CN102827506A - 油墨组和成像方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油墨组,其至少具有:包含颜料的油墨组合物;以及至少包含有机酸性化合物和包含下式(A)代表的结构单元的聚合物的处理液体。在式(A)中Ra1代表氢原子或甲基;La1代表直接键、-COO-或-CONRa3-,其中Ra3代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,其可包含选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;La2代表直接键或具有1至30个碳原子的二价连接基团,其可包含选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;并且Aa代表离子基团。式(A)
Description
技术领域
本发明涉及油墨组和成像方法。
背景技术
使用喷墨法的记录方法已经被广泛使用,因为通过从形成在喷墨头上的多个喷嘴孔喷射墨滴可以在多种记录介质上记录高清晰度图像。
在通过喷墨法进行的图像记录中,一些情况使用了包括将颜料油墨与处理液体接触的图像记录方法,其中所述处理液体聚集在颜料油墨中的组分以形成图像。颜料油墨和处理液体的组合被称为“油墨组”(ink set)。
例如,作为能够通过均匀点径形成均匀图像的油墨组,包括颜料油墨和处理液体(含有至少一种多元有机酸,多磷酸或偏磷酸)的油墨组是已知的(例如,参见日本专利申请公开(JP-A)No.2010-188661)
作为能够抑制油墨在图像中铺展和混色发生,同时抑制由记录引起的卷曲和起皱的油墨组,包括油墨组合物,聚集剂和处理液体的油墨组是已知的(例如,参见JP-A No.2010-23339),其中所述油墨组合物含有着色剂,树脂颗粒,水溶性有机溶剂和水;所述聚集剂聚集在油墨组合物中的组分;所述处理液体含有水溶性聚合物,其不聚集在油墨组合物中的组分。
作为具有优异油墨聚集特性并且能够在高于常规速度的高速下记录的喷墨记录油墨组,包括油墨组合物和处理液体的喷墨记录油墨组是已知的(例如,参见JP-ANo.2010-58374),其中所述油墨组合物含有颜色材料和自分散树脂颗粒,所述处理液体含有阳离子聚合物并且能够通过与油墨组合物接触形成聚集。
作为具有优异油墨聚集特性并且能够在高于常规速度的高速下以优异摩擦牢度(rubfastness)和拉伸性能记录图像的油墨组,包括油墨组合物和处理液体的油墨组是已知的(例如,参见JP-A No.2010-69805),其中所述油墨组合物含有颜料,树脂颗粒和通过活性能量射线可聚合的水溶性可聚合化合物;所述处理液体含有在油墨组合物中聚集组分的聚集剂和通过活性能量射线可聚合的水溶性可聚合化合物。
发明概述
专利文献中描述的油墨组可以导致颗粒性(graininess)或者降低由此形成的图像的均匀性。图像颗粒性以及均匀性降低的一个原因被认为是施加于记录介质上的墨滴由于过高的聚集速度而没有充分地铺展。
本发明已经考虑了这些因素。本发明可以提供能够形成具有优异均匀性(其中抑制了图像颗粒性)的图像的油墨组以及成像方法。
发明人发现在成像系统的处理液中包含具有离子基团结构单元的特定聚合物,可以将聚集速度抑制在一定程度内,从而能够促进墨滴的铺展,并且可以抑制颗粒性或者图像均匀性的降低,其中所述成像系统使用含有颜料和处理液体的油墨组合物,所述处理液体含有有机酸性化合物。
换句话说,本发明提供了如下内容。
<1>一种油墨组,其包含:
油墨组合物,其包含颜料;和
处理液体,其包含有机酸性化合物和聚合物,所述聚合物包含由如下式(A)代表的结构单元:
式(A)
其中,在式(A)中,Ra1代表氢原子或甲基;La1代表直接键,-COO-或-CONRa3-,其中Ra3代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;La2代表直接键或具有1至30个碳原子的二价连接基团,所述二价连接基团可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;并且Aa代表离子基团。
<2>如<1>所述的油墨组,其中所述聚合物进一步包含由如下式(B)代表的结构单元:
式(B)
其中,在式(B)中,Rb1代表氢原子或甲基;Lb1代表直接键,-COO-或-CONRb3-,其中Rb3代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;并且Rb2代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;前提条件是当Rb2代表氢原子时Lb1代表直接键。
<3>如<1>或<2>所述的油墨组,其中Aa是阴离子基团。
<4>如<2>或<3>所述的油墨组,其中Rb2代表具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,或具有7至12个碳原子的芳氧基烷基。
<5>如<1>至<4>任意一项所述的油墨组,其中由式(A)所代表的结构单元的含量基于所述聚合物的总量为10重量%至50重量%。
<6>如<1>至<5>任意一项所述的油墨组,其中所述聚合物的重均分子量为20,000至80,000。
<7>如<2>至<6>任意一项所述的油墨组,其中Ra1代表氢原子;La1代表-COO-或-CONH-;La2代表具有1至12个碳原子的亚烷基;Aa代表选自羧基,磺酸基及其盐中的至少一种;Rb1代表氢原子或甲基;Lb1代表-COO-;并且Rb2代表具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,或具有7至12个碳原子芳氧基烷基。
<8>如<1>至<7>任意一项所述的油墨组,其中所述聚合物的含量基于所述处理液体的总量为0.1重量%至10重量%。
<9>如<1>至<8>任意一项所述的油墨组,其中所述油墨组合物进一步包含树脂颗粒。
<10>如<1>至<9>任意一项所述的油墨组,其中所述处理液体进一步包含选自磷酸和磷酸化合物中的至少一种。
<11>如<1>至<10>任意一项所述的油墨组,其中所述有机酸性化合物包含选自D-苹果酸,L-苹果酸,丙二酸,戊二酸,二甲基丙二酸和马来酸中的至少一种。
<12>一种成像方法,其包括:
将处理液体施加到记录介质上;并且
将油墨组合物施加到已经施加了处理液体的所述记录介质上,
所述处理液体和所述油墨组合物是根据<1>至<10>任意一项所述的油墨组。
<13>如<12>所述的成像方法,其进一步包括热固化图像,所述图像已经通过在记录介质上施加油墨组合物而形成。
<14>如<12>或<13>所述的成像方法,其中所述记录介质包括含有碳酸钙的涂层。
发明详述
油墨组
本发明一个方面的油墨组至少包括油墨组合物和处理液体。所述油墨组合物至少含有颜料(以下简称为“油墨”)。所述处理液体至少含有有机酸性化合物和含有由以下式(A)代表的结构单元的聚合物(以下也被称为“特定聚合物”)。
最近,从图像固化能力以及改善聚集速度的角度来说,通过使用含有颜料的油墨组合物和含有有机酸性化合物的处理液体,并且将油墨组合物中的组分与处理液体中的有机酸性化合物聚集而形成图像。
然而,如果图像是通过此方法形成的,已经发现在形成的图像中可能发生颗粒性或者所形成图像的均匀性可能被降低。图像颗粒性和图像均匀性降低的一个原因被认为是施加到记录介质上的液滴由于过高的聚集速度而未能充分地铺展。
如果含有由式(A)代表的结构单元的聚合物被包含在处理液体中并且所述油墨组具有此配置,则聚集速度可以被抑制在一定程度内并且可以促进施加到记录介质上的墨滴铺展(墨滴尺寸可以被增加到目标尺寸)。继而,图像的颗粒性和图像均匀性的降低可以得到抑制。
获得所述效果的原因假定如下。然而,本发明并不限于如下原因。
特定聚合物通过侧链部分的离子基团(如下式(A)中的Aa)的作用,在处理液体中保持了与溶剂(例如水)的亲和力。另一方面,在施加到记录介质上的处理液体中,特定聚合物被认为主要是通过主链部分与除了离子基团以外的侧链部分的作用而存在于接近处理液体的表面(靠近于远离记录介质的那侧)。在此情况下,如果将油墨组合物施加到记录介质上的处理液体上,则通过存在于靠近处理液体表面的特定聚合物,在一定程度上预防了处理液体渗透进入油墨组合物中。结果,通过有机酸性化合物作用的油墨组合物的聚集速度被抑制在一定程度内。
继而,出现了水溶性聚合物被包含在处理液体中的情况。如果处理液体中仅含有不包含由式(A)代表的结构单元的聚合物(例如聚乙烯醇,聚丙烯酰胺,聚乙烯基吡咯烷酮,和聚乙二醇),则类似于根据本发明一个方面的油墨组的效果就不会获得。原因假定为如下。在水溶性聚合物亲水性过高的情况下,水溶性聚合物会渗透进入施加在记录介质上的处理液体中。
以下,将对油墨组中的处理液体和油墨组合物进行解释。
<处理液体>
所述处理液体含有有机酸性化合物和包含由如下式(A)代表的结构单元的聚合物(以下也被称为“特定聚合物”)。油墨组合物中的组分,例如颜料可以与有机酸性化合物聚集。通过特定聚合物可以将聚集速度抑制在一定程度内,并且可以确保液滴的铺展。
所述有机酸性化合物和所述特定聚合物可以仅由一种化合物或者两种或更多种化合物组成。
(含有由式(A)代表的结构单元的聚合物)
(特定聚合物)
所述特定聚合物含有至少一种由如下式(A)代表的结构单元。由如下式(A)代表的结构单元是亲水性结构单元。
式(A)
在式(A)中,Ra1代表氢原子或甲基。
La1代表直接键,-COO-或-CONRa3-,其中Ra3代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有或不含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种。
La2代表直接键或具有1至30个碳原子的二价连接基团,所述二价连接基团可以含有或不含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种。
Aa代表离子基团。
Ra1可以优选代表氢原子。
La1可以优选代表-COO-或-CONRa3-,更优选为-COO-或CONH-,并且特别优选为-CONH-。
在Ra3中的可以含有醚键、硫醚键和酯键中的至少一种的具有1至30个碳原子的单价基团的例子包括:具有1至30个碳原子的单价烃基;和具有1至30个碳原子的单价基团,其中选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上。
Ra3中烃基的例子包括脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团。
在此,将对脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团进行解释。
脂肪族烃基不限于线性烃基并且可以具有至少一个环状结构(脂环族结构)或枝化的结构。
所述脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团可以具有取代基或者可以不具有取代基。所述取代基的例子包括烷氧基,羟基和卤素原子。
脂肪族烃基的具体例子包括烷基,烯基和炔基。这些基团可以具有枝化结构或者环状结构。这些基团可以具有取代基。
烷基(作为非取代的烷基)的例子包括甲基,乙基,丙基和丁基。具有取代基的烷基的例子包括甲基,乙基,丙基和丁基,其中各自具有甲氧基,羟基,氯原子,溴原子或氟原子作为取代基。
芳香族烃基(即芳基)的具体例子包括苯基和衍生自具有8个或更多碳原子的稠合芳环化合物或者含有稠合杂环的芳环化合物的单价基团。这里,“衍生自”具体化合物的基团的意思是通过从所述具体化合物上除去至少一个原子或原子团而获得的基团,所述原子或原子团是所述具体化合物的部分结构,和/或通过用另一个原子或另一个原子团取代作为具体化合物上的部分结构的原子或原子团而获得的基团。
具有8个或更多碳原子的稠合芳环化合物是如下具有8个或更多个碳原子的芳族化合物,其含有由两个或更多个稠合的苯环形成的芳环,和/或至少一个芳环和与所述芳环稠合的脂环族烃基。
具有8个或更多个碳原子的稠合芳环的具体例子包括萘,蒽,芴,菲和苊。
脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团的例子包括芳烷基和烷基芳基。这些基团可以具有枝化结构或者脂环族结构。这些基团可以具有取代基。
“其中醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的单价基团”的例子包括烷氧基,烷硫基,烷基羰氧基,烷氧基羰基,芳氧基,芳硫基,芳基羰氧基,芳氧基羰基,烷氧基芳基,芳氧基烷基,烷基硫代芳基,芳基硫代烷基,烷基羰氧基芳基,芳基羰氧基烷基,烷氧基羰基芳基,和芳氧基羰基烷基。
在Ra3中,脂肪族烃基的碳原子数优选为1至12,更优选为1至8,仍然更优选为1至6,特别优选为1至3,最优选为1。
在Ra3中,芳香族烃基的碳原子数优选为6至16,更优选为6至14,仍然更优选为6至10,更加优选为6。
在Ra3中,由脂肪族烃基和芳香族烃基组合组成的烃基碳原子数优选为7至28,更优选为7至15,仍然更优选为7至12,更加优选为7至9。
Ra3可以优选代表氢原子,具有1至12个碳原子的脂肪族烃基或者具有1至12个碳原子的单价基团,其中醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上,更优选氢原子或具有1至12个碳原子的脂肪族烃基,并且特别优选氢原子。
La2中可以含有醚键、硫醚键和酯键中的至少一种的具有1至30个碳原子的二价连接基团的例子包括具有1至30个碳原子的二价烃基和其中醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的具有1至30个碳原子的二价基团。
La2中的烃基的例子包括脂肪族烃基,芳香族烃基,和由这些基团组合形成的基团。
La2中脂肪族烃基的具体例子包括亚烷基,亚烯基和亚炔基,并且这些基团可以具有枝化结构或者脂环族结构。
La2中由脂肪族烃基和芳香族烃基(亚芳基)组合形成的基团的例子包括亚芳基亚烷基和亚烷基亚芳基,其可以具有枝化结构或者脂环族结构。
La2中“其中醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的二价基团”的例子包括通过从“其中醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的单价基团”所例举的基团上除去一个氢原子而获得的二价基团。
