实现本发明的最佳方式
下文将详细叙述实现本发明的具体实施方案。
为了提供一种具有本发明目标性能的喷墨记录墨水,本发明的目标性能即出色的耐候性、理想的色调、高喷射稳定性、及在耐水性和图像质量方面没有缺陷,使用了具有在下列(1)-(6)项中所述性能的染料作洋红色墨水进行图像记录。因此将对有关洋红色染料的这些性能加以说明。
用于本发明喷墨记录墨水的洋红色墨水的基本特征在于,它包含一种溶解或分散在水性介质中的洋红色染料,所述的洋红色染料选自偶氮染料并且是一种在所述的水性介质中在500-580nm光谱范围具有最大吸收作用及具有比1.0V更正向的氧化电位(相对饱和甘汞电极)的染料。
这种偶氮染料中优选的染料的第一个结构特征是这类染料具有由式(杂环A)-N=N-(杂环B)表示的生色团。在这种情况,杂环A和杂环B可以具有相同的结构。详细地说,杂环A和杂环B各为5-或6-元杂环,所述杂环选自吡唑、咪唑、三唑、噁唑、噻唑、硒唑、吡啶酮、吡嗪、嘧啶和吡啶。它们相当详细地描述于日本专利申请2000-15853、日本专利申请2001-15614、JP-A-2002-309116、日本专利申请2001-195014等。
此外,上述偶氮染料第二个优选的结构特征是偶氮基团是偶氮染料,所述偶氮染料含有直接连接到其至少一端上的芳香族含氮6-元杂环作为偶联成分,并且在2001-110457中描述述了这种偶氮染料的具体的实例。
第三个优选的结构特征是助色团具有芳香族环氨基或杂环氨基的结构,并且助色团的具体实例包括苯胺基和杂环氨(heterylamino)基。
第四个优选的结构特征是偶氮染料具有立体结构。这详述于日本专利申请2002-12015中。
由实现本发明目标的观点看,上述偶氮染料优选的结构特征中最合乎要求的是由下式(1)表示的染料:
式(1)
式(1)中,A表示5-元杂环。
B1和B2各表示=CR1-或-CR2=,或B1和B2中的一个表示氮原子,而另一个表示=CR1-或-CR2=;R5和R6各自独立地表示氢原子或一种取代基,该取代基为脂肪族基团、芳香族基团、杂环、酰基、烷氧基碳酰基、芳氧基碳酰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或氨磺酰基,所述取代基的氢原子可被取代。
G、R1和R2各自独立地表示氢原子或一种取代基,该取代基为卤素原子、脂肪族基团、芳香族基团、杂环、氰基、羧基、氨基甲酰基、烷氧基碳酰基、芳氧基碳酰基、杂环氧基碳酰基、酰基、羟基、烷氧基、芳氧基、杂环氧基、甲硅氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧基碳酰氧基、芳氧基碳酰氧基、氨基、酰氨基、脲基、氨磺酰氨基、烷氧基碳酰氨基、芳氧基碳酰氨基、烷基磺酰氨基、芳基磺酰氨基、杂环磺酰氨基、硝基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、杂环磺酰基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、杂环亚磺酰基、氨磺酰基或磺基,所述取代基的氢原子可被取代。
R1和R5或R5和R6可相互连接形成5-或6-元环。
将进一步详细说明式(1)的染料。
式(1)中,A表示5-元杂环,并且杂环中杂原子的实例包括N、O和S。优选的5-元杂环是含氮5-元杂环,所述杂环可与脂肪族环、芳香族环或其他杂环稠合。杂环A的优选实例可包括吡唑环、咪唑环、噻唑环、异噻唑环、噻二唑环、苯并噻唑环、苯并噁唑环及苯并异噻唑环。各种杂环基团可进一步有取代基。这些杂环中优选的是由下式(a)-(f)表示的吡唑环、咪唑环、异噻唑环、噻二唑环和苯并噻唑环:
在上述式(a)-(f)中,R7-R20表示的取代基与式(1)中G、R1和R2相同。
式(a)-(f)中优选的是式(a)表示的吡唑环和式(b)表示的异噻唑环,最优选式(a)表示的吡唑环。
式(1)中,B1和B2各自表示=CR1-和-CR2=,或B1和B2中的一个表示氮原子,而另一个表示=CR1-或-CR2=,但优选B1和B2各自表示=CR1-或-CR2=。
R5和R6各自独立地表示氢原子或一种取代基,所述取代基为脂肪族基团、芳香族基团、杂环、酰基、烷氧基碳酰基、芳氧基碳酰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或氨磺酰基,所述取代基的氢原子可被取代。
R5和R6优选的实例可包括氢原子、脂肪族基团、芳香族基团、杂环基团、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基。更优选R5和R6各是氢原子、芳香族基团、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基。最优选R5和R6各是氢原子、芳基或杂环基。上述各取代基的氢原子可被取代。然而,R5和R6不同时为氢原子。
G、R1和R2各自独立地表示氢原子或一种取代基,所述取代基为卤素原子、脂肪族基团、芳香族基团、杂环、氰基、羧基、氨基甲酰基、烷氧基碳酰基、芳氧基碳酰基、杂环氧基碳酰基、酰基、羟基、烷氧基、芳氧基、杂环氧基、甲硅氧基、酰氧基、氨基甲酰氧基、烷氧基碳酰氧基、芳氧基碳酰氧基、氨基、酰氨基、脲基、氨磺酰氨基、烷氧基碳酰氨基、芳氧基碳酰氨基、烷基磺酰氨基、芳基磺酰氨基、杂环磺酰氨基、硝基、烷硫基、芳硫基、杂环硫基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、杂环磺酰基、烷基亚磺酰基、芳基亚磺酰基、杂环亚磺酰基、氨磺酰基或磺基,其中这些取代基上的氢原子可被取代。
优选G是氢原子、卤素原子、脂肪族基团、芳香族基团、羟基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、杂环氧基、氨基、酰氨基、脲基、氨磺酰氨基、烷氧基碳酰基氨基、芳氧基碳酰氨基、烷硫基、芳硫基或杂环硫基,更优选为氢原子、卤素原子、烷基、羟基、烷氧基、芳氧基、酰氧基、氨基或酰氨基,最优选为氢原子、氨基(优选苯胺基)或酰氨基。上述取代基的氢原子可被取代。
R1和R2的优选实例包括氢原子、烷基、卤素原子、烷氧基碳酰基、羧基、氨基甲酰基、羟基、烷氧基和氰基。上述取代基的氢原子可被取代。
R1和R5或R5和R6可相互连接形成5-或6-元环。
可以在A上取代或可以在取代基R1、R2、R5、R6或G上取代的取代基实例包括上述有关G,R1和R2列出的那些取代基。
在本发明染料是水溶性染料的情况下,在A、R1、R2、R5、R6和G的任何位置上进一步提供离子亲水基团作为取代基。作为取代基的离子亲水基团的实例包括磺基、羧基、膦酰基、季铵基等。优选上述离子亲水基团为羧基、膦酰基和磺基,特别优选为羧基或磺基。羧基、膦酰基和磺基可以为盐的形式,并且组成盐的抗衡离子的实例包括铵离子、碱金属离子(例如锂离子,钠离子,钾离子)、及有机阳离子(如四甲基铵离子,四甲基胍鎓离子,四甲基鏻)。
将对本说明书中使用的术语(取代基)加以说明。这些术语都是普通的,即使在式(1)和稍后说明的式(1a)中符号不同。
卤素原子的实例包括氟原子、氯原子和溴原子。
脂肪族基团是指烷基、取代的烷基、链烯基、取代的链烯基、炔基、取代的炔基,芳烷基和取代的芳烷基。本说明书中,用于“取代的烷基”等的术语“取代的”是指“烷基”等基团中的氢原子被上述有关G,R1和R2等列出的那些取代基所取代。
脂肪族基团可以有支链或可以形成环。脂肪族基团中的碳原子数优选为1-20,更优选为1-16。芳烷基和取代的芳烷基中的芳基部分优选为苯基或萘基,特别优选为苯基。脂肪族基团的实例包括甲基、乙基、丁基、异丙基、叔丁基、羟乙基、甲氧基乙基、氰乙基、三氟甲基、3-磺基丙基、4-磺基丁基、环己基、苄基、2-苯乙基、乙烯基和烯丙基。
芳香族基团指芳基和取代的芳基。芳基优选为苯基或萘基,特别优选苯基。优选芳香族基团中碳原子数为6-20,更优选为6-16。
芳香族基团的实例包括苯基、对甲苯基、对甲氧基苯基、邻氯苯基、及间-(3-磺基丙氨基)苯基。
杂环基团的实例包括取代的杂环基团。这些杂环基团的杂环可与脂肪族环、芳香族环或其他杂环稠合。上述杂环基团优选为5-或6-元杂环。上面所述取代基的实例包括脂肪族基团、卤素原子、烷基磺酰基、芳基磺酰基、酰基、酰氨基、氨磺酰基、氨基甲酰基、离子亲水基团等。上述杂环基团的实例包括2-吡啶基、2-chenyl基、2-噻唑基、2-苯并噻唑基、2-苯并噁唑基及2-呋喃基。
氨基甲酰基的实例包括取代的氨基甲酰基。上述取代基的实例包括烷基。上述氨基甲酰基的实例包括甲基氨基甲酰基和二甲基氨基甲酰基。
烷氧基碳酰基的实例包括取代的烷氧基碳酰基。上述烷氧基碳酰基优选为含有2-20个碳原子的烷氧基碳酰基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述烷氧基碳酰基的实例包括甲氧基碳酰基和乙氧基碳酰基。
芳氧基碳酰基的实例包括取代的芳氧基碳酰基。上述芳氧基碳酰基优选有7-20个碳原子的芳氧基碳酰基,上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述芳氧基碳酰基的实例包括苯氧基碳酰基。
杂环氧基碳酰基的实例包括取代的杂环氧基碳酰基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环氧基碳酰基优选为2-20个碳原子的杂环氧基碳酰基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述杂环氧基碳酰基的实例包括2-吡啶氧基碳酰基。
酰基的实例包括取代的酰基。上述酰基优选为1-20个碳原子的酰基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述酰基的实例包括乙酰基和苯甲酰基。
烷氧基的实例包括取代的烷氧基。上述烷氧基的实例优选为1-20个碳原子的烷氧基。上述取代基的实例包括烷氧基、羟基、和离子亲水基团。上述烷氧基的实例包括甲氧基、乙氧基、异丙氧基、甲氧基乙氧基、羟基乙氧基和3-羧基丙氧基。
芳氧基的实例包括取代的芳氧基。上述芳氧基优选为6-20个碳原子的芳氧基。上述取代基的实例包括烷氧基和离子亲水基团。上述芳氧基的实例包括苯氧基、对甲氧基苯氧基和邻甲氧基苯氧基。
杂环氧基的实例包括取代的杂环氧基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环氧基优选为2-20个碳原子的杂环氧基。上述取代基的实例包括烷基、烷氧基、和离子亲水基团。上述杂环氧基的实例包括3-吡啶氧基、和3-chenyloxy基团。
甲硅氧基优选为被1-20个碳原子的脂肪族或芳香族基团取代的甲硅氧基。上述甲硅氧基的实例包括三甲基甲硅氧基、和二苯基甲基甲硅氧基。
酰氧基的实例包括取代的酰氧基。上述酰氧基优选为1-20个碳原子的酰氧基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述酰氧基的实例包括乙酰氧基和苯甲酰氧基。
氨基甲酰氧基的实例包括取代的氨基甲酰氧基。上述取代基的实例包括烷基。上述氨基甲酰氧基的实例包括N-甲基氨基甲酰氧基。
烷氧基碳酰氧基的实例包括取代的烷氧基碳酰氧基。上述烷氧基碳酰氧基优选为2-20个碳原子的烷氧基碳酰氧基。上述烷氧基碳酰氧基的实例包括甲氧基碳酰氧基和异丙氧基碳酰氧基。
芳氧基碳酰氧基的实例包括取代的芳氧基碳酰氧基。上述芳氧基碳酰氧基优选为7-20个碳原子的芳氧基碳酰氧基。上述芳氧基碳酰氧基的实例包括苯氧基碳酰氧基。
氨基的实例包括取代的氨基。上述取代基的实例包括烷基、芳基或杂环基团,并且烷基、芳基和杂环基团还可进一步有取代基。烷基氨基的实例包括取代的烷基氨基。烷基氨基优选为1-20个碳原子的烷基氨基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述烷基氨基的实例包括甲氨基和二乙氨基。
芳氨基的实例包括取代的芳氨基。上述芳氨基优选为6-20个碳原子的芳氨基。上述取代基的实例包括卤素原子和离子亲水基团。上述芳氨基的实例包括苯氨基和2-氯苯氨基。
杂环氨基的实例包括取代的杂环氨基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环氨基优选为2-20个碳原子的杂环氨基。上述取代基的实例包括烷基、卤素原子和离子亲水基团。
酰氨基的实例包括取代的包括取代的丙烯酰氨基。上述酰氨基优选为2-20个碳原子的酰氨基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述酰氨基的实例包括乙酰氨基、丙酰氨基、苯甲酰氨基、N-苯基乙酰氨基和3,5-二磺基苯甲酰氨基。
脲基的实例包括取代的脲基。上述脲基优选为1-20个碳原子的脲基。上述取代基的实例包括烷基和芳基。上述脲基的实例包括3-甲基脲基、3,3-二甲基脲基和3-苯基脲基。
氨磺酰氨基的实例包括取代的氨磺酰氨基。上述取代基的实例包括烷基。上述氨磺酰氨基的实例包括N,N-二丙基氨基磺酰氨基。
烷氧基碳酰氨基的实例包括取代的烷氧基碳酰氨基。上述烷氧基碳酰氨基优选为2-20个碳原子烷氧基碳酰氨基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述烷氧基碳酰氨基的实例包括乙氧基碳酰氨基。
芳氧基碳酰氨基的实例包括取代的芳氧基碳酰氨基。上述芳氧基碳酰氨基优选为7-20个碳原子的芳氧基碳酰氨基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述芳氧基碳酰氨基的实例包括苯氧基碳酰氨基。
烷基磺酰氨基和芳基磺酰氨基的实例包括取代的烷基磺酰氨基和取代的芳基磺酰氨基。上述烷基磺酰氨基和芳基磺酰氨基优选各有1-20个碳原子的烷基磺酰氨基和芳基磺酰氨基。取代基的实例包括离子亲水基团。上述烷基磺酰氨基和芳基磺酰氨基的实例包括甲基磺酰氨基、N-苯基-甲基磺酰氨基、苯磺酰氨基和3-羧基苯磺酰氨基。
杂环磺酰氨基的实例包括取代的杂环磺酰氨基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环磺酰氨基优选为1-12个碳原子的杂环磺酰氨基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述杂环磺酰氨基的实例包括2-chenyl磺酰氨基和3-吡啶磺酰氨基。
烷硫基、芳硫基和杂环硫基的实例包括取代的烷硫基、取代的芳硫基和取代的杂环硫基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述烷硫基、芳硫基和杂环硫基各优选具有1-20个碳原子。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述烷硫基、芳硫基和杂环硫基的实例包括甲硫基、苯硫基和2-吡啶基硫基。
