CN1709993A - 喷墨记录用油墨组及其制造方法和喷墨打印机 - Google Patents

喷墨记录用油墨组及其制造方法和喷墨打印机 Download PDF

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加藤龙二
谷口晶彦
青井纪笃
藤冈昌也
东山俊一
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Abstract

本发明提供了喷墨记录用油墨组，其包括包含可带负电的自分散性颜料作为着色剂的颜料系油墨和包含阴离子染料作为着色剂的染料系油墨，并且油墨组满足下式(1)：Dci＜1.1×Pci+0.0001(1)，其中“Dci”表示染料系油墨中包含的阴离子染料的抗衡离子的量(mol/g)，“Pci”表示颜料系油墨中包含的自分散性颜料的抗衡离子的量(mol/g)。当在具有简单的和低成本的常规维护系统的喷墨打印机上装载由颜料系油墨和染料系油墨组成的喷墨记录用油墨组时，可以极大地抑制颜料凝集，并且可以稳定地进行高质量的打印。

Description

喷墨记录用油墨组及其制造方法和喷墨打印机
技术领域：
本发明涉及具有颜料系油墨和染料系油墨的喷墨记录用油墨组，该油墨组的制造方法，以及喷墨打印机。
背景技术
由于具有优异的处置性能、几乎没有沉淀物析出、表现出令人满意的颜色鲜明度和明亮度、并且包含多种阴离子染料作为着色剂，染料系油墨至今已经被广泛用作喷墨记录用油墨。另一方面，在颜色鲜明度上稍逊于染料系油墨、但表现出高图像密度和低模糊性的颜料系油墨也用作喷墨记录用油墨。已经用作颜料作为如上所述的颜料系油墨用着色剂的那些颜料包括可带负电的自分散性颜料，其基本上不需要影响油墨物理性能的添加剂如表面活性剂并具有较高的油墨设计自由度(日本专利申请2000-303014)。
到目前为止，由于颜料系油墨和染料系油墨的油墨物理性能的不同，还没有将颜料系油墨和染料系油墨同时用于单一的喷墨打印机。然而，为了有效地利用各自油墨的优点，已经上市了带有喷墨记录用油墨组的喷墨打印机，所述油墨组包括基于使用黑色颜料作为着色剂的颜料系油墨(黑色油墨)和基于使用黄色、青色或品红色染料作为着色剂的染料系油墨(彩色油墨)。当使用上述喷墨打印机、使用黑色颜料系油墨打印字母或字符数据时，得到具有优异的目视识别性能的字母打印，因为打印的字母同样具有高对比度的清晰边缘。另一方面，例如当打印图像数据时，着色部分具有鲜明的颜色。当将颜料系油墨用作喷墨记录的黑色油墨、和将染料系油墨用作喷墨记录的彩色油墨时，可以期望同时得到字母的目视识别性能和着色部分的鲜明度。
然而，在一般的带有包括基于使用可带负电的自分散性颜料的颜料系油墨和基于使用阴离子染料的染料系油墨的喷墨记录用油墨组的喷墨打印机中发生以下现象。也就是说，当颜料系油墨和染料系油墨彼此接触时，它们互相混合，然后染料系油墨中的阴离子染料中包含的抗衡离子如钠离子作用于颜料系油墨中包含的可带负电的自分散性颜料的颜料表面上的分散基团。结果是，解离度或解离比降低，并且颜料的表面电荷(带电量)减少。因此，颜料的电排斥力降低，或失去电排斥力。包含于颜料系油墨中的颜料的分散性降低，颜料凝集。如果形成了颜料凝集，则打印头喷嘴有时阻塞。在其它情况下，如果颜料凝集粘附并固着于打印头喷嘴的周围，则破坏了打印头的抗油墨涂层表面。因此极有可能引起不吐墨，并且可能使打印质量变差。根据本发明人的观察，当使用黑色油墨作为颜料系油墨和使用品红油墨作为染料系油墨时，上述现象尤其显著。
上述颜料系油墨凝集的问题在其中具有简单的维护系统以降低制造成本的喷墨打印机中很明显。例如，如在相应于日本专利申请2002-234151的美国专利6,631,974 B2中所述，这种喷墨打印机包括打印头和用于一起刮拭打印头的各色喷嘴的刮拭件。然而，在打印头上排列了两色喷嘴列并且彼此极端接近。因此，不可能将用于抽吸并清洗打印头中油墨的抽吸帽按颜色分开。在这种结构中，在打印头的喷嘴表面上布置的两色喷嘴列被一起覆盖。例如，黑色油墨和青色油墨的喷嘴列被抽吸帽一起覆盖。在抽吸帽的帮助下被同时抽吸的两种颜色的油墨在抽吸帽中互相混合，有时它们的一部分附着于喷嘴表面。因此，当进行刮拭操作时，包含颜料系油墨和染料系油墨的混合油墨粘附于例如刮拭件和打印头的喷嘴表面。如果颜料在这些位置凝集，则产生上述的种种不便。某些观点认为，通过改善打印机有可能解决这种不便。然而，考虑到成本，这种对策极端不利。
如上所述，当在具有简单的和低成本的常规维护系统的喷墨打印机上载有由颜料系油墨和染料系油墨组成的喷墨记录用油墨组时，由于颜料的凝集，恐怕不能高质量地进行喷墨记录。
发明内容
为了解决上述问题而完成了本发明，本发明的目的是当具有简单的和低成本的常规维护系统的喷墨打印机载有由颜料系油墨和染料系油墨组成的喷墨记录用油墨组时，通过极大地抑制颜料凝集而以稳定的方式成功地进行了高质量的打印。具体地，本发明的目的是提供油墨组及其制造方法，所述油墨组包括颜料系油墨和染料系油墨的特定组合，能够有效地抑制否则发生的通过颜料系油墨和染料系油墨之间接触时所产生的颜料凝集。
本发明人注意到颜料系油墨中包含的可带负电的自分散性颜料的抗衡离子的量和染料系油墨中包含的阴离子染料的抗衡离子的量。本发明人发现，可以通过调节它们之间的关系抑制颜料凝集。从而完成了本发明。