在La2中,脂肪族烃基的碳原子数优选为1至12,更优选为1至8,仍然更优选为1至6,更加优选为3至4。
在La2中,芳香族烃基的碳原子数优选为6至16,更优选为6至14,仍然更优选为6至10,更加优选为6。
在La2中,由脂肪族烃基和芳香族烃基组合组成的烃基的碳原子数优选为7至28,更优选为7至15,仍然更优选为7至12,更加优选为7至9。
La2可以优选代表氢原子,具有1至12个碳原子的脂肪族烃基或者其中醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的具有1至12个碳原子的基团,更加优选氢原子或具有1至12个碳原子的脂肪族烃基,仍然更优选具有1至12个碳原子的脂肪族烃基,并且特别优选具有1至12个碳原子的亚烷基。
由Aa代表的离子基团的例子包括阳离子基团和阴离子基团。特别地,阴离子基团是优选的。
这里,所述阳离子基团代表可以用阳离子解离的基团或者可以在阳离子中解离的基团。所述阴离子基团代表可以用阴离子解离的基团或者可以在阴离子中解离的基团。
Aa的具体例子包括羧基,磺酸基,磷酸基,硼酸基,氨基,铵基或这些基团的盐。其中,在适当的酸性方面,羧基,磺酸基,磷酸基或这些基团的盐是优选的,羧基,磺酸基或这些基团的盐是更优选的,磺酸基或此基团的盐是仍然更加优选的。
由式(A)代表的结构单元可以是衍生自具有离子基团的单体的结构单元或者由形成主链(骨架聚合物)和引入离子基团所形成的结构单元。从生产效率和稳定性的角度来说,衍生自具有离子基团的单体的结构单元是优选的。本文中,“衍生自(特定)单体的(聚合物)的结构单元”意思是具有如下结构的单元,所述结构是通过使用待聚合的用于形成聚合物的(特定)单体而引入到聚合物中的。
作为具有离子基团的单体,可以使用通常使用的单体而没有特别的限制。
具有阴离子基团作为离子基团的单体的具体例子包括具有羧基的单体,例如丙烯酸,甲基丙烯酸,巴豆酸,衣康酸,马来酸,富马酸,柠康酸和2-甲基丙烯酰氧基甲基琥珀酸。
具有磺酸基的单体的例子包括苯乙烯磺酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,3-磺丙基(甲基)丙烯酸酯和双-(3-磺丙基)-衣康酸酯。
具有磷酸基的单体的例子包括乙烯基磷酸,磷酸乙烯酯,双(甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯,二苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯,二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯和二丁基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯。
具有阳离子基团作为离子基团的单体的具体例子包括“PolymerHandbook,4th ed.John Wiley&Sons”中所描述的单体。这些单体可以单独使用或者这些单体的两种或更多种混合使用。
由式(A)代表的结构单元的含量可以为例如,基于特定聚合物的总质量为10至100重量%,优选10至90重量%,更优选10至70重量%,仍然更优选10至50重量%,并且更加优选20至40重量%。
从使得作用更加有效的角度来说,作为式(A)中的基团的组合,如下组合是优选的:其中Ra1代表氢原子,La1代表-COO-或-CONH-,La2代表具有1至12个碳原子的亚烷基,并且Aa代表选自羧基,磺酸基及它们的盐中的至少一种的组合;其中La1代表-CONH-,La2代表具有3至4个碳原子的亚烷基,并且Aa代表选自磺酸基及它们的盐中的至少一种的组合;其中La2代表具有4个碳原子的亚烷基,并且Aa代表选自磺酸盐中的至少一种的组合是更加优选的。
以下,由式(A)代表的结构单元的具体例子将会示出,然而,本发明不限于如下具体例子。在如下具体例子中,羧基,磺酸基和磷酸基可以为盐。
除了由式(A)代表的结构单元以外,特定聚合物还含有至少一种由如下式(B)代表的结构单元可能是更加优选的。由如下式(B)代表的结构单元为疏水性结构单元。
所述结构促进了墨滴的铺展。因此,图像的颗粒性和图像均匀性的降低可以被有效地抑制(也就是说,通过较低含量的特定聚合物有效地发挥了所述作用)。假定获得所述效果的原因是因为特定聚合物包括了由式(B)代表的结构单元,并且由此所述特定聚合物更容易存在于处理液体的表面。
由如下式(B)代表的结构单元是疏水性结构单元。
式(B)
在式(B)中,Rb1代表氢原子或甲基;
Lb1代表直接键,-COO-或-CONRb3-,其中Rb3代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有或不含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种。
Rb2代表氢原子或具有1至30个碳原子的单价基团,所述单价基团可以含有或不含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种;前提条件是当Rb2代表氢原子时Lb1代表直接键。
Rb1可以优选代表甲基。
Lb1可以优选代表-COO-或-CONRb3-,更优选-COO-或-CONH-,并且特别优选-COO-。
在Rb3中的可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种的具有1至30个碳原子的单价基团的例子包括:具有1至30个碳原子的单价烃基;和其中选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的具有1至30个碳原子的单价基团。
Rb3的烃基的例子包括脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团。
脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团的细节类似于Ra3作为烃基的那些。
在一个具体实施方式中,Rb3的脂肪族烃基的碳原子数可以优选为1至12,更优选为1至8,进一步优选为1至6,更优选为1至3,仍然更优选为1。
在一个具体实施方式中,Rb3的芳香族烃基的碳原子数可以优选为6至16,更优选为6至14,进一步优选为6至10,并且进一步优选为6。
在一个具体实施方式中,Rb3的由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团的碳原子数可以优选为7至28,更优选为7至15,进一步优选为7至12,并且更进一步优选为7至9。
在一个具体实施方式中,Rb3可以优选代表氢原子,具有1至12个碳原子的脂肪族烃基,或者其中选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的具有1至12个碳原子的单价基团,更优选代表氢原子或具有1至12个碳原子的脂肪族烃基,并且进一步优选代表氢原子。
在Rb2中的可以含有选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种的具有1至30个碳原子的单价基团的例子包括:具有1至30个碳原子的单价烃基;和其中选自醚键、硫醚键和酯键中的至少一种连接到至少一个烃基上的具有1至30个碳原子的单价基团。
Rb2的烃基的例子包括脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团。
脂肪族烃基,芳香族烃基和由这些基团组合形成的基团的细节类似于Ra3作为烃基的那些。
在一个具体实施方式中,在所述脂肪族烃基不含有环状结构或枝化结构的情况下,Rb2的脂肪族烃基的碳原子数可以优选为1至12,更优选为1至8,进一步优选为1至6,更优选为1至4。在一个具体实施方式中,在所述脂肪族烃基含有环状结构的情况下,Rb2的脂肪族烃基的碳原子数可以优选为3至12,更优选为6至12,并且进一步优选为6至10。在一个具体实施方式中,在所述脂肪族烃基含有枝化结构的情况下,Rb2的脂肪族烃基的碳原子数可以优选为3至12,更优选为6至12,并且进一步优选为6至10。
在一个具体实施方式中,Rb2的芳香族烃基的碳原子数可以优选为6至16,更优选为6至14,进一步优选为6至10,并且进一步更优选为6。
在一个具体实施方式中,Rb2的由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团的碳原子数可以优选为7至28,更优选为7至15,进一步优选为7至12,并且更进一步更优选为7至9。
Rb2可以优选代表脂肪族烃基(即,线性或枝化脂肪族烃基或者具有脂环族结构的脂肪族烃基);由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团(优选芳烷基);其中醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接到至少一个芳香族烃基上的单价基团(优选芳氧基);或其中脂肪族烃基和芳香族烃基通过醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接的单价基团(优选芳氧基烷基)。
Rb2可以更优选代表脂肪族烃基(即,线性或枝化脂肪族烃基或者具有脂环族结构的脂肪族烃基);由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团(优选芳烷基);或其中脂肪族烃基和芳香族烃基通过醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接的单价基团(优选芳氧基烷基)。
Rb2可以仍然更优选代表由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团(优选芳烷基);或其中脂肪族烃基和芳香族烃基通过醚键,硫醚键或酯键中的至少一种连接的单价基团(优选芳氧基烷基)。
Rb2可以进一步优选代表由脂肪族烃基和芳香族烃基组合形成的基团(优选芳烷基)。
从更加有效发挥作用的角度考虑可以优选的由Rb2代表的基团的具体例子包括具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,和具有7至12个碳原子的芳氧基烷基。其更优选的例子包括具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,和具有7至12个碳原子的芳氧基烷基。其仍然更加优选的例子包括具有7至12个碳原子的芳烷基和具有7至12个碳原子的芳氧基烷基。其进一步优选的例子包括具有7至12个碳原子的芳烷基是更加优选的。
式(B)中基团组合的优选例子包括如下组合:其中Rb1代表氢原子或甲基,Lb1代表-COO-,并且Rb2代表具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基或具有7至12个碳原子的芳氧基烷基的组合。其更优选的例子包括如下组合:其中Rb1代表甲基,Lb1代表-COO-,并且Rb2代表具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基或具有7至12个碳原子的芳氧基烷基的组合。其进一步优选的例子包括如下组合:其中Rb1代表甲基,Lb1代表-COO-,并且Rb2代表具有7至12个碳原子的芳烷基或具有7至12个碳原子的芳氧基烷基的组合。
由式(B)代表的结构单元优选为衍生自如下单体的结构单元。
也就是说,构成由式(B)代表的结构单元的单体的具体例子包括苯乙烯,α-甲基苯乙烯,(甲基)丙烯酸甲酯,(甲基)丙烯酸乙酯,(甲基)丙烯酸正丙酯,(甲基)丙烯酸异丙酯,(甲基)丙烯酸正丁酯,(甲基)丙烯酸异丁酯,(甲基)丙烯酸仲丁酯,(甲基)丙烯酸叔丁酯,(甲基)丙烯酸戊酯,(甲基)丙烯酸己酯,(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯,(甲基)丙烯酸辛基酯,(甲基)丙烯酸叔辛基酯,(甲基)丙烯酸十八烷基酯,(甲基)丙烯酸2-氯代乙基酯,(甲基)丙烯酸2-溴代乙基酯,(甲基)丙烯酸4-氯代丁基酯,(甲基)丙烯酸氰基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-乙酰氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸苯甲基酯,(甲基)丙烯酸氯代苯甲基酯,(甲基)丙烯酸甲氧基苯甲基酯,(甲基)丙烯酸2-氯代环己基酯,(甲基)丙烯酸环己基酯,(甲基)丙烯酸降冰片基酯,(甲基)丙烯酸异冰片基酯,(甲基)丙烯酸糠基酯,(甲基)丙烯酸四氢化糠基酯,(甲基)丙烯酸苯基酯,(甲基)丙烯酸甲酚酯,(甲基)丙烯酸萘基酯,,(甲基)丙烯酸2-苯氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯,(甲基)丙烯酸4-羟基丁基酯,(甲基)丙烯酸5-羟基戊基酯,(甲基)丙烯酸2,2-二甲基-3-羟基丙基酯,三乙二醇单(甲基)丙烯酸酯,二丙二醇单(甲基)丙烯酸酯,(甲基)丙烯酸2-甲氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸3-甲氧基丁基酯,(甲基)丙烯酸2-乙氧基乙基酯,甲氧基二乙二醇(甲基)丙烯酸酯,(甲基)丙烯酸2-异丙氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-丁氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙基酯,(甲基)丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙基酯,(甲基)丙烯酸2-(2-丁氧基乙氧基)乙基酯,(甲基)丙烯酸2-(3-苯基丙氧基)乙基酯,甲基丙烯酸2-乙酰氧基乙基酯,甲基丙烯酸2-乙酰乙酰氧基乙基酯,甲基丙烯酸烯丙基酯,甲基丙烯酸缩水甘油基酯,丙烯酸1-溴-2-甲氧基乙基酯,丙烯酸1,1-二氯-2-乙氧基乙基酯,丙烯酸2,2,2-四氟乙基酯,和丙烯酸1H,1H,2H,2H-全氟癸基酯。
这里,(甲基)丙烯酸酯是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