烷基磺酰基和芳基磺酰基的实例包括取代的烷基磺酰基和取代的芳基磺酰基。烷基磺酰基和芳基磺酰基的实例分别包括甲基磺酰基和苯基磺酰基。
杂环磺酰基的实例包括取代的杂环磺酰基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环磺酰基优选为1-20个碳原子的杂环磺酰基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。上述杂环磺酰基的实例包括2-chenyl磺酰基和3-吡啶磺酰基。
烷基亚磺酰基和芳基亚磺酰基的实例包括取代的烷基亚磺酰基和取代的芳基亚磺酰基。烷基亚磺酰基和芳基亚磺酰基的实例分别包括甲基亚磺酰基和苯基亚磺酰基。
杂环亚磺酰基的实例包括取代的杂环亚磺酰基。杂环的实例包括上述关于杂环基团列出的那些杂环。上述杂环亚磺酰基优选为1-20个碳原子的杂环亚磺酰基。上述取代基的实例包括离子亲水基团。杂环亚磺酰基的实例包括4-吡啶基亚磺酰基。
氨磺酰基的实例包括取代的氨磺酰基。上述取代基的实例包括烷基。上述氨磺酰基的实例包括二甲基氨基磺酰基和二-(2-羟基乙基)氨磺酰基。
在式(1)结构中,特别优选的是一种由下式(1a)表示的结构:
式(1a)
其中R1、R2、R5和R6的定义如式(1)中的。
R3和R4各自独立地表示氢原子或一种取代基,取代基表示脂肪族基团、芳香族基团、杂环基团、酰基、烷氧基碳酰基、芳氧基碳酰基、氨基甲酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基或氨磺酰基。这些取代基中优选的是氢原子、芳香族基团、杂环基团、酰基、烷基磺酰基或芳基磺酰基,特别是氢原子、芳香族基团和杂环基团。
Z1表示吸电子基团,其哈米特(Hammett)取代基常数σp值为0.20或以上,优选Z1吸电子基团具有的σp值为0.30或更大,更优选为0.45或更大,特别优选为0.60或更大,但优选不大于1.0。取代基的具体优选实例包括稍后描述的吸电子取代基,并且在这些吸电子取代基中优选的是C2-C20酰基、C2-C20烷基氧基碳酰基、硝基、氰基、C1-C20烷基磺酰基、C6-C20芳基磺酰基、C1-C20氨基甲酰基和C1-C20卤代烷基。在这些吸电子取代基中,特别优选的是氰基、C1-C20烷基磺酰基和C6-C20芳基磺酰基,最优选的为氰基。
Z2表示氢原子或一种取代基,并且所述取代基表示脂肪族基团、芳香族基团或杂环基团。优选Z2是脂肪族基团,更优选为C1-C6烷基。
Q表示氢原子或一种取代基,并且所述取代基表示脂肪族基团、芳香族基团或杂环基团。具体地,优选Q为由形成5-至8-元环需要的一组非金属原子形成的基团。上述5-至8-元环可被取代,可以是饱和环或可以有不饱和键。这些5-至8-元环中特别优选的是芳香族基团和杂环基团。非金属原子的优选实例包括氮原子、氧原子、硫原子或碳原子。这些环结构的具体实例包括苯环、环戊烷环、环己烷环、环庚烷环、环辛烷环、环己烯环、吡啶环、嘧啶环、吡嗪环、哒嗪环、三嗪环、咪唑环、苯并咪唑环、噁唑环、苯并噁唑环、噻唑环、苯并噻唑环、环氧乙烷环、环丁砜环、及thiane环等。
有关式(1a)中所述的取代基的氢原子可被取代。取代基的实例包括有关式(1)中列出的取代基以及关于G、R1和R2中示例的基团和离子亲水基团。
下文将进一步说明这里使用的哈米特取代基常数σp值。哈米特法则是由L.P.哈米特在1935提出的经验法则,它定量地讨论苯系衍生物中取代基对反应或平衡的影响,并且现在此经验法则的有效性已得到广泛的承认。哈米特法则中需要的取代基常数是σp值和σm值,很多一般的文献中都可以找到这些值,对于这些值的详细情况可参考J.A.Dean的《Lange化学手册》12版,1979年(Mc Graw-Hill出版),以及《Kagaku no Ryoiki(化学领域)》特别版,122节,96-103页,1979年(Nankodo)。本发明中,由哈米特取代基常数σp定义和说明这些取代基,但这并不意味上述文献中找到的已知值对某些取代基而言没有限制,并且不言而喻的是,即使该值是文献中未知的,但当根据哈米特法则测定时,它们包含仍可能落入规定的范围的取代基。此外,本发明式(1a)的化合物包括那些不是苯衍生物的化合物,并且作为指示取代基电子效应的标准,这里使用的σp值与取代位置无关。本发明中,σp值是在这种意义上使用的。
哈米特取代基常数σp值为0.60或更大的吸电子基团的实例包括氰基、硝基和烷基磺酰基(如甲基磺酰基、芳基磺酰基(如苯基磺酰基))。
哈米特取代基常数σp值为0.45或更大的吸电子基团的实例除了上述基团外,包括酰基(如乙酰基)、烷氧基碳酰基(如十二烷氧基碳酰基)、芳氧基碳酰基(如间氯苯氧基碳酰基)、烷基亚磺酰基(如正丙基亚磺酰基)、芳基亚磺酰基(如苯基亚磺酰基)、氨磺酰基(如N-乙基氨磺酰基、N,N-二甲基氨磺酰基)、及卤代烷基(如三氟甲基)。
哈米特取代基常数σp值为0.30或更大的吸电子基团的实例除了上述基团外,包括酰氧基(如乙酰氧基)、氨基甲酰基(如N-乙基氨基甲酰基、N,N-二丁基氨基甲酰基)、卤代烷氧基(如三氟甲氧基)、卤代芳氧基(如五氟苯氧基)、磺酰氧基(如甲基磺酰氧基)、卤代烷硫基(如二氟甲硫基)、被两个或更多个σp值为0.15或更大的吸电子基团取代的芳基(如2,4-二硝基苯基、五氟苯基)、以及杂环基团(如2-苯并噁唑基、2-苯并噻唑基、1-苯基-2-苯并咪唑基)。
哈米特取代基常数σp值为0.20或更大的吸电子基团的具体实例除了上述基团外,还包括卤素原子。
关于式(1)表示的偶氮染料特别优选的取代基的结合,优选R5和R6各自为氢原子、烷基、芳基、杂环基、磺酰基或酰基,更优选为氢原子、芳基、杂环基或磺酰基,最优选为氢原子、芳基、或杂环基。但R5和R6不同时都是氢原子。
优选G是氢原子、卤素原子、烷基、羟基、氨基或酰氨基,更优选为氢原子、卤素原子、氨基或酰氨基,最优选为氢原子、氨基或酰氨基。
优选A是吡唑环、咪唑环、异噻唑环、噻二唑环或苯并噻唑环,更优选为吡唑环或异噻唑环,最优选为吡唑环。
B1和B2分别为=CR1-或-CR2=,其中优选R1和R2各是氢原子、烷基、卤素原子、氰基、氨基甲酰基、羧基、羟基、烷氧基或烷氧基碳酰基,更优选是氢原子、烷基、羧基、氰基或氨基甲酰基。
关于式(1)表示的化合物中优选取代基的结合,优选化合物的各种取代基中的至少一个取代基是上述优选的基团,更优选化合物的各种取代基中的多个取代基是上述优选的基团,及最优选化合物中的全部各取代基都是上述优选的基团。
下面(表1)-(表13)将给出式(1)表示的偶氮染料的具体实例,但本发明使用的偶氮染料不受下列实例的限制。
本发明的喷墨记录墨水(也被称作“本发明的墨水”)包含溶解或分散在水性介质中的上述的偶氮染料中的至少一种,优选其量为0.2-20重量%,更优选0.5-15重量%。此外,优选偶氮染料在20℃的水中的溶解度(或稳定状态的分散度)为5重量%或更大,更优选10重量%或更大。
用于本发明具有上述偶氮基团的洋红色染料的染料氧化电位,在墨水水性介质中比相对于饱和甘汞电极的1.0V更正向,优选比相对于饱和甘汞电极的1.1V更正向,特别优选比1.2V更正向。作为提高电位的方法,这里可使用:一种方法,它涉及从上述优选的结构要求条件中选择,即选择染料结构类型中具有(杂环A)-N=N-(杂环B)表示的生色团;一种方法,它涉及选择包含偶氮基团的偶氮染料,该偶氮基团含有直接连接到其至少一端上作为偶联成分的芳香族含氮6-元杂环;一种方法,它涉及选择具有含芳香族环氨基或杂环氨基的结构作为助色团的偶氮染料;或一种涉及偶氮染料在α-位脱氢的方法。特别是上述式(1)的染料具有正电位。其相当详细地描述于日本专利申请2001-254878中。
这里可以使用的测量氧化电位方法的实例包括:各种在溶解染料的水溶液或混合水的溶剂体系中使用SCE(标准饱和甘汞电极)作参比电极的测量方法,如使用石墨电极或铂电极作工作电极的DC极谱法、使用滴汞电极的极谱法、循环伏安法(CV)、转环圆片电极方法及梳形电极方法等。使用上述测量方法,氧化电位是在如二甲基甲酰胺及乙腈的溶剂中作为相对于SCE(标准饱和甘汞电极)的值测定的,溶剂中含有支持电解质如高氯酸钠和高氯酸四丙基铵盐,其中溶解有数量为1×10-4-1×10-6mol·dm-3的测试标样。此外,可根据氧化电位或测试标样的溶解度适当选择这里所使用的支持电解质和溶剂。在Akira Fujishima等人的《电化学测定方法》,Gihodo,1984年,101-118页中叙述了可以使用的支持电解质和溶剂。
由于溶液间的电位差效应、样品溶液的液态阻力等原因,氧化电位值可能会以毫伏级偏离,但通过使用标准样品(如氢醌)来对它进行校正,可以保证由此测定电位值的可再现性,且使用上述任何电位测量方法都可得到相同的测定结果。
氧化电位比相对于饱和甘汞电极的1.0V更正向的偶氮染料抗氧化性的另一个标准是关于臭氧气体的加速褪色速度常数,并且优选偶氮染料的加速褪色速度常数为5.0×10-2[hr-1]或更小,优选为3.0×10-2[hr-1]或更小,更优选为1.5×10-2[hr-1]或更小。
为了测定对臭氧气体的加速褪色速度常数,仅用墨水在反射图像接收介质上打印得到图像,该图像上的着色区域显示了墨水在主要光谱吸收范围的颜色,通过状态A过滤器测定的反射密度为0.90-1.10,该着色区域被选作起始密度点,其起始密度被定义为开始密度(=100%)。使用臭氧褪色试验机促使该图像褪色,其中试验机中臭氧浓度总保持在5mg/L,测定图像密度达到起始密度的80%时所需要的时间,然后确定了这样测定的时间的倒数[小时-1],并假定褪色密度和时间之间的关系遵循一级反应速度等式,把时间的倒数[小时-1]定义为褪色反应速度常数。因此,这样测定的褪色速度常数是用这种墨水打印的着色区域的褪色速度常数,但将此值在本说明书中用作墨水的褪色速度常数。
作为测试打印片,可使用一种根据JIS代码2223在其上打印了黑色矩形标志的打印片、一种Macbeth图表的梯度色片或一种能够给出测定区域的任意梯度密度打印片。
为测量而打印的反射图像(梯度色片)的反射密度,是用光密度计测量通过状态A过滤器的光所确定的密度,此光密度计符合国际标准ISO5-4(反射密度的几何状态)。
测定对于臭氧气体的加速褪色速度常数用的试验室中配备有臭氧发生器(如高电压释放型,通过对干燥空气施加交流电电压来运转),此臭氧发生器能够将内部臭氧气体浓度总维持在5mg/L,及将换气温度调节到25℃。
该加速褪色速度常数是指示了被环境中有氧化性气氛氧化的难易程度,有氧化性气氛如光化学烟雾、汽车尾气、来自家具涂层表面及地毯等的有机蒸汽、以及日光房间中的框架内部产生的气体等,并且臭氧气体代表了这些有氧化性气氛。
下面将说明洋红色墨水的色调。由色调的观点出发,优选洋红色墨水具有的最大吸收波长λmax为500-580nm,并在最大吸收波长的长波长和短波长两侧具有小的半宽,即具有尖锐的吸收光谱。这在JP-A-2002-309133中有详细叙述。此外,通过在α-位引入甲基,可实现吸收的尖锐化。
为了调整颜色色调或类似的目的,除了上述根据本发明的特殊偶氮染料外,本发明洋红色墨水还可包含掺入其中的其他染料。此外,为了形成全色墨水组,本发明洋红色墨水与青色墨水、黄色墨水和黑色墨水结合使用,并且这些染料包含各自的色料。下文将给出可以和洋红色墨水结合使用的这些染料的实例。
黄色染料的实例包括:含有苯酚、萘酚、苯胺、吡唑啉酮、吡啶酮或闭链型活性亚甲基化合物作偶联成分的芳基或杂环偶氮染料;含有闭链型活性亚甲基化合物作偶联成分的偶氮甲碱染料;次甲基染料如亚苄基染料和单次甲基氧杂菁染料;及醌基染料如萘醌染料和蒽醌染料。其他黄色染料的实例包括奎诺酞酮染料、硝基-亚硝基染料、吖啶染料及吖啶酮染料。这些染料只有当生色团部分离解时才可呈现黄色,并且这种情况下抗衡阳离子可以是无机阳离子如碱金属阳离子、及铵阳离子或有机阳离子如吡啶鎓和季铵盐、或可作为部分结构包含在聚合物阳离子中。
洋红色染料的实例包括:含有苯酚、萘酚或苯胺作偶联成分的芳基或杂环偶氮染料;含有吡唑啉酮或吡唑三唑作偶联成分的偶氮甲碱染料;次甲基染料如亚芳基染料;苯乙烯基染料;暗菁(melocyanine)染料和氧杂菁染料;碳鎓染料如二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料和呫吨染料;醌基染料如萘醌、蒽醌和蒽素吡啶酮;及稠环染料如二噁嗪染料。这些染料只有当生色团部分离解时才可呈现洋红色,并且,这种情况下,抗衡阳离子可以是无机阳离子如碱金属阳离子、及铵阳离子或有机阳离子如吡啶鎓和季铵盐、或可作为部分结构包含在聚合物阳离子中。
青色染料的实例包括:偶氮甲碱染料如靛苯胺染料和靛酚染料;聚甲炔(polymethine)染料如花青染料、氧杂菁染料和暗菁染料;碳鎓染料如二苯基甲烷染料、三苯基甲烷染料和呫吨染料;酞菁染料;蒽醌染料;含有苯酚、萘酚或苯胺作偶联成分的芳基或杂环偶氮染料;及靛蓝-硫靛染料。这些染料只有当生色团部分离解时才可呈现青色,并且,这种情况下,抗衡阳离子可以是无机阳离子如碱金属阳离子、及铵阳离子或有机阳离子如吡啶鎓和季铵盐、或可作为部分结构包含在聚合物阳离子中。
备选地,可使用黑色染料如多偶氮染料。
本发明中使用的含有偶氮染料的染料基本上是水溶性的或水分散性的。相当详细地,染料在水中20℃的溶解度或分散度是2重量%或以上,优选地5重量%或以上。
其他水溶性染料的实例包括直接染料、酸性染料、食品染料、碱性染料和活性染料等。这些水溶性染料优选的实例包括:
C.I.直接红2、4、9、23、26、31、39、62、63、72、75、76、79、80、81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、21、223、224、225、226、227、232、233、240、241、242、243、247;
C.I.直接紫7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100、101;
C.I.直接黄8、9、11、12、27、28、29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、86、87、93、95、96、98、100、106、108、109、110、130、132、142、144、161、163;
C.I.直接蓝1、10、15、22、25、55、67、68、71、76、77、78、80、84、86、87、90、98、106、108、109、151、156、158、159、160、168、189、192、193、194、199、200、201、202、203、207、211、213、214、218、225、229、236、237、244、248、249、251、252、264、270、280、288、289、291;