根据本发明的第一方面，提供了喷墨记录用油墨组，其包括：
包含可带负电的自分散性颜料的颜料系油墨和；
包含阴离子染料的染料系油墨，其中满足下式(1)：
Dci＜1.1×Pci+0.0001                               (1)
其中Dci表示染料系油墨中的阳离子的量(mol/g)，Pci表示颜料系油墨中的阳离子的量(mol/g)。
根据本发明，调节颜料系油墨中包含的可带负电的自分散性颜料的抗衡离子的量和染料系油墨中包含的阴离子染料的抗衡离子的量之间的关系为指定的关系。因此，有可能极大地抑制颜料的凝集。
根据本发明的第二方面，提供了喷墨打印机，其包括本发明的喷墨记录用油墨组、具有形成为具有吐出颜料系油墨的喷嘴和吐出染料系油墨的喷嘴的喷嘴表面的打印头、和刮拭喷嘴表面的刮拭件，其中通过刮拭件刮拭附着于打印头的喷嘴表面的颜料系油墨和染料系油墨。本发明的喷墨打印机使用其中即使当颜料系油墨和染料系油墨互相混合时也能抑制颜料凝集的油墨组。因此，即使当通过刮拭件刮拭附着于喷嘴表面的颜料系油墨和染料系油墨时，也会减少喷嘴阻塞和不吐墨。
根据本发明的第三方面，提供了制造具有颜料系油墨和染料系油墨的喷墨记录用油墨组的方法，该方法包括：
制备包含可带负电的自分散性颜料的颜料系油墨；和
制备包含阴离子染料的染料系油墨，其中：
颜料系油墨中阳离子的量与染料系油墨中阳离子的量满足下式(1)：
Dci＜1.1×Pci+0.0001    (1)
其中“Dci”表示染料系油墨中的阳离子的量(mol/g)，“Pci”表示颜料系油墨中的阳离子的量(mol/g)。当制备颜料系油墨和染料系油墨使得满足式(1)的关系时，有可能在使油墨组中的颜料系油墨和染料系油墨接触并混合时有效地避免颜料凝集。
附图说明
图1表示与本发明的实施例和比较例的结果相关的颜料系油墨中包含的颜料的抗衡离子的量与染料系油墨中包含的染料的抗衡离子的量之间的关系；
图2为具有包含本发明实施例中制备的油墨的墨盒的彩色喷墨打印机的透视图；和
图3为喷嘴朝上的打印头单元的透视图。
具体实施方式
以下说明本发明的实施方案。
本发明涉及喷墨记录用油墨组，其含有包含颜料作为着色剂的颜料系油墨和包含染料作为着色剂的染料系油墨；其中颜料为可带负电的自分散性颜料，染料为阴离子染料，并且满足下式(1)。
Dci＜1.1×Pci+0.0001                             (1)
在表达式(1)中，“Dci”表示染料系油墨中包含的阴离子染料的抗衡离子的量(mol/g)，“Pci”表示颜料系油墨中包含的自分散性颜料的抗衡阳离子的量(mol/g)。对于式(1)的关系式，图1中说明了以下等式(图1中所示的直线X)。直线X下方的区域满足表达式(1)。
以下描述式(1)的意义，同时说明可带负电的自分散性颜料凝集的机制。
认为颜料系油墨中包含的自分散性颜料的阳离子(一般主要为钠离子)的量表示了贡献颜料的自分散性的离子性基团(例如，分散基团如磺酸基)的量。通常，颜料系油墨中的阳离子的量适当地小于染料系油墨中阳离子(一般主要也是钠离子)的量。这是因为着色剂在油墨中的存在方式不同(即，非水溶性颜料的分散状态/水溶性染料的溶解状态)。
当颜料系油墨和染料系油墨彼此接触时，它们互相混合，使染料系油墨中包含的阳离子如钠离子流入到颜料系油墨中。因此，在颜料粒子周围的阳离子的量增加，使颜料表面上抗衡离子的解离平衡被破坏，使解离度或解离比降低。结果是，设想发生了以下过程，即颜料的电排斥力降低，使分散体变得不稳定，并引起凝集。
通常，在颜料系油墨中，与该油墨中的阳离子的总量相比，来源于任何不同于颜料的物质的阳离子的量非常小。在染料系油墨中也证明了同样的事实。因此，因为阳离子主要来源于颜料，颜料系油墨中阳离子的总量可能近似于颜料的抗衡离子的量；并且因为阳离子主要来源于染料，因此染料系油墨中阳离子的总量可能近似于染料的抗衡离子的量。
因此，当染料系油墨中阳离子的量(其可能近似于阴离子染料的抗衡离子)[Dci(mol/g)]比颜料系油墨中阳离子的量(其可能近似于颜料的抗衡离子的量)[Pci(mol/g)]更大时，产生了颜料凝集的趋势。对于图1中所示的直线X，已经从随后描述的实施例和比较例中得到的试验结果试验性地测定了这一事实。位于直线X(Dci＝1.1×Pci+0.0001)上方的区域(其中染料系油墨中阴离子染料的抗衡离子的量相对高的区域)为其中颜料倾向于凝集的区域。
可以确信当染料系油墨中阴离子染料的抗衡离子的量降低时，颜料很难凝集。然而，还产生了一个困难。即，为了降低染料系油墨中阴离子染料的抗衡离子的量，需要使用具有少量水溶性基团如磺酸基的阴离子染料，或需要使阴离子染料本身的用量降低。然而，在前一种情况中，阴离子染料在水性溶剂中的溶解性降低。因此，不可能增加染料系油墨中的染料浓度，并且印刷品的光学密度降低。在后一种情况中，染料系油墨中阴离子染料的浓度也降低，因此，结果使印刷品的光学密度降低。因此，优选近似于染料系油墨中阴离子染料的抗衡离子的量的Dci(mol/g)满足图1中直线Y(0.000074＝Dci)表示的下式(2)。直线Y表示印刷品的实际光学密度的经验下限。直线Y下面的区域(其中染料系油墨中阴离子染料的抗衡离子的量相对低的区域)为其中印刷品的光学密度低的区域。
0.000074＜Dci                                    (2)