为了使特定聚合物存在于靠近施加在记录介质上的处理液体的表面处,在加热和干燥处理液体时流动性被认为优选是低的。因此,具有高玻璃化转变温度(通常与聚合物的软化温度相关)的特定聚合物是优选的。从这样的角度来说,作为形成由式(B)代表的结构单元的单体,甲基丙烯酸酯相对于丙烯酸酯是更优选的。
在所述特定聚合物含有一种或者两种或更多种由式(B)代表的结构单元的条件下,结构单元的总含量可以为例如,基于特定聚合物的总质量为10至90重量%,优选30至90重量%,更优选50至90重量%,并且仍然更优选60至80重量%。
所述特定聚合物除了由式(A)代表的结构单元之外还含有至少一种由式(B)代表的结构单元是更加优选的。从通过调节结构单元的组成比例而容易地控制特定聚合物“亲水性”和“存在于靠近处理液体表面的特性”的角度来说,含有选自由式(A)代表的结构单元和由式(B)代表的结构单元的三个或更多个结构单元是更加优选的。
如果需要,所述特定聚合物可以含有不同于由式(A)代表的结构单元和由式(B)代表的结构单元的其它结构单元。
其它结构单元的例子包括衍生自已知的乙烯基单体的不同于由式(A)代表的结构单元和由式(B)代表的结构单元的其它结构单元。
特定聚合物的重均分子量没有特别的限制。例如,所述重均分子量可以为10000至100000,优选为20000至80000,并且更优选为30000至80000。
特定聚合物优选为水溶性聚合物。
这里,术语“水溶性”是指化合物可以以某一浓度或更多溶于水中。任何可溶于(期望地,均匀地)含水处理液体中的化合物均是可以使用的。具体地,25°C下对水的溶解性优选为5重量%或更高,并且更优选10重量%或更高。
处理液体中的特定聚合物的含量没有特别的限制。所述含量基于处理液体的总量优选为0.1至10重量%,更优选0.1至4重量%。
如果所述含量为0.1重量%或更多,墨滴的铺展可以进一步被促进。如果所述含量为10重量%或更少,处理液体的稠化可以被进一步抑制。
所述特定聚合物可以通过将单体组分通过任何聚合方法均聚或共聚而合成,所述单体组分包括形成由式(A)代表的结构单元的单体(并且在具体实施方式中,更优选进一步包括形成由式(B)代表的结构单元的单体),所述聚合方法的例子包括溶液聚合,沉淀聚合,悬浮聚合,本体聚合或乳液聚合。
聚合反应可以使用任何已知的程序进行,例如以分批方式,半连续方式或连续方式。引发聚合的方法可以为例如,使用自由基引发剂的方法,光照射或辐射的方法,等等。聚合的方法和引发聚合的方法描述于例如“KobunshiGosei Hoho(Polymer Synthesis Method)”,Teiji Tsuruta著,修订版,(NikkanKogyo Shimbun,Ltd.出版,1971)和“Kobunshi Gosei no Jikkenho(ExperimentalTechnique of Polymer Science)”,Takayuki Ohtu和Masaetu Kinoshita著,(Kagaku-Dojin Publishing Company Inc.出版,1972),第124至154页中。
在这些聚合反应中,使用聚合引发剂例如自由基引发剂的溶液聚合方法可能是特别优选的。溶液聚合方法中所使用的溶剂的例子包括多种有机溶剂,例如乙酸乙酯,乙酸丁酯,丙酮,甲基乙基酮,甲基异丁基酮,环己酮,四氢呋喃,二氧六环,N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺,苯,甲苯,乙腈,二氯甲烷,氯仿,二氯乙烷,甲醇,乙醇,1-丙醇,2-丙醇和1-丁醇。这些溶剂可以单独使用或者它们中的两种或更多种的组合使用。在具体实施方式中,所述溶剂可以与水混合形成混合溶液。
聚合温度应当根据要制备的聚合物的分子量,引发剂的种类,和/或其它设定。聚合温度通常可以为约0°C至约100°C,并且聚合在50°C至100°C范围内的温度下进行可能是优选的。反应时间可以为约一小时至约30小时。所产生的树脂可以进行纯化,例如再沉淀。
特定聚合物的具体例子(示例化合物A-1至A-29)如下所示,但本发明不限于此。
在示例化合物A-1至A-29中,a,b,c和d代表各自结构单元基于示例化合物的总质量的含量比例(重量%)。a,b,c和d的总和(即a+b+c+d)为100。
在示例化合物A-1至A-29中,a为0至73,b为0至90,c为10至90并且d为0至90的组合是优选的。
在示例化合物A-1至A-29中,a,b,c和d的组合(以“a/b/c/d”的形式显示)的具体例子包括5/5/90/0,33/33/34/0,17/50/33/0,50/17/33/0,40/10/30/0,56/17/27/0,60/13/27/0,70/3/27/0,90/0/10/0,73/0/27/0,50/0/50/0,20/0/80/0,5/0/90/0,0/90/10/0,0/77/23/0,0/50/50/0,0/20/80/0,40/30/27/3,34/30/27/9,18/40/27/15。
(有机酸性化合物)
处理液体含有至少一种有机酸性化合物。这使得油墨组合物能够被聚集。
在一个具体实施方式中,至少一种多价有机酸可以作为所述有机酸性化合物使用。
作为多价有机酸,分子中含有两个或更多个羧基的化合物是优选的。
分子中含有两个或更多个羧基的化合物的优选例子包括酒石酸,邻苯二甲酸,4-甲基邻苯二甲酸,D-苹果酸,L-苹果酸,丙二酸,戊二酸,二甲基丙二酸和马来酸。
更优选的例子包括D-苹果酸,L-苹果酸,丙二酸,戊二酸,二甲基丙二酸和马来酸。这些化合物可以单独使用或由它们的两种或更多种组合使用。
作为多价有机酸,由如下式(I)代表的化合物也是优选的。使用该化合物可以进一步增加聚集特性,从而使施加到记录介质上的墨滴的运动可以被抑制。
CnH2n+2-m(COOH)m…式(I)
在式(I)中,n代表2或更大的整数并且m代表3或更大的整数。
在式(I)中,n优选代表3至5的整数。如果n为3或更大,图像的颗粒性可以被进一步抑制。如果n为5或更小,图像的耐磨性(图像的物理强度,以下将同样适用)可以被进一步改善。
在式(I)中,m可以优选代表3至5的整数。如果m为3或更大,墨滴的运动可以被进一步抑制。如果m是5或更小,图像的耐磨性可以被进一步改善。
由式(I)代表的化合物的具体例子包括:1,2,3-丙三羧酸,1,3,5-戊三羧酸和1,2,3,4-丁四羧酸。
对于处理液体中含有的所有有机酸性化合物的含量没有特别的限制。从油墨聚集特性和抑制图像颗粒性的角度来说,所述含量基于处理液体的总量优选为0.5至25重量%,更优选为5至25重量%,并且仍然更优选为10至20重量%。
在有机酸性化合物含有由式(I)代表的化合物的情况下,所述含量没有特别的限制。在优选的实施方式中,上述有机酸性化合物的含量基于有机酸性化合物的总量为5至30重量%。
(磷酸,磷酸化合物)
处理液体可含有磷酸和/或至少一种磷酸化合物作为无机酸。磷酸和/或磷酸化合物的使用可以抑制图像光泽度不均匀。图像光泽度不均匀被认为是记录介质中的组分(例如碳酸钙)与处理液体中的有机酸性化合物反应而产生的。
术语“磷酸化合物”包括磷的含氧酸以及它们的衍生物。衍生物的实例包括通过磷的含氧酸和醇之间的反应形成的酯,和通过利用碱性物质来中和磷的含氧酸所形成的盐。所述盐的优选实例包括磷的含氧酸的金属离子盐和磷的含氧酸的铵盐。所述磷酸化合物的具体例子包括正磷酸(以下简称为“磷酸”),亚磷酸,次磷酸,焦磷酸,偏磷酸,多磷酸,及它们的盐。
在处理液体中,基于有机酸性化合物,磷酸和磷酸化合物的量的总和,有机酸性化合物的含量没有特别的限制。在具体实施方式中,所述含量优选为60重量%至90重量%。
(水)
处理液体可以优选含有水。水的含量没有特别的限制。在具体实施方式中,所述含量基于处理液体的量优选为10重量%至99重量%,更优选为50重量%至90重量%,并且仍然更优选60至80重量%。
(有机溶剂)
处理液体优选含有至少一种有机溶剂。
所述有机溶剂可优选具有在水中的溶解性,从而5g或更多的有机溶剂在20°C下溶于100g水中(以下,也被称为“水溶性有机溶剂”)。
包含在处理液体中的水溶性有机溶剂可以类似于以下描述的油墨中所含有的那些。从抑制卷曲的角度来说,水溶性有机溶剂可以优选为聚亚烷基二醇或其衍生物,并且更优选为选自二乙二醇单烷基醚,三乙二醇单烷基醚,二丙二醇,三丙二醇单烷基醚,聚氧化丙烯甘油基醚和聚氧化乙烯聚氧亚丙基二醇中的至少一种。
处理液体中的有机溶剂的含量没有特别的限制。从抑制卷曲的角度来说,所述含量基于处理液体的总质量优选为1重量%至30重量%,并且更优选为5重量%至15重量%。
(含氮杂环化合物和有机巯基化合物)
处理液体可以含有选自含氮杂环化合物和有机巯基化合物中的至少一种。图像的颗粒性可以被进一步抑制并且图像的耐磨性以及记录介质的转移特性也可以由此改善。在这些化合物中,处理液体中可以优选包含含氮杂环化合物。
—含氮杂环化合物—
所述含氮杂环化合物优选具有含氮五元或六元环状结构,特别优选具有含氮五元环状结构。
作为含氮五元或六元环状结构,包括碳原子,氮原子,氧原子,硫原子或硒原子中的至少一种原子的五元或六元杂环结构是优选的。
在具体实施方式中,所述杂环可以与碳芳环或杂环芳环稠合。
杂环的例子包括四唑环,三唑环,咪唑环,噻二唑环,噁二唑环,硒二唑环,噁唑环,噻唑环,苯并噁唑环,苯并噻唑环,苯并咪唑环,嘧啶环,三氮杂茚(triazaindene)环,四氮杂茚环,和五氮杂茚环。
这些环可以具有取代基。取代基的例子包括硝基,卤素原子(例如氯原子和溴原子),巯基,氰基,和烷基(例如甲基,乙基,丙基,叔丁基和氰乙基),芳基(例如苯基,4-甲烷磺酰胺苯基,4-甲基苯基,3,4-二氯苯基和萘基),烯基(例如烯丙基),芳烷基(例如苯甲基,4-甲基苯甲基和苯乙基),磺酰基(例如甲磺酰基,乙磺酰基和对甲苯磺酰基),氨基甲酰基(例如未取代的氨基甲酰基,甲基氨基甲酰基和苯基氨基甲酰基),氨磺酰基(例如未取代的氨磺酰基,甲基氨磺酰基和苯基氨磺酰基),碳酰胺基(例如乙酰胺基和苯甲酰胺基),磺酰胺基(例如甲磺酰胺基,苯磺酰胺基和对甲苯磺酰胺基),酰氧基(例如乙酰氧基和苯甲酰氧基),磺酰氧基(例如甲磺酰氧基),脲基(例如未取代的脲基,甲基脲基,乙基脲基和苯基脲基),酰基(例如乙酰基和苯甲酰基),氧代羰基(例如甲氧基羰基和苯氧基羰基),氧代羰基氨基(例如甲氧基羰基氨基,苯氧基羰基氨基和2-乙基己氧基羰基氨基)和羟基,它们各自可以具有或不具有取代基。在具体实施方式中,单环结构可以具有多个取代基。
含氮杂环化合物优选的具体例子包括咪唑,苯并咪唑,苯并吲唑,苯并三唑,四唑,苯并噁唑,苯并噻唑,吡啶,喹啉,嘧啶,哌啶,哌嗪,喹喔啉和吗啉。这些化合物可以具有如上所述的取代基例如烷基,羧基或磺酸基。
含氮六元环化合物的优选例子包括具有三嗪环,嘧啶环,吡啶环,吡咯环,哌啶环,哒嗪环或吡嗪环的化合物。这些化合物中,具有三嗪环和嘧啶环的化合物是更优选的。含氮六元环化合物可以具有取代基,其可以是:具有1至6个碳原子的烷基,更优选具有1至3个碳原子;具有1至6个碳原子的烷氧基,更优选具有1至3个碳原子;羟基;羧基;巯基;具有1至6个碳原子的烷氧基烷基,更优选具有1至3个碳原子;或具有1至6个碳原子的羟烷基,更优选具有1至3个碳原子。
含氮六元环化合物的优选具体例子包括三嗪,甲基三嗪,二甲基三嗪,羟乙基三嗪环,嘧啶,4-甲基嘧啶,吡啶和吡咯啉。
—有机巯基化合物—
有机巯基化合物的例子包括烷基巯基化合物,芳基巯基化合物和杂环巯基化合物。
所述烷基巯基化合物的例子包括半胱氨酸和硫羟苹果酸。芳基巯基化合物的例子包括硫代水杨酸。杂环巯基化合物的例子包括2-苯基-1-巯基四唑,2-巯基苯并咪唑,2-巯基苯并噻唑,2-巯基苯并噁唑,2-巯基嘧啶,2,4-二巯基嘧啶和2-巯基吡啶。这些化合物可以具有取代基,例如烷基,羧基或磺基。
在含氮杂环化合物和有机巯基化合物中,苯并三唑,5-甲基苯并三唑,5-氨基苯并三唑,5-氯代苯并三唑,四唑,5-氨基四唑,5-甲基四唑和5-苯基四唑是优选的,并且苯并三唑是更优选的。
可以单独使用一种含氮杂环化合物或有机巯基化合物,也可以将它们的多种组合使用。
处理液体中含氮杂环化合物和有机巯基化合物的含量(总含量)没有特别的限制。在具体实施方式中,所述含量基于处理液体的总质量可以优选为0.1重量%至5.0重量%,并且更优选为0.1重量%至3.0重量%。
(表面活性剂)
处理液体可以含有至少一种表面活性剂,所述表面活性剂可以用作表面张力调节剂。表面张力调节剂的例子包括非离子表面活性剂,阳离子表面活性剂,阴离子表面活性剂和甜菜碱型表面活性剂。
在这些试剂中,从油墨组合物聚集速度的角度来说,非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂是优选的。
关于表面活性剂的具体例子,优选的烃基表面活性剂包括:阴离子表面活性剂例如脂肪酸盐,烷基硫酸酯盐,烷基苯磺酸酯,烷基萘磺酸酯,二烷基磺基琥珀酸酯,烷基磷酸酯盐,萘磺酸-福尔马林缩合物,或聚氧化乙烯烷基硫酸酯盐;和非离子表面活性剂例如聚氧化乙烯烷基醚,聚氧化乙烯烷基烯丙基醚,聚氧化乙烯脂肪酸酯,失水山梨糖醇脂肪酸酯,聚氧化乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯,聚氧化乙烯烷基胺,脂肪酸甘油酯,或环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物。还可以优选使用SURFYNOLS(商品名,由Air Products&Chemicals,Inc.制造),其是乙炔聚氧化乙烯氧化物表面活性剂。氧化胺两性表面活性剂例如N,N-二甲基N-烷基胺氧化物也是优选的。
还可以使用描述在JP-A No.59-157636第37至38页和ResearchDisclosure No.308119(1989)中的表面活性剂。
表面活性剂的例子进一步包括氟碳(氟化烷基)表面活性剂,硅酮表面活性剂等等,例如JP-A Nos.2003-322926,2004-325707和2004-309806中所描述的那些。
表面活性剂的含量没有特别的限制。在具体实施方式中,含量可以使得处理液体的表面张力变为40mN/m或更高,更优选为40mN/m至60mN/m,并且进一步为42mN/m至50mN/m。
其它凝结剂
除了有机酸性化合物之外,处理液体可以含有其它用于凝结的组分(凝结剂)。凝结剂的例子包括多价金属盐和聚烯丙基胺。
多价金属盐的例子包括属于周期表2族的碱土金属(例如镁和钙)的盐,属于周期表3族的过渡金属(例如镧)的盐,属于周期表13族元素(例如铝)的阳离子的盐,镧系元素(例如钕)的盐。聚烯丙基胺的例子包括聚烯丙基胺和聚烯丙基胺衍生物。作为金属盐,羧酸盐(例如甲酸的盐,乙酸的盐或苯甲酸的盐),硝酸盐,氯化物和硫氰酸盐是优选的。在它们之中,羧酸(例如甲酸,乙酸或苯甲酸)的钙盐或镁盐,硝酸的钙盐或镁盐,氯化钙,氯化镁和硫氰酸的钙盐或镁盐是更优选的。
