CN107298895B - 喷墨记录用油墨组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种喷墨记录用油墨组合物，其能够在不增加喷墨记录装置维护所需的工作量的情况下，使用含有颜料的油墨组合物，对非渗透性的记录介质形成密合性优良的印刷层。实施方式的喷墨记录用油墨组合物含有：包含水和沸点220℃以上的二醇醚的分散介质；颜料；以及包括由疏水性丙烯酸树脂所构成的核、由水性尿烷树脂及丙烯酸接枝水性尿烷树脂中的至少一方构成的壳的核壳粒子。

Description

喷墨记录用油墨组合物

技术领域

本发明的实施方式涉及喷墨记录用油墨组合物。

背景技术

喷墨记录方法，是使油墨的微小液滴飞翔并附着在记录介质上进行印刷的方法。该方法的特征在于能够以高清晰度高速地印刷高品质的图像。喷墨记录方法被用于办公室等使用的普通纸张印刷用打印机、以及标签打印机等工业用打印机。

近年来，作为工业用打印机所用的喷墨油墨，使用颜料系色剂替代染料系色剂的油墨正逐渐增加。这是由于使用颜料的油墨比使用染料的油墨具有更优良的耐水性及耐光性。

发明内容

本发明要解决的技术课题是，能在无需投入更大精力维护喷墨记录装置的情况下，使用含有颜料的油墨组合物对非渗透性的记录介质形成具有优良密合性的印刷层。

根据实施方式，喷墨记录用油墨组合物含有：包含水和沸点220℃以上的二醇醚的分散介质、颜料、以及包括由疏水性丙烯酸树脂构成的核、和由水性尿烷树脂及丙烯酸接枝水性尿烷树脂的至少一方构成的壳的核壳粒子。

附图说明

图1是简要示出可在使用了实施方式所涉及的油墨组合物的喷墨记录时使用的喷墨记录装置的一个例子的图。

符号说明

100、盒 101、盒

102、供纸辊 103、供纸辊

104、输送辊对 105、输送辊对

106、登记辊对 107、输送带

110、风扇 111、负压室

112、输送辊对 113、输送辊对

114、输送辊对 115Bk、喷墨头

115C、喷墨头 115M、喷墨头

115Y、喷墨头 116Bk、墨盒

116C、墨盒 116M、墨盒

116Y、墨盒 117Bk、管

117C、管 117M、管

117Y、管 118、排纸托盘

P、记录介质。

具体实施方式

以下，对实施方式涉及的喷墨记录用油墨组合物及使用其的记录方法进行说明。

〈喷墨记录用油墨组合物〉

实施方式涉及的喷墨记录用油墨组合物含有分散介质、颜料、以及核壳粒子。颜料及核壳粒子与分散剂形成了悬浊液或乳液。该油墨组合物还可以含有颜料分散剂等添加剂。

该油墨组合物具有适于从喷墨记录装置，例如从喷墨打印机的打印头喷嘴喷吐的合适粘度。举一例，例如该油墨组合物25℃的粘度为20mPa·s以下。

以下，对该油墨组合物的各个成分进行说明。

[颜料]

颜料分散在分散介质中。

颜料可以使用无机颜料及有机颜料的任一种。

作为无机颜料，可以列举氧化钛、铝颜料及氧化铁。这些无机颜料可以与通过接触法、炉法、及热法等公知的方法制造的碳黑同时使用。

作为有机颜料，可以使用例如：包括偶氮色淀颜料、不溶性偶氮颜料、偶氮缩合颜料、及偶氮螯合颜料等偶氮颜料；酞菁颜料、苝颜料、紫环酮(perinone)颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮颜料、及喹酞酮颜料等多环式颜料；碱性染料型螯合物及酸性染料型螯合物等染料螯合物；硝基颜料；亚硝基颜料；或苯胺黑。

得到黄色的油墨组合物时，优选使用颜料黄155作为颜料。

作为喷墨记录用油墨组合物的黄色颜料，主要使用颜料黄74。这是由于颜料黄74具有良好的发色性及分散稳定性。然而，颜料黄74的耐光性差。因此，使用含有颜料黄74的油墨组合物制造的印刷物不适于在户外使用。