C.I.直接黑9、17、19、22、32、51、56、62、69、77、80、91、94、97、108、112、113、114、117、118、121、122、125、132、146、154、166、168、173、199;
C.I.酸性红35、42、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、151、154、158、249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、336、337、361、396、397;
C.I.酸性紫5、34、43、47、48、90、103、126;
C.I.酸性黄17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、79、110、127、135、143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222、227;
C.I.酸性蓝9、25、40、41、62、72、76、78、80、82、92、106、112、113、120、127:1、129、138、143、175、181、205、207、220、221、230、232、247、258、260、264、271、277、278、279、280、288、290、326;
C.I.酸性黑7、24、29、48、52:1、172;
C.I.活性红3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、49、55;
C.I.活性紫1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33、34;
C.I.活性黄2、3、13、14、15、17、18、23、24、25、26、27、29、35、37、41、42;
C.I.活性蓝2、3、5、8、10、13、14、15、17、18、19、21、25、26、27、28、29、38;
C.I.活性黑4、5、8、14、21、23、26、31、32、34;
C.I.碱性红12、13、14、15、18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45、46;
C.I.碱性紫1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40、48;
C.I.碱性黄1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、39、40;
C.I.碱性蓝1、3、5、7、9、22、26、41、45、46、47、54、57、60、62、65、66、69、71;
C.I.碱性黑8,等等。
此外,本发明洋红色墨水或与其结合形成墨水组的其他墨水可与颜料结合使用。
对于本发明使用的颜料,可以利用商购产品及各种文献中列出的已知化合物。这些文献的实例包括:《颜色索引》(染料和印染学会编辑);《Kaitei Shinban Ganryo Binran(颜料手册修订版)》,日本颜料技术协会编辑,1989年;《Saishin Ganryo Ouyou Gijutsu(现代颜料应用技术)》,CMC出版,1986年;《Insatsu Inki Gijutsu(打印墨水技术)》,CMC出版,1984年;及W.Herbst,K.Hunger,:《工业有机颜料》,VCHVerlagsgesellschaft出版,1993年。这些颜料的具体实例包括:有机颜料如偶氮颜料(如偶氮色淀颜料、不溶性偶氮颜料、稠合偶氮颜料、螯合偶氮颜料);多环颜料(如酞菁颜料、蒽醌基颜料、苝基颜料、perynone基颜料、靛蓝基颜料、喹吖啶酮基颜料、二噁嗪基颜料、异吲哚啉酮基颜料、奎诺酞酮基颜料、二酮基吡咯并吡咯基颜料);染色色淀颜料(如酸性或碱性染料色淀颜料)和吖嗪颜料等;以及无机颜料如黄色颜料(如C.I.颜料黄34、37、42、53)、红色颜料(如C.I.颜料红101、108)、蓝色颜料(如C.I.颜料蓝27、29、17:1)、黑色颜料(如C.I.颜料黑7、磁性铁黑等)及白色颜料(如C.I.颜料白4、6、18、21等)。
优选使用蓝色或青色颜料作为具有适合图像形成色调的颜料,如酞菁颜料、蒽醌基阴丹酮颜料(如C.I.颜料蓝60等)和染色色淀颜料基三芳基碳鎓颜料,特别是酞菁颜料(酞菁颜料优选的实例包括铜酞菁如C.I.颜料蓝15:1、15:2、15:3、15:4和15:6;单氯酞菁;低氯化铜酞菁;铝酞菁如列于欧洲专利860475中的颜料;无金属的酞菁如C.I.颜料蓝16;及Zn、Ni或Ti作中心金属的酞菁。这些酞菁染料中,特别最优选的是C.I.颜料蓝15:3、15:4和铝酞菁)。
红色或紫色颜料的优选实例包括:偶氮颜料(这种颜料的优选实例包括C.I.颜料红3、5、11、22、38、48:1、48:2、48:3、48:4、49:1、52:1、53:1、57:1、63:2、144、146、184。这些颜料中特别优选的是C.I.颜料红57:1、146、184);喹吖啶酮基颜料(这种颜料优选的实例包括C.I.颜料红122、192、202、207、209和C.I.颜料紫19、42。这些颜料之中,特别优选的是C.I.颜料红122);染色色淀基三芳基碳鎓颜料(这种颜料的优选实例包括呫吨基C.I.颜料红81:1、C.I.颜料紫1、2、3、27、39);二噁嗪基颜料(如C.I.颜料紫23、37);二酮基吡咯并吡咯基颜料(如C.I.颜料红254);苝颜料(如C.I.颜料紫29);蒽醌基颜料(如C.I.颜料紫5:1、31、33);及硫靛基颜料(如C.I.颜料红38、88)。
黄色颜料的优选实例包括:偶氮颜料(这种颜料的优选实例包括单偶氮颜料基颜料如C.I.颜料黄1、3、74、98;双偶氮颜料基颜料如C.I.颜料黄12、13、14、16、17、83;普通偶氮基颜料如C.I.颜料黄93、94、95、128、155;和苯并咪唑酮基颜料如C.I.颜料黄120、151、154、156、180。这些颜料中,特别优选的是那些由除了联苯胺基化合物外的原料制备的颜料);异吲哚啉-异吲哚啉酮基颜料(这种颜料的优选实例包括C.I.颜料黄109、110、137、139)、奎诺酞酮颜料(这种颜料优选的实例包括C.I.颜料黄138等);以及黄烷士酮颜料(如C.I.颜料黄24等)。
黑色颜料优选的实例包括无机颜料(这种颜料优选的实例包括碳黑及磁性铁黑)及苯胺黑。
除了这些颜料,可使用橙色颜料(C.I.颜料橙13、16等)和绿色颜料(C.I.颜料绿7等)。
可在本技术中使用的颜料可以是如上述未处理的颜料,或可以是表面处理过的颜料。可以建议以下方法作为表面处理方法:包括表面涂上树脂或蜡的方法、包括附加表面活化剂的方法、包括颜料表面结合活性物质(如硅烷偶联剂、环氧化合物产生的自由基、聚异氰酸酯、或重氮盐)的方法等,并且这些方法在下列文献和专利中有说明。
(i)Kinzoku Sekken no Seishitsu to Ouyou(金属皂的性能和应用)(Saiwai Shobo);
(ii)Insatsu Inki Insatsu(使用打印墨水打印)(CMC Shuppan,1984);
(iii)Saishin Ganryo Ouyou Gijutsu(现代颜料应用技术)(CMC,1986);
(iv)美国专利5,554,739、5,571,311;
(v)日本专利JP-A-9-151342、JP-A-10-140065、JP-A-10-292143、JP-A-11-166145。
特别是,通过美国专利(iv)中公开的重氮盐与碳黑反应制备的自分散颜料及根据日本专利(v)中公开的方法制备的胶囊化颜料,有利于在在墨水中不使用另外使用分散剂的条件下得到分散稳定性。
本发明中,颜料可被分散剂进一步分散。可依赖于所使用的颜料使用任何已知的化合物作为这种分散剂。如表面活性剂型低分子分散剂或聚合物型分散剂。这些分散剂的实例包括JP-A-3-69949和欧洲专利549,486中公开的分散剂。为了促进颜料对所使用分散剂的吸附,可加入称作增效剂的颜料衍生物。
可在本技术中使用的颜料分散后的颗粒直径优选为0.01μ-10μ,更优选0.05μ-1μ。
作为分散颜料的方法,可使用已知的用于制备墨水或调色剂的分散技术。分散机械的实例包括垂直或水平的振动研磨机、超微磨碎机、胶体研磨机、球磨机、三辊研磨机、珠磨机、超级研磨机、叶轮激动器、分散机、KD研磨机、负阻管(dynatron)和压力捏合机等。这些分散机械的详细资料描述于《Saishin Ganryo Ouyou Gijutsu(现代颜料应用技术)》,CMC,1986年。
下文说明可掺入本发明喷墨记录墨水的表面活性剂。
本发明喷墨记录墨水中可掺入表面活性剂,以调节墨水的液体物理性能,使得墨水有可能具有提高的喷射稳定性,及因此具有出色的效果如提高图像的耐水性和预防墨水打印后的色料扩散。
表面活性剂的实例包括:阴离子表面活性剂如十二烷基硫酸钠、十二烷氧基磺酸钠和烷基苯磺酸钠等;阳离子表面活性剂如氯化十六烷基吡啶鎓盐、三甲基十六烷基氯化铵和四丁基氯化铵等;及非离子表面活性剂如聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯萘基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚等。这些表面活性剂中,特别优选的是非离子表面活性剂。
表面活性剂的含量为墨水量的0.001重量%-15重量%,优选为0.005重量%-10重量%,更优选为0.01重量%-5重量%。
本发明中,表面活性剂还在需要下文说明的色料乳剂分散时及当被用作表面张力调节剂时使用,并且因此将进一步在相应的参考中说明。
通过在水性介质中溶解和/或分散上述偶氮染料和表面活性剂,可制备本发明喷墨记录墨水。本发明使用的术语“水性介质”是指水或水的混合物,并且少量的与水可混溶的有机溶剂,所述少量有机溶剂可任意包含结合其中的添加剂如湿润剂、稳定剂和防腐剂。
本发明可以使用的与水可混溶的有机溶剂实例包括醇类(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、苯甲醇),多价醇(如1,2-亚乙基二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、双丙甘醇、聚丙二醇、丁二醇、己二醇、戊二醇、甘油、己三醇、硫二甘醇),二醇衍生物(如乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单丁醚、双丙甘醇单甲醚、三甘醇单甲醚、乙二醇二乙酸酯、乙二醇单甲醚乙酸酯、三甘醇单甲醚、三甘醇单乙醚、乙二醇单苯醚),胺类(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、四甲基丙二胺),及其他极性溶剂(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、丙酮)。可结合使用两种或多种与水可混溶的有机溶剂。
如果上述偶氮染料是油溶性的,它可以以在高沸点的有机溶剂中的溶液形式乳液分散于水性介质中。
本发明使用的高沸点有机溶剂的沸点为150℃或以上,优选170℃或以上。
高沸点有机溶剂的实例包括:苯二甲酸酯(如邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二环己基酯、邻苯二甲酸二-(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸癸基酯、间苯二甲酸双(2,4-二-叔戊基苯基)酯、邻苯二甲酸双(1,1-二乙基丙基)酯);磷酸酯或膦酸酯(如磷酸二苯酯、磷酸三苯酯、磷酸三甲苯酯、磷酸(2-乙基己基二苯基)酯、磷酸(二辛基丁基)酯、磷酸三环己基酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、磷酸三(十二烷基)酯、磷酸(二-2-乙基己基苯基)酯);苯甲酸酯(如苯甲酸(2-乙基己基)酯、2,4-二氯苯甲酸酯、苯甲酸十二烷基酯、2-乙基己基-对羟基苯甲酸酯);酰胺类(如N,N-二乙基十二烷酰胺、N,N-二乙基月桂酰胺);醇类或酚类(如异十八烷醇、2,4-二-叔戊基苯酚);脂肪族酯类(如琥珀酸二丁氧基乙基酯、琥珀酸(二-2-乙基己基)酯、十四烷酸(2-己基癸基)酯、柠檬酸三丁酯、壬二酸二乙酯、乳酸异十八烷基酯、柠檬酸三辛酯);苯胺衍生物(如N,N-二丁基-2-丁氧基-5-叔辛基苯胺等);氯化石蜡(如氯含量为10%-80%的石蜡);均苯三酸酯(如均苯三酸三丁酯);十二烷基苯;二异亚丙基萘;酚类(如2,4-二-叔戊基苯酚、4-十二烷氧基苯酚、4-十二烷氧基碳酰苯酚、4-(4-十二烷氧基苯基磺酰)苯酚);羧酸(如2-(2,4-二-叔戊基苯氧基丁酸、2-乙氧基辛烷癸酸);及烷基磷酸(如二-2-(乙基己基)磷酸、二苯基磷酸)等。可以使用高沸点有机溶剂的量按重量计为油溶性染料的0.01-3倍,优选0.01-1.0倍。
这些高沸点有机溶剂可单独使用,或者以其两种或多种的混合物使用(如磷酸三甲苯基酯和邻苯二甲酸二丁酯、磷酸三辛酯和癸二酸二(2-乙基己基)酯、邻苯二甲酸二丁酯和聚(N-叔丁基丙烯酰胺))。
除了上述高沸点有机溶剂外,本发明使用的这些化合物的实例和/或这些高沸点有机溶剂的合成方法描述于美国专利2,322,027、2,533,514、2,772,163、2,835,579、3,594,171、3,676,137、3,689,271、3,700,454、3,748,141、3,764,336、3,765,897、3,912,515、3,936,303、4,004,928、4,080,209、4,127,413、4,193,802、4,207,393、4,220,711、4,239,851、4,278,757、4,353,979、4,363,873、4,430,421、4,430,422、4,464,464、4,483,918、4,540,657、4,684,606、4,728,599、4,745,049、4,935,321、5,013,639;欧洲专利276,319A、286,253A、289,820A、309,158A、309,159A、309,160A、509,311A、510,576A;东德专利147,009、157,147、159,573、225,240A,英国专利2,091,124A;JP-A-48-47335、JP-A-50-26530、JP-A-51-25133、JP-A-51-26036、JP-A-51-27921、JP-A-51-27922、JP-A-51-149028、JP-A-52-46816、JP-A-53-1520、JP-A-53-1521、JP-A-53-15127、JP-A-53-146622、JP-A-54-91325、JP-A-54-106228、JP-A-54-118246、JP-A-55-59464、JP-A-56-64333、JP-A-56-81836、JP-A-59-204041、JP-A-61-84641、JP-A-62-118345、JP-A-62-247364、JP-A-63-167357、JP-A-63-214744、JP-A-63-301941、JP-A-64-9452、JP-A-64-9454、JP-A-64-68745、JP-A-1-101543、JP-A-1-102454、JP-A-2-792、JP-A-2-4239、JP-A-2-43541、JP-A-4-29237、JP-A-4-30165、JP-A-4-232946、JP-A-4-346338等。