—其它添加剂—
除了上述组分之外,处理液体可以含有其它添加剂。处理液体中其它添加剂的细节类似于如下所述油墨组合物中的那些。
处理液体的表面张力没有特别的限制。例如所述表面张力可以为40mN/m或更高。从抑制记录介质卷曲发生的角度来说,表面张力可以更优选为40mN/m至60mN/m,更优选为42mN/m至50mN/m,仍然更优选为42mN/m至47mN/m。
处理液体的表面张力可以通过例如加入表面活性剂来调节。处理液体的表面张力通过使用AUTOMATIC SURFACE TENSIOMETER CBVP-Z(商品名,由Kyowa Interface Science Co.,Ltd.制造)在25°C的条件下的平板法测定。
从油墨组合物聚集速度的角度来说,处理液体的pH(25°C±1°C)可以优选为3.5或更小,更优选为0.5至2.5,仍然更优选为0.5至2.0。
从油墨组合物聚集速度的角度来说,处理液体的粘度优选为1mPa·s至30mPa·s,更优选为1mPa·s至20mPa·s,仍然更优选为2mPa·s至15mPa·s,并且更加优选为2mPa·s至10mPa·s。所述粘度是在25°C的条件下,使用VISCOMETER TV-22(商品名,由TOKI SANGYO CO.,LTD.制造)测定的。
<油墨组合物>
油墨组合物含有颜料。
如果需要,油墨组合物可以进一步含有树脂颗粒,颜料分散剂(聚合物分散剂),有机溶剂,中和剂,水和/或其它组分。
(颜料)
油墨组合物中含有至少一种颜料。
颜料的种类没有特别的限制,可以使用常规已知的有机和无机颜料。颜料的例子包括多环颜料例如偶氮色淀,偶氮颜料,酞菁颜料,芘和芘酮(perinone)颜料,蒽醌颜料,喹吖啶酮颜料,二噁嗪颜料,二酮吡咯并吡咯颜料,硫靛颜料,异吲哚啉颜料和喹酞酮颜料;染料色淀例如碱性染料色淀和酸性染料色淀;和有机颜料例如硝基颜料,亚硝基颜料,苯胺黑,和日光荧光颜料;以及无机颜料例如氧化钛,氧化铁类无机颜料,和炭黑类无机颜料。可以使用任意颜料,只要其可分散在水相中,即使其没有描述在Color Index中。例如用表面活性剂或聚合分散剂表面处理过的颜料,或者接枝碳也是可以使用的。
这些颜料中,优选的例子包括偶氮颜料,酞菁颜料,蒽醌颜料,喹吖啶酮颜料和炭黑类颜料。
—分散剂—
在油墨组合物的一个优选示例性实施方式中,用分散剂分散颜料。
具体地,所述颜料可以用聚合物分散剂进行分散,即所述颜料表面的至少一部分可以用聚合物分散剂涂覆(覆盖)。以下,其中至少一部分表面被聚合物分散剂涂覆的颜料也被称为“树脂涂覆颜料”。
分散剂可以是聚合物分散剂或低分子量表面活性分散剂。聚合物分散剂可以是水溶性聚合物分散剂或水不溶性聚合物分散剂。
低分子量表面活性型分散剂的例子包括JP-A No.2010-188661第0016至0020段中所描述的表面活性分散剂。
水溶性聚合物分散剂的例子包括亲水性聚合物。
水溶性聚合物分散剂的例子包括JP-A No.2010-188661第0021至0022段中所描述的天然亲水性聚合物。
水溶性聚合物分散剂的例子进一步包括合成亲水性聚合物。
合成亲水性聚合物的例子包括乙烯基聚合物例如聚乙烯醇,聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯基甲基醚;丙烯酸树脂例如聚丙烯酰胺,聚丙烯酸或其碱金属盐,和水溶性苯乙烯丙烯酸树脂;水溶性苯乙烯马来酸树脂,水溶性乙烯基萘丙烯酸树脂,水溶性乙烯基萘马来酸树脂,聚乙烯吡咯烷酮,聚乙烯醇,β-萘磺酸-福尔马林缩合物的碱金属盐,和侧链上具有季铵盐或阳离子官能团例如氨基的聚合物。
在它们之中,从颜料的分散稳定性和聚集特性的角度来说,含有羧基的聚合物是优选的,并且例如,含有羧基的聚合物例如丙烯酸树脂,例如水溶性苯乙烯-丙烯酸树脂,水溶性苯乙烯-马来酸树脂,水溶性乙烯基萘-丙烯酸树脂和水溶性乙烯基萘-马来酸树脂是更优选的。
在聚合物分散剂中水溶性分散剂的例子包括同时具有疏水部分和亲水部分的聚合物。所述聚合物的例子包括苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物,苯乙烯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸酯共聚物,(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物,聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物,和苯乙烯-马来酸共聚物。
苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物,(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物,聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物,和苯乙烯-马来酸共聚物可以是二元共聚物或衍生自三种或更多种单体的共聚物。
在这些共聚物中,聚合物分散剂的优选例子包括(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸共聚物,并且其更优选的例子包括苯甲基-(甲基)丙烯酸酯-(甲基)丙烯酸-(甲基)丙烯酸甲酯三聚物。
这里,术语“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸或甲基丙烯酸,并且术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
聚合物分散剂的重均分子量可以优选为3,000至200,000,更优选为5,000至100,000,仍然更优选为5,000至80,000,并且更加优选为10,000至60,000。
聚合物分散剂的酸值没有特别的限制。
从聚集特性的角度来说,聚合物分散剂的酸值可以优选大于如下所述树脂颗粒(优选自分散树脂颗粒)的酸值,所述树脂颗粒可以在需要时使用。
在油墨组合物中,颜料和分散剂的质量比(颜料:分散剂)可以优选为1:0.06至1:3,更优选为1:0.125至1:2,并且仍然更优选为1:0.125至1:1.5。
颜料的平均粒径(在树脂涂覆的颜料的情况下,其是指树脂涂覆的颜料的平均粒径)可以优选为10nm至200nm,更优选为10nm至150nm,仍然更优选为10nm至100nm。如果平均粒径为200nm或更小,颜色再现性可能会变得优异,并且当液滴通过喷墨法喷射时的喷射特性可能也会变得优异。如果平均粒径为10nm或更大,光固性可能会改善。颜料的粒径分布没有特别的限制,并且可以为宽粒径分布或单分散的粒径分布。在具体实施方式中,可以使用具有单分散粒径分布的两种或更多种颜色材料的混合物。
颜料的平均粒径和粒径分布是指通过动态光散射法,使用NANOTRAC粒径分布测量装置(商品名UPA-EX150,由NIKKISO CO.,LTD.制造)测定体积平均粒径而获得的值。
从图像密度的角度考虑,油墨组合物中的颜料含量基于油墨组合物总量可以优选为1重量%至25重量%,更优选为2重量%至20重量%,并且仍然更优选为2重量%至10重量%。
所述颜料可以单独使用或者它们的两种或更多种的组合使用。
(树脂颗粒)
油墨组合物可以优选含有至少一种树脂颗粒。
所述树脂颗粒可以不同于聚合物分散剂(聚合物分散剂覆盖颜料的至少一部分)。树脂颗粒相对于颜料独立存在。
树脂颗粒与处理液体中的有机酸性化合物聚集。由此,图像的固化能力和聚集速度可以被进一步改善。
如果将含有树脂颗粒的油墨组合物与含有特定聚合物的处理液体一起使用,则聚集速度可以被抑制在一定程度内并且可以促进墨滴的铺展。相应地,图像的颗粒性和由于墨滴未充分铺展而导致的图像均匀性降低也会被进一步抑制。
所述树脂颗粒可以优选为水不溶性或基本上水不溶性的树脂颗粒。
这里,如上所使用的术语“水不溶性或基本上水不溶性的”水不溶性树脂是指当树脂在105°C干燥2小时然后在25℃溶于100g水中时,溶解量为15g或更小的树脂。从改善油墨连续喷射特性和喷射稳定性的角度来说,所述溶解量可以优选为10g或更少,更优选5g或更少,甚至更优选为1g或更少。所述溶解量是通过用氢氧化钠或乙酸完全(100%)中和树脂而被溶解时所可以发现的量,使用氢氧化钠还是乙酸取决于水不溶性树脂成盐基团的类型。
树脂颗粒的例子包括如下树脂的颗粒:热塑性,热固性,或改性的,丙烯酸类,环氧类,聚氨基甲酸酯类,聚醚类,聚酰胺类,不饱和聚酯类,苯酚类,含硅酮或含氟树脂;聚乙烯树脂例如氯乙烯,乙酸乙烯酯,聚乙烯醇或聚乙烯丁缩醛;聚酯树脂例如醇酸树脂或酞酸树脂;氨基材料例如三聚氰胺树脂,三聚氰胺-甲醛树脂,氨基醇酸共缩合树脂,尿素树脂或尿素树脂;或者其共聚物或混合物。在这些树脂中,阴离子丙烯酸树脂可以通过例如将具有阴离子基团的丙烯酸单体(含阴离子基团的丙烯酸单体)根据需要与能在溶剂中与含阴离子基团的丙烯酸单体共聚的其它单体聚合而获得。含阴离子基团的丙烯酸单体的例子包括具有一种或多种选自羧基,磺酸基和膦酸基的基团的丙烯酸单体。它们之中,具有羧基的丙烯酸单体(例如,丙烯酸,甲基丙烯酸,巴豆酸,乙基丙烯酸,丙基丙烯酸,异丙基丙烯酸,衣康酸,富马酸等的)是优选的,并且丙烯酸和甲基丙烯酸是更优选的。
从含颜料系统的喷射稳定性和液体稳定性(特别是分散稳定性)的角度来说,树脂颗粒可以优选为自分散树脂颗粒。所述自分散树脂是指当在没有表面活性剂而通过相转化乳化法进行分散时,由于聚合物自身的官能团(特别是酸性基团或其盐)的原因而在含水介质中能够呈分散状态的水不溶性聚合物。
本文中所使用的术语“分散状态”的范围包括乳化状态(即乳化液)和分散状态(即悬浮液),在所述乳化状态中液体状态的水不溶性聚合物被分散在含水介质中,在所述分散状态中固体状态的水不溶性聚合物被分散在含水介质中。
术语“含水介质”是指至少含有水的介质。在具体实施方式中,所述含水介质可以进一步,如果需要,含有亲水性有机溶剂。在具体实施方式中,所述含水介质可以优选由水和0.2重量%或更少的亲水性有机溶剂形成,并且可以更优选由水组成。
在具体实施方式中,从聚集速度和油墨固化能力的角度来说,所述自分散树脂可以优选为可分散在含水介质中且自分散树脂颗粒为固体形式的自分散树脂颗粒。
制备乳化态或分散态自分散树脂的方法,即制备自分散树脂含水分散体的方法的例子包括相转化乳化方法。
相转化乳化方法的例子包括如下方法,所述方法包括:将自分散树脂溶解或分散在溶剂(例如,水溶性有机溶剂等等)中;然后直接将所获得的液体倾倒入水中,而不加入表面活性剂;搅拌并混合所产生的液体,其中自分散树脂的成盐基团(例如酸根)已经被中和;并且移除溶剂从而获得乳化或分散状态的含水分散体。
自分散树脂的稳定乳化或分散状态是指通过如下程序可确定的状态:将通过在70g有机溶剂(例如甲基乙基酮)中溶解30g水不溶性聚合物而获得的溶液,能够将水不溶性聚合物的成盐基团中和至100%程度的中和剂(如果成盐基团是阴离子则为氢氧化钠,或者如果成盐基团是阳离子则为乙酸),和200g水混合并搅拌(仪器:具有搅拌桨的搅拌装置,转速:200rpm,30分钟,25℃),然后从混合液体中移除有机溶剂。如果稳定的乳化或分散状态在25℃下维持至少一星期,甚至是在从混合液体中移除有机溶剂之后,并且在移除有机溶剂之后,在25℃下至少一星期目测未发现沉淀,则混合液体中水不溶性树脂的状态被认为是稳定的乳化或分散状态。
自分散树脂的乳化或分散状态的稳定性也可以通过使用离心分离的沉淀加速测试来检验。在使用离心分离的沉淀加速测试中,所述稳定性可以通过例如将由上述方法获得的树脂颗粒的含水分散体调节至具有25重量%的固体含量,在12,000rpm下进行离心分离一小时,并且测量离心分离所产生的上清液中的固体含量来评价。
离心分离之后上清液中的固体含量与离心分离之前含水分散体中固体含量的比例越大(接近于1的值),树脂颗粒由于离心分离发生沉淀的程度越小;换句话说,树脂颗粒含水分散体越稳定。在具体实施方式中,离心分离之后固体含量与离心分离之前固体含量的比例优选为0.8或更高,更优选为0.9或更高,并且特别优选为0.95或更高。
在自分散树脂中,当自分散树脂形成分散状态时显示水溶性的水溶性组分的含量优选为10重量%或更低,更优选为8重量%或更低,甚至更优选为6重量%或更低。当水溶性组分的含量为10重量%或更低时,树脂颗粒的溶胀或树脂颗粒之间的融合可以有效地被抑制,并且可以保持相对更稳定的分散状态。另外,当油墨组合物是含水油墨组合物时,油墨组合物的粘度的增加可以由此被抑制,从而可以在喷墨法中使用油墨组合物的情况下进一步改善喷射稳定性。
本文中所使用的术语“水溶性组分”是指包含在自分散树脂中并且在自分散树脂形成分散状态的情况下能够溶于水中的化合物。所述水溶性组分是作为副产物产生或者在自分散树脂生产期间被引入的水溶性化合物。
水不溶性树脂的主链骨架没有特别的限制,其例子包括乙烯基聚合物和缩合聚合物(环氧树脂,聚酯,聚氨基甲酸酯,聚酰胺,纤维素,聚醚,聚脲,聚酰亚胺,聚碳酸酯等)。其中,乙烯基聚合物是特别优选的。
乙烯基聚合物以及用于形成乙烯基聚合物的单体的优选例子包括JP-ANos.2001-181549和2002-88294中所描述的那些。乙烯基聚合物的优选例子进一步包括在聚合物链末端具有解离基团的乙烯基聚合物,所述解离基团通过使用链转移剂,聚合引发剂或引发-转移-终止剂的乙烯基单体的自由基聚合而引入,所述链转移剂,聚合引发剂或引发-转移-终止剂各自具有解离基团(或能够衍生成解离基团的取代基),或者所述解离基团通过使用具有解离基团(或能够衍生成解离基团的取代基)的化合物作为引发剂或终止剂的离子聚合而引入。
缩合聚合物以及用于形成缩合聚合物的单体的优选例子可以包括JP-ANo.2001-247787中所描述的那些。
从自分散性的角度来说,自分散树脂的颗粒优选包括含有亲水性组分单元和衍生自含芳基单体或含环状脂肪族基团单体的组分单元的水不溶性聚合物。
“亲水性组分单元”没有特别的限制,只要所述亲水性组分单元衍生自含亲水性基团的单体,并且可以为衍生自一种含亲水性基团的单体的组分单元或衍生自两种或更多种含亲水性基团的单体的组分单元。所述亲水性基团没有特别的限制,并且可以为解离基团或非离子亲水性基团。
从促进自分散的角度和从所形成的乳化或分散状态的稳定性角度来说,所述亲水性基团优选为解离基团,并且更优选为阴离子解离基团。解离基团的例子包括羧基,磷酸基和磺酸基。在它们之中,从所获得的油墨组合物固化能力的角度来说,羧基是优选的。