颜料黄155除了具有足够的发色性及分散稳定性以外，还具有良好的耐光性。因此，含有颜料黄155的油墨组合物尤其适用于制造在屋外使用的印刷物。

颜料可以仅使用一种。或者，也可以使用两种以上。例如，可以将颜料黄155作为主颜料，其它一种以上的颜料作为辅助颜料使用。使用辅助颜料时，可以调整色调。

可以使用自分散颜料化的颜料。所谓自分散颜料，是指对颜料进行表面处理，使其成为无分散介质也能分散在水等溶剂中的颜料。这里，表面处理，是例如真空等离子处理、重氮耦合处理、或氧化处理。通过该表面处理，使例如羰基、羧基、羟基、以及磺基中的至少一种官能基或其盐与颜料结合。例如，使上述官能基或包含官能基的分子在颜料的表面接枝。通过这种方式，颜料对水的亲和性增强，无分散剂也能分散在水等溶剂中。

使用自分散颜料时，也可以同时使用后述的颜料分散剂。如上所述，自分散颜料无分散剂也能分散在水等分散介质中。然而，当这种分散介质中存在疏水性高的物质或核壳粒子时，随着时间的经过，有时颜料的粒径会增加，或颜料会凝集而沉降。如果同时使用自分散颜料和颜料分散剂，则即使分散介质中存在疏水性高的物质或核壳粒子，也能够抑制伴随时间经过的颜料的粒径增加及颜料的凝集和沉降。

颜料的平均粒径在例如30至300nm的范围内，更典型的是在50至200nm的范围内。

颜料的平均粒径，可以通过使用动态光散射法的粒度分布计进行测定。作为粒度分布计，例如有HPPS(Malvern公司)。

颜料在油墨组合物中所占的比例，优选在2质量％至15质量％的范围内，更优选在3质量％至10质量％的范围内。若该比例缩小，则难以实现高的图像浓度。若该比例增大，有时不仅油墨组合物的保存性降低，同时还会出现油墨喷吐相关的不良情况。

[核壳粒子]

核壳粒子分散在分散介质中。

核壳粒子包括核及包裹其的壳。核由疏水性丙烯酸(酯)树脂构成。壳由水性尿烷树脂及丙烯酸(酯)接枝型水性尿烷树脂中的至少一方构成。

核壳粒子起着定影剂的作用。即使在记录介质是非渗透性的情况下，核壳粒子也能对记录介质形成密合性良好的印刷层。而且，核壳粒子能提高印刷层的耐摩擦性。

核壳粒子在油墨组合物中所占的比例，优选在1至40质量％的范围内，更优选在1至30质量％的范围内，进一步优选在3至20质量％的范围内。

核壳粒子在与颜料混合之前，作为例如以水为连续相的水系树脂乳液的分散相而存在。油墨组合物可以通过例如对该水系树脂乳液与颜料等其它成分进行混合而得到。

[分散介质]

分散介质是包含水和二醇醚的水溶液。

这里使用的二醇醚具有220℃以上的沸点。作为这种二醇醚，可以使用例如二乙二醇单异丁醚、二乙二醇单丁醚、三丙二醇单甲醚、或三乙二醇单丁醚。

这些二醇醚由于沸点高而难挥发。而且，这些二醇醚在促进上述乳液或悬浊液的再溶解性方面效果优异。因此，使用该油墨组合物后，能够抑制喷墨头的喷嘴附近的油墨组合物的干燥。因此，能够减少维护喷墨记录装置所需的工作量。

上述二醇醚在分散介质中所占的比例，优选在0.5至15质量％的范围内，更优选在0.5至10质量％的范围内，进一步优选在0.5至5质量％的范围内。如果该比例小，则上述效果也小。若该比例增大，则有可能定影性会降低。

(湿润剂)

分散介质可以进一步包含防止油墨组合物干燥的湿润剂。作为湿润剂，可以使用水溶性的液体湿润剂，例如，多元醇、含氮杂环化合物、胺类、或含硫化合物。这些液体湿润剂具有提高油墨组合物中的颜料的分散稳定性的作用。

作为多元醇，可列举如：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、二丙二醇、聚丙二醇、1,5-戊烷二醇、1,6-己烷二醇、甘油、1,2,6-己烷三醇、1,2,4-丁烷三醇、1,2,3-丁烷三醇、以及3-甲基-1,3,5-戊烷三醇。