对于在本发明的喷墨记录用油墨组的颜料系油墨中用作着色剂的颜料，可使用已知的可带负电的自分散性颜料。在这种颜料的情况中，例如，对表面实施羧化处理和/或磺化处理。该颜料在表面上具有负的ζ电位。
上述颜料的具体例子可举例如CAB-O-JET 200BLACK、CAB-O-JET 300BLACK、CAB-O-JET 250C CYAN、CAB-O-JET 260MMAGENTA、CAB-O-JET 270Y YELLOW(Cabot的产品)，LIOJET WDBLACK 002C(由Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.制造)、BONJET BLACK CW-1、BONJET BLACK CW-2、和BONJET BLACK CW-3(由OrientChemical Industries，Ltd.制造)。然而，其不限于此。
优选颜料系油墨中颜料的含量为0.5到10重量％。
可用作染料系油墨的染料的那些染料包括具有阳离子抗衡离子的阴离子染料，优选单偶氮染料。具体地，例如可举例为C.I.活性红17、C.I.酸性红1、C.I.酸性红8、C.I.酸性红35、C.I.酸性红106、和C.I.酸性红265。优选使用单偶氮染料的理由是，与其它染料相比，该染料结构中包含少量的疏水基，由此有可能将通过颜料表面的疏水性部分的作用而产生的染料本身的凝集效应抑制到最小程度。上述染料可单独使用。或者，将两种或多种上述染料以混合的方式使用。
优选染料系油墨中阴离子染料的含量为0.5到10重量％。
染料包含多种阳离子作为杂质。因此优选使用其中通过纯化除去杂质的染料。对于纯化方法，例如相应于日本专利申请9-25441的美国专利5,637,138 A公开了除去钾内容物的具体方法。可通过类似的方法进行纯化。然而，对于这种方法没有具体限制。对于颜料系油墨和染料系油墨的其它物质，优选使用已经经过纯化的具有高纯度的那些，以尽可能将杂质减少到最小程度。
当使用可带负电的自分散性颜料和阴离子染料作为着色剂时，油墨中着色剂的稳定性受阳离子的类型和浓度的影响。例如，一价阳离子如钠离子和钾离子、二价阳离子如钙离子和镁离子、和三价或多价阳离子如铝离子和钛离子具有正电荷。因此，如果在颜料系油墨中上述阳离子过多，则阳离子结合于颜料表面上的负电荷，使电荷变成零。结果是，颜料的电排斥力消失，分散体变得不稳定，并引起凝集。如果在染料系油墨中上述阳离子过多，则阳离子结合于具有负电荷的染料分子，使电荷变成零。结果是，形成盐，使染料分子不能溶解于油墨溶剂中。恐怕可能发生沉淀。
已知二价或多价阳离子具有极强的使颜料的分散状态和染料的溶解状态不稳定的作用。例如，二价离子的凝集力为单价离子的20到80倍。三价离子的凝集力为二价离子的平方，这是惊人的大。四价或多价离子的凝集力远远超过以上所述，其为极大的。
因此，需要使颜料系油墨和染料系油墨各自中的二价或多价阳离子的含量尽可能小。具体地，优选调节含量为至多10ppm。
在本发明的喷墨记录用油墨组中，使用水作为油墨溶剂。然而，优选使用具有高纯度的水，其包括例如离子交换水、蒸馏水、纯水、和超纯水。
除水以外，对于油墨溶剂，有可能使用具有相对低的挥发性的水溶性有机溶剂，以免干涸并避免在喷墨头的尖端部的固体物质析出。上述水溶性有机溶剂可包括例如多元醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、聚丙二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、甘油、1，2，6-己三醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和petriol；含氮杂环化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮、和ε-己内酰胺；酰胺如甲酰胺、N-甲基甲酰胺、和N，N-二甲基甲酰胺；胺如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单乙胺、二乙胺、和三乙胺；和含硫化合物如二甲亚砜、环丁砜、和硫二甘醇。上述水溶性有机溶剂可单独使用。或者，将两种或多种上述水溶性有机溶剂以混合的方式使用。
如果颜料系油墨或染料系油墨中水溶性有机溶剂的含量太小，则润湿作用不充分，并且当油墨中的水蒸发时产生油墨干涸和固体物质析出的问题。如果含量太大，则使油墨的粘度不必要地增加，不能进行吐墨操作，并且油墨在打印介质上的干燥极慢。因此，优选含量相对于油墨的总量为5到40重量％。
可向颜料系油墨或染料系油墨中混合多元醇烷基醚，以控制渗透性。具体例子可包括例如丙二醇、丙二醇单丙基醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、二甘醇单异丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丁醚、二丙二醇单甲醚、二丙二醇单丙基醚、二丙二醇单异丙基醚、二丙二醇单丁基醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二丙醚、二丙二醇二丁醚、三甘醇单甲基醚、三甘醇单丁基醚、三丙二醇单甲醚、三丙二醇单丁基醚、三甘醇二甲醚、三甘醇二丁醚、三丙二醇二甲醚、和三丙二醇二丁醚。