从自分散性和聚集特性的角度来说,含亲水性基团的单体优选为含解离基团的单体,并且更优选为具有解离基团和烯键式不饱和键的含解离基团的单体。含解离基团的单体的例子包括不饱和羧酸单体,不饱和磺酸单体和不饱和磷酸单体。
不饱和羧酸单体的具体例子包括丙烯酸,甲基丙烯酸,巴豆酸,衣康酸,马来酸,富马酸,柠康酸和2-甲基丙烯酰氧基乙基琥珀酸。
不饱和磺酸单体的具体例子包括苯乙烯磺酸,2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸,(甲基)丙烯酸3-磺基丙基酯,和双(3-磺基丙基)衣康酸酯。
不饱和磷酸单体的具体例子包括乙烯基磷酸,乙烯基磷酸酯,双(甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯,二苯基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯,二苯基-2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯,和二丁基-2-丙烯酰氧基乙基磷酸酯。
在所述含解离基团的单体中,从分散稳定性和喷射稳定性的角度来说,不饱和羧酸单体是优选的,丙烯酸单体是更优选的,并且丙烯酸和甲基丙烯酸是特别优选的。
从自分散性和当使用处理液体成像期间与处理液体接触时的聚集速度的角度来说,自分散树脂的颗粒优选包括具有羧基的聚合物,并且更优选包括具有羧基并且具有25mgKOH/g至100mgKOH/g酸值的聚合物。进一步地,从自分散性的角度来说,所述酸值可以更优选为25mgKOH/g至80mgKOH/g,并且特别优选为30mgKOH/g至65mgKOH/g。
当所述酸值为25mgKOH/g或更高时,自分散体的稳定特性会改善。当所述酸值为100mgKOH/g或更低时,聚集特性会改善。
所述含芳基单体没有特别的限制,只要所述单体是含有芳基和可聚合基团的化合物。所述芳基可以是衍生自芳烃的基团,或者是衍生自芳香杂环的基团。在具体实施方式中,从含水介质中颗粒形状稳定性的角度来说,芳基优选为衍生自芳烃的芳基。
进一步地,可聚合基团可以是可缩合聚合的基团或者是可加成聚合的基团。在具体实施方式中,从含水介质中颗粒形状稳定性的角度来说,可聚合基团优选为可加成聚合的基团,并且更优选为含有烯键式不饱和键的基团。
含芳基单体可以优选为具有衍生自芳烃的芳基和烯键式不饱和键的单体。可以单独使用所述含芳基单体的一种或者组合使用它们的两种或更多种。
含芳基单体的例子包括(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸苄基酯,(甲基)丙烯酸苯基酯和苯乙烯单体。最重要的是,含芳基(甲基)丙烯酸酯单体是优选的,选自(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯,(甲基)丙烯酸苄基酯,和(甲基)丙烯酸苯基酯中的至少一种是更优选的,并且(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯和(甲基)丙烯酸苄基酯甚至是更优选的。
本文中所使用的术语“(甲基)丙烯酸酯”是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
含环状脂肪族基团的单体可以优选为具有衍生自环状脂肪族烃的环状脂肪族基团和烯键式不饱和键的单体,更优选为含环状脂肪族基团的(甲基)丙烯酸酯单体(以下,可以被称为“脂环族(甲基)丙烯酸酯”)。
脂环族(甲基)丙烯酸酯是指含有衍生自(甲基)丙烯酸的结构部分和衍生自醇类的结构部分的化合物,其中衍生自醇类的结构部分具有包含至少一个取代或未取代的脂环族烃基(环状脂肪族基团)的结构。注意,所述脂环族烃基可以是本身衍生自醇类的结构部分,或者可以通过连接基键合到衍生自醇类的结构部分上。
脂环族烃基没有特别的限制,只要所述基团含有环状非芳烃基团,并且其例子包括单环烃基,双环烃基和多环烃基即三环或更多环的。脂环族烃基的例子可以包括:环烷基例如环戊基或环己基;环烯基;双环己基;降冰片基;异冰片基;二环戊基;二环戊烯基;金刚烷基;十氢化萘基;全氢芴基;三环[5.2.1.02,6]癸基;和双环[4.3.0]壬基。
脂环族烃基可以进一步具有取代基。所述取代基的例子包括烷基,烯基,芳基,芳烷基,烷氧基,羟基,伯氨基,仲氨基,叔氨基,烷基羰基,芳基羰基,和氰基。进一步地,脂环族烃基可以形成稠环。从粘度和可溶性的角度来说,脂环族烃基可以优选具有包含5至20个碳原子的脂环族烃基部分。
脂环族(甲基)丙烯酸酯的具体例子包括如下所述的化合物,但是本发明不限于这些具体例子。
单环的脂环族(甲基)丙烯酸酯的具体例子包括含有具有3至10个碳原子的环烷基的环烷基(甲基)丙烯酸酯,例如环丙基(甲基)丙烯酸酯,环丁基(甲基)丙烯酸酯,环戊基(甲基)丙烯酸酯,环己基(甲基)丙烯酸酯,环庚基(甲基)丙烯酸酯,环辛基(甲基)丙烯酸酯,环壬基(甲基)丙烯酸酯和环癸基(甲基)丙烯酸酯。
双环的脂环族(甲基)丙烯酸酯的具体例子包括异冰片基(甲基)丙烯酸酯和降冰片基(甲基)丙烯酸酯。
三环的脂环族(甲基)丙烯酸酯的具体例子包括金刚烷基(甲基)丙烯酸酯,二环戊基(甲基)丙烯酸酯和二环戊烯氧基乙基(甲基)丙烯酸酯。
这些脂环族(甲基)丙烯酸酯可以单独使用或者它们的两种或更多种组合使用。
在这其中,从自分散树脂颗粒的分散稳定性,固化能力和抗阻塞性的角度考虑,脂环族(甲基)丙烯酸酯可以优选包括选自双环(甲基)丙烯酸酯或多环(甲基)丙烯酸酯中的至少一种,所述多环(甲基)丙烯酸酯为三环或更多环的,并且更优选包括选自异冰片基(甲基)丙烯酸酯,金刚烷基(甲基)丙烯酸酯和双环戊基(甲基)丙烯酸酯中的至少一种。
自分散树脂可以优选为包括衍生自(甲基)丙烯酸酯单体的组分单元的丙烯酸树脂,更优选为包括衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体或脂环族(甲基)丙烯酸酯的组分单元的丙烯酸树脂。甚至更优选,所述自分散树脂可以包括一种或多种衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体或脂环族(甲基)丙烯酸酯的组分单元,其含量为10重量%至95重量%。当一种或多种衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体或脂环族(甲基)丙烯酸酯的组分单元的含量为10重量%至95重量%时,自乳化或自分散状态的稳定性会改善,并且油墨粘度的增加能够被抑制。
从自分散状态稳定性,归因于芳环或脂肪环之间疏水性相互作用而导致的含水介质中颗粒形状的稳定性,以及通过颗粒疏水化作用至适当程度的水溶性组分量的降低的角度来说,一种或多种衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体或脂环族(甲基)丙烯酸酯的组分单元的含量更优选为15重量%至90重量%,甚至更优选为15重量%至80重量%,并且特别优选为25重量%至70重量%。
自分散树脂可以包括例如衍生自含芳基单体或含环状脂肪族基团单体的组分单元和衍生自含解离基单体的组分单元。根据需要,自分散树脂可以进一步包括一种或多种其它组分单元(额外的组分单元)。
用于形成额外组分单元的单体没有特别的限制,只要所述单体是与含芳基单体或含环状脂肪族基团单体以及含解离基团单体可共聚的。从聚合物骨架挠性以及聚合物玻璃化转变温度(Tg)控制容易性的角度来说,所述单体可以优选为含烷基单体。
所述含烷基单体的例子包括:(甲基)丙烯酸烷基酯例如(甲基)丙烯酸甲酯,(甲基)丙烯酸乙酯,(甲基)丙烯酸异丙酯,(甲基)丙烯酸正丙酯,(甲基)丙烯酸正丁酯,(甲基)丙烯酸异丁酯,(甲基)丙烯酸叔丁酯,(甲基)丙烯酸己基酯或(甲基)丙烯酸乙基己基酯;含有羟基的烯键式不饱和单体例如(甲基)丙烯酸羟甲基酯,(甲基)丙烯酸2-羟乙基酯,(甲基)丙烯酸2-羟丙基酯,(甲基)丙烯酸4-羟丁基酯,(甲基)丙烯酸羟戊基酯和(甲基)丙烯酸羟己基酯;(甲基)丙烯酸二烷基氨基烷基酯例如(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙基酯;N-羟基烷基(甲基)丙烯酰胺例如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺,N-羟乙基(甲基)丙烯酰胺和N-羟丁基(甲基)丙烯酰胺;和(甲基)丙烯酰胺,例如N-烷氧基烷基(甲基)丙烯酰胺例如N-甲氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,N-乙氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,N-(正,异)丁氧基甲基(甲基)丙烯酰胺,N-甲氧基乙基(甲基)丙烯酰胺,N-乙氧基乙基(甲基)丙烯酰胺,和N-(正,异)丁氧基乙基(甲基)丙烯酰胺。
在重均分子量方面,形成自分散树脂颗粒的水不溶性聚合物的分子量可以优选为3,000至200,000,并且更优选为5,000至150,000,甚至更优选为10,000至100,000。当重均分子量为3,000或更高,水溶性组分的量可以被有效地降低。当重均分子量为200,000或更少,自分散稳定性可以被提高。
所述重均分子量可以通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定。使用HLC-8020GPC(商品名,由Tosoh Corporation制造)作为GPC仪器,使用TSKGEL,SUPER MULTIPORE HZ-H商品名,由Tosoh Corporation制造,4.6mmID×15cm)的三个色谱柱,并且使用THF(四氢呋喃)作为洗脱剂。使用红外检测器在样品浓度为0.45%重量,流速为0.35ml/min,样品注射量为10μl,并且测量温度为40°C的条件下进行测定。通过REFERENCE SAMPLETSK STANDARD,POLYSTYRENE(商品名,由Tosoh Corporation制造):"F-40","F-20","F-4","F-1","A-5000","A-2500","A-1000"和"正丙基苯"的八个样品制备标定曲线。
从聚合物的亲水性和疏水性规则的角度来说,形成自分散树脂颗粒的水不溶性聚合物可以优选包括一种或多种衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体的结构单元(优选为衍生自(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯的结构单元和/或衍生自(甲基)丙烯酸苄基酯的结构单元)或者衍生自含环状脂肪族基团的单体的结构单元(优选为衍生自脂环族(甲基)丙烯酸酯的结构单元),共聚比例相对于自分散树脂颗粒的总质量为15重量%至80重量%。
从聚合物亲水性和疏水性规则的角度来说,水不溶性聚合物包括一种或多种衍生自含芳基(甲基)丙烯酸酯单体或脂环族(甲基)丙烯酸酯的组分单元(共聚比例为15重量%至80重量%),衍生自含羧基单体的组分单元,和衍生自含烷基单体的组分单元(优选为衍生自(甲基)丙烯酸烷基酯的结构单元)是优选的。水不溶性聚合物包括一种或多种衍生自(甲基)丙烯酸苯氧基乙基酯的结构单元和/或衍生自(甲基)丙烯酸苄基酯的结构单元(共聚比例为15重量%至80重量%),衍生自含羧基单体的组分单元,和衍生自含烷基单体的组分单元(优选为衍生自(甲基)丙烯酸烷基酯的结构单元,其中所述烷基酯的烷基部分具有1至4个碳原子)是更优选的。
水不溶性聚合物可以优选具有25至100的酸值和3,000至200,000的重均分子量,更优选具有25至95的酸值和5,000至150,000的重均分子量。
形成自分散树脂颗粒的水溶性树脂的具体例子包括如下树脂。然而,本发明不限于这些具体例子,括号中的比例代表共聚组分的质量比例。
B-01:丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(50/45/5)
B-02:丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸异丁基酯/甲基丙烯酸共聚物(30/35/29/6)
B-03:甲基丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸异丁基酯/甲基丙烯酸共聚物(50/44/6)
B-04:丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/丙烯酸共聚物(30/55/10/5)
B-05:甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸异丁基酯/甲基丙烯酸共聚物(35/59/6)
B-06:苯乙烯/丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(10/50/35/5)
B-07:丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸共聚物(55/40/5)
B-08:甲基丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸共聚物(45/47/8)
B-09:苯乙烯/丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(5/48/40/7)
B-10:甲基丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸异丁基酯/甲基丙烯酸环己基酯/甲基丙烯酸共聚物(35/30/30/5)
B-11:丙烯酸苯氧基乙基酯/甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸丁酯/甲基丙烯酸共聚物(12/50/30/8)
B-12:丙烯酸苄基酯/甲基丙烯酸异丁基酯/丙烯酸共聚物(93/2/5)
B-13:苯乙烯/甲基丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(50/5/20/25)
B-14:苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯酸共聚物(62/35/3)
B-15:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸共聚物(45/51/4)