作为含氮杂环化合物，可列举如：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、以及ε-己内酰胺。

作为胺类，可列举如：单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单乙基胺、二乙基胺、以及三乙基胺。

作为含硫化合物，例如有：二甲基亚砜、环丁砜、以及硫代双乙醇等。

作为多元醇、含氮杂环化合物、胺类及含硫化合物以外的液体湿润剂，可列举如：碳酸丙烯酯、碳酸乙烯、以及γ-丁内酯。

在这些湿润剂中，与其它湿润剂相比，甘油保水性高，且沸点高，因而难以挥发。因此，优选将甘油作为湿润剂的至少一部分使用。

油墨组合物中的湿润剂的浓度优选为1至40质量％，更优选2至40质量％。

湿润剂可以仅使用一种，也可以两种以上组合使用。而且，为进一步提高湿润效果，也可以将上述液体湿润剂与尿素、硫尿素及乙烯尿素等固体湿润剂同时使用。固体湿润剂在总体湿润剂中所占的比例，优选为30质量％以下。

(颜料分散剂)

分散介质还可以包含颜料分散剂(或喷吐稳定剂)。

颜料分散剂是例如高分子分散剂或表面活性剂。

作为高分子分散剂，可列举如：聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯腈共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-异丁烯酸共聚物、以及苯乙烯-马来酸共聚物。

作为表面活性剂，可列举如：脂肪酸盐类、高级烷基二羧酸盐、高级醇硫酸酯盐类、高级烷基磺酸盐、高级脂肪酸和氨基酸的缩合物、磺基琥珀酸酯盐、环烷酸盐、液体脂肪油硫酸酯盐类、烷基烯丙基磺酸盐、聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、以及聚氧乙烯烷基醚醚磷酸盐等阴离子表面活性剂。

作为表面活性剂，也可以使用聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基酯类、山梨聚糖烷基酯类、聚氧乙烯山梨聚糖烷基酯类、以及炔二醇类等非离子性表面活性剂。

其中，优选聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、以及聚氧乙烯烷基醚磷酸盐等聚氧乙烯阴离子表面活性剂。将这种表面活性剂作为颜料分散剂使用，能抑制伴随时间经过的颜料的粒径增加即颜料的凝集和沉降。因此，能够实现非常优异的保存稳定性。

颜料分散剂的量，优选相对于颜料而言在1至50质量％的范围内，更优选在5至40质量％的范围内。

(其它添加剂)

分散介质还可以包含其它添加剂。

例如，分散介质还可以包含表面张力调整剂。

作为表面张力调整剂，也可以使用上述非离子性表面活性剂。作为表面张力调整剂，可例举如聚氧乙烯烷基醚类、聚氧乙烯烷基酯类、山梨糖醇烷基酯类、聚氧乙烯山梨糖醇烷基酯类、以及炔二醇类。并且，作为表面张力调整剂，也可以使用硅类表面活性剂或氟类表面活性剂。

油墨组合物的表面张力剂的浓度优选在0.5至3质量％的范围内。

分散介质还可以包含pH调整剂或防腐或防霉剂。

作为pH调整剂，可举例如：氢氧化钠、氢氧化钾、磷酸二氢钾、以及磷酸氢二钠。

作为防腐或防霉剂，可列举苯甲酸钠、五氯酚钠、2-巯基吡啶-1-氧化物钠盐、山梨酸钠、脱氢醋酸钠、以及1,2-二苯并异噻唑啉-3-酮。

〈记录方法〉

可以在使用了上述油墨组合物的喷墨记录中利用例如图1所示的喷墨记录装置。

图1所示的喷墨记录装置包括设置有排纸托盘118的箱体。箱体内设置有盒100及101、供纸辊102及103、输送辊对104及105、登记辊对106、输送带107、风扇110、负压室111、输送辊对112、113及114、喷墨头115C、115M、115Y及115Bk、墨盒116C、116M、116Y及116Bk、以及管117C、117M、117Y及117Bk。

盒100及101容纳尺寸不同的记录介质P。供纸辊102或103从盒100或101中取出与选择的记录介质的尺寸相对应的记录介质P，并输送至输送辊对104及105及登记辊对106。