上述高沸点有机溶剂的用量按重量为油溶性染料的0.01-3.0倍,优选0.01-1.0倍。
本发明中,油溶性染料和高沸点有机溶剂的使用形式为在水性介质中分散的浮液的形式。在乳剂分散的过程中,从乳化性的观点出发,在某些情况下可使用低沸点有机溶剂。作为这种低沸点有机溶剂,可以使用的是大气压下沸点大约为30℃-150℃有机溶剂。例如优选使用有是酯类(如乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、乙酸(β-乙氧基乙基)酯、甲基溶纤剂乙酸酯);醇类(如异丙醇、正丁醇、仲丁醇);酮类(如甲基异丁基酮、甲基乙基酮、环己酮);酰胺类(如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮);醚类(如四氢呋喃、二噁烷)等,但本发明不限于这些溶剂。
油相中染料溶解在高沸点有机溶剂中,高沸点有机溶剂可随意地与主要由水组成的水相中的低沸点有机溶剂混合,这样实现的乳剂分散将油相分散成油相微小的油微滴。在此程序的过程中,如果需要,可在无论水相或油相或二者中加入稍后描述的添加剂,如表面活性剂、湿润剂、染料稳定剂、乳剂稳定剂、防腐剂和抗真菌剂。
乳化作用通常通过将油相加入到水相中来实现,但也优选使用所谓包括将水相滴加到油相中的换相乳化方法。同样,在本发明使用的偶氮染料是水溶性的而添加剂是油溶性的情况下,可使用上述乳化作用方法。
可使用各种表面活性剂来实现乳化剂分散。例如,优选阴离子表面活性剂及非离子表面活性剂,阴离子表面活性剂如脂肪族酸盐、烷基硫酸酯、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸酯、烷基磷酸酸酯、萘磺酸-甲醛水溶液缩合物和聚氧乙烯烷基硫酸酯等,及非离子表面活性剂如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基烯丙基醚、聚氧乙烯脂肪族酸酯、失水山梨醇脂肪族酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪族酸酯、聚氧乙烯烷基胺、甘油脂肪族酸酯和氧乙烯氧丙烯嵌段共聚物等。备选地,还优选使用SURFYNOLS(Air Products & Chemicals Inc.出品),它是乙炔基聚氧乙烯氧化物表面活性剂。此外,氧化胺基两性表面活性剂等如N,N-二甲基-N-烷基氧化胺也是优选的。可使用在JP-A-59-157,636的37-38页和研究公报编号(Research Disclosure No.)308119(1989)中列出的那些表面活性剂。
为了使墨水稳定化,可在乳化后立刻与上述表面活性剂结合-起加入水溶性聚合物。作为这种水溶性聚合物,可以优选使用聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺或它们的共聚物。此外,可优选使用天然的水溶性聚合物如多糖、酪蛋白和明胶等。为了稳定染料分散体,可结合使用由丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、烯烃、苯乙烯、乙烯基醚或丙烯腈聚合得到的聚乙烯基类;聚氨酯;聚酯;聚酰胺;聚脲;聚碳酸酯等,它们基本不溶于水性介质中。优选这些聚合物含有-SO3 -或-COO-。在结合使用这些基本不溶于水性介质的聚合物的情况下,优选它们的用量为高沸点有机溶剂量的20重量%或更少,优选10重量%或更少。
在进行乳剂分散来分散油溶性染料或高沸点有机溶剂制备水性墨水的情况下,一个特别重要的因素是控制水性墨水的颗粒尺寸。为了在墨喷形成图像过程中提高颜色的纯度或密度,重要的是要降低平均颗粒尺寸。优选水性墨水的体积平均颗粒尺寸为1μm或以下,更优选5nm-100nm。
通过任何已知的方法可容易地进行分散颗粒的体积平均颗粒直径和颗粒尺寸分布的测定,已知的方法如静态光散射法、动态光散射法、离心沉降法、以及《Jikken Kagaku Koza(实验化学基本原理)》第4版417-418页公开的方法。例如,用蒸馏水稀释墨水,使得墨水中颗粒浓度达到0.1%-1重量%,然后利用商购的体积平均颗粒直径测量仪器(如Microtrack UPA(由NIKKISO有限公司制备)对溶液进行测量,可容易地完成此项测定。此外,特别优选利用激光多普勒效应的动态光散射方法,因为它能够测量非常小的颗粒尺寸。
术语“体积平均颗粒直径”是指根据用颗粒体积称重的平均颗粒直径,它是通过颗粒聚集体中单个颗粒体积和直径的乘积之和除以颗粒总体积来得到的。体积平均颗粒直径的详细资料在Koubunshi Kankokai出版的Souichi Muroi的《Koubunshi Ratekkusu no Kagaku(聚合物乳胶化学)》119页中说明。
很明显粗颗粒的存在对打印性能有特别大的影响。换句话说,粗颗粒阻塞喷嘴头,或者即使颗粒没有粗到阻塞喷嘴头的程度,它们也会形成墨渍使墨水不能喷射或可能射偏,给打印性能造成严重的影响。为了防止这种故障,重要的是在所得到的墨水中将5μm或以上及1μm或以上的颗粒数分别控制到10或以下及1,000或以下。
可用任何已知的方法实施这些粗颗粒的去除,如离心分离法和精细过滤法等。此分离步骤可立即在乳剂分散后实施,或直接在将包含各种添加剂如湿润剂和表面活性剂的分散乳剂装入墨盒之前进行。
可使用机械乳化器作为有效的降低颗粒的平均颗粒直径和消除粗颗粒的设备。
对于这种乳化器,可以使用任何已知的设备如简单的搅拌器、叶轮型搅拌器、轴向搅拌器、研磨型搅拌机(如胶体研磨机等)和超声波振动器,并且特别优选使用高压均化器。
高压均化器原理的详细资料在美国专利4,533,254、JP-A-6-47264等中有说明,并且商购高压均化器的实例包括Gaulin均化器(由A.P.VGAULLN公司制造)、微型流化床装置(由MICROFLUIDEX公司制造)及altimizer(由SUGINO机械有限公司制造)等。
近年来,如美国专利5,720,551公开的一种高压均化器,其原理为将材料在超高压射流下雾化,在本发明乳剂分散中是特别有用的。使用超高压射流的乳化器的实例是De BEE2000(由BEE INTERNATIONAL有限公司制造)。
高压乳剂分散器进行乳化的压力为50MPa或以上,优选为60MPa或以上,更优选为180MPa或以上。
例如在涉及乳化作用的方法中,通过搅拌乳化器接着经过高压均化器,这样两种或多种乳化器结合使用是特别优选的。备选地,优选使用的方法包括使用这样一种乳化器并加入添加剂如湿润剂和表面活性剂将材料乳剂分散,然后在装入墨盒前再次将墨水通过高压均化器。
在染料组合物除了高沸点有机溶剂外还包含掺入其中的低沸点有机溶剂的情况下,从乳剂稳定性和安全性/卫生的观点出发,优选除去该低沸点溶剂。可通过任何已知的方法实现低沸点溶剂的去除,这些方法取决于要去除溶剂的种类。详细一点说,可使用蒸发法、真空蒸发法、超滤法等。优选在乳化作用后尽可能迅速地立即进行去除低沸点有机溶剂的步骤。
本发明中得到的喷墨记录墨水包含适当选择的以适当量掺入其中的添加剂,如防止干燥的墨水阻塞喷嘴的干燥抑制剂、帮助墨水渗入纸张的渗透促进剂、紫外线吸收剂、氧化抑制剂、粘度调节剂、表面张力调节剂、分散剂、分散稳定剂、抗真菌剂、防锈剂、pH调节剂、防沫剂和螯合剂等。
本发明中优选使用蒸气压低于水的水溶性有机溶剂作干燥抑制剂。水溶性有机溶剂的具体实例包括多价醇如1,2-亚乙基二醇、丙二醇、二甘醇、聚乙二醇、硫二甘醇、亚二硫基二甘醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,2,6-己三醇、乙炔二醇衍生物、甘油和三羟甲基丙烷等;多价醇的低碳烷基醚如乙二醇单甲基(或乙基)醚、二甘醇单甲基(或乙基)醚、及三甘醇单乙基(或丁基)醚等;杂环化合物如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-乙基吗啉等;含硫化合物如环丁砜、二甲基亚砜和3-sulfolene等;多官能化合物如双丙酮醇和二乙醇胺等;以及尿素衍生物。这些水溶性有机溶剂中,优选的是多价醇如甘油和二甘醇等。这些干燥抑制剂可单独使用或它们两种或更多种结合使用。优选掺入墨水的干燥抑制剂的用量为10重量%-50重量%。
可在这里使用的渗透促进剂的实例包括醇类如乙醇、异丙醇、丁醇、二(三)甘醇单丁基醚和1,2-己二醇,月桂基硫酸钠,油酸钠以及非离子表面活性剂等。当这些渗透促进剂掺入墨水的量为10重量%-30重量时,它们可发挥充分的作用。这些渗透促进剂优选的用量为不出现打印色料扩散或透印的量。
本发明中用于提高图像保持力的紫外线吸收剂的实例包括如JP-A-58-185677、JP-A-61-190537、JP-A-2-782、JP-A-5-197075和JP-A-9-34057中公开的苯并三唑基化合物;JP-A-46-2784、JP-A-5-194483和美国专利3,214,463中公开的二苯甲酮基化合物;JP-B-48-30492、JP-A-56-21141和JP-A-10-88106中公开的肉桂酸基化合物;JP-A-4-298503、JP-A-8-53427、JP-A-8-239368、JP-A-10-182621和JP-T-8-501291公开的三嗪基化合物;研究公报编号24239中公开的化合物;以及吸收紫外线以发射荧光的化合物,即所谓荧光增白剂,如芪基和苯并噁唑基化合物。
本发明中,可以使用任何各种有机和金属复合物基褪色抑制剂作为用于提高图像保持力的氧化抑制剂。有机褪色抑制剂的实例包括氢醌、烷氧基苯酚、二烷氧基苯酚、苯酚、苯胺、胺类、1,2-二氢化茚、苯并二氢吡喃、烷氧基苯胺和杂环化合物;及金属复合物基褪色抑制剂的实例包括镍复合物和锌复合物。这些氧化抑制剂具体的实例包括在研究公报编号176P43的论文VI-I和J、研究公报编号15162、研究公报编号18716的左栏650页、研究公报编号36544的527页、研究公报编号307105的872页和研究公报编号15162中引用的专利中列出的化合物,以及JP-A-62-215272的127-137页列出的典型化合物化学式和实例中包括的化合物。
用于本发明的抗真菌剂的实例包括脱氢乙酸钠、苯甲酸钠、吡啶硫酮-1-氧化钠、对羟基苯甲酸乙酯、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮及它们的盐。优选这些抗真菌剂掺入墨水中的量为0.02重量%-5.00重量%。
在日本抗菌物质和抗真菌剂协会的词典编辑委员会编辑的《BokinBobizai Jiten(抗菌物质和抗真菌剂词典)》中说明了这些抗真菌剂的详细资料。
防锈剂的实例包括酸性亚硫酸盐、硫代硫酸钠、硫基乙醇酸铵、亚硝酸二异丙基铵、四硝酸季戊四醇酯、亚硝酸二环己基铵和苯并三唑。优选这些防锈剂掺入墨水中的量为0.02重量%-5.00重量%。
为了调节pH值、提供分散稳定性或类似的目的,优选本发明中使用pH调节剂。优选将墨水25℃的pH值调节到4-11的范围。当墨水的pH值低于4时,所生成的染料呈现出溶解度的退化,引起喷嘴阻塞;相反,当墨水pH值超过11时,所生成的墨水往往显示出耐水性的退化。pH调节剂的实例包括碱性pH调节剂,如有机碱和无机碱;及酸性pH调节剂如有机酸和无机酸。
上述有机碱的实例包括三乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺、二甲基乙醇胺等。上述无机碱的实例包括碱金属的氢氧化物(如氢氧化钠、氢氧化锂、氢氧化钾);碱金属的碳酸盐(如碳酸钠、碳酸氢钠);以及铵。此外,上述有机酸的实例包括乙酸、丙酸、三氟乙酸、烷基磺酸等。上述无机酸的实例包括盐酸、硫酸、磷酸等。
提及本发明喷墨记录墨水的制备方法,制备喷墨记录墨水的方法包括在介质中溶解和/或分散至少一种上述式(1)表示的染料,该方法包括一个至少使用超声振动的步骤,以获得有效的稳定性,这样提高了喷射稳定性或色调。
本发明中,为了除去泡沫,在制备墨水过程中预先施加的超声波能量相当于或大于记录头所承受的能量,以防止记录头施加到墨水上的压力产生泡沫。
超声振动的超声波的频率通常为20kHz或以上,优选40kHz或以上,更优选50kHz。超声波振动施加到溶液上的能量通常是2×107J/m3或以上,优选为5×107J/m3或以上,更优选为1×108J/m3或以上。施加超声波振动的时间通常是大约10分钟-1小时。
可以在染料加入介质后的任何时间实施施加超声波振动的步骤,以便发挥其效果。即使在墨水储存过后施加超声波振动也能发挥其作用。然而,优选在介质中溶解和/或分散染料的过程中施加超声波振动,因为能更加发挥其去除泡沫的作用,而且超声波振动能加速染料在介质中的溶解和/或分散。
换句话说,无论在染料溶解和/或分散在介质中的步骤过程之中或之后,都可实施上述至少应用超声波振动的步骤。换句话说,上述至少应用超声波振动的步骤可在墨水制备之后及产品完成之间任意地进行一次或多次。
本发明中,在介质中溶解和/或分散染料的步骤,优选包括在全部介质的一部分中溶解上述染料的步骤及加入其余介质的步骤,优选至少在上述任何步骤中应用超声波振动,更优选至少在全部介质的一部分中溶解染料的步骤中应用超声波振动。
上述加入其余介质的步骤可以由单个步骤或多个重步骤组成。
此外,优选根据本发明制备墨水的方法伴有加热除泡或减压除泡,以便提高从墨水中除去气泡的效果。优选在将其余介质加到溶液中的步骤同时或之后进行热除泡或真空除泡。
在给予超声波振动的步骤中产生超声波振动的设备的实例包括已知的设备如超声波分散机。
本发明中,优选介质是水或水性介质,此水性介质是水和与水可混溶的有机溶剂的混合物。
