CN1680498A - 油墨喷射记录用油墨和具有该油墨的墨盒及记录装置 - Google Patents

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Abstract

一种油墨喷射记录用油墨包括有色料、湿润剂、浸透剂、水和外侧亲水性的双亲媒性星形聚合物,并且在25℃下的表面张力为20-50mN/m。

Description

油墨喷射记录用油墨和具有该油墨的墨盒及记录装置
本发明是申请人于2001年8月24日提出的申请号为01124283.3、发明名称为“油墨喷射记录用油墨和具有该油墨的墨盒及记录装置”的发明申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及最佳适用于油墨喷射记录的油墨喷射用油墨和具有该油墨的墨盒及记录装置。
背景技术
过去,作为用于油墨喷射记录用的油墨,含有作为色料的染料、湿润剂、浸透剂和水,这是众所周知的。为了防止在油墨喷射头内的油墨干燥,所以含有湿润剂。为了提高对记录纸的浸透性,所以含有浸透剂。
虽然,在染料中适宜使用水性染料,但是,为了提高记录纸上的耐水性,最好使用色料。作为使用色料的油墨,已知的有,例如由色料和聚氧乙烯氧丙烯三醇和丙烯酸树脂水溶液或水溶性丙烯酸树脂乳剂组成的油墨(参照日本公开专利公报,特开平10-140055)、和由在单体组合物中加色料组合物所得的聚合物被分散到水系媒体中着色乳剂所组成的油墨(参照日本公开专利公报,特开平2000-154341)。
此外,在Polymer Preprints,Japan Vol.49,Nol(2000)pp.22-24、Macromolecules,Vol.24,No.21,1991,pp5741-5745、Macromolecules,Vol,25,No24,1992,pp.6407-6413中也公开了这样一种技术方案,即,通过使用双亲媒性星形嵌段聚合物或双亲媒性杂链臂星形聚合物,使本来不溶于水的色料溶解于水中。
但是,用于油墨喷射记录的油墨,其粘度必须有一定程序的低。若粘度过高,则不能由油墨喷射头的喷头出来成为液滴而飞射。另外,油墨需要充分的稳定性,以防止在油墨槽内凝聚或引起喷头等堵塞。然而,已有的含有色料的油墨,从其粘度及稳定性的观点来看,作为油墨喷射记录用是不充分的。
例如,上述特开平10-140055公开的油墨,其粘度为10000mPa·s左右,用于油墨喷射记录时,粘度过高。另一方面,上述特开平2000-154341中所公开的油墨,其粘度可低,但难于长期地维持分散状态,缺乏稳定性,因此,在保持中发生凝聚,且容易发生油墨喷头堵塞。
另一方面,在Polymer Preprints Japan Vol.49,No.1(2000)pp.22-24中所得到的溶液,由于其表面张力高,向纸上的浸透速度慢。因此,在将该溶液用于油墨喷射记录时,所排出的油墨滴难于干燥,因此存在着由这些油墨滴而在纸上所形成的文字或图像极端渗墨的问题。而且,由于溶液干燥慢,所以色料难于留在纸表面上。因此,色料渗过到纸的背面,容易产生所谓渗墨的问题。从而,难于两面印字。
因此,作为最佳适用于油墨喷射记录的油墨,最好是含有色料的同时,其粘度低、且稳定性高。本发明就是根据这种要求而作出的,其目的在于:提供一种在普通纸上耐水性优良、稳定性高、渗透少并可两面印字的、并给予高质量印字或高质量图像的记录物的油墨记录用油墨和具有该油墨的墨盒及记录装置。
发明内容
本发明的油墨喷射记录用油墨,包括有色料、湿润剂、浸透剂、水和外侧亲水性的双亲媒性星形嵌段聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m。
上述油墨喷射记录用油墨,其在25℃下的表面张力最好为1-10mPa·s。
本发明的油墨盒,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和外侧亲水性的双亲媒性星形嵌段聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨。
本发明的记录装置,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和外侧亲水性的双亲媒性星形嵌段聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨,通过将所述油墨喷射记录用油墨向记录媒体上排出,进行记录。
本发明的另一油墨喷射记录用油墨,包括有色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂链臂星形聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m。
上述油墨喷射记录用油墨,其在25℃下的粘度最好为1-10mPa·s。
本发明的另一种油墨盒,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂链臂星形聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨。
本发明的另一种记录装置,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂链臂星形聚合物,在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨,通过将所述油墨喷射用油墨向记录体上排出,进行记录。
根据本发明,色料分子被纳入双亲媒性星形聚合物的疏水性链段。星形聚合物本身由于其外侧为亲水性,所以溶解于水。因此,色料分子由于纳入星形聚合物的内侧,所以通过该星形聚合物而溶解于水中。从而,油墨的粘度变低,并且提高稳定性。