通过驱动辊108和两个从动辊109给予输送带107张力。在输送带107的表面以规定间隔设置有孔。为使记录介质P吸附在输送带107上，在输送带107的内侧设置有与风扇110连接的负压室111。在输送带107的输送方向下游，设置有输送辊对112、113及114。另外，在从输送带107至排纸托盘118的输送路径上，可以设置对记录介质P上形成的印刷层进行加热的加热器。

在输送带107的上方，排列有四列根据图像数据对记录介质P喷吐油墨的喷墨头。顺序为从上游依次是喷吐青色(C)油墨的喷墨头115C、喷吐品红(M)油墨的喷墨头115M、喷吐黄色(Y)油墨的喷墨头115Y、以及喷吐黑色(Bk)油墨的喷墨头115Bk。

在喷墨头115C、115M、115Y及115Bk上，设置有容纳对应油墨的青色(C)墨盒116C、品红(M)墨盒116M、黄色(Y)墨盒116Y、以及黑色(Bk)墨盒116Bk。这些墨盒116C、116M、116Y、116Bk分别通过管117C、117M、117Y、117Bk与喷墨头115C、115M、115Y、115Bk连接。

墨盒116C、116M、116Y、116Bk中的至少一个墨盒所容纳的油墨组合物是实施方式涉及的油墨组合物。在这里，举一例，假定墨盒116C、116M、116Y及116Bk所容纳的油墨组合物均为实施方式涉及的油墨组合物。

接下来，对该喷墨记录装置的图像形成操作进行说明。首先，图像处理单元(未图示出)开始实施用于记录的图像处理，在生成对应于图像数据的图像信号的同时，生成控制各种辊及负压室111等的操作的控制信号。

供纸辊102或103在基于图像处理单元的控制下，从盒100或101逐张地取出所选择的尺寸的记录介质P，输送至输送辊对104及105以及登记辊对106。登记辊对106修正记录介质P的偏离，在规定的定时输送记录介质P。

负压室111通过输送带107的孔吸入空气。因此，记录介质P在被吸附在输送带107的状态下，随着输送带107的移动而依次被输送到喷墨头115C、115M、115Y及115Bk的下方位置。

喷墨头115C、115M、115Y及115Bk在基于图像处理单元的控制下，与记录介质P被输送的定时同步，吐出油墨。通过这种方式，在记录介质P的所需位置上形成彩色图像。

然后，输送辊对112、113及114将形成了图像的记录介质P排向排纸托盘118。当在从输送带107至排纸托盘118的输送路径上设置有加热器时，可以通过加热器对记录介质P上形成的印刷层加热。通过加热器进行加热，尤其在记录介质P是非渗透性介质时，能够提高印刷层对记录介质P的密合性。

如上所述，在该记录装置中，墨盒116C、116M、116Y及116Bk所容纳的油墨组合物均为实施方式涉及的油墨组合物。因此，不仅在记录介质P具有纸张一样的渗透性的情况下，即便是在记录介质P是非渗透性的情况，例如，记录介质P具有由塑料、玻璃或金属构成的光滑的记录面的情况下，也能够形成密合性良好的印刷层。而且，由于墨盒116C、116M、116Y及116Bk所容纳的油墨组合物均为实施方式涉及的油墨组合物，因此，在该记录装置中，喷墨头115C、115M、115Y、115Bk的喷嘴附近的油墨组合物难以发生干燥。因此，该记录装置少有维护上的负担。

[实施例]

以下记述具体例子。

〈颜料分散液的制备〉

将25质量份的颜料和5质量份的表面活性剂和70质量份的纯水混合，将该混合液供珠磨机进行分散处理用。这里，颜料使用颜料黄155，表面活性剂使用聚氧乙烯烷基醚。并且，使用了氧化锆珠作为珠磨机的粉碎介质。

然后，从分散液中除去珠粒，将分散液供离心分离及过滤使用。使用1μm的滤膜进行了过滤。

如上所述，得到了颜料质量百分比为25％的黄色颜料分散液。

〈油墨组合物的制备〉

以下表1至表3所示的调配方法将颜料分散液与其它成分混合。在表1至表3中，在表示成分一栏的右侧栏里记载的数值，表示该成分的含量(质量份)。

这里，核壳粒子源使用了作为水系树脂乳液的大成精细化工公司制的ACRIT(注册商标)WEN-202UH。并且，喷吐稳定剂使用了日信化学工业公司制的SURFYNOL(注册商标)465。防腐剂使用了Lonza公司制的Proxel(注册商标)xL-2。