在制备本发明墨水组合物的方法中,为了改进稳定性和色调,重要的是通过过滤实现除去作为固含物的灰尘的步骤。此项工作需用过滤器,作为这种过滤器,这里使用的过滤器具有的有效孔径为1μm或更小,优选为0.05μm-0.3μm,特别优选为0.25μm-0.3μm。这里使用的过滤器材料可以是任何各种材料,并且明确地说,在用于水溶性染料墨水的情况下,优选使用为水性溶剂制备的过滤器。特别是,优选使用由聚合物材料制成的夹套型过滤器,它不易带来灰尘。可用泵抽吸溶液通过夹套来实现过滤,或可在压力下或减压下实现过滤。
过滤经常伴随截留溶液中的空气。因为这样截留的空气泡通常会在喷墨记录中引起对图像的干扰,本发明另外提供了消泡步骤。作为消泡方法,这里可使用各种方法如超声波消泡和真空消泡方法。
优选这些工作在如无尘室、无尘工作台等空间里进行,以防止工作过程中被灰尘污染。本发明中,这些工作在清洁程度为100级或更低的空间里进行。
本发明墨水25℃的粘度优选为1-30mPa·s。更优选为2-15mPa·s,特别优选为2-10mPa·s。当墨水粘度超过30mPa·s时,所生成的记录图像固定的速度降低,以及所生成的墨水呈现的喷射能力退化。当墨水粘度低于1mPa·s时,所生成的记录图像会出现色料扩散,由此呈现出质量的降低。
可通过控制墨水溶剂的加入量任意地进行粘度的调整。墨水溶剂的实例包括甘油、二甘醇、三乙醇胺、2-吡咯烷酮、二甘醇单丁醚和三甘醇单丁醚。
调节粘度的墨水溶剂的加入量优选地为喷墨记录墨水的5-70重量%,更优选为10-60重量%。此外可结合使用两种或更多种墨水溶剂。
此外本发明中可使用粘度调节剂。粘度调节剂的实例包括纤维素、水溶性聚合物如如聚乙烯醇及非离子表面活性剂。这些粘度调节剂的详细资料在1999年Gijutsu Joho Kyoukai出版的《Nendo Chousei Gijutsu(粘度调节技术)》中论文9中、及1997年CMC出版的《Inku Jetto PurintayouKemikaruzu(98zouho)-Zairyou no Kaihatsu Doko/Tenbo Chousa(喷墨打印机用的化学品(98扩大版)-材料发展的趋向和目标研究)》162-174页中有说明。
液体粘度的测定方法在JIS Z8803中有详细叙述,但可使用商购粘度计简单地测定液体粘度。旋转粘度计的实例包括Tokyo Keiki Kogyo K.K制造的B型粘度计和E型粘度计。本发明中,使用VM-100A-L型振动粘度计(由YAMAICHI电子有限公司制造)测定25℃的粘度。粘度的单位是Pa·s。然而一般使用mPa·s。
用于本发明的喷墨记录墨水具有的静态表面张力优选在25℃为25-50mN/m。更优选在25℃为30-40mN/m。当墨水的静态表面张力超过50mN/m时,所生成的墨水在打印质量如喷射稳定性和耐色料扩散方面呈现出剧烈的退化,以及在颜色混合过程中出现须状(如当黑色文字符号打印到实体青色图像上时,从黑色文字符号处可能产生丝状色料扩散)。相反,当墨水的静态表面张力低于25mN/m时,所生成的墨水喷射可能附着在硬表面上,造成打印缺陷。
静态表面张力测量的方法有已知的毛细管上升法、滴下法和环状法,但本发明使用垂直板法作为静态表面张力的测量方法。垂直板法的原理将在下面说明。
垂直地悬挂薄玻璃板或铂板同时将其一部分浸入液体中,液体的表面张力沿着接触液体的板的长度向下起作用。此力被悬挂板向上的力所平衡,通过此平衡的力来测定表面张力。
优选用于本发明的墨水的动态表面张力在25℃为25-50mN/m,更优选为30-40mN/m。当墨水的动态表面张力超过50mN/m时,所生成的墨水在打印质量如喷射稳定性和耐色料扩散方面呈现出激烈的退化,以及在颜色混合过程中出现须状。相反,当墨水的动态表面张力低于25mN/m时,所生成的墨水喷射可能附着在硬表面上,造成打印缺陷。
动态表面张力的测量方法有已知的在1977年Maruzen出版的《Shinjikken Kagaku Koza(新实验化学基本原理)18卷Kaimen to Koroido(界面和胶体)》中69-90页公开的振动喷射法、弯液面下降法和最大气泡压力法,以及已知的在JP-A-3-2064公开的液体薄膜破坏法,但在本发明中使用了气泡差压法作为动态表面张力的测量方法。原理和进行此测量法的方法将在下面说明。
溶液中加入表面活性剂并搅拌均匀,当溶液中气泡形成时就产生了新的气体-液体界面,溶液中表面活性剂分子则以恒定的速度聚集到水的表面。改变起泡速度(气泡形成的速度)。随着形成速度降低,更多的表面活性剂聚集到气泡表面,降低了气泡破裂之前不久的最大气泡压力,这样可检测相对于起泡速度的最大气泡压力(表面张力)。在本发明动态表面张力的测定中,使用大探针和小探针在溶液中形成气泡,在最大气泡压力状态测定两个探针的压力差,然后由压力差计算动态表面张力。
使用表面张力调节剂可将静态表面张力和动态表面张力调节到上述范围。
这里可利用的表面张力调节剂的实例包括非离子、阳离子或阴离子表面活性剂。阴离子表面活性剂的实例包括脂肪族酸的盐、烷基硫酸酯的盐、烷基苯磺酸盐(如烷基苯磺酸盐、石油磺酸盐)、二烷基磺基琥珀酸酯、烷基磷酸酯、萘磺酸-甲醛水溶液缩合物和聚氧乙烯烷基硫酸酯。非离子表面活性剂的实例包括乙炔基二醇(如2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)、聚氧乙烯烷基醚(如聚氧乙烯癸基醚、乙炔基二醇的环氧乙烷加合物)、聚氧乙烯脂肪族酸酯、失水山梨醇脂肪族酸酯、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪族酸酯、聚氧乙烯烷基胺类、甘油脂肪族酸酯、及氧乙烯氧丙烯嵌段共聚物。
此外,优选氧化胺基两性表面活性剂如N,N-二甲基-N-烷基氧化胺。还可使用那些在JP-A-59-157,636的37-38页和1989年研究公报编号308119中列出的表面活性剂。
优选具有双链或支链疏水部分的阴离子表面活性剂、在疏水部分中心附近有亲水基团的阴离子或非离子表面活性剂、以及具有双链或支链疏水部分的非离子表面活性剂,因为它们不容易从墨水中沉淀或分离出来,且几乎不引起的泡沫。
具有两条链或支链疏水部分的非离子表面活性剂的实例包括式(A)表示的化合物:
式(A)中,R11和R12各表示C2-C20的饱和烃,优选C4-C13饱和烃,及更优选R11和R12中碳原子数的总和为8-18。下标m为2-40,优选4-30,更优选4-20。
在1992年Takehiko Fujimoto的《Shin Kaimen Kasseizai Nyumon(表面活性剂新导论)》完全修订版107页中说明了得到式(A)表示的化合物的方法。
式(A)表示的非离子表面活性剂的实例包括聚环氧乙烷的2-丁基辛酸单端酯、十一烷-6-醇的聚环氧乙烷加合物等。
在疏水部分中心附近有亲水基团的非离子表面活性剂优选由式(B)表示的化合物:
在式(B)中,R21、R22、R23和R24各自独立地表示C1-C6、优选C1-C4烷基,以及n1和n2各表示的数使得n1和n2的总和为0-40,优选2-20。
式(B)表示的非离子表面活性剂优选的实例包括乙炔基二醇的环氧乙烷加合物(SURFYNOL系列(Air Products & Chemicals公司))等,在这些非离子表面活性剂之中,优选那些分子量为200-1,000、更优选300-900、特别是400-900的非离子表面活性剂。
在本发明喷墨记录墨水中掺入表面活性剂,可调节墨水的液体物理性能如表面张力,可提高墨水的喷射稳定性,使它能够在改善图像耐水性和防止打印墨水色料扩散方面发挥出色的作用。
为此用途,表面活性剂含量为墨水重量的0.001-15重量%,优选0.005-10重量%,更优选0.01-5重量%。
本发明墨水的特征是电导率在0.01-10S/m的范围。电导率特别优选的范围为0.05-5S/m。
可通过电极法使用商购饱和氯化钾进行电导率的测定。
墨水的电导率主要可通过水溶液的离子浓度来控制。在盐浓度高的情况下,可使用超滤膜等来脱盐。此外,当需要加入盐来调节电导率时,可加入各种有机或无机盐。
作为无机盐,可以使用无机化合物如卤化钾、卤化钠、硫酸钠、硫酸钾、硫酸氢钠、硫酸氢钾、硝酸钠、硝酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、硼酸、磷酸二氢钾和磷酸二氢钠;以及可以使用有机化合物如乙酸钠、乙酸钾、酒石酸钾、酒石酸钠、苯甲酸钠、苯甲酸钾、对甲苯磺酸钠、糖精酸钾、邻苯二甲酸钾和吡啶甲酸钠(sodium picolate)。
备选地,选择下文列出的水性介质的成分可以调节墨水的电导率。
本发明墨水的特征是粘度从25℃到10℃的变化百分率为250%或以下,及表面张力从25℃到10℃的变化百分率为130%或以下。当粘度的变化百分率超过250%或表面张力的变化百分率超过130%时,喷射稳定性明显退化。为了得到在各种气氛下稳定的喷射性能,物理性能的变化要尽可能地小,这一点是非常重要的。特别是粘度和表面张力必须严格地控制。
粘度从25℃到10℃的变化百分率优选200%或以下,更优选190%或以下;表面张力从25℃到10℃的变化百分率优选125%或以下,更优选120%或以下。
本发明中,可使用下列等式进行粘度从25℃到10℃的变化百分率和表面张力从25℃到10℃的变化百分率的计算:
(suu-1)
粘度从25℃到10℃的变化%=(10℃的粘度/25℃的粘度)×100(%)
表面张力从25℃到10℃的变化%=(10℃的表面张力/25℃的表面张力)×100(%)
根据本发明,包含洋红色染料的喷墨记录墨水具有上述的组成和墨水物理性能,使用该墨水打印的图像经受的墨水色料扩散水平低。根据本发明典型的实施方案,图像接收材料具有提供在载体上的含有白色无机颜料颗粒的图像接收层,在这种图像接收材料上,墨水的色料扩散至少在视觉清晰的距离是在视觉检不出的水平上。此外,在含有明胶硬化层作图像记录层的图像接收材料上,墨水的色料扩散至少在视觉清晰的距离也是在视觉检不出的水平上。特别是在高温和潮湿条件下储存时,使用本发明洋红色墨水绘制的图像也具有出色的耐色料扩散性。
色料扩散与染料性能及各种因素有关,这些因素如助溶剂的含量和品种、溶剂残留量、图像结构和第二种颜色(红和蓝)的交迭状态,其中助溶剂的加入是为了调整墨水的物理性能及防止墨水干燥,助溶剂如甘油、二甘醇和三甘醇单丁醚。为了改进墨水配方的耐色料扩散性,有效的是适当地选择染料、降低助溶剂的重量及优化墨水的表面张力(30-37mPa·s,优选33-37mPa·s)。
色料扩散程度依赖于图像接收纸张的品种,但本发明墨水的特征是即使改变图像接收纸张的品种,它都不引起色料扩散。
为了通过适当地设计墨水配方来改进耐色料扩散性,优选使用染料溶解度低的溶剂。在本发明染料的实例中,优选使用甘油和PFG(丙二醇单丙醚)。另一种改进耐色料扩散性的方法是提高媒染能力,及因此引入媒染结合剂化合物。从某种细节上说,可使用甜菜碱化合物提高媒染剂和染料之间的相互作用。
喷墨记录墨水制备方法的详细资料描述于JP-A-5-148436、JP-A-5-295312、JP-A-7-97541、JP-A-7-82515及JP-A-7-118584,并可应用于本发明喷墨记录墨水的制备。
用于本发明墨水绘制图像的记录纸和记录薄膜将在下面说明。本发明中,可使用已知的记录材料如普通纸;有树脂涂层的纸;如在JP-A-8-169172、JP-A-8-27693、JP-A-2-276670、JP-A-7-276789、JP-A-9-323475、JP-A-62-238783、JP-A-10-153989、JP-A-10-217473、JP-A-10-235995、JP-A-10-337947、JP-A-10-217597、JP-A-10-337947等中说明的喷墨记录专用纸;电子摄影专用纸;织物;薄膜;玻璃;金属;陶器等。
下文将说明用于本发明墨水喷墨记录的记录纸和记录薄膜。可使用通过各种造纸机械如foundrinier造纸机和圆筒造纸机加工纸浆得到的纸张作为记录纸和记录薄膜的载体,纸浆如化学纸浆如LBKP和NBKP;机械纸浆如GP、PGW、RMP、TMP、CTMP、CMP、和CGP;废纸纸浆如DIP等,纸浆可任意与已知的添加剂混合,添加剂如颜料、粘合剂、上浆剂、固定剂、阳离子剂和纸张强度改进剂。除了这些载体,也可使用合成纸张或塑料薄膜片作载体,此载体厚度优选10μm-250μm,及载体的基本重量优选10-250g/m2。
可在载体上直接提供图像接收层和背涂层,或可通过插入其中的压胶或淀粉、聚乙烯醇等的打底胶浆层,来提供图像接收层和背涂层,以制备用作本发明墨水接收材料的材料。此载体可进一步用压光机打平,压光机如纸杨压光机、TG压光机及软式压光机。
本发明中载体优选使用纸或塑料薄膜,在纸或塑料薄膜的两面都层压上聚烯烃(如聚乙烯、聚苯乙烯、聚丁烯或它们的共聚物)或聚对苯二甲酸乙二醇酯。优选的聚烯烃包含掺入其中的白色颜料(如氧化钛、氧化锌)或着色染料(如钴蓝、群青、氧化钕)。
下文将说明提供在载体上的图像接收层。图像接收层包含多孔材料或掺入其中的水性粘合剂。还优选图像接收层包含掺入其中的颜料,且优选使用白色颜料作为这种颜料。这里可利用的白色颜料的实例包括无机白色颜料如碳酸钙、高岭土、滑石、白土、硅藻土、合成无定形二氧化硅、硅酸铝、硅酸镁、硅酸钙、氢氧化铝、氧化铝、锌钡白、沸石、硫酸钡、硫酸钙、二氧化钛、硫酸锌和碳酸锌;以及有机颜料如苯乙烯基颜料、丙烯酸颜料、尿素树脂和三聚氰胺树脂。这些颜料之中,特别优选多孔无机白色颜料,特别优选孔面积大的合成无定形二氧化硅等。合成无定形二氧化硅还可使用干法(气相法)得到的无水硅酸盐或湿法得到的含水硅酸盐。
包含上述颜料掺入图像接收层的记录纸的具体实例包括:在JP-A-10-81064、JP-A-10-119423、JP-A-10-157277、JP-A-10-217601、JP-A-11-348409、JP-A-2001-138621、JP-A-2000-43401、JP-A-2000-211235、JP-A-2000-309157、JP-A-2001-96897、JP-A-2001-138627、JP-A-11-91242、JP-A-8-2087、JP-A-8-2090、JP-A-8-2091、JP-A-8-2093、JP-A-174992、JP-A-11-192777、JP-A-2001-301314等中公开的那些记录纸。
掺入图像接收层的水性粘合剂的实例包括:水溶性聚合物如聚乙烯醇、硅烷醇-改性的聚乙烯醇、淀粉、阳离子化淀粉、酪蛋白、明胶、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、聚环氧烷和聚环氧烷衍生物、水分散性聚合物如苯乙烯-丁二烯胶乳和丙烯酰基乳剂等。这些水性粘合剂可单独使用或它们两种或更多种结合使用。从对颜料的附着力和抗墨水接收层脱落的观点出发,本发明中,这些水性粘合剂特别优选聚乙烯醇和硅烷醇-改性的聚乙烯醇。
除了颜料和水性粘合剂外,图像接收层可包含掺入其中的媒染剂、防水剂、耐光性改进剂、耐气性改进剂、表面活性剂、薄膜硬化剂和其他添加剂。
