为以质量计0.1份到以质量计1.0份。
进一步,根据需要,其它组分可以被加入到涂布层中至本发明的目标和效果不被削弱的程度。其它组分的实例包括诸如氧化铝粉、pH调节剂、防腐剂和抗氧化剂的添加剂。
形成涂布层的方法没有特别限制,并可根据预期用途适当选择。例如,可以使用用涂布层溶液浸渍或涂布载体的方法。所述用涂布层溶液浸渍或涂布载体的方法没有特别限制并可根据预期用途适当选择。例如,可以利用涂布机如常规施胶机、门辊式施胶机(gate roll size press)、薄膜转移施胶机(film transfer sizepress)、刮刀涂布机、标尺计量涂布机、气刀涂布机和帘式涂布机等进行浸渍或涂布。在它们中,考虑到成本,优选地利用安装在造纸机上的传统施胶机、门辊式施胶机或薄膜转移施胶机等,用涂布层溶液浸渍或涂布载体,并用机上涂布机完成。
对施加的涂布层溶液的量没有特别限制,并可根据预期用途适当选择。以固体含量,优选0.5g/m2到20g/m2,更优选1g/m2到15g/m2。
如果必要,涂布层溶液可以在浸渍或涂布后进行干燥,在该情况下,干燥温度没有特别地限制,并可根据预期用途适当选择,然而,优选地在约100℃到250℃的范围内。
记录介质可进一步包含在载体的背面上形成的背层和在载体与涂布层之间以及载体与背层之间形成的其它层。在涂布层上形成保护层也是可能的。这些层的每一层可以由单层或多层组成。
除了喷墨记录用介质之外,商业可得的胶印用涂布纸、商业可得的凹版印刷用涂布纸或类似物可以用于记录介质,只要它们的液体吸收性在上述本发明的范围之内。
(油墨记录物)
通过本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法将图像、信息或数据记录在其上的油墨记录物是本发明的油墨记录物。油墨记录物具有用本发明的记录油墨在记录介质上形成的图像。
记录介质没有特别限制并且可根据意图用途适当选择。其实例包括普通纸、印刷用涂布纸、光泽纸、特种纸、织物、膜和OHP片。这些可单独或组合是使用。在这些记录介质中,普通纸和印刷用涂布纸的至少任一种是优选的。
普通纸的优点是便宜。印刷用涂布纸的优点是它们与光泽纸相比相对便宜并且可以产生平滑并光泽的图像,但是其干燥性差并且难以与常用的油墨一起使用。但是涂布纸的干燥性已经能够通过使用本发明的记录油墨进行改善。
印刷用涂布纸是这样的记录介质,其均具有载体和施加到所述载体至少一个表面上的涂布层,其中,通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为2mL/m2至35mL/m2,并且在400ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为3mL/m2至40mL/m2。与商业可得的常规喷墨纸的转移量相比,这些转移量低。也就是说,印刷用涂布纸的液体吸收性低于常规喷墨纸的液体吸收性。
在这些印刷用涂布纸中,在具有相对高的液体吸收性的记录介质上使用本发明的记录油墨是特别有效的。具体而言,通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为7mL/m2至20mL/m2,并且在400ms的接触期间转移至记录介质的纯水的量为9mL/m2至30mL/m2。
当在100ms的接触期间液体的转移量低于上述范围时,油墨成珠可能发生,并且当转移量高于上述范围时,记录后的油墨点直径可能变得比期望的点直径小得多。在400ms的接触期间的液体转移量低于上述范围时,由于干燥性不足而可能发生毛刺痕迹,并且已经干燥的图像部分的光泽度易于降低。注意,这些现象与干燥时间相关,并且即使在液体转移量低于上述范围的纸上记录时,本发明的记录油墨——其中具有高沸点的液体组分的量在适当的范围内——也能够显示将干燥性改善至某种程度的效果。这些具有低的液体吸收性的纸是商业可得的,如凹版印刷用涂布纸。
油墨记录物具有高图像质量,较少引起油墨犯水,具有优异的长期稳定性,并且可适合用于多种应用,如在其表面上记录有各种印刷字母(字符)或图像的文件。
实施例
下文中,将参考具体实施例进一步详细描述本发明,但是本发明不限于所公开的实施例。相反地,本发明意图涵盖在所附权利要求的精神和范围内包含的各种改变和等同安排。
(制备实施例1)
-聚合物溶液A的制备-
用氮气充分置换装备有机械搅拌器、温度计、氮气入口管、回流管和滴液漏斗的1L烧瓶的内部空气。此后,向该烧瓶加入11.2g苯乙烯、2.8g丙烯酸、12.0g甲基丙烯酸十二烷酯、4.0g聚乙二醇甲基丙烯酸酯、4.0g苯乙烯大分子单体(产品名称:AS-6,由TOAGOSEI CO.,LTD.生产)和0.4g巯基乙醇,混合并且然后将混合物的温度升高至65℃。
接下来,在2.5小时内逐滴将100.8g苯乙烯、25.2g丙烯酸、108.0g甲基丙烯酸十二烷酯、36.0g聚乙二醇甲基丙烯酸酯、60.0g甲基丙烯酸羟乙酯、36.0g苯乙烯大分子单体(产品名称:AS-6,由TOAGOSEI CO.,LTD.生产)、3.6g巯基乙醇、2.4g偶氮二甲基戊腈和18g甲基·乙基酮的混合溶液递送到所述烧瓶中。在滴加后,在0.5小时内逐滴将0.8g偶氮二甲基戊腈和18g甲基·乙基酮的混合溶液递送到所述烧瓶中。在65℃,将烧瓶内的混合物老化1小时,然后将0.8g偶氮二甲基戊腈加入到其中,并且将所述混合物进一步老化1小时。在反应完成之后,向所述烧瓶加入364g甲基·乙基酮,因而制备了800g聚合物溶液A,其具有以质量计50%的浓度。
(制备实施例1-1)
-含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的制备-