使用搅拌器对该混合液进行1小时搅拌，然后，使用1μm的滤膜进行过滤。由此，得到了油墨组合物。

表1

表2

表3

〈维护性的评价〉

使用表1至表3所示的各种油墨组合物，通过喷墨记录装置进行了印刷。这里，使用了东芝TEC公司制的喷墨记录装置。印刷后，将喷墨头固定在离开原位的位置上，在25℃的温度条件下放置24小时。然后，再次进行印刷，检查喷墨头喷吐的稳定性。然后，将喷吐稳定性与如下标准相对照，对维护性进行了评价。将结果汇总在表1至表3。

◎：刚放置后不久喷吐是不稳定的，但无清洗操作而立即开始了稳定的喷吐。

○：刚放置后不久喷吐是不稳定的，但通过两次以内的清洗操作后，喷吐能变稳定。

△：刚放置后不久喷吐是不稳定的，但通过三次以上的清洗操作后，喷吐能够变稳定。

×：刚放置后不久喷吐不稳定，反复进行清洗操作后，喷吐还是不能够稳定。

〈保存稳定性的评价〉

对表1至表3所示的各种油墨组合物，测定了油墨组合物的粘度及表面张力。

另外，分别量取表1至表3所示的油墨组合物各100cc，将其放入玻璃制的样品瓶中。对瓶进行密封，在设定为50℃的高温槽内保存60天。然后，在测定油墨组合物的粘度及表面张力的同时，也对有无沉淀物进行了检查。

然后，将这些结果与如下标准相对照，对保存稳定性进行了评价。结果如表1至表3所示。

○：几乎无物性变化，无沉淀物析出。

△：没有发生大的物性变化或生成大量的沉淀物，但有细小的物性变化，或有少量的沉淀物生成。

×：发生了大的物性变化或生成了大量的沉淀物。

〈密合性的评价〉

首先，使用表1至表3所示的油墨组合物的每一种，利用喷墨记录装置进行了印刷。

这里，使用装载有压电头的东芝泰格公司制的喷墨记录装置，在记录介质上一个边为10mm的正方形的区域上进行了固体印刷。使用吹风机对由此形成的印刷层加热10秒钟。这时，记录介质的表面温度在50℃以下。

而且，作为记录介质，使用了由以下材质构成的非渗透性的记录介质。

聚氯乙烯

聚对苯二甲酸乙二醇酯

不锈钢

铝

玻璃

接下来，对印刷层张贴胶布，用手指摩擦该胶布三次。作为胶布，使用了住友THREEF公司制造的Scotch(注册商标)修补带810。然后，将胶布剥离，通过目测观察印刷层的状态。接着，将该状态与如下标准对照，对密合性进行了评价。

○：颜料完全没有从记录介质脱落。

△：有少量颜料从记录介质脱落。

×：有大量颜料从记录介质脱落。

本发明不局限于上述实施方式，在实施阶段在不脱离其宗旨的范围内能够把构成要素变形并具体化。而且，通过上述实施方式中公开的多个构成要素的适当的组合，能够形成各种发明。例如，可以从实施方式中示出的全部构成要素中删除几个构成要素。还可以适当组合不同实施方式中的要素。

Claims (4)

1.一种喷墨记录用油墨组合物，含有：

分散介质，其包含水和沸点220℃以上的二醇醚；

颜料；以及

核壳粒子，其包括由疏水性丙烯酸树脂构成的核、水性尿烷树脂及丙烯酸接枝水性尿烷树脂中的至少一方构成的壳，

所述二醇醚在所述油墨组合物中所占的比例在0.5质量％至10质量％的范围内，

所述二醇醚是三丙二醇单甲醚，

所述分散介质还包含甘油，

所述甘油在所述油墨组合物中所占的比例是5质量％。

2.根据权利要求1所述的喷墨记录用油墨组合物，其中，所述核壳粒子在所述油墨组合物中所占的比例在1质量％至30质量％的范围内。

3.根据权利要求2所述的喷墨记录用油墨组合物，其中，所述核壳粒子在所述油墨组合物中所占的比例在3质量％至20质量％的范围内。

4.根据权利要求1或2所述的喷墨记录用油墨组合物，其中，所述二醇醚在所述油墨组合物中所占的比例在0.5质量％至5质量％的范围内。

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