优选将掺入图像接收层中的媒染剂钝化。为此目的,依据耐色料扩散性,优选使用聚合物媒染剂。
聚合物媒染剂的详细资料可参考JP-A-48-28325、JP-A-54-74430、JP-A-54-124726、JP-A-55-22766、JP-A-55-142339、JP-A-60-23850、JP-A-60-23851、JP-A-60-23852、JP-A-60-23853、JP-A-60-57836、JP-A-60-60643、JP-A-60-118834、JP-A-60-122940、JP-A-60-122941、JP-A-60-122942、JP-A-60-235134、JP-A-1-161236;美国专利2,484,430、2,548,564、3,148,061、3,309,690、4,115,124、4,124,386、4,193,800、4,273,853、4,282,305和4,450,224。特别优选在JP-A-1-161236的212-215页中公开的含有聚合物媒染剂的图像接收材料。使用上述引用专利中公开的聚合物媒染剂使得有可能获得这样一种图像,这种图像具有无色料扩散的出色的质量,及因此改进了图像的耐光性。
可使用防水剂使得图像不透水,特别优选使用阳离子树脂作这种防水剂。这种阳离子树脂的实例包括聚酰胺聚胺表氯醇、聚乙烯亚胺、聚胺砜、二甲基二烯丙基氯化铵聚合物及阳离子聚丙烯酰胺。优选这种阳离子树脂的含量为墨水接收层总固含量的1重量%-15重量%,特别优选为3重量%-10重量%。
耐光性改进剂和耐气性改进剂的实例包括:酚类化合物、受阻酚类化合物、硫醚化合物、硫脲化合物、硫氰酸化合物、胺类化合物、受阻胺类化合物、TEMPO化合物、肼类化合物、酰肼化合物、脒类化合物、含乙烯基的化合物、酯类化合物、酰胺类化合物、醚类化合物、醇类化合物、亚磺酸类化合物、糖类、水溶性还原化合物、有机酸、无机酸、含羟基有机酸、苯并三唑类化合物、二苯甲酮类化合物、三嗪类化合物、杂环化合物、水溶性金属盐、有机金属化合物和金属复合物。
这些化合物具体的实例包括在JP-A-10-182621、JP-A-2001-260519、JP-A-2000-260519、JP-B-4-34953、JP-B-4-34513、JP-B-4-34512、JP-A-11-170686、JP-A-60-67190、JP-A-7-276808、JP-A-2000-94829、JP-T-8-512258和JP-A-11-321090中公开的那些化合物。
表面活性剂起着如涂料助剂、释放能力改进剂、光滑性改进剂或抗静电剂的作用。表面活性剂的详细资料可参考JP-A-62-173463和JP-A-62-183457。
可使用有机氟化合物代替表面活性剂。优选此有机氟化合物为疏水性的。此有机氟化合物的实例包括氟基表面活性剂、油基的氟化合物(如氟基油)以及固体氟基化合物树脂(如四氟乙烯树脂)。有机氟化合物详细资料可参考JP-B-57-9053(第8-第17栏)、JP-A-61-20994和JP-A-62-135826。
对于薄膜硬化剂,可以使用在JP-A-1-161236的222页、JP-A-9-263036、JP-A-10-119423和JP-A-2001-310547中公开的任何材料。
掺入图像接收层的添加剂的其他实例包括颜料分散剂、增稠剂、消泡剂、染料、荧光增白剂、防腐剂、pH调节剂、消光剂及薄膜硬化剂。可提供一层或两层墨水接收层。
记录纸和记录薄膜可以包含在其上提供的背涂层。可在背涂层掺入成分的实例包括白色颜料、水性粘合剂和其他成分。
掺入背涂层的白色颜料的实例包括:无机白色颜料如轻质碳酸钙、重质碳酸钙、高岭土、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、合成无定形二氧化硅、胶体二氧化硅、胶体氧化铝、假勃姆石、氢氧化铝、氧化铝、锌钡白、沸石、水合多水高岭土、碳酸镁和氢氧化镁;以及有机颜料如苯乙烯基塑料颜料、丙烯酸塑料颜料、聚乙烯、微胶囊、尿素树脂和三聚氰胺树脂。
掺入背涂层的水性粘合剂的实例包括水溶性聚合物如苯乙烯/马来酸酯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物、聚乙烯醇和硅烷醇,以及水分散性聚合物如苯乙烯丁二烯胶乳和丙烯酰基乳剂。掺入背涂层其他成分的实例包括消泡剂、泡沫抑制剂、染料、荧光增白剂、防腐剂和防水剂。
组成喷墨记录纸和薄膜的各层(包括背面层)中可包含掺入其中的聚合物微粒分散体。使用此聚合物微粒分散体是为了改进薄膜的物理性能如稳定尺寸、抑制卷缩、粘连和薄膜破裂。聚合物微粒分散体的详细资料可参考JP-A-62-245258、JP-A-62-1316648和JP-A-62-110066。在含有媒染剂的一层中掺入具有低玻璃转化温度(40℃或以下)的聚合物微粒分散体,可以防止该层的破裂或卷缩。在背面层中掺入具有高玻璃转化温度的聚合物微粒分散体,可以防止背面层的卷缩。
对使用本发明墨水的喷墨记录方法没有限制,可以将本发明墨水用于任何已知的记录方法,如利用静电吸取喷射墨水的静电控制法;利用压电元件振动压力的随需滴喷法(压力脉冲法);声波喷墨法,它包括将电信号转换为声波射束,墨水被声波射束照射产生辐射压力,利用此压力喷射墨水;及热喷墨(喷泡)法,它包含将墨水加热形成气泡而使压力上升。
喷墨记录方法的实例包括:一种方法,它包含以小体积喷射多份墨水,该墨水具有低的浓度,被称作photoink;一种方法,它包含使用多种具有色调基本相同但密度不同的墨水来改进图像的质量;以及一种包括使用无色透明墨水的方法。
[实施例]
下列实施例将对本发明进行进一步的说明,但不应解释为是对本发明的限制。
(实施例1)
向下列组分中,加入去离子水,使体积为1升,然后将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时。然后用10mol/l的KOH将溶液调到pH 9,用甘油和水精密地调节粘度到6mPa·sec,接着通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备浅洋红色墨水溶液(样品101LM)。
洋红色染料(a-36) 9.5g/L
二甘醇 150g/L
尿素 37g/L
二甘醇 150g/L
甘油 130g/L
三甘醇单丁醚 130g/L
2-吡咯烷酮 40g/L
三乙醇胺 7g/l
苯并三唑 0.07g/l
PROXEL XL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 5.0g/L
表面活性剂(w-1) 6.0g/L
此外,改变染料和添加剂品种,通过改变甘油和水量精密地将溶液粘度调节为6mPa·sec,来制备洋红色墨水(样品101M)、浅青色墨水(样品101LC)、青色墨水(样品101C)、黄色墨水(样品101Y)和黑色墨水(样品101BK),由这些墨水制备了表14列出的墨水组101。
表14 墨水组
|
浅青色 |
青色 |
浅洋红色 |
洋红色 |
黄色 |
黑色 |
染料(g/l) |
A-217.5 |
A-268.0 |
a-369.5 |
a-3630.2 |
A-428.0 |
A-520.0A-639.0A-717.0A-320.0 |
二甘醇(g/l)尿素(g/l)甘油(g/l)三甘醇单丁醚(g/l)二甘醇单丁醚(g/l)2-吡咯烷酮(g/l)表面活性剂(w-1)(g/l)三乙醇胺(g/l)苯并三唑(g/l)PROXEL XL2(g/l)去离子水加到1升 |
164-123119--106.50.071.0 |
107-110127-2010100.094.0 |
15037130130-40670.075.0 |
11046160140--1270.084.5 |
160-150130--310.063 |
20-120-230805180.084 |
随后,改变墨水组101中浅洋红色墨水(样品101LM)和洋红色墨水(样品101M)的染料品种,并根据表15用甘油和水改变墨水的粘度,制备墨水组102-109。
这里使用的洋红色染料(a-36和a-38)使用滴汞电极法、循环伏安法和转环圆片电极法中任何方法测定时,其中滴汞电极法使用1mmol/l的染料水溶液,都显示了相同的氧化电位(Eox)值,该值为1.0V(相对于饱和甘汞电极)。
表15
墨水组 | |
浅洋红色 |
洋红色 |
注释 |
101 |
染料粘度 |
a-366mPa·sec |
a-366mPa·sec |
本发明 |
102 |
染料粘度 |
a-366mPa·sec |
a-365mPa·sec |
本发明 |
103 |
染料粘度 |
a-364mPa·sec |
a-364mPa·sec |
本发明 |
104 |
染料粘度 |
a-3810mPa·sec |
a-386mPa·sec |
本发明 |
105 |
染料粘度 |
a-385mPa·sec |
a-3810mPa·sec |
本发明 |
106 |
染料粘度 |
a-3630mPa·sec |
a-364mPa·sec |
参考 |
107 |
染料粘度 |
a-3630mPa·sec |
a-3630mPa·sec |
参考 |
108 |
染料粘度 |
a-360.9mPa·sec |
a-360.9mPa·sec |
参考 |
109 |
染料粘度 |
A-16mPa·sec |
A-16mPa·sec |
比较 |
随后,墨水组101-109各装入PM800C型喷墨打印机(EPSON有限公司出品)的墨盒中,用此墨水将图像打印在Fuji Photo Film有限公司出品的照相光纸EX喷墨纸上,然后评价图像的下列性能。
<喷射稳定性(打印性能)>
为了评价喷射稳定性(i),将墨盒插入打印机,其中,确认打印机中墨水通过全部喷嘴喷射,打印20张A4大小的纸,评价打印中的扰动。
A:打印开始和终止之间没有打印扰动;
B:打印中产生输出干扰:
C:打印开始和终止之间出现打印扰动。
为了评价喷射稳定性(ii),让墨盒在60℃放置2天,然后与喷射稳定性(i)中相同的方式评价打印中的扰动。
<干燥性能>
为了评价干燥性能,用视觉评价打印后立即与图像接触的指印,
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
<细线色料扩散>
为了评价细线色料扩散(i),打印黄色、洋红色、青色和黑色的细线图案,并用视觉观察。
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
为了评价对于黑色的细线色料扩散(ii),实体打印洋红色墨水,在它的上面打印黑色细线,然后评价两种颜色接触的色料扩散。
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
<耐水性>
为了评价耐水性,将得到的图像浸渍于去离子水中10秒钟,然后评价其色料扩散。
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
<细线色料扩散>
为了评价细线色料扩散(i),打印黄色、洋红色、青色和黑色的细线图案,并用视觉观察。
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
<色调>
为了评价图像保持力,制备一系列具有不同洋红色密度等级(与测定褪色速度常数的样品相同)的色片样品,用视觉与○、△和×的参考样品比较,比较包括颜色纯度在内的色调。
○:满意的水平;△:稍差的水平;×:不满意的水平。
<耐光性>
为了评价耐光性,样品打印后立即使用反射光密度计(X-Rite 310TR)测定图像的密度Ci,并且样品使用Atlas制造的老化实验机(weather meter)由氙光(85,000lux)照射7天,然后再一次测定图像密度Cf,确定染料的剩余百分数(100×Cf/Ci)。在1、1.5和2三个反射密度点评价染料的剩余百分数,在任何密度点都显示染料剩余百分数为85%或以上的那些列为A,在两个密度点显示染料剩余百分数低于85%的那些列为B,在全部密度点都显示染料剩余百分数低于85%的那些列为C。
为了评价耐热性(heat fastness),样品在80℃和70%相对湿度的条件下储存7天,在储存前和储存后使用反射光密度计(X-Rite 310TR)测定样品的密度,确定染料剩余百分数。在1、1.5和2三个反射密度点评价染料的剩余百分数,在任何这些反射密度点都显示染料剩余百分数为90%或以上的那些列为A,在这些反射密度点中两个显示染料剩余百分数低于90%的那些列为B,在全部反射密度点显示染料剩余百分数低于90%的那些列为C。
为评价耐臭氧性(ozone fastness),将样品在有外部空气进入其中的加热到80℃的空气中储存,在储存前和储存后使用反射光密度计(X-Rite 310TR)测定样品的密度,确定染料剩余百分数。在1、1.5和2三个反射密度点评价染料的剩余百分数,在任何这些反射密度点都显示染料剩余百分数为90%或以上的那些列为A,在这些反射密度点中两个显示染料剩余百分数低于90%的那些列为B,在全部反射密度点显示染料剩余百分数低于90%的那些列为C。
将由此得到的结果在表16和表17中列出。
表16
墨水组 |
打印性能(i) |
打印性能(ii) |
干燥性能 |
细线色料扩散(i) |
细线色料扩散(ii) |
耐水性 |
101 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
102 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
103 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
104 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
105 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
106 |
B |
B |
△ |
○ |
○ |
○ |
107 |
C |
C |
× |
○ |
○ |
○ |
108 |
C |
C |
○ |
△ |
△ |
○ |
109 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
表17
墨水组 |
耐光性 |
耐热性 |
耐臭氧性 |
注释 |
101 |
A |
A |
A |
本发明 |
102 |
A |
A |
A |
本发明 |
103 |
A |
A |
A |
本发明 |
104 |
A |
A |
A |
本发明 |
105 |
A |