接着,将46g因此获得的聚合物溶液A、33g铜酞菁颜料、13.6g的1mol/L氢氧化钾、20g甲基·乙基酮和13.6g离子交换水充分搅拌并且然后利用辊磨机捏合,从而获得糊状物。将获得的糊状物置于200g纯水中,充分搅拌并且然后使用蒸发器蒸馏掉其中包含的甲基·乙基酮和水。之后,向反应产物中加入甘油,从而制备制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体,其含有以质量计10.9%的颜料、以质量计7.5%的树脂(以质量计18.4%固体含量)和以质量计9.1%的甘油。
(制备实施例1-2)
-品红颜料的水性分散体的制备-
聚合物微细颗粒-
以与制备实施例1-1的方法类似的方式产生制备实施例1-2的品红颜料聚合物微细颗粒的水性分散体,除了使用C.I.颜料红122代替铜酞菁颜料之外。制备实施例1-2的品红颜料聚合物微细颗粒的水性分散体含有以质量计13.6%的颜料、以质量计4.5%的树脂(以质量计18.1%固体含量)和以质量计9.1%的甘油。
(制备实施例1-3)
-黄色颜料聚合物微细颗粒的水性分散体的制备-
以与制备实施例1-1的方法类似的方式产生制备实施例1-3的黄色颜料聚合物微细颗粒的水性分散体,除了使用C.I.颜料黄74代替铜酞菁颜料之外。制备实施例1-3的黄色颜料聚合物微细颗粒的水性分散体含有以质量计10.9%的颜料、以质量计7.5%的树脂(固体含量:以质量计18.4%)和以质量计9.1%的甘油。
(制备实施例2)
-表面处理的黑色颜料分散液的制备-
向3,000ml的2.5N硫酸钠中加入90g炭黑,所述炭黑具有150m2/g的CTAB比表面积和100mL/100g的DBP吸油量,并且在60℃下,以300rpm搅拌10小时以使其彼此反应,对组分进行氧化处理。过滤反应液,用氢氧化钠溶液中和过滤出的炭黑,然后进行超滤。将得到的炭黑水洗,干燥,然后分散在纯水中,以含有按质量计20%的颜料(固体含量:以质量计20%),从而得到制备实施例2的表面处理的黑色颜料分散液。
(制备实施例3)
-丙烯酸有机硅微细颗粒分散体B的制备-
用氮气充分置换装备有机械搅拌器、温度计、氮气入口管、回流管和滴液漏斗的1L烧瓶内的空气。之后,向该烧瓶加入8.0g LATEMUL S-180(具有不饱和碳原子的活性乳化剂,由Kao Corporation生产)和350g离子交换水,混合并且然后将混合物的温度升高至65℃。升高温度之后,向其中加入3.0g用作反应引发剂的叔丁基过氧苯甲酸酯(t-butylperoxobenzoate)和1.0g异抗坏血酸钠,5分钟后,将45g甲基丙烯酸甲酯、160g甲基丙烯酸乙基己酯、5g丙烯酸、45g甲基丙烯酸丁酯、30g甲基丙烯酸环己酯、15g乙烯基三乙氧基硅烷、8.0gLATEMUL S-180(具有不饱和碳原子的活性乳化剂,由Kao Corporation生产)和340g离子交换水混合。然后,在3小时内将混合物逐滴递送到所述烧瓶内。之后,加热混合物并在80℃老化2小时,然后冷却至常温,用氢氧化钠将反应产物的pH调节至7至8。使用蒸发器将其中包含的乙醇蒸馏掉,并调节水分含量,因而产生730g的制备实施例3的丙烯酸有机硅微细颗粒分散体B溶液,其具有以质量计40%的固体含量。
(实施例1)
-记录油墨的制备-
制备了具有如下配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油,作为润湿剂:以质量计11.17%
·1,3丁二醇,作为润湿剂:以质量计13.95%
·2-乙基-1,3-己二醇,作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其各自被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,以及所包含的表面活性剂的总量为以质量计30.90%。这些成分与具有高于水的沸点并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所述使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为30.90/11.62,即,2.66。
进一步,液体组分中具有280℃或更高的高沸点的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为(11.17+2.78)/11.62,即1.20。
注意,此处所用的树脂组分包括所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂,并同样应用到下述实施例和比较实施例中。
(实施例2)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计11.17%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计9.78%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计26.73%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.30。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