B-16:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸共聚物(45/49/6)
B-17:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸共聚物(45/48/7)
B-18:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸共聚物(45/47/8)
B-19:甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸苯氧基乙基酯/丙烯酸共聚物(45/45/10)
B-20:甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸异冰片基酯/甲基丙烯酸共聚物(20/72/8)
B-21:甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸异冰片基酯/甲基丙烯酸共聚物(40/52/8)
B-22:甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸异冰片基酯/甲基丙烯酸二环戊基酯/甲基丙烯酸共聚物(20/62/10/8)
B-23:甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸二环戊基酯/甲基丙烯酸共聚物(20/72/8)
构成自分散树脂颗粒的水不溶性聚合物的生产方法没有特别的限制。例子包括:包含在可聚合表面活性剂的存在下进行乳液聚合以共价结合表面活性剂和水不溶性聚合物的方法;和包含将含有含亲水基团单体和含芳基单体或含环状脂肪族基团单体的单体混合物通过已知聚合方法例如溶液聚合方法或本体聚合方法进行共聚合的方法。在所述聚合方法中,从聚集速度和液滴喷射稳定性的角度来说,溶液聚合方法可能是优选的,并且使用有机溶剂的溶液聚合方法是更优选的。
从聚集速度的角度来说,自分散树脂颗粒含有聚合物是优选的,所述聚合物在有机溶剂中合成并且具有羧基(优选其酸值为20至100),并且所述自分散树脂颗粒可以以聚合物分散体的形式制备,其中聚合物的羧基被部分地或彻底地中和,并且由水充当连续相。更具体地说,自分散树脂颗粒的生产可以优选包括在有机溶剂中合成聚合物以及将聚合物分散以形成其中聚合物的至少部分羧基被中和的含水分散体。
所述分散可以优选包括如下过程(1)和(2)。
过程(1):搅拌含有聚合物(水不溶性聚合物),有机溶剂,中和剂和含水介质的混合物。
过程(2):从混合物中移除有机溶剂。
过程(1)可以优选包括通过首先将聚合物(水不溶性聚合物)溶于有机溶剂中,并且混合并搅拌混合物,同时向其中逐渐加入中和剂和含水介质而获得分散体。中和剂和含水介质加入到水不溶性聚合物的溶液中(其中聚合物已经溶于有机溶剂中),能够提供一定粒径的自分散树脂颗粒,所述颗粒不在强剪切力下也能实现较高储存稳定性。
混合物的搅拌方法没有特别的限制,可以使用通常使用的混合和搅拌装置,或者根据需要,分散器例如超声波分散器或高压匀浆器。
在过程(2)中,通过用常规程序例如真空蒸馏从中馏出有机溶剂将过程(1)中已经获得的分散体的相转化成水相,从而能够获得自分散树脂颗粒的含水分散体。由此获得的含水分散体基本上不含有机溶剂。含水分散体中含有的有机溶剂的量可以优选为0.2重量%或更低,更优选为0.1重量%或更低。
有机溶剂的优选例子包括醇类溶剂,酮类溶剂和醚类溶剂。醇类溶剂的例子包括JP-A No.2010-188661中第0059段描述的那些。
中和剂的例子包括JP-A No.2010-188661中第0060至0061段中所描述的那些。
在体积平均粒径方面,树脂颗粒(特别是自分散树脂颗粒)的平均粒径可以优选为10nm至400nm,更优选为10nm至200nm,仍然更优选为10nm至100nm,并且特别优选为10nm至50nm。当平均粒径为10nm或更大,可以增加树脂颗粒对生产过程的适应性。当平均粒径为400nm或更小,可以增加储存稳定性。聚合物颗粒的粒径分布没有特别的限制。树脂颗粒可以具有宽粒径分布或单分散粒径分布。两种或更多种树脂颗粒可以组合作为混合物使用。
树脂颗粒的平均粒径和粒径分布可以通过使用nanotruck粒径分布仪UPA-EX150(商品名,由Nikkiso Co.,Ltd.制造)的动态光散射法测量体积平均粒径而测定。
当油墨组合物含有树脂颗粒(特别是自分散树脂颗粒)时,所述树脂颗粒(特别是自分散树脂颗粒)可以单独使用或者由它们的两种或更多种组合使用。
当油墨组合物含有树脂颗粒(特别是自分散树脂颗粒)时,从由油墨组合物形成的图像光泽性等的角度来说,油墨组合物中所述树脂颗粒(特别是自分散树脂颗粒)的含量相对于油墨组合物的总量可以优选为1重量%至30重量%,并且更优选为3重量%至15重量%。
(水)
油墨组合物可以优选含有水。油墨组合物中水的含量没有特别的限制。在具体实施方式中,基于油墨组合物的总量,可以优选10重量%至99重量%,更优选30重量%至80重量%,并且进一步优选50重量%至70重量%。
(有机溶剂)
油墨组合物可以进一步含有有机溶剂,其可以优选为水溶性有机溶剂。通过包括水溶性有机溶剂(其可以优选为水溶性有机溶剂),油墨组合物的干燥可以被抑制并且油墨组合物进入记录介质的渗透可以被促进。
当使用水溶性有机溶剂作为用于喷墨图像记录方法中的油墨组合物的抗干燥剂时,可以有效地抑制喷墨口的阻塞,其是由于油墨组合物干燥所引发的现象。
水溶性有机溶剂可以优选蒸汽压低于水的蒸汽压的溶剂。这样的水溶性有机溶剂的具体例子包括多元醇例如乙二醇,丙二醇,二甘醇,聚乙二醇,硫代二甘醇,二硫代二甘醇,2-甲基-1,3-丙二醇,1,2,6-己三醇,乙炔二醇(acetylene glycol)衍生物,甘油和三羟甲基丙烷;多元醇的低级烷基醚例如乙二醇单甲基(或乙基)醚,二甘醇单甲基(或乙基)醚,三乙二醇单乙基(或丁基)醚,和三丙二醇单甲基(或乙基)醚;杂环例如2-吡咯烷酮,N-甲基-2-吡咯烷酮,1,3-二甲基-2-咪唑啉酮和N-乙基吗啉;含硫化合物例如环丁砜,二甲基亚砜和3-环丁烯砜;多官能化合物例如二丙酮醇和二乙醇胺;和脲衍生物。
尤其是,多元醇例如甘油或二乙二醇可以优选作为抗干燥剂。这些水溶性有机溶剂可以单独使用或者它们的两种或更多种组合物使用。水溶性有机溶剂的含量基于油墨组合物的总量可以优选为10重量%至50重量%。
由于其促进油墨组合物渗透进入记录介质中的原因,可以使用水溶性有机溶剂。可以有效促进渗透的水溶性有机溶剂的具体例子包括醇类例如乙醇,异丙醇,丁醇,二(或三)乙二醇单丁基醚和1,2-己二醇,十二烷基硫酸钠,油酸钠和非离子表面活性剂。当水溶性有机溶剂以基于油墨组合物总量的5重量%至30重量%的量包含在油墨组合物中时,可以获得优选的效果。水溶性有机溶剂可以优选以如下程度的量使用,在所述程度下的油墨组合物不会导致打印图像的溢出(bleeding)或透印(print-through)。
除了上述目的之外,水溶性有机溶剂可以用于调节粘度。可以用于调节粘度的水溶性有机溶剂的具体例子包括醇类(例如,甲醇,乙醇,丙醇,异丙醇,丁醇,异丁醇,仲丁醇,叔丁醇,戊醇,己醇,环己醇和苯甲醇);多元醇(例如,乙二醇,二甘醇,三乙二醇,聚乙二醇,丙二醇,二丙二醇,聚丙二醇,丁二醇,己二醇,戊二醇,甘油,己三醇和硫代二甘醇);乙二醇衍生物(例如,乙二醇单甲基醚,乙二醇单乙基醚,乙二醇单丁基醚,二乙二醇单甲基醚,二乙二醇单丁基醚,丙二醇单甲基醚,丙二醇单丁基醚,二丙二醇单甲基醚,三丙二醇单甲基醚,三丙二醇单乙基醚,三乙二醇单甲基醚,乙二醇二乙酸酯,乙二醇单甲基醚乙酸酯,三乙二醇单甲基醚,三乙二醇单乙基醚和乙二醇单苯基醚);胺(例如乙醇胺,二乙醇胺,三乙醇胺,N-甲基二乙醇胺,N-乙基二乙醇胺,吗啉,N-乙基吗啉,乙二胺,二亚乙基三胺,三亚乙基四胺,聚乙烯亚胺和四甲基丙二胺);和其它极性溶剂(例如,甲酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺,二甲基亚砜,环丁砜,2-吡咯烷酮,N-甲基-2-吡咯烷酮,N-乙烯基-2-吡咯烷酮,2-噁唑烷酮,1,3-二甲基-2-咪唑啉酮,乙腈和丙酮)。
水溶性有机溶剂可以单独使用,或者两种或更多种水溶性有机溶剂可以组合使用。
(表面活性剂)
油墨组合物可以优选含有至少一种表面活性剂。
表面活性剂的例子包括非离子表面活性剂,阳离子表面活性剂,阴离子表面活性剂和甜菜碱型表面活性剂。从聚集速度的角度来说,阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂是优选的。
油墨组合物可以优选含有表面活性剂从而将油墨组合物的表面张力调节到25mN/m至40mN/m的范围内,此时油墨组合物可以通过喷墨记录方法而被顺利地喷射。尤其是,表面活性剂的含量可以优选将表面张力调节为27mN/m至37mN/m。
这些表面活性剂可以用作消泡剂。表面活性剂的例子还可以包括氟碳化合物(氟化烷基)表面活性剂,硅酮化合物和螯合剂例如乙二胺四乙酸(EDTA)。(可聚合化合物和聚合引发剂)
除了上述组分以外,油墨组合物可以进一步含有可聚合化合物。所述可聚合化合物是一种具有可聚合基团的化合物。所述可聚合基团可以是可缩聚聚合的基团或者可加成聚合的基团。从含水介质中的颗粒形状稳定性的角度来说,所述可聚合基团可以优选为可加成聚合的基团,并且更优选为含有烯键式不饱和键的基团。
除了可聚合物化合物之外,油墨组合物可以含有聚合引发剂。所述聚合引发剂的例子包括热聚合引发剂和光聚合引发剂。
(其它添加剂)
除了如上所述的组分以外,油墨组合物可以进一步含有其它添加剂。其它添加剂的例子包括已知的添加剂例如防变色剂,乳液稳定剂,渗透促进剂,紫外吸收剂,防腐剂,抗真菌剂,pH调剂剂,消泡剂,粘度调节剂,分散稳定剂,防锈剂和螯合剂。这些添加剂可以在油墨组合物制备之后直接加入到其中,或者可以在油墨组合物制备期间加入。
中和剂(有机碱,无机碱)可以用作pH调节剂。从改善油墨组合物保存稳定性的角度来说,可以以这样的方式加入pH调节剂,即使得油墨组合物的pH变为6至10,其更优选为7至10。
从在通过喷墨法喷射油墨组合物的情况下喷射稳定性的角度,以及当使用如下所述处理液体时,从聚集速度的角度来说,油墨组合物的粘度可以优选为1mPa·s至30mPa·s,更优选为1mPa·s至20mPa·s,仍然更优选为2mPa·s至15mPa·s,并且更加优选为2mPa·s至10mPa·s。
油墨组合物的粘度是使用VISCOMETER TV-22(商品名,由TOKISANGYO CO.LTD制造)在25℃的条件下测定的。
在具体实施方式中,油墨组合物可以优选含有用具有羧基的聚合物分散剂涂覆的颜料和树脂颗粒,具有7重量%至10重量%的固体含量,并且除了颜料以外的固体含量与颜料含量之间的比例为0.8至1.6。在具体实施方式中,油墨组合物可以更优选含有用丙烯酸聚合物涂覆的颜料和自分散树脂颗粒,具有7重量%至9重量%的固体含量,并且除了颜料以外的固体含量与颜料含量之间的比例为1.0至1.4。
油墨组的具体配置,即本发明的一个方面,没有特别的限制,只要油墨组包括如上所述的至少一种油墨组合物和如上所述的处理液体的组合。
油墨组配置的优选例子包括:三色配置,其具有蓝色油墨(油墨组合物),品红色油墨(油墨组合物),黄色油墨(油墨组合物)和处理液体的组合;四色配置,其具有黑色油墨(油墨组合物),蓝色油墨(油墨组合物),品红色油墨(油墨组合物),黄色油墨(油墨组合物)和处理液体的组合。
在具体实施方式中,油墨组可以为单色配置的油墨组,其具有一种油墨组合物和处理液体,或者可以为双色配置的油墨组,其具有两种油墨组合物和处理液体,如果需要。
除了油墨组合物之外,油墨组可以具有其它油墨组合物例如选自亮蓝色油墨,亮品红色油墨和亮黄色油墨中的一种或多种,如果需要。作为其它油墨组合物,可以使用任何已知的油墨组合物而没有任何特别的限制。
在具体实施方式中,油墨组可以包括两种或更多种处理液体,如果需要。在油墨组包括两种或更多种油墨组合物的情况下,至少一种油墨组合物是含有颜料的油墨组合物。当油墨组合物含有两种或更多种处理液体时,至少一种处理液体可以为含有有机酸性化合物和特定聚合物的处理液体。
所述油墨组合物可以适宜地用于以下成像方法中。
<成像方法>
成像方法,即本发明的一个方面,包括使用如上所述的油墨组,并且至少包括:将处理液体施加到记录介质上;并且将油墨组合物施加到已经施加了处理液体的记录介质上。
此配置的成像方法可以抑制图像的颗粒性以及图像均匀性的降低。
(施加处理液体)
向记录介质上施加处理液体可以通过使用已知的方法例如涂覆法,喷墨法或浸渍法进行。涂覆法可以是使用刮棒涂布机,挤模涂布机,气刀涂布机,刮板涂布机,棒式涂布机,刮刀涂布机,压榨涂布机,逆转辊式涂布机等的已知涂覆法。喷墨法的细节如下所述。
处理液体施加过程是在油墨施加过程之前进行的。也就是说,用于聚集油墨中的组分的处理液体在施加油墨之前被施加到记录介质上,然后再施加油墨,从而使其与已经施加在记录介质上的处理液体相接触,从而形成图像。
因此,喷墨记录可以是快速的,甚至当进行高速成像时,都可以获得高密度和高分辨率的图像。
在具体实施方式中,在将处理液体施加到记录介质上之后至施加油墨组合物这一期间对记录介质上的处理液体进行加热和干燥是优选的。此加热干燥过程的进行可以改善油墨的着色特性例如抑制溢流,并且可以使可见图像的记录具有良好的颜色密度和良好的色调。
可以使用已知的加热设备例如加热器,利用空气流的吹风工具例如烘干机,或其组合进行加热干燥。
加热方法的例子包括通过使用加热器等从记录介质上与施加了处理液体的相反面施加热量的方法,向施加了处理液体的记录介质表面吹送暖空气或热空气的方法,以及使用红外加热器的加热方法。在具体实施方式中,可以将这些方法的两种或更多种组合并用于加热。
(施加油墨组合物)
在油墨施加过程中,将如上所述的油墨组合物喷射在(处理液体处于其上的)记录介质上,其中所述记录介质上已经通过喷墨法提供了处理液体。
作为此过程的结果,期望的可见图像可以通过记录介质上的油墨组合物的施加而形成。此过程所使用的油墨组合物的细节如上所述。
所述喷墨法没有特别的限制,并且可以为任意已知方法例如电荷控制方法,其中通过静电引力喷射油墨;按需滴落方法(压力脉冲方法),其中利用压电元件的震动压力;声学喷墨法,其中通过已经由电信号转换来的声束来辐射油墨而产生的辐射压力喷射油墨;加热喷墨法,其中通过由加热油墨导致形成的气泡所产生的压力喷射油墨在具体实施方式中,通过如JP-A No.54-59936所述的热能施加至油墨而导致的油墨体积急剧变化而产生的操作压力从喷嘴喷射油墨的喷墨法可以被有效地使用。