优选颜料系油墨或染料系油墨中的渗透剂的含量为0.05到15重量％。
可以向颜料系油墨或染料系油墨中混合一元醇如乙醇和异丙醇，以控制打印介质的干燥性能和渗透性。
优选调节表面张力以满足例如颜料系油墨或染料系油墨的吐墨稳定性、到喷墨头内的引入性能、和打印质量。为此目的，有可能使用表面活性剂。具体地，可列举如阴离子表面活性剂如由Kao Corporation制造的EMAL、LATEMUL、LEVENOL、NEOPELEX、ELECTROSTRIPPER、NS SAOP、KS SAOP、OS SAOP、PELEX、和AMPHITOL系列，和由Lion Corporation制造的LIPOLAN、KLIPOLAN、LIPON、SUNNOL、LIPOTAC TE、ENAGICOL、LIPAL、LIONOL、和LOTAT系列；和非离子型表面活性剂如由Kao Corporation制造的EMULGEN、RHEODOL、RHEODOL SUPER、EMASOL、EMASOL SUPER、EXCEL、EMANON、AMIET、和AMINON系列，和由Lion Corporation制造的DOBANOX、LEOCOL、LEOX、LAOL、LEOCON、LIONOL、CADENAX、LIONON、LEOFAT、ETHOFAT、ETHOMEEN、ETHODUOMEEN、ETHOMID、和AROMOX。然而，对其没有具体限制。上述表面活性剂可单独使用。或者，将两种或多种上述表面活性剂以混合的方式使用。
基本上如上所述构成本发明的喷墨记录用油墨组。如有必要，除上述之外，可分别向颜料系油墨和染料系油墨中加入例如已知的pH调节剂、染料溶解剂、防腐剂/杀真菌剂、和防锈剂。
可优选通过选择或制备使用可带负电的自分散性颜料作为着色剂的颜料系油墨和使用阴离子染料作为着色剂的染料系油墨制造包括本发明的颜料系油墨和染料系油墨的喷墨记录用油墨组，其中满足上式(1)并优选满足上式(2)以装配油墨组。术语“装配油墨组”是指制备油墨用于一个喷墨打印机中。因此，本发明还包括在一个墨盒中或在各自的墨盒中容纳颜料系油墨和染料系油墨。
本发明的喷墨记录用油墨组可用于一般的喷墨打印机中。然而，优选将本发明的喷墨记录用油墨组用于相应于日本专利申请2002-234151的美国专利6,631,974 B2中公开的包括打印头和刮拭件的喷墨打印机中，所述打印头具有由吐出颜料系油墨的喷嘴和吐出染料系油墨的喷嘴形成的喷嘴表面，刮拭件用于刮拭喷嘴表面，其中附着于打印头的喷嘴表面的颜料系油墨和染料系油墨被刮拭件擦掉。在这种情况下，优选使墨滴飞行的驱动力基于使用压电元件。然而，本发明还适用于其中在热能的作用下吐出油墨类型的喷墨系统。
实施例
以下描述体现本发明的实施例1到8的油墨组和用于比较目的的比较例1到8的油墨组。制备黑色油墨作为颜料系油墨，制备彩色油墨(品红油墨)作为染料系油墨，用于构成油墨组。通过ICP放射光谱法(由Shimadzu Corporation制造的ICPS-1000IV)测量各自油墨的阳离子(钠离子)的量(认为是从制备油墨用的物质的纯度判断的颜料和染料的抗衡离子的量)[Pci]和[Dci]。
表1
  成分   实施例1的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   CAB-O-JET 300BLACK(颜料含量：15％)   30.7
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例1的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.4
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝0.6×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝9.2×10-5mol/g
表2
  成分   实施例2的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   CAB-O-JET 300BLACK(颜料含量：15％)   30.7
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例2的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.6
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝0.6×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝10.2×10-5mol/g
表3
  成分   实施例3的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-1(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例3的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.6