(实施例3)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计13.49%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计7.46%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计26.73%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.30。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.40。
(实施例4)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计26.27%
·1,3丁二醇作为润湿剂;以质量计7.46%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油——其被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计32.05%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.76。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为2.50。
(实施例5)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计10.00%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计10.95%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计26.73%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.30。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.10。
(实施例6)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计29.20%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计8%
·甘油作为润湿剂:以质量计7.62%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计6.43%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计19.71%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.18%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计5.39%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为8.57%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.30。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
(实施例7)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计11.17%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计4.55%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计21.50%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为1.85。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
(实施例8)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计11.17%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计19.07%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作润湿剂,在常温(25℃)下为液体,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作渗透剂,在常温(25℃)下为液体,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计36.02%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为3.10。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
(比较实施例1)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计29.76%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油——其被用作在常温(25℃)下为液体的润湿剂,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作在常温(25℃)下为液体的渗透剂,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计35.54%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.80。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为3.06。
(比较实施例2)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计4.77%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计16.18%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作在常温(25℃)下为液体的润湿剂,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作在常温(25℃)下为液体的渗透剂,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计26.73%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.30。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为0.65。
(比较实施例3)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计10.00%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计21.40%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作在常温(25℃)下为液体的润湿剂,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作在常温(25℃)下为液体的渗透剂,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计37.18%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为3.20。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.10。
(比较实施例4)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计28.00%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计5%
·甘油作为润湿剂:以质量计6.03%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计6.43%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作在常温(25℃)下为液体的润湿剂,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作在常温(25℃)下为液体的渗透剂,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计18.01%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.05%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计4.10%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为7.15%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为2.52。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
(比较实施例5)
-记录油墨的制备-
制备了具有下述配方的油墨组合物。调节组合物的pH之后,将所述组合物过滤通过平均孔径为5μm的膜滤器,从而制备记录油墨。
<油墨组合物>
·制备实施例1-1的含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体[颜料:以质量计10.9%,树脂:以质量计7.5%(固体含量:以质量计18.4%),甘油:以质量计9.1%和其含量的其余部分:水]:以质量计30.55%
·制备实施例3的丙烯酸有机硅乳液[固体含量:以质量计40%,其含量的其余部分:水;体积平均粒径:150纳米,树脂组分的玻璃化转变温度:-15℃(最初的差示热升高)、-6℃(拐点)]:以质量计15%
·甘油作为润湿剂:以质量计11.17%
·1,3丁二醇作为润湿剂:以质量计3.39%
·2-乙基-1,3-己二醇作为渗透剂:以质量计2%
·氟化学表面活性剂(FS-300,由DuPont Co.生产,有效成分:以质量计40%):以质量计2.5%
·防腐剂/抗菌剂(PROXEL LV(由Avecia生产)):以质量计0.05%
·pH调节剂(三乙醇胺):以质量计0.3%
·硅氧烷乳液消泡剂(KM-72F,由Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd生产):以质量计0.1%
·水:所述组合物的其余量
在上述油墨组合物中,甘油和1,3丁二醇——其均被用作在常温(25℃)下为液体的润湿剂,2-乙基-1,3-己二醇——其被用作在常温(25℃)下为液体的渗透剂,和所包含的表面活性剂的总量为以质量计20.34%。这些成分与沸点高于水并且在油墨中为液体的液体组分相对应。
油墨组合物中包含的、在常温(25℃)下为固体的着色剂的量为以质量计3.33%。