在25℃下的油墨表面张力为20-50mN/m,油墨的表面张力较小。因此,由保湿剂和浸透剂及水所组成的溶剂,在所排出的油墨附着在记录媒体之后,迅速地浸透到记录媒体内。因此,难于产生渗墨。而且,在记录媒体为纸的情况下,色料不与纸材料纤维素分子相互作用,所以色料容易积存在普通纸的上层部分。因此,难于发生染墨。从而,可进行两面印字。
这里,若从迅速地向纸浸透的观点来看,油墨的表面张力愈低愈好。然而,若油墨的表面张力小于20mN/m时,在排出油墨时就难于使用油墨形成液滴状。因此,油墨的表面张力定为20mN/m以上。从而,若能够良好地进行油墨的排出,则油墨的表面张力也可以小于20mN/m。
通过将油墨的粘度定为1-10mPa·s,则可得到具有对油墨喷射记录最佳粘度的油墨。
如上所述,若根据本发明的油墨喷射记录用的油墨,则由于其中含有外侧亲水性双亲媒性星形聚合物,所以通过使色料分子纳入该星形聚合物而可溶解。这样,就可以在将粘度抑制在低水平,同时可提高保存稳定性。
若根据本发明的油墨盒及记录装置,由于具有上述的油墨喷射记录用油墨,所以可在普通纸上进行耐水性优良高质量印字或高质量图像的记录。
附图说明
图1为实施例的油墨喷射式记录装置构成略图。
图2为实施例的双亲媒性星形嵌段聚合物的模式图。
图3为实施例的双亲媒性杂链臂星形聚合物的模式图。
图4为比较例双亲媒性星形嵌段聚合物的模式图。
图5为比较例的星形聚合物的模式图。
图6为比较例的星形聚合物的模式图。
图7为表示星形聚合物合成方法图。
图8为表示实施例双亲媒性星形嵌段聚合物合成方法图。
图9为表示实施例双亲媒性杂链臂星形聚合物合成方法图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施例。图1为示出本实施例的油墨喷射式记录装置20的大致构成。该记录装置20为,将来自油墨喷射头11所排出的油墨喷射到记录媒体的记录纸14上并在该记录纸14上形成文字或图像的装置。整体地装着储存油墨的墨盒21的油墨喷射头11被搭载在回车12上。该回车12上设有图中未画出的回车马达。通过该回车马达,使回车12沿主扫描方向X延伸的回车轴13导向,并沿该方向作往复移动。这些回车12、回车轴13及上述回车马达构成了使油墨喷射头11与记录纸14进行相对移动的相对移动装置。
记录纸14挟在图中未画出的传送马达转旋驱动的多组传送辊15、15上,并通过该传送马达及传送辊15、15向主扫描方向X成正交的付扫描方向Y传送。
油墨喷头11具有作为记录用油墨,含有色料的油墨。该油墨,除含有色料之外,还含有抑制喷头部件内部干燥的甘油等湿润剂、和提高对记录纸14的浸透性的二甘醇单丁醚等浸透剂以及水。这些湿润剂、浸透剂及水构成了油墨的溶剂。尤其,上述油墨含有星形聚合物。
如图2-图6中所模式示出的那样,星形聚合物中有多种多样,但本实施例的油墨中,尤其含有外侧亲水性的双亲媒性星形聚合物。尤其,图中的16为亲水性链段,17为疏水性链段,18为微凝胶。具体地说,本实施例的油墨含有如图2所示的双亲媒性星形聚合物,或含有如图3所示的双亲媒性杂链臂星形聚合物。这里将星形聚合物限于这种类型,其理由如下。
即是说,如图2所示,在油墨中含有双亲媒性星形嵌段共聚物,其外侧位于亲水性链段16,而内侧位于疏水性链段17,这样,色料的分子19被纳入疏水性链段17中。即,色料的分子19被纳入星形聚合物的内侧。另一方面,星形聚合物的外侧成为亲水性,所以该星形聚合物本身溶解于水。因此,其结果,色料分子19由于被纳入星形聚合物的内侧,通过该星形聚合物而被溶解于水。从而,由于含有这样的星形聚合物,所以油墨粘度变低(优选为1-10mPa·s)。因此,由于色料分子19之间难于凝聚,所以可提高油墨的稳定性。
如图3所示,即使含有这样的双亲媒性杂链臂星形聚合物,例如由微凝胶18延伸亲水性链段16及疏水性链段17的双方、且亲水性链段16一方长于疏水性链段17时,色料分子19仍以高浓度被纳入疏水性链段17之中。另一方面,由于星形聚合物的外侧呈亲水性,所以星形聚合物本身溶解于水。因此,即使在该情况下,同样由于色料分子19被纳入星形聚合物的内侧,通过星形聚合物而溶解于水。从而,油墨粘度被抑制在低限度(例如1-10mPa·s),并提高了稳定性。
另一方面,即使是双亲媒性星形嵌段聚合物,如图4所示,亲水性链段16位于内侧而疏水性链段17位于外侧的聚合物,也不可能得到降低粘度或提高稳定性的上述效果。这是因为,色料分子19未被纳入星形聚合物的内侧,而成为在星形聚合物外侧弱结合的结合物,而且,星形聚合物的外侧呈疏水性,所以星形聚合物本身不溶解于水。
如图5所示,在从微凝胶18只有疏水性链段17延伸的星形聚合物的情况下,油性分子19被纳入疏水性链段17,而星形聚合物无亲水性链段,所以不呈亲水性而不溶于水。因此,在这种情况下也不能得到上述的效果。
如图6所示,在由微凝胶18只有亲水性链段16延伸的星形聚合物的情况下,由于色料分子19不能被纳入内侧,所以在这种情况下也不能得到上述的效果。
根据上述理由,本实施例的油墨中优选外侧亲水性双亲媒性星形聚合物。
如图7所示,这种星形聚合物,首先是通过HX/ZnX2(X=Cl,I)合成乙烯基醚1,在其侧链上生成具有烷基的聚乙烯基醚的活性聚合物2。然后,通过该活性聚合物2与二乙烯基醚3反应即可得到这种星形聚合物(星形聚合物4)。
具体地说,外侧亲水性双亲媒性星形嵌段共聚物可通过图8所示的合成法生成。在这种合成法中,首先使酯侧链的乙烯基醚与烷基乙烯基醚的活性嵌段共聚物5与二乙烯基醚3反应而得到预制物星形聚合物6。然后,将该侧链水解。通过水解,生成具有羟基的双亲媒性星形嵌合段聚合物7。
另一方面,双亲媒性杂链臂星形聚合物可通过图9所示的合成法生成。在这种合成方法中,首先使烷基乙烯基醚的活性嵌段聚合物与二乙烯基醚3反应而生成星形聚合物8。然后,使该星形聚合物8与酯侧链的乙烯基醚反应而得到预制物星聚合物9。此后,将该侧链水解,生成双亲媒性杂链臂星形聚合物10。