A |
A |
本发明 |
106 |
A |
A |
A |
参考 |
107 |
A |
A |
A |
参考 |
108 |
A |
A |
A |
参考 |
109 |
B |
B |
C |
比较 |
很明显,如果使用粘度被调节到本发明范围内的墨水时,可得到出色的喷射稳定性,以及能显示出色的耐水性能以及坚牢度。此外,本发明墨水在输出细线过程中呈现出没有色料扩散的出色的性能。
此外,已经发现包含染料A-1的墨水具有出色的色调,本发明墨水(样品101LM、M-105LM、M)提供的色调与包含染料A-1的墨水(样品109LM、M)提供的相同。
此外,除了使用式(1)表示的其他水溶性染料代替洋红色染料(a-36)外,与实施例1相同的方式制备的本发明墨水,在耐候性、喷射稳定性和色调方面具有与实施例1相同的效果。
已知,上述耐臭氧性评价中的评价水平B与上述褪色速度常数kd(h-1)中的2.0一致。
此外,即使将本发明中所使用的图像接收纸改变为EPSON公司制备的PM照相纸或Canon公司出品的PR101,也能显示与上述相同的效果。
(实施例2)
制备与实施例1中相同的墨水,装入BJ-F850型喷墨打印机(Canon公司制备)的墨盒中,由其将图像打印到Fuji Photo Film公司制备的照相光纸EX喷墨纸上,与实施例1相同的方式进行评价,得到与实施例1相同的结果。此外,当图像接收纸是EPSON公司制备的PM照相纸或Canon公司制备的PR101时,也发挥出相同的效果。
(实施例3)
在70℃将6g染料(a-3)和6.2g二辛基磺基琥珀酸溶解在6g高沸点有机溶剂(s-1)、10g高沸点有机溶剂(s-2)和50ml乙酸乙酯的混合物中。然后在此溶液中加入500ml离子水,用磁力搅拌机搅拌,制备水包油型粗粒分散体。
随后,此粗粒分散体在60MPa压力下通过微型流化床装置(MICROFLUIDEX公司)五次使其雾化,然后,这样得到的乳剂进一步用旋转蒸气器脱溶剂直到没有乙酸乙酯的气味。
根据表18,在这样得到的油溶性染料的超细乳剂中加入添加剂如130g二甘醇、64g甘油、13g表面活性剂(w-1)及尿素,及然后加入去离子水,用10mol/l的KOH将乳剂调节到pH 9,及通过改变甘油和水的量将粘度调到5mPa·sec,制备浅洋红色墨水(样品201LM)。使用microtrackUPA(Nikkiso公司)确定这样得到的乳剂分散墨水的体积平均颗粒直径为58nm。
此外,改变所使用染料的品种和高沸点有机溶剂,制备下面表18列出的墨水组201的洋红色墨水(样品201M)、浅青色墨水(样品201LC)、青色墨水(样品201C)、黄色墨水(样品201Y)和黑色墨水(样品201BK)。
|
浅青色 |
青色 |
浅洋红色 |
洋红色 |
黄色 |
黑色 |
染料(g/l) |
C-17.0 |
C-135.0 |
a-36.0 |
a-320.0 |
Y-128.0 |
C-1 19.0M-1 10.0Y-1 14.0 |
高沸点有机溶剂(g/l)二辛基磺基琥珀酸钠(g/l)二甘醇(g/l)尿素甘油(g/l)三乙醇胺(g/l)苯并三唑(g/l)表面活性剂(w-1)(g/l)PROXEL XL2(g/l)去离子水加到1升体积平均颗粒直径 |
S-1 6.0S-2 10.04.014046.064.0100.08133.558nm |
25.045.030.014046.064.0100.08133.565nm |
4.06.06.213046.064.0100.08133.550nm |
14.025.023.014046.064.0100.08133.555nm |
20.035.035.013046.064.0100.08133.560nm |
30.053.052.012046.064.0100.08133.570nm |
同样,根据表19制备了墨水组202-208,它们的洋红色墨水和浅洋红色墨水与上述不同。
在全部这些墨水组中,本发明化合物的加入量为2.0重量%。
此外,除了染料品种改变为M-1外,用与墨水组201相同的方式制备比较墨水组209。随后,这些墨水组201-209分别装入PM770C型喷墨打印机(EPSON公司制备)的墨盒,然后由其将图像打印到Fuji Photo Film公司制备的照相光纸EX喷墨纸上,然后以实施例1相同的方式评价图像。由此得到的结果在表19中列出。
表19
墨水组 |
染料 |
粘度mPa·sec |
喷墨稳定性(1) |
耐光性 |
耐热性 |
耐耐臭氧性 |
耐水性 |
细线色料扩散(i) |
细线色料扩散(ii) |
注释 |
201 |
a-3 |
5 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
202 |
a-3 |
3 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
203 |
a-3 |
10 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
204 |
a-3 |
4 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
205 |
a-26 |
4 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
206 |
a-26 |
5 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
本发明 |
207 |
a-26 |
30 |
C |
A |
A |
A |
A |
○ |
○ |
参考 |
208 |
a-26 |
0.9 |
C |
A |
A |
A |
A |
△ |
△ |
参考 |
209 |
M-1 |
5 |
A |
A |
A |
B |
A |
○ |
○ |
比较 |
明显的是,本发明墨水能够提供在喷射稳定性、耐候性(耐光性、耐热性和耐臭氧性)及耐水性、没有从细线的色料扩散方面全部出色的记录图像。
此外,关于色调,本发明墨水(201-208)与墨水(209)是相同的,但如墨水组207和208所示,当粘度偏离所要求的范围时,喷射稳定性会变得不稳定,且当粘度由低值-侧偏离所要求的范围时,出现了更大的色料从细线扩散的倾向。
再者,除了使用式(1)表示的其他油溶性染料代替洋红色染料(a-3)或(a-26)外,与实施例3相同方式制备的本发明墨水在耐候性、喷射稳定性和色调方面显示与实施例3中相同的效果。
(实施例4)
向下列组分中,加入去离子水,使体积为1升,然后将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时。然后溶液通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备浅洋红色墨水溶液。
洋红色染料(a-36) 10.2g/L
三甘醇单丁醚 130g/L
甘油 130g/L
二甘醇 150g/L
三乙醇胺 7.0g/L
苯并三唑 0.07g/L
PROXEL XL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 5.0g/L
表面活性剂(聚乙二醇(平均环氧乙烷重 6.0g/L
复单元数:10)的单端2-丁基辛酸酯)
此外,改变染料和添加剂品种,制备洋红色墨水、浅青色墨水、青色墨水、黄色墨水和黑色墨水,然后由它们制备下文表20列出的墨水组301。
|
浅洋红色 |
洋红色 |
浅青色 |
青色 |
黄色 |
深黄色 |
黑色 |
染料 |
(a-36)10.2g/l |
(a-36)30.8 |
A-217.5 |
A-268 |
A-314.7A-414.0 |
A-310.3A-49.8A-213.6 |
A-520.0A-639.0A-717.0A-320.0 |
三甘醇单丁醚二甘醇单丁醚甘油二甘醇三乙醇胺尿素2-吡咯烷酮ProxelXLII(g/l)苯并三唑表面活性剂 |
130-130150737405.00.076 |
140-160110746-4.50.0812 |
119-1231646.5--1.00.0710 |
127-11010710-204.00.0910 |
130-1501601--3.00.063 |
130-1381444--3.00.075 |
-2301202018-804.00.085 |
随后,除了根据下文表15和16,改变本发明浅青色墨水和青色墨水中表面活性剂的量及有机溶剂的种类和量以外,用与墨水组301相同的方式制备墨水组302-307。使用CBVP-A3型自动表面张力仪(Kyowa InterfaceScience有限公司)测定这些墨水的静态表面张力。此外使用BP-D3型自动动态表面张力仪(Kyowa Interface Science有限公司)测定这些墨水的动态表面张力。
表21
墨水组 | |
浅洋红色 |
洋红色 |
浅洋红色的静态表面张力 |
浅洋红色的动态表面张力 |
浅洋红色的静态表面张力 |
浅洋红色的动态表面张力 |
注释 |
301 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
a-366150130130 |
a-3612110160140 |
33.5mN/m/m |
34.9mN/m/m |
33.9mN/m/m |
34.7mN/m/m |
本发明 |
302 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
a-31030550 |
a-361035847 |
33.9 |
35.9 |
33.7 |
34.6 |
本发明 |
303 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
a-3610305- |
a-3610358- |
34.1 |
36.2 |
33.3 |
33.8 |
本发明 |
304 |
染料 |
a-36 |
a-36 |
37.8 |
38.9 |
38.9 |
38.9 |
本发明 |
PC040738
|
表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
10150130130 |
10110130140 | | | | | |
305 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
a-36-305- |
a-36-358- |
52.7 |
51.9 |
53.6 |
52.7 |
参考 |
306 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
a-3610150130130 |
a-3610110130140 |
24.2 |
24.6 |
23.7 |
23.7 |
参考 |
307 |
染料表面活性剂二甘醇甘油三甘醇单丁醚 |
B-16150130130 |
B-212110160140 |
32.3 |
33.7 |
32.3 |
33.1 |
比较 |
(喷墨记录)
随后,将墨水组301-307分别装入PM920C型喷墨打印机(SEIKO EPSON有限公司制备)的墨盒,然后用它们在Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上打印图像,并评价图像的下列性能。
喷射稳定性、干燥性能、细线色料扩散、耐水性和图像保持力的评价按照实施例1中说明的方法来进行。
由此得到的结果在表22和23中列出。
表22
墨水组 |
喷射稳定性(ii) |
喷射稳定性(ii) |
干燥性能 |
细线色料扩散(i) |
细线色料扩散(i) |
耐水性 |
301 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
302 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
303 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
304 |
A |
A |
○ |
△ |
△ |
○ |
305 |
B |
C |
○ |
× |
× |
○ |
306 |
C |
C |
○ |
× |
× |
○ |
307 |
A |
A |
○ |
○ |
○ |
○ |
表23
墨水组 |
耐光性 |
耐热性 |
耐耐臭氧性 |
注释 |
301 |
A |
A |
A |
本发明 |
302 | A | A | A | 本发明 |
303 |
A |
A |
A |
本发明 |
304 |
A |
A |
A |
本发明 |
305 |
A |
A |
A |
参考 |
306 |
A |
A |
A |
参考 |
307 |
C |
A |
C |
比较 |
显然,当使用本发明墨水时,可得到出色的喷射稳定性,以及显示了出色的耐水性和坚牢度。此外,本发明墨水在输出细线过程中呈现了出色的没有色料扩散的性能。
此外,除了使用式(1)表示的其它水溶性染料代替洋红色染料(a-36)外,使用与实施例1相同方式制备本发明墨水,这种墨水在耐候性、喷射稳定性和色调方面与实施例1有相同的效果。然而,本发明样品305和306偏离了动态表面张力和静态表面张力所要求的范围,它们的喷射稳定性较差,且引起较多的细线的色料扩散。
再者,本发明墨水(样品301-306)提供了与墨水(样品307)所提供的相同的色调,墨水(样品307)包含染料B-1和B-2,已经发现它具有出色的色调。
此外即使本发明中使用的图像接收纸改变为EPSON有限公司制备的PM照相纸或Canon公司制备的PR101,也能发挥与上述相同的效果。
(实施例5)
向下列组分中,加入去离子水,使体积为1升,然后将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时。然后用1mol/l的盐酸或KOH调节溶液的pH值,接着通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备浅洋红色墨水。
洋红色染料(a-36) 7.5g/l
二甘醇 150g/l
尿素 37g/l
甘油 130g/l
三甘醇单丁醚 130g/l
三乙醇胺 6.9g/l
苯并三唑 0.08g/l
PROXEL XL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 3.5g/l
Surfinol STG 10g/l