油墨组合物中包含的、由所使用的来自含铜酞菁颜料的聚合物微细颗粒分散体的树脂和所使用的来自丙烯酸有机硅乳液的树脂组成的树脂组分的总量为以质量计8.29%。因此,油墨组合物中包含的着色剂和树脂组分的总量为11.62%。这些成分与在25℃在油墨中为固体的固体组分相对应。因此,记录油墨中包含的液体组分的总量(C)与所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(C/B)为1.75。
进一步,液体组分中具有高沸点为280℃或更高的水溶性有机溶剂(在此实施例中为甘油)的总量(A)与固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.20。
接下来,如下所述测量实施例1至8和比较实施例1至5的每一个中获得的记录油墨的表面张力、pH和粘度。表3示出了测量结果。
<pH的测定>
在23℃,用pH计(Model HM3A,由Toa Denpa Kogyo K.K.制造)测定每种记录油墨的pH。
<粘度测定>
在25℃的温度下,使用粘度计(RE500型,由TOKI SANGYO CO.,LTD.制造),在测定开始后3分钟时,利用锥形体34×R24,以180rpm测定每种记录油墨的粘度。
<表面张力的测定>
每种记录油墨的表面张力是静态表面张力,其是通过表面张力测量设备(CBVP-Z,由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造)在25℃下利用铂板进行测定的。
表3
粘度(mP·s) | 表面张力(mN/m) | pH | |
实施例1 | 4.95 | 24.5 | 9.64 |
实施例2 | 4.83 | 24.6 | 9.66 |
实施例3 | 4.85 | 24.8 | 9.62 |
实施例4 | 4.98 | 25.0 | 9.54 |
实施例5 | 4.62 | 24.3 | 9.65 |
实施例6 | 4.25 | 24.6 | 9.54 |
实施例7 | 4.42 | 24.4 | 9.68 |
粘度(mP·s) | 表面张力(mN/m) | pH | |
实施例8 | 8.06 | 24.5 | 9.58 |
比较实施例1 | 7.96 | 25.2 | 9.63 |
比较实施例2 | 4.78 | 24.5 | 9.75 |
比较实施例3 | 8.23 | 24.4 | 9.60 |
比较实施例4 | 4.15 | 24.2 | 9.62 |
比较实施例5 | 4.30 | 24.4 | 9.69 |
然后,使用实施例1至8和比较实施例1至5的每种记录油墨,根据下述方式进行喷墨打印测试。
<喷墨打印测试>
获得的每种记录油墨都利用喷墨打印机(GX5000,由Ricoh Company Ltd.制造)进行喷射打印。在喷墨打印机的喷嘴板表面上,设有有机硅树脂膜(室温可固化有机硅树脂,SR2411,由DOW CORNING TORAY SILICONE CO.,LTD.生产),所述树脂膜的厚度为1.2μm,表面粗糙度(Ra)为0.18μm,并且临界表面张力为21.6mN/m。在23℃的温度,50%的相对湿度下,利用高级普通纸/精细型进行喷墨打印。调节喷墨头的驱动波形(drive waveform)以便喷射的每种油墨的量变得恒定。
作为记录介质,使用后述的凹版印刷用涂布纸。通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms接触期间转移到凹版印刷用纸(到记录介质)的纯水量为8.5ml/m2,并且通过动态扫描吸光测定计测量的、在400ms接触期间转移到所述记录介质的纯水量为14.8ml/m2。纯水的转移量在23℃和50%RH下测量。
<凹版印刷用涂布纸的制备>
将源自马铃薯淀粉(SOLVICOTE 100,由Avebe Inc.生产)的羟基醚凝胶化以制备浓度为13%的淀粉溶液,并且应用转移型辊式涂布机,用60℃的淀粉溶液涂布纸张定量为76g/m2和灰分含量为13%的未施胶的无酸压缩纸(pressedpaper)的两面,以便粘附的固体内容物的量为0.3g/m2。干燥这种施胶纸,之后进行超级压光处理,其中利用刮刀涂布机,用涂布溶液涂布施胶纸的前表面和后表面,以形成涂布层,以便每一涂布层的干燥固体含量为12g/m2。用2份淀粉(MS-4600,由Nihon Shokuhin Kako Co.,Ltd.生产)和7份乳胶(L-1457,由Asahi Kasei Corporation生产)与100份颜料,制备涂布溶液。
随后,根据下列方式,评价每种得到的图像印刷物的成珠、图像干燥性、喷墨印刷测试中的喷射稳定性以及在长时间停止印刷操作之后的喷墨印刷测试结果。表4示出了评价结果。
<成珠的评价>
基于下列标准,视觉观察并评价青色或绿色实地图像部分中成珠的存在与否。
[评价标准]
A:没有成珠发生,并且因此获得均匀的印刷物。
B:观察到轻微的成珠倾向。
C:明显地观察到成珠出现。
D:观察到相当多的形成出现。
E:观察到大量的成珠出现。
<图像干燥性的评价>
印刷12平方厘米的实地青色图像,10秒钟后,将滤纸施加到所述实地图像部分,并且基于下列干燥性的水平评价转移到滤纸的青色油墨的量。
[干燥性水平]
水平1大量油墨被转移到滤纸上。
水平2相对大量的油墨被转移到滤纸上。
水平3少量的油墨被转移到滤纸上。
水平4近处观察时微量的油墨被转移到滤纸上。
水平5油墨根本没有转移到滤纸上。
<喷墨印刷测试中的喷射稳定性(间歇性喷墨稳定性)的评价(短期可靠性的评价)>