喷墨法的例子进一步包括:如下方法,其中喷射大量小体积的具有低颜色密度的液滴,其被称作照片油墨;如下方法,其中使用具有基本上相同色调但是具有不同密度的油墨以改善图像质量;以及如下方法,其中使用透明并且无色的油墨。
喷墨法中使用的喷头可以是按需类型喷头或连续类型喷头。喷射系统的例子包括电动机械转导系统(例如单腔室系统,双腔室系统,vendor系统,活塞系统,分享模式系统和分享壁系统),电热转导系统(例如热喷墨系统和系统),静电吸气系统(例如电场控制系统和狭缝喷射系统),以及放电系统(例如火花喷射系统),并且这些喷射系统中的任意一种都是适用的。
用于喷墨记录的喷嘴或其它装置没有特别的限制,并且可以根据目的适当地选择。
喷墨记录法中所使用的喷头可以是交替系统中的喷头,其中进行记录的同时具有较小长度的短序列头在记录介质的宽度方向上以扫描的方式移动,并且可以是直线系统中的喷头,其中使用具有记录装置的直线头,其相对于记录介质侧面的整个长度方向校准。在直线系统中,图像记录可以通过在与记录装置校准的方向垂直的方向上移动记录介质从而在记录介质表面的全部区域中进行,并且不需要运输系统例如滑车,所述运输系统移动所述短头进行扫描。由于不需要控制滑车和记录介质的复合运动而仅移动记录介质,因此通过直线系统获得的记录速度高于交替系统。每个系统都可以被应用于本发明一个方面的成像方法中。在不进行拟喷射的直线系统中,改善抗堵塞性或耐磨性的效果通常可能是更明显的。
油墨的施加可以优选在施加处理液体后的10秒内开始,更优选在0.1秒至10秒的范围内开始。这样能够进行高速成像。
在成像方法中,油墨组的使用能够抑制墨滴之间的冲击干涉,并且甚至在高速图像记录中形成高清晰度图像。
本文中所使用的措辞“在施加处理液体后的10秒内开始”意思是从施加和干燥处理液体结束到第一滴墨滴沉淀在记录介质上的时间在10秒范围内。
在施加油墨中,从形成高清新图像的角度来说,待施加(喷射)油墨液滴的液体量可以优选为1.5pL至3.0pL,更优选为1.5pL至2.5pL。
油墨液滴的液体量可以根据待喷射的油墨组合物在喷墨法中适当地选择喷射条件而调节。
热固化过程
本发明的成像方法在施加油墨之后优选包括通过使图像接触热表面而对由记录介质上的油墨形成的图像进行热固化。通过进行此过程,图像的耐磨性可以被进一步改善。
热固化可以优选在等于或高于图像中聚合物颗粒的最小成膜温度(MFT)的温度下进行。通过将图像加热到不低于MFT的温度,形成了聚合物颗粒的膜以增加图像强度。
在与加热一起施加压力的情况下,从获得光滑表面的角度来说,压力可以优选为0.1MPa至3.0MPa,更优选为0.1MPa至1.0MPa,并且仍然更优选0.1MPa至0.5MPa。
加热方法没有特别的限制,其优选的方法包括非接触干燥法,例如用热发生器例如镍鉻线圈加热器的方法,施加暖空气或热空气的方法,或者使用卤素灯,红外灯加热的方法等。
施加热量和压力的方法没有特别的限制,其优选的例子包括接触热固化法,例如将热板压在记录介质成像表面的方法,使用热压仪器从而将记录介质通过压力接触部分的方法,所述热压仪器具有一对热压辊或一对热压带,或者热压带设置在记录介质的图像记录表面而支撑辊设置在记录介质的相对侧。由此在一对辊之间或者在一对热压带之间或者在热压带与支撑辊之间形成了压力接触部分。
当施加热量和压力时,挤压时间优选为1毫秒至10秒,更优选为2毫秒至1秒,仍然更优选为4毫秒至100毫秒。挤压宽度可以优选为0.1mm至100mm,更优选为0.5mm至50mm,并且仍然更优选为1mm至10mm。
热压辊可以是由金属制成的辊,或者是具有金属核心并用由弹性材料制成的涂层和,根据需要,表面层(也被称为脱模层)覆盖的辊。
在后一情况下,金属核心可以为例如由铁,铝,SUS(不锈钢)等制成的圆柱体。金属核心的至少部分表面可以涂覆有涂层。特别地,所述涂层可以优选使用硅酮树脂或氟树脂形成,其各自具有脱模特性。进一步地,将热发生器置于加热和加压辊中一个的金属核心内部是优选的。加热处理和施压处理可以在记录介质通过辊之间时同时进行。在具体实施方式中,记录介质通过被挤压在两个加热辊之间而被加热,如果需要。热发生器的优选例子包括卤素灯加热器,陶瓷加热器和NICHROME线圈。
用于形成热压仪器中的热压带的带基材可以优选为无缝电铸镍,基材厚度可以优选为10μm至100μm。可以使用的带基材的例子包括铝,铁和聚乙烯,以及镍。在提供硅酮树脂或氟树脂的情况下,通过使用树脂形成的层的厚度优选为1μm至50μm,更优选为10μm至30μm。
为了实现如上所述的压力(挤压压力),例如,可以选择显示张力的弹性元件例如弹簧并且设置在辊例如热压辊的两端,从而在考虑到挤压间隙的情况下也能够获得期望的挤压压力。
在使用热压辊或热压带的情况下,记录介质的输送速度可以优选为200mm/sec至700mm/sec,更优选为300mm/sec至650mm/sec,甚至更优选为400mm/sec至600mm/sec。
记录介质
在本发明一个方面的成像方法中,图像形成在如上所述的记录介质上。所述记录介质没有特别的限制,并且可以是具有纤维素作为主要成分并且被用于常规胶印的涂覆纸等。
涂覆纸可以优选用作记录介质。
所述涂覆纸是通过在高质量纸或不含酸的纸表面上施加含有无机颜料等的涂层材料以形成涂层所获得的纸张,其中所述高质量纸或不含酸的纸是纤维素基的并且通常是未进行表面处理过的并且充当载体,所获得的涂层可以可以被称为涂覆层。虽然涂覆纸通常容易产生光泽不均,但是通过在处理液体中包含磷酸或磷酸化合物可以有效地抑制光泽不均。涂覆纸优选的具体例子包括铜版纸,涂覆纸,轻量涂覆纸,以及非常轻量涂覆纸。
涂层中含有的无机颜料没有特别的限制。从光泽不均发生的抑制效果通过处理液体中含有磷酸或磷酸化合物而更加明显显示的角度来说,可以使用选自如下的至少一种作为无机颜料:二氧化硅,高岭土,粘土,煅烧粘土,氧化锌,氧化锡,硫酸镁,氧化铝,氢氧化铝,拟勃姆石,碳酸钙,缎光白,硅酸铝,蒙皂石,沸石,硅酸镁,碳酸镁,氧化镁和硅藻土。在它们之中,碳酸钙,二氧化硅和高岭土是更优选的。在涂层中含有碳酸钙的情况下,通过在处理液体中使用磷酸或磷酸化合物来抑制光泽不均的效果可以变得特别明显。
记录介质可以是商购获得的产品。其具体例子包括高质量纸(A)例如OKPRINCE JO-SHITSU(商品名),由Oji Paper Co.,Ltd.制造,和SHIRAOI(商品名),由Nippon Paper Industries Co.,Ltd.制造;非常轻量涂覆纸例如OK EVERLIGHT COAT(商品名),由Oji Paper Co.,Ltd.制造,和AURORA S(商品名),由Nippon Paper Industries Co.,Ltd.制造;轻量涂覆纸(A3)例如OK COAT L(商品名),由Oji Paper Co.,Ltd.制造和AURORA L(商品名),由Nippon PaperIndustries Co.,Ltd.制造;涂覆纸(A2,B2)例如TOPCOAT PLUS(商品名),由Oji Paper Co.,Ltd.制造和AURORA COAT(商品名),由Nippon Paper IndustriesCo.,Ltd.制造;和铜版纸(A1)例如OK KANAFUJI PLUS(商品名),由Oji PaperCo.,Ltd.制造和TOKUBISHI ART(商品名),由Mitsubishi Paper Mills Ltd.制造。用于照片的多种喷墨记录纸也可以被用作记录介质。
在它们之中,从更有效地抑制着色剂迁移并且获得比传统工艺具有更有利颜色密度和色调的高质量图像的角度来说,吸水率系数Ka为0.05mL/m2·ms1/2至0.5mL/m2·ms1/2的记录介质是优选的,吸水率系数Ka为0.1mL/mL/m2·ms1/2至0.4mL/m2·ms1/2的记录介质是更优选的,并且吸水率系数Ka为0.2mL/m2·ms1/2至0.3mL/m2·ms1/2的记录介质是仍然更优选的。
吸水率系数Ka具有在JAPAN TAPPI Pulp and Paper Testing Method No.51:2000(由JAPAN TAPPI出版)中描述的定义。具体地,吸水率系数Ka是由在100毫秒的接触时间和900毫秒的接触时间下水转移量的差异计算得到的,其通过使用自动扫描液体吸收计KM500WIN(商品名,由Kumagai Riki KogyoCo.,Ltd.制造)测定。
施加在记录介质上的处理液体和油墨组合物的量可以优选根据需要进行调节。例如,从考虑到记录介质的特征,调节混合处理液体和油墨组合物所形成的凝结剂的物理性能(例如粘弹性)的角度,处理液体的施加量可以被改变。
实施例
下文中,将参照实施例对本发明进行具体的描述,但本发明并不限于这些实施例。除非另外指明,“份”和“%”基于质量,并且“wt%”是指“%重量”。
重均分子量是通过凝胶渗透色谱法(GPC)测定的,GPC通过使用HLC-8220GPC(Tosoh Corporation制造),三个色谱柱TSKGEL SUPERHZM-H(商品名,Tosoh Corporation制造;4.6mmID×15cm)和四氢呋喃(THF)作为洗脱液而实施。此外,测量使用折光检测器在样品浓度为0.45重量%、流速为0.35mL/min、样品进样量为10μL、测量温度为40°的C条件下进行。校准曲线由REFERENCE SAMPLE TSK STANDARD,POLYSTYRENE(商品名,由Tosoh Corporation生产)的八个样品获得:“F-40”,“F-20”,“F-4”,“F-1”,“A-5000”,“A-2500”,“A-1000”和“正-丙基苯”。
<包含式(A)代表的结构单元的聚合物的合成>
合成聚合物aa-1至aa-13,其为包含式(A)代表的结构单元的水溶性聚合物。
聚合物aa-1根据以下方案合成
该方案使用甲基丙烯酸甲酯,丙烯酸乙酯和丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸作为单体。单体[甲基丙烯酸甲酯(MMA)(a)/丙烯酸乙酯(EA)(b)/丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)(c)]的质量比为56/17/27。
所述方案的详细操作如下。
向配有搅拌器、温度计、回流冷凝管和氮气引入管的200mL三颈烧瓶中加入30.0g异丙醇,在氮气气氛下加热至65°C。
向其中恒速滴加甲基丙烯酸甲酯(28.0g),丙烯酸乙酯(8.5g),丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(13.5g),异丙醇(30g),水(15g),和聚合引发剂(商品名:V-601,Wako Pure Chemical Industries,Ltd.生产)(2.97g(0.0129mol));3mol%基于单体的总摩尔数(0.430mol)计)使得滴加在2小时内完成。
添加完成后,搅拌混合物2小时。此后,向其中加入V-601(如上所述,1.5mol%(1.48g)基于单体的总摩尔数计)和异丙醇(3.0g),接着搅拌2小时。
用氢氧化钠溶液中和由此获得的聚合物溶液,所述氢氧化钠溶液提供的物质的量(摩尔数)等于上述丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的量,并且真空浓缩蒸出异丙醇。向其中加入水,直至聚合物溶液的总量达到250g。由此获得含有20重量%的聚合物aa-1的聚合物溶液。
聚合物aa-1的重均分子量(Mw)为40,200(根据凝胶渗透色谱法(GPC)以聚苯乙烯-当量值计算),其所使用的色谱柱为TSKGEL SUPER HZM-H,TSKGEL SUPER HZ4000和TSKGEL SUPER HZ200(商品名,TOSOHCORPORATION制造)。
(聚合物aa-2至aa-13的合成)
以与聚合物aa-1类似的方式合成聚合物aa-2至aa-13,除了合成中所使用的单体的种类和比例如下表2-1至2-4所示改变。在每个聚合物aa-2至aa-13的合成中,单体的总质量是与聚合物aa-1的合成中相同的。
<聚合物分散剂P-1的合成>
根据以下方案如下所示地合成聚合物分散剂P-1。
将88g甲基乙基酮放入配有搅拌器和冷却管的1000ml三颈烧瓶中,在氮气气氛下加热至72°C,在3小时的过程中向其中滴加0.85g二甲基-2,2’-偶氮双异丁酸酯、60g甲基丙烯酸苄基酯、10g甲基丙烯酸和30g甲基丙烯酸甲酯溶解于50g甲基乙基酮的溶液。在滴加完成并进一步使混合物反应1小时后,加入0.42g二甲基-2,2’-偶氮双异丁酸酯溶解于2g甲基乙基酮的溶液,并且将混合物加热4小时同时将温度升高至78°C。将所得反应溶液在大量过量的己烷中再沉淀两次并将沉淀出的树脂干燥,由此获得96g聚合物分散剂P-1。以上所示的聚合物分散剂P-1每个结构单元的数量代表的是质量比。
所获得的树脂的组成由1H-NMR确认并且重均分子量(Mw)通过GPC测定为44,600。此外,当根据JISK0070:1992中所描述的方法确定酸值时,酸值为65.2mgKOH/g。
<颜料分散液体的制备>
(蓝色分散液体的制备)
将10份颜料蓝15:3(商品名:PHTHALOCYANINE BLUE A220蓝色颜料,Dainichiseika Color&Chemicals Mfg,Co.,Ltd.生产),5份聚合物分散剂P-1,42份甲基乙基酮,5.5份1NNaOH水溶液,和87.2份离子交换水混合并用直径为0.1mm的氧化锆珠在玻珠研磨机中分散2至6小时。
在55°C在减压条件下从所得的分散体中除去甲基乙基酮。在部分水被进一步除去后,用50mL离心分离管在高速离心冷冻机(商品名:7550,由KUBOTA Manufacturing Corporation制造)将分散体以8,000rpm离心分离30分钟,从沉淀物分离并收集所得的上层清液。由吸光光谱确定颜料浓度。作为结果,所获得的树脂涂覆颜料颗粒(用聚合物分散剂涂覆的颜料)的分散体(蓝色分散液体C)的颜料浓度为10.2重量%。所获得的蓝色分散液体C的平均粒径为105nm。
(品红分散液体的制备)
以与蓝色分散液体制备相类似的方式制备树脂涂覆的颜料颗粒(用聚合物分散剂涂覆的颜料)的分散体(品红分散液体M),除了使用颜料红122替代颜料蓝15:3(商品名:PHTHALOCYANINE BLUE A220,Dainichiseika Color&Chemicals Mfg,Co.,Ltd.生产)以外。所获得的品红分散液体M的平均粒径为85nm。