作为油墨中所含有的色料,例如可使用偶氮染料、重氮系染料、金属铬盐形偶氮系染料、蒽醌系染料、钛菁系染料、三烯丙基甲烷系染料等。具体地说,可使用下列染料中的一种,或将其两种以上组合使用,这些染料,例如有:C.I.溶剂黑#3、#5、#7、#22、#23、#27、#29、#34、#123;C.I.溶剂蓝#2、#11、#12、#25、#35、#36、#38、#55、#70、#73;C.I.溶剂红#1、#3、#8、#23、#24、#25、#27、#30、#49、#81、#82、#83、#84、#100、#109、#118、#121、#122、#132、#179、#218;C.I.溶剂黄#2、#6、#14、#15、#16、#19、#21、#33、#45、#56、#61、#77、#80、#82、#149、#151;C.I.溶剂绿#3;C.I.溶剂橙#1、#2、#6、#14、#37、#40、#44、#45;C.I.溶剂紫#8、#13、#14、#21、#27等。
实施例
以下说明具体实施的实施例。
首先制备了由以下各组分(百分比数值为质量百分比)组成的21种油墨喷射记录用油墨(实施例1-21)。
实施例1
C.I.溶剂黑#3                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)    2%
纯水                               75%
实施例2
C.I.溶剂蓝#2                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)    2%
纯水                               75%
实施例3
C.I.溶剂红#1                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)    2%
纯水                               75%
实施例4
C.I.溶剂黄#2                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)    2%
纯水                               75%
实施例5
C.I.溶剂黑#5                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(化学式10) 2%
纯水                               75%
实施例6
C.I.溶剂蓝#11                      3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(化学式10) 2%
纯水                               75%
实施例7
C.I.溶剂红#3                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(化学式10) 2%
纯水                               75%
实施例8
C.I.溶剂黄#6                       3%
甘油                               10%
二甘醇单丁醚                       10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(化学式10) 2%
纯水                               75%
实施例9
C.I.溶剂黑#7                            3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(将化学式7的星形
聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)       2%
纯水                                    75%
实施例10
C.I.溶剂蓝#12                           3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(将化学式7的星形
聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)       2%
纯水                                    75%
实施例11
C.I.溶剂红#8                            3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(将化学式7的星形
聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)       2%
纯水                                    75%
实施例12
C.I.溶剂黄#7                            3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(将化学式7的星形
聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)       2%
纯水                                    75%
实施例13
C.I.溶剂黑#22                           3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性杂链臂星形嵌段聚合物(将化学式10的