在25℃和20%的相对湿度的环境中,实施例和比较实施例中的每种记录油墨被放置在喷墨打印机(GX5000,由Ricoh Company Ltd.制造)中并且随后评价了每种油墨的间歇性喷射稳定性。首先,记录喷嘴检查模式,并且确认没有喷嘴堵塞发生。然后,执行支架的空闲扫描操作而不喷射油墨30秒。之后,油墨滴下并在喷墨无光泽涂布纸上打印,同时从所有喷嘴的每一个中喷出20滴油墨,然后进行恢复操作(recovery operation)(清除50滴)。重复上述一系列操作10次,因而评价每种记录油墨的喷射稳定性。在印刷期间,拍摄由20滴形成的点,特别是由滴下的第一滴形成的点的放大照片。视觉观察获得的照片并且基于下述标准评价喷射状态(喷出的油墨存在与否、喷墨方向)。
[评价第一滴形成的点的喷墨方向的判断标准]
A喷出油墨的轨迹没有变化并且喷嘴排列成行。
B喷出油墨的轨迹轻微改变,并且由第一滴形成的点没有与第二滴形成点重叠。
C 由第一滴形成的点与由第二滴形成的点的线交叉。
D没有发现喷出的油墨。
<长时间打印操作中断后的喷墨印刷测试(喷嘴堵塞的评价)>
在25℃和20%的相对湿度的环境中,实施例和比较实施例中的每种记录油墨被放置在喷墨打印机(GX5000,由Ricoh Company Ltd.制造)中并且确认没有喷嘴堵塞发生。此后,通过拔掉帽单元打开喷墨记录头(处于喷嘴可能干燥的状态,加速测试),然后将所述喷嘴保持原样24小时。其后,记录喷嘴检查模式(nozzle check pattern),并且基于下述标准确定并评价喷墨堵塞的程度。
[评价标准]
A:没有观察到喷嘴堵塞(没有喷出油墨)。
B:在1个喷嘴至少于10个喷嘴中观察到喷嘴堵塞。
C:在10个喷嘴至少于30个喷嘴中观察到喷嘴堵塞。
D:在30个喷嘴至少于100个喷嘴中观察到喷嘴堵塞。
E:在100个或更多个喷嘴中观察到喷嘴堵塞。
当使用比较实施例4的记录油墨时,在滤纸表面上观察到磨损和卷边。
表4中示出的结果表明,使用实施例1至8中的每一种记录油墨可能获得这样的印刷图像,其即使在印刷后1分钟内被擦过也几乎不引起颜色污渍(油墨污渍),基本上不发生关于干燥时间的问题,并且也可能获得具有图像清晰度和质量与印刷品接近的印刷图像。
工业实用性
本发明的记录油墨允许获得高质量图像,所述图像在质量上与由商业印刷产生的记录物和印刷品接近,而基本上不引起关于干燥时间的问题。因此,该记录油墨可以适用于油墨介质组件、墨盒、油墨记录物、喷墨记录装置和喷墨记录方法中。
本发明的喷墨记录装置和喷墨记录方法能够被用于基于喷墨记录方法的各种记录领域,并且能够特别适合用于例如喷墨记录打印机、传真设备、复印机、打印机/传真机/复印机一体机。
Claims (12)
1.记录油墨,其包括:
固体组分,其包含着色剂和树脂,并且在25℃在油墨中为固体,
液体组分,其具有高于水的沸点并且在25℃在油墨中为液体,和
水,
其中在所述记录油墨中包含的所述固体组分的总量等于以质量计8.5%或更多并且以质量计小于15%,水溶性有机溶剂的总量(A)与在所述记录油墨中包含的固体组分的总量(B)的比(A/B)为1.1至2.5,所述水溶性有机溶剂被包含在所述液体组分中并且具有280℃或更高的高沸点,而所述记录油墨中的所述液体组分的总量(C)与所述记录油墨中的所述固体组分的总量(B)的比(C/B)为1.85至3.10。
2.根据权利要求1所述的记录油墨,其中所述液体组分包含润湿剂,并且所述润湿剂为选自甘油、1,3-丁二醇、3-甲基-1,3-丁二醇、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮中的至少一种。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的记录油墨,其中所述液体组分包含渗透剂,并且所述渗透剂是具有8至11个碳原子的多元醇化合物。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的记录油墨,其中所述液体组分包含表面活性剂,并且所述表面活性剂包含氟化学表面活性剂。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的记录油墨,其中所述树脂包含树脂微粒。
6.根据权利要求5所述的记录油墨,其中所述树脂微粒包含丙烯酸有机硅树脂,并且所述丙烯酸有机硅树脂具有25℃或更低的玻璃化转变温度。
7.根据权利要求5至6的任一项所述的记录油墨,其中所述树脂微粒在树脂乳液中具有10纳米至1,000纳米的体积平均粒径。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的记录油墨,其中所述着色剂是聚合物乳液颜料,其中水不溶性或基本上水不溶性着色物质被包含在聚合物微粒中。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的记录油墨,其中所述着色剂是在其表面上具有阴离子亲水基团的颜料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的记录油墨,其在25℃具有35mN/m或更低的表面张力。
11.油墨介质组件,其包括:
根据权利要求1至10中任一项所述的记录油墨,和
记录介质,其具有载体和施加在所述载体的至少一个表面上的涂布层,
其中通过动态扫描吸光测定计测量的、在100ms接触期间转移到所述记录介质的纯水量为2ml/m2至35ml/m2,并且在400ms接触期间转移到所述记录介质的纯水量为3ml/m2至40ml/m2。
12.墨盒,其包括:
容纳根据权利要求1至10中任一项所述的记录油墨的容器。
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