(黄色分散液体的制备)
以与蓝色分散液体制备相类似的方式制备树脂涂覆的颜料颗粒(用聚合物分散剂涂覆的颜料)的分散体(黄色分散液体Y),除了使用黄色颜料,颜料黄74替代颜料蓝15:3(商品名:PHTHALOCYANINE BLUE A220,Dainichiseika Color&Chemicals Mfg,Co.,Ltd.生产)以外。所获得的黄色分散液体Y的平均粒径为82nm。
(黑色分散液体的制备)
以与蓝色分散液体制备相类似的方式制备树脂涂覆的颜料颗粒(用聚合物分散剂涂覆的颜料)的分散体(黑色分散液体K),除了使用炭黑(Degussa Co.生产的替代颜料蓝15:3(商品名:PHTHALOCYANINE BLUEA220,Dainichiseika Color&Chemicals Mfg,Co.,Ltd.生产)以外。所获得的黑色分散液体K的平均粒径为130nm。
<自分散树脂颗粒的制备>
向配有搅拌器、温度计、回流冷凝管和氮气引入管的2L三颈烧瓶中加入360.0g甲基乙基酮,并加热至75°C。向其中以恒速滴加180.0g丙烯酸苯氧基乙基酯、162.0g甲基丙烯酸甲酯、18.0g丙烯酸、72g甲基乙基酮和1.44g V-601(商品名,由Wako Pure Chemical Industries,Ltd.生产)的混合物溶液使得滴加在2小时内完成,同时保持反应器内的温度为75°C。在滴加完成后,加入0.72g V-601(如上所述)和36.0g甲基乙基酮的溶液,并在75°C下搅拌2小时。进一步加入0.72g“V-601”和36.0g异丙醇的溶液,并在75°C下搅拌2小时。接着将混合物加热至85°C并进一步搅拌2小时。所获得共聚物的重均分子量(Mw)为64,000(根据凝胶渗透色谱法(GPC)以聚苯乙烯-当量值计算),所使用的色谱柱为TSKGEL SUPER HZM-H,TSKGEL SUPERHZ4000和TSKGEL SUPER HZ200(商品名,TOSOH CORPORATION制造)。共聚物的酸值为38.9(mgKOH/g)。
接着,称量668.3g聚合溶液,向所述聚合溶液中加入388.3g异丙醇和145.7ml 1mol/L的NaOH水溶液,然后将反应器内的温度升高至80°C。此后,以20ml/min的速度向反应器内滴加720.1g蒸馏水,从而形成水分散体。此后,在标准大气压下使反应器内容物静置,反应器内部温度在80°C下保持2小时,接着在85°C下保持2小时,此后在90°C下保持2小时。随后,对反应器内部进行减压,除去共计913.7g量的异丙醇、甲基乙基酮和蒸馏水。作为结果,获得固体浓度为28.0%的自分散树脂颗粒(B-01)的水分散体(乳状液)。下面示出的化合物(B-01)实例的每个结构单元的数值代表质量比。在下文中,该规定同样适用于每个结构式。
(B-01)
<油墨的制备>
使用获得的颜料分散液体(蓝色分散液体C,品红分散液体M,黄色分散液体Y和黑色分散液体K)和自分散树脂颗粒B-01,将表1中示出的油墨组合物的各个组分混合以制备油墨组合物(品红油墨组合物M1和M2,黑色油墨组合物K1和K2,蓝色油墨组合物C1和C2,以及黄色油墨组合物Y1和Y2)。
将各制备的油墨组合物装入一次性塑料注射器中,接着过滤通过孔径为5μm的聚偏二氟乙烯(PVDF)过滤器(商品名:MILLEX-SV,直径为25mm,Millipore Corporation生产)以获得最终的油墨产品(品红油墨M1和M2,黑色油墨K1和K2,蓝色油墨C1和C2和黄色油墨Y1和Y2)。
各最终油墨产品的pH采用pH测量计WM-50EG(商品名,DKK-TOACORPORATION生产)测量。表面张力采用FASE AUTOMATIC SURFACETENSIONMETER CBVP-Z(商品名,Kyowa Interface Science Co.,Ltd.生产)测量。
结果示于表1中。
表1
<处理液体的制备>
制备表2-1至2-4中示出的处理液体1至32(处理液体No.1至32)。
通过对处理液体7的制备的说明来描述处理液体的制备方法。
(处理液体7的制备)
将以下组分混合以制备处理液体7.
—处理液体7的组分—
(处理液体1至6和8至32)
在处理液体7的制备中,以与处理液体7制备相似的方式制备处理液体1至6和8至32,除了水溶性聚合物的种类和含量、有机酸性化合物的种类以及磷酸或磷酸化合物(下文也称为“磷酸等”)的存在按如下表2-1至2-4中所示发生改变。
在处理液体1至6和8-32中,有机酸性化合物的总含量和磷酸等的总含量设置为与处理液体7中的相同。
在其中使用了两种有机酸性化合物的实施例中,两种化合物的质量比为1:1。在其中使用了三种有机酸性化合物的实施例中,三种化合物的质量比为1:1:1。
<油墨组>
制备油墨组1至35,其中如表2-1至2-4所示,混合最终油墨(品红油墨M1和M2,黑色油墨K1和K2,蓝色油墨C1和C2以及黄色油墨Y1和Y2)和处理液体(处理液体1至32)。
在表2-1至2-4中,品红油墨M1、黑色油墨K1、蓝色油墨C1和黄色油墨Y1的组合被称为“油墨No.1”(Ink 1),品红油墨M2、黑色油墨K2、蓝色油墨C2和黄色油墨Y2的组合被称为“油墨No.2”(Ink 2)。
<喷墨图像记录>
在以下图像记录条件下进行图像记录,使用A4大小的TOKUBISHIART(商品名,Mitsubishi Paper Mills Limited.生产)作为记录介质和表2-1至2-4中所示的油墨组1至35。
在以下的图像记录中,油墨的喷射在施加处理液体后10秒内开始。
(处理液体的施加)
在向记录介质上施加油墨的前一刻,使用涂覆棒以1.7g/m2的量向记录介质的表面施加处理液体。
接着,在以下条件下对施加在记录介质上的处理液体进行干燥。
—处理液体的干燥条件(吹气干燥)—
吹气速度:15m/s
温度和加热方法:使用触点式平板加热器通过记录介质的背面(与施加处理液体的一侧相对的表面)加热记录介质,使得记录介质的表面温度(在施加处理液体一侧的温度)达到60°C。
空气吹送区域:450mm(干燥时间:0.7秒)
(油墨的施加)
在记录介质上进行四色单程成像,其中处理液体在如下条件下施加到记录介质上。
具体地讲,将各色的油墨施加(喷射)至记录介质的处理液体上并且成像,其中处理液体在如下条件下被施用到记录介质上。
打印头:对四种颜色安装1,200dpi/20英寸-宽压力全线打印头(inch-widthpiezo full-line heads)。
喷射液滴的量:2.4pL
驱动频率:30kHz(记录介质的传输速度:635mm/sec)
接着,在以下条件下干燥施加到记录介质上的油墨。
—油墨的干燥条件(吹气干燥)—
吹气速度:15m/s
温度:使用触点式平板加热器通过记录介质的背面(与施加处理液体的一侧相对的表面)加热记录介质,使得记录介质的表面温度(在施加油墨一侧的温度)达到60°C。
空气吹送区域:640mm(干燥时间:1秒)
(热固化)
使用硅橡胶辊(硬度:50°,挤压宽度5mm)将通过施加油墨形成的图像在如下条件下热固化。
由此,获得其中图像形成于记录介质上的样品。
—热固化条件—
辊温度:90°C
压力:0.8MPa
<评价>
1.图像均匀度
在油墨施加中,将蓝色油墨施加到整个表面上以产生蓝色固体图像。
使获得的蓝色固体图像经历热固化。
蓝色固体图像在热固化后视觉可见。根据以下标准评价图像的均匀度,评价结果示于表2-1至2-4中。
—评价标准—
A:整个表面是均匀的,无不均的颜色密度,无白色条纹。
B:表面整体上几乎是均匀的,尽管当仔细查看时略微观察到细小白点。
C:密度变化的差异小,尽管观察到细小白点。
D:实用中可接受的,尽管发现了散布白色条纹和部分密度变化。
E:实用中不可接受的。发现大的条纹状密度不均。
2.图像颗粒性的评价
在油墨施加中,将品红油墨固体地施加到处理液体上以形成品红色固体图像。将蓝色油墨施加到获得的品红色固体图像上从而使半色调点面积比率为50%至80%,并且产生合成色(secondary color)图像。
使获得的合成色图像经历热固化。
合成色图像在热固化后视觉可见。根据以下标准评价图像的颗粒性。评价结果示于表2-1至2-4中。
—评价标准—
A:在整个图像中没有观察到颗粒状物。图像是均匀的。
B:图像整体上几乎是均匀的,尽管略微观察到颗粒状物。
C:略微观察到颗粒状物。
D:实用中可接受的,尽管观察到颗粒状物。
E:实用中不可接受的。许多具有高图像密度变化的颗粒状物,其不能被认为是均匀的。
3.图像光泽度不均匀的评价
以与评价图像颗粒性中相似的方式使合成色图像形成于记录介质上(下文中,其中形成了图像的表面被称为“前表面”)。接着,与在前表面上形成合成色图像那些相同的条件下,将合成色图像形成在记录介质的部分背面上(其中没有形成合成色图像的一侧的表面)。由此,在一个记录介质上形成了其中仅在一侧形成合成色图像的单侧图像部分和其中在两侧均形成合成色图像的双侧图像部分。
接着,分别测定单侧图像部分中合成色图像的光泽度(下文中称为“光泽度(a”))和双侧图像部分中合成色图像的光泽度(下文中称为“光泽度(b”))。在此,光泽度以60°入射角使用HORIBA GLOSS CHECKER IG-331(商品名,HORIBA,Ltd.生产)测量。
基于光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异,根据以下评价标准评价光泽度不均匀。评价结果示于表2-1至2-4。
本文中提及的光泽度不均匀是由包含于记录介质中的碳酸钙与包含于处理液体中的有机酸性化合物反应所产生的钙盐引起的。因此,光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异越大,光泽度不均匀变得越明显。
—评价标准—
A:光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异小于1%。
B:光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异为1%或更大并且小于5%。
C:在可接受的范围内。光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异为5%或更大并且小于10%。
D:实用中不可接受的。光泽度(a)和光泽度(b)之间的差异为10%或更大。
表2-1
表2-2
表2-3
表2-4
在表2-1至2-4中,水溶性聚合物列的标记“MMA+EA+AMPS(56/17/27)”表示单体的种类和组成比例。
例如,标记“MMA+EA+AMPS(56/17/27)”表示聚合物由共聚单体[甲基丙烯酸甲酯(MMA)(a)/丙烯酸乙酯(EA)(b)/丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)(c)以质量比例56/17/27制备。
表2-1至2-4中单体种类的结构如下所示。
在以下单体种类的结构中,“Me”代表甲基,“Et”代表乙基,“nBu”代表正丁基,“tBu”代表叔丁基,“Bz”代表苯甲基,“Ph”代表苯基。
如2-1至2-4表中水溶性聚合物列中所示使用的聚丙烯酰胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚丙烯酸为商购的产品。
商购的多磷酸(CAS号:8017-16-1)被用作多磷酸。
如表2-1至2-4中所示,与其中处理液体不包含聚合物的油墨组1至6相比,其中处理液体包含具有式(A)代表的结构单元的聚合物的油墨组7至35,显示出优异的图像均匀度和图像颗粒性抑制。
在油墨组7至35,油墨组8和11至35中,其中处理液体包含具有式(A)代表的结构单元和式(B)代表的结构单元的聚合物,显示出更加优异的图像均匀度和更好的图像颗粒性抑制。
由油墨组7至35发现,光泽度不均匀性在其中处理液体包含磷酸或磷酸化合物的情况下得到改善。
对由蓝色油墨产生的蓝色固体图像以及由品红油墨和蓝色油墨产生的合成色图像的评价结果解释如上。对半色调点图像(黑色单色图像)进行了相似的评价,所述半色调点图像具有50%至80%的半色调点区域比并使用黑色油墨形成。接着,获得了合成色图像类似的评价结果。
在本说明书中提到的所有出版物、专利申请和技术标准在此援引加入本文,其引证程度如同每篇单独的出版物、专利申请或技术标准均被明确地且单独地示出而援引加入本文。
Claims (14)
3.如权利要求1所述的油墨组,其中Aa是阴离子基团。
4.如权利要求2所述的油墨组,其中Rb2代表具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,或具有7至12个碳原子的芳氧基烷基。
5.如权利要求1所述的油墨组,其中由式(A)所代表的结构单元的含量基于所述聚合物的总量为10重量%至50重量%。
6.如权利要求1所述的油墨组,其中所述聚合物的重均分子量为20,000至80,000。
7.如权利要求2所述的油墨组,其中Ra1代表氢原子;La1代表-COO-或-CONH-;La2代表具有1至12个碳原子的亚烷基;Aa代表选自羧基、磺酸基及其盐中的至少一种;Rb1代表氢原子或甲基;Lb1代表-COO-;并且Rb2代表具有1至12个碳原子的线性脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的枝化的脂肪族烃基,具有3至12个碳原子的脂环族烃基,具有7至12个碳原子的芳烷基,或具有7至12个碳原子芳氧基烷基。
8.如权利要求1所述的油墨组,其中所述聚合物的含量基于所述处理液体的总量为0.1重量%至10重量%。
9.如权利要求1所述的油墨组,其中所述油墨组合物进一步包含树脂颗粒。
10.如权利要求1所述的油墨组,其中所述处理液体进一步包含选自磷酸和磷酸化合物中的至少一种。
11.如权利要求1所述的油墨组,其中所述有机酸性化合物包含选自D-苹果酸,L-苹果酸,丙二酸,戊二酸,二甲基丙二酸和马来酸中的至少一种。
12.成像方法,其包括:
将处理液体施加到记录介质上;并且
将油墨组合物施加到已经施加了所述处理液体的记录介质上,
所述处理液体和所述油墨组合物是根据权利要求1至11任意一项所述的油墨组。
13.如权利要求12所述的成像方法,其进一步包括热固化图像,所述图像已经通过在所述记录介质上施加所述油墨组合物而形成。
14.如权利要求12所述的成像方法,其中所述记录介质包括含有碳酸钙的涂层。
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