此外,除了洋红色染料(a-36)的量增加到23g以外,用与上述相同的方式制备洋红色墨水。通过改变溶剂(甘油、三甘醇单丁基醚、二甘醇)的量和使用氯化锂,来调节这些洋红色墨水和浅洋红色墨水(401-406)的电导率,并调节了EPSON有限公司PM-950C用的洋红色墨水和浅洋红色墨水(407-410)的电导率(表24)。
随后,墨水401-410分别装入PM770C型喷墨打印机(EPSON有限公司制备)墨盒中洋红色和浅洋红色部分,用其在Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上打印图像,并评价图像的喷射稳定性和图像坚牢度。
用实施例1说明的方法完成喷射稳定性和图像保持力的评价。
表24
墨水编号 |
浅洋红色墨水的电导率(S/m) |
洋红色墨水的电导率(S/m) |
耐光性 |
耐热性 |
耐耐臭氧性 |
喷射稳定性 |
401 |
0.009 |
0.009 |
A |
D |
A |
B |
402 |
0.025 |
0.026 |
A |
A |
A |
A |
403 |
0.352 |
0.552 |
A |
A |
A |
A |
404 |
0.986 |
0.946 |
A |
A |
A |
A |
405 |
1.21 |
1.01 |
A |
A |
A |
A |
406 |
11.0 |
11.3 |
A |
D |
A |
B |
407 |
0.313 |
0.422 |
B |
B |
C |
A |
408 |
0.962 |
0.946 |
B |
B |
C |
A |
409 |
1.11 |
1.23 |
B |
B |
C |
A |
410 |
10.5 |
10.9 |
B |
D |
C |
B |
显然,与墨水(401、405、410)比较,电导率在本发明所要求范围的墨水(402-405、407-409)具有出色的喷射稳定性,但只有包含本发明洋红色染料的墨水(402-405)的喷射稳定性和耐候性(耐光性、耐热性和耐臭氧性)二者都是出色的。换句话说,显然,在本发明墨水中,那些调节了电导率的墨水具有显著的效果,特别在耐热性方面。同时能得到出色的喷射稳定性。
此外,本发明墨水(402-405、407-409)显示的色调与墨水(407-410)相同。
再者,除了用式(1)表示的其它染料代替洋红色染料(a-36)以外,以实施例1相同方式制备的本发明墨水在耐候性、喷射稳定性和色调方面具有与实施例1相同的效果。
(实施例6)
(墨水溶液的制备)
向下列组分中,加入去离子水,使体积为1升,然后将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时。然后通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备浅洋红色墨水溶液(样品501LM)。
(浅洋红色墨水溶液组分)
洋红色染料(典型实例化合物a-36) 9.5g
二甘醇 47g
尿素 37g
甘油 198g
三甘醇单丁基醚 105g
2-吡咯烷酮 40g
三乙醇胺 7g
苯并三唑 0.07g
PROXEL XL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 5.0g
表面活性剂(w-1) 10g
改变染料和添加剂的品种制备洋红色墨水(样品501M)、浅青色墨水(样品501LC)、青色墨水(样品501C)、黄色墨水(样品501Y)和黑色墨水(样品501BK),由它们制备表25列出的墨水组501。
使用VM-100A-L型振动型粘度计(YAMAICHI电子有限公司)测定墨水粘度。此外,使用CBVP-A3型自动表面张力仪(Kyowa界面科学有限公司)测定静态表面张力。通过上述方法由这些测定结果计算粘度和表面张力从25℃到10℃的变化百分率。
此外,图1和2分别出示了墨水组501中洋红色和浅洋红色墨水的粘度和表面张力的温度依赖性图表。
|
浅青色 |
青色 |
浅洋红色 |
洋红色 |
黄色 |
深黄色 |
黑色 |
染料(g/l) |
A-217.5 |
A-268.0 |
a-369.5 |
a-3630.2 |
A-314.0A-414.0 |
A-310.0A-410.0A-213.0 |
A-520.0A-639.0A-717.0A-320.0 |
二甘醇(g/l)尿素(g/l)甘油(g/l)三甘醇单丁醚(g/l)二甘醇单丁醚(g/l)2-吡咯烷酮(g/l)表面活性剂(g/l)三乙醇胺(g/l)苯并三唑(g/l) |
167-164125--106.50.07 |
--148132-2010100.09 |
4737198105-40670.07 |
7646150107--1270.08 |
85-154130--310.06 |
-147127---310.08 |
20-1200230805180.08 |
PROXEL XL2(g/l)25℃到10℃的变化百分率粘度表面张力去离子水加到1升 |
1180107 |
4.0183105 |
5.0190108 |
4.5188105 |
3183106 |
5188109 |
4192108 |
随后,除了如下面表26中列出的,通过改变与水可混溶有机溶剂和表面活性剂的加入量来改变洋红色和浅洋红色墨水从25℃到10℃粘度和表面张力的变化百分率外,与上述制备墨水组501相同的方式制备墨水组502-506。
表26
墨水组 |
染料 |
粘度变化百分率 |
表面张力变化百分率 |
注释 |
501 |
浅洋红色洋红色 |
a-36a-36 |
190188 |
108105 |
本发明 |
502 |
浅洋红色洋红色 |
a-38a-38 |
175176 |
106105 |
本发明 |
503 |
浅洋红色洋红色 |
a-33a-33 |
182182 |
107107 |
本发明 |
504 |
浅洋红色洋红色 |
a-36a-36 |
255260 |
105106 |
参考 |
505 |
浅洋红色洋红色 |
a-36a-36 |
255260 |
137138 |
参考 |
506 |
浅洋红色洋红色 |
A-1A-1 |
180182 |
107105 |
比较 |
(喷墨记录)
如此制备的墨水组501-506分别装入PM920C型喷墨打印机(SEIKOEPSON有限公司制备)的墨盒中,用此墨水在Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上打印图像,并评价图像的下列性能。
用实施例1中说明的方法评价有关图像写入激光器的喷射稳定性(在结果表中称作“打印性能)及保持力和色调。
这样得到的结果列于表27。
表27
墨水组 |
打印性能1 |
打印性能2 |
耐光性 |
耐热性 |
耐耐臭氧性 |
色调 |
注释 |
501 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
本发明 |
502 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
本发明 |
503 |
A |
A |
A |
A |
A |
○ |
本发明 |
504 |
A |
C |
A |
A |
A |
○ |
参考 |
505 |
B |
C |
A |
A |
A |
○ |
参考 |
506 |
A |
A |
B |
B |
C |
○ |
比较 |
表27列出的结果表明,与比较例506比较,本发明墨水(样品501-505)显示了出色的图像保持力,但用于喷墨记录时,本发明墨水之中,那些粘度和表面张力的变化率调节到所要求范围的样品(样品501-503)能够显示提高的喷射稳定的打印性能。
此外,即使将用于本发明的图像接收纸改变为EPSON有限公司制备的PM照相纸或Canon公司制备的PR101,也能显示与上述相同的效果。
(实施例8)
如实施例7制备的相同墨水装入BJ-F850型喷墨打印机(Canon公司制备)的墨盒中,然后用其将图像打印在Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上,用与实施例7相同的方式评价,得到与实施例7相同的结果。此外,用EPSON有限公司制备的PM照相纸张或Canon公司制备的PR101时,也具有相同的效果。
(实施例9)
(制备墨水溶液)
向10.2g洋红色染料[a-36]中,加入100cc去离子水,通过搅拌同时使用超声波清洗器(2510J-DTH型,BRANSON公司制备,42kHz,125W)声波振动10分钟使染料溶解(第一步)。此染料溶液中加入下列成分,然后加入去离子水使成为1升,将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时(第二步)。然后溶液通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备浅洋红色墨水溶液(样品701LM)。
三甘醇单丁基醚 130.0g
甘油 130.0
二甘醇 150.0
三乙醇胺 7.0
尿素 37.0
PROXEL KL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 5.0g
苯并三唑 0.07g
表面活性剂(聚乙二醇(平均环氧乙烷重 6.0g
复单元数:10)的单端2-丁基辛酸酯)
随后在30.8g洋红色染料[a-36]中加入300cc去离子水,通过搅拌同时使用上述超声波清洗器声波振动10分钟使染料溶解。此染料溶液中加入下列成分,然后加入去离子水使成为1升,将混合物加热至30℃-40℃搅拌1小时。然后溶液通过平均孔径为0.25μm的微型过滤器减压过滤,制备洋红色墨水溶液(样品701M)。
三甘醇单丁基醚 140.0g
甘油 160.0g
二甘醇 110.0g
三乙醇胺 7.0g
尿素 46.0g
PROXEL XL2(2-苯并异噻唑啉-3-酮) 4.5g
苯并三唑 0.08g
表面活性剂(聚乙二醇(平均环氧乙烷重 12.0g
复单元数:10)的单端2-丁基辛酸酯)
(实施例10)
除了在用去离子水搅拌1小时溶解洋红色染料的步骤中不使用声波振动,而在水性染料溶液与其余成分加热至30℃-40℃搅拌30分钟的混合步骤中使用超声波清洗器的声波振动外,使用与实施例9相同的方式制备浅洋红色墨水溶液(样品801LM)和洋红色墨水(样品801M)。
(比较样品1)
除了分别使用(B-1)和(B-2)作洋红色染料和浅洋红色染料外,用与实施例9相同的方式制备洋红色墨水溶液和浅洋红色墨水溶液作为比较样品1。
(实施例11)
除了在制备墨水溶液过程中不使用声波振动外,用与实施例9相同的方式制备浅洋红色墨水溶液和洋红色墨水溶液作为实施例11。
(实施例12)
如实施例11相同方式制备的墨水溶液使用超声波清洗器声波振动1小时,制备浅洋红色墨水溶液(样品901LM)和洋红色墨水溶液(样品901M)。
(喷墨记录)
如此制备的浅洋红色墨水和洋红色墨水样品分别装入PM920C型喷墨打印机(SEIKO EPSON有限公司制备)的墨盒中,由其在Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上打印图像,用实施例1中说明的方法评价喷射稳定性和图像保持力。结果在表28中列出。
表28
墨水 |
染料 |
声波振动 |
喷射稳定性 |
耐光性 |
耐热性 |
耐臭氧性 |
实施例9 |
(a-36) |
第一步中使用 |
○ |
A |
A |
A |
实施例10 |
(a-36) |
第二步中使用 |
○ |
A |
A |
A |
比较例 |
(B-1)、(B-2) |
第一步中使用 |
○ |
C |
A |
C |
实施例11 |
(a-36) |
不使用声波振动 |
× |
A |
A |
A |
实施例12 |
(a-36) |
墨水制备后使用 |
△ |
A |
A |
A |
表28列出的结果中,将实施例9-11与比较样品1和2比较,显示了在本发明墨水(样品701-901)制备过程中使用超声波振动,使得有可能进一步提高用于喷墨记录时的喷射稳定性(打印性能)。特别是此结果还证明了在制备过程中应用超声波振动比墨水制备后应用更能发挥作用。
(实施例13)
使用实施例1的洋红色墨水(样品101M)和浅洋红色墨水(样品101LM)配方,如下进行墨水制备过程中的过滤和消泡试验。
这些墨水分别装入由SEIKO EPSON有限公司制备的PM-950C型喷墨打印机洋红色墨水和浅洋红色墨水的墨盒中,但墨水的装入和通过过滤器过滤墨水的步骤、通过超声波消泡设备使墨水消泡10分钟的步骤一起进行,通过过滤器过滤墨水的步骤、通过超声波消泡设备使墨水消泡10分钟的步骤以及各步骤的清洁度改变如下。
表29
实验编号 |
过滤 |
过滤器孔径 |
超声波消泡 |
清洁度* |
901 |
无 |
- |
无 |
100,000 |
902 |
有 |
250nm |
无 |
100,000 |
903 |
有 |
250nm |
有 |
100,000 |
904 |
有 |
50,000nm |
有 |
100,000 |
905 |
有 |
50,000nm |
无 |
800 |
906 |
有 |
250nm |
无 |
800 |
907 |
有 |
50,000nm |
有 |
800 |
908 |
有 |
250nm |
有 |
800 |
909 |
有 |
100nm |
有 |
800 |
910 |
有 |
500nm |
有 |
800 |
*:清洁度表示集尘器计数器的测定值。
除了上述洋红色和浅洋红色墨水,将装入PM-950C型喷墨打印机中的其余各种墨水分别打印形成洋红色单色图像,这些墨水是用于PM-950C打印机的,PM-950C型喷墨打印机由EPSON有限公司制备。图像打印在作为图像接收片的Fuji Photo Film有限公司制备的照相光纸EX喷墨纸上,并评价它们的图像坚牢度。
使用实施例1中说明的测试方法对这些墨水分别进行下列喷射稳定性评价。
由此得到的结果列于表30。
表30
实验编号 |
喷射稳定性 |
901 |
C |
902 |
B |
903 |
B |
904 |
C |
905 |
B |
906 |
B |
907 |
B |
908 |
A |
909 |
A |
910 |
A |
表中结果证实在空气清洁度低的实验编号901-904中,清洁度的影响是主要因素,但在对照标准空气(实验编号905-910)的实验中,仅有实验编号908-910的喷射性能被评价为A,在这些实验中使用了本发明的墨水组,此墨水组的墨水通过孔径为1,000μm或以下(特别是100μm-500μm)的过滤器过滤及消泡,它们显示出与实验编号905-907明显不同的稳定性,实验编号905-907没有进行消泡。显然通过预定孔径的过滤器过滤及进行消泡后,更能显示本发明的效果。