星形聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)   2%
纯水                                    75%
实施例14
C.I.溶剂蓝#25                           3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(将化学式10的
星形聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)   2%
纯水                                    75%
实施例15
C.I.溶剂红#23                           3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(将化学式10的
星形聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)   2%
纯水                                    75%
实施例16
C.I.溶剂黄#15                           3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            10%
双亲媒性杂链臂星形聚合物(将化学式10的
星形聚合物的异丙基变为n-己基的聚合物)    2%
纯水                                     75%
实施例17
C.I.溶剂黑#3                             3%
甘油                                     10%
二甘醇单丁醚                             20%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)          2%
纯水                                     65%
实施例18
C.I.溶剂黑#3                             3%
甘油                                     10%
二甘醇单丁醚                             30%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)          2%
纯水                                     55%
实施例19
C.I.溶剂黑#3                             3%
甘油                                     10%
二甘醇单丁醚                             10%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)          2%
氟系表面活性剂(商品名“FC-93”:3M公司制)1%
纯水                                     74%
实施例20
C.I.溶剂黑#3                             3%
甘油                                     10%
二甘醇单丁醚                             5%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)          2%
纯水                                    80%
实施例21
C.I.溶剂黑#3                            3%
甘油                                    10%
二甘醇单丁醚                            2%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)         2%
纯水                                    83%
以下利用上述各油墨喷射记录用油墨,通过市售的打印机在普通纸(商品名“Xerox4024”:Xerox公司制)上进行记录。其结果,在印字及图像上未见渗墨,得到了高质量的印字及图像的记录物。此外,对纸来说,也没有产生油墨的渗墨,而且即使进行两面印制,也得到了鲜明的印字及图像。
其次,将该已记录的用纸浸渍到纯水之后,在室温下放置干燥,并观察了干燥后的油墨状态(耐水试验)。其结果,确认:就上述实施例1-21的任一油墨而言,均未发现渗墨,而且这些油墨的耐水性均高。
此外,在70℃的气氛下将上述实施例1-21的各油墨放置3个月,观察了其以后的油墨状态(稳定性试验),对于各油墨均未发现凝聚与沉淀。由此确认了:上述实施例1-21的各油墨的稳定高。
还有,作为对比例,对于下列的比较例1的油墨(参照特开平10-140055)和比较例2的油墨(参照特开平2000-154341),以及比较例3的油墨(参照上述的Polymer Preprints,Japan Vol.49,Nol(2000)pp22-24)研究了其油墨的渗墨、排出性能以及稳定性等。
比较例1
C.I.溶剂黑#27                                  4%
苯乙烯-丙烯酸共聚物                            11%
氧化乙烯的数均聚合度为60、氧化丙烯的数均聚合度
为45的聚氧化乙烯氧化丙烯嵌段共聚物与甘油的聚醚
多元醇水溶性丙烯酸树脂乳剂                     74%
水溶性丙烯酸树脂乳剂(JohncryJ-61;Johnson公司制)  6%
三甘醇单丁醚                                      5%
比较例2
比较例2的油墨按下述方法制作。即,首先将十二烷基硫酸钠2g,New Frontier S510 4g、去离子水194g以及n-丁氧基甲基丙烯酸酰胺10g放入烧瓶,在氮气流下边搅拌边将液温提高到50℃。然后,向烧瓶内加入含有V-70(和光纯药公司制,油溶性偶氮系聚合引发剂)0.5g的乙醇溶液5g,接着在2小时内滴下下述组分的单体溶液。此后,在相同温度下搅拌4小时后,放室温冷却,得到由着色树脂乳剂组成的油墨(比较例2的油墨)。
单体溶液的组成:
n-丁氧基甲基丙烯酸酰胺                            89g
乙二醇二甲基丙烯甲酯                              1g
Savinyl蓝-GLS(Clariant公司制、酞菁系蓝色染料)     6.3g
Savinyl-RS(Clariant公司制、蒽醌系蓝色染料)        18.7g
比较例3
C.I.溶剂红#27                                     3%
双亲媒性星形嵌段聚合物(化学式7)                   2%
纯水                                              95%
对比例1的油墨,其在25℃下的粘度高,为9800mPa·s,用市售的油墨喷射打印机不能打字。
对比例2的油墨,制作后在25℃下的粘度为5mPa·s,虽然用市售的油墨喷射打印机可以打字,但放置24小时,再使打印机工作时,油墨却完全不能排出。此外,将比较例2的油墨放入密封容器,在70℃的气氛下放置3周时,则发现一部分油墨凝聚,粘度上升到1000mPa·s。
比例例3的油墨,用市售的油墨喷射打印机打印时,文字或图像发生渗墨,记录物完全无法辨读。此外,油墨发生渗墨。
因此,可看出,与所述实施例1-21不同,上述比较例1-3的油墨不适于用作油墨喷射式记录。
此外,在下列表1示出了实施例1-21以及比较例1-3的油墨表面张力及粘度的测定结果。从该表1中也可看出:实施例1-21的油墨可最佳地适用于油墨喷射记录。
作为本发明的油墨溶剂,其表面张力最好为20-50mN/m。表1中还表出了油墨溶剂的表面张力。
表1
  表面张力(油墨)(mN/m,25℃)     粘度(油墨)(cP,25℃)   表面张力(溶剂)(mN/m,25℃)
  实施例1     34     3.1     36
  实施例2     35     3.9     36
  实施例3     34.5     3.5     36
  实施例4     33     3.2     36
  实施例5     33.5     3.6     36
  实施例6     34     3.3     36
  实施例7     34.5     3.7     36
  实施例8     34     3.4     36
  实施例9     34.5     3.4     36
  实施例10     33     3.5     36
  实施例11     33.5     3.2     36
  实施例12     34     3.6     36
  实施例13     34.5     3.3     36
  实施例14     34     3.7     36
  实施例15     33     3.1     36
  实施例16     33.5     3.9     36
  实施例17     31     3.6     33
  实施例18     29     3.3     30
  实施例19     22     3.7     24
  实施例20     39     3.4     41
  实施例21     48     3.2     50
  比较例1     33     9800     34
  比较例2     31     5     29
  比较例3     61     1.5     72
本发明不局限于所述实施例。只要不脱离该精神或主要特征,可以各种其他的形式实施。
这样,上述实施例只不过是在所有各点的简单示例,不作限定解释。本发明范围由各项权利要求所示出,说明书本文不受任何约束。尤其,凡属权利要求范围的均等范围的变形或变更均属本发明范畴。

Claims (4)

1.一油墨喷射记录用油墨,包括有色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂链臂星形聚合物,并且在25℃下的表面张力为20-50mN/m。
2.根据权利要求1所述的油墨喷射记录用油墨,在25℃下的粘度为1-10mPa·s。
3.一种油墨盒,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂链臂星形聚合物,并且在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨。
4.一种记录装置,具有包括色料、湿润剂、浸透剂、水和双亲媒性杂星臂形聚合物,并且在25℃下的表面张力为20-50mN/m的油墨喷射记录用油墨,通过将所述油墨喷射记录用油墨向记录媒体上排出,进行记录。
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