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝1.3×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝10.2×10-5mol/g
表4
  成分   实施例4的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-1(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例4的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.9
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝1.3×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝11.1×10-5mol/g
表5
  成分   实施例5的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   LIOJET WD BLACK 002C(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例5的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.9
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝2.2×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝11.1×10-5mol/g
表6
  成分   实施例6的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   LIOJET WD BLACK 002C(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例6的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.1
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝2.2×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.0×10-5mol/g
表7
  成分   实施例7的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-3(颜料含量：13％)   30.8
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例7的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.1
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
     在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝3.1×10-5mol/g
     在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.0×10-5mol/g
表8
  成分   实施例8的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-3(颜料含量：13％)   30.8
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   实施例8的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.4
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝3.1×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.9×10-5mol/g
表9
  成分   比较例1的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   CAB-O-JET 300BLACK(颜料含量：15％)   26.7
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例1的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   2.9
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝0.6×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝11.1×10-5mol/g
表10
  成分   比较例2的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   CAB-O-JET 300BLACK(颜料含量：15％)   26.7
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例2的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.1
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝0.6×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.0×10-5mol/g
表11
  成分   比较例3的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-1(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例3的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.1
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝1.3×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.0×10-5mol/g
表12
  成分   比较例4的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-1(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例4的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.4
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝1.3×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.9×10-5mol/g
表13
  成分   比较例5的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   LIOJET WD BLACK 002C(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例5的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.4
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝2.2×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝12.9×10-5mol/g
表14
  成分   比较例6的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   LIOJET WD BLACK 002C(颜料含量：20％)   20.0
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例6的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.6
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝2.2×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝13.9×10-5mol/g
表15
  成分   比较例7的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-3(颜料含量：13％)   30.8
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例7的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.6
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝3.1×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝13.9×10-5mol/g
表16
  成分   比较例8的颜料系黑色油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   BONJET BLACK CW-3(颜料含量：13％)   30.8
  润湿剂   甘油   25.5
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   1.0
  添加剂   SUNNOL DL 1430   0.1
  水   纯水   余量
  成分   比较例8的染料系品红油墨的油墨制剂组成   重量％
  着色剂   C.I.活性红17   3.8
  润湿剂   甘油   29.0
  渗透剂   二丙二醇丙基醚   2.0
  水   纯水   余量
      在1g的颜料系油墨中抗衡离子的量[Pci]＝3.1×10-5mol/g
      在1g的染料系油墨中阳离子的量[Dci]＝14.8×10-5mol/g
进行试验以评价当将每个实施例和比较例中得到的颜料系油墨和得到的染料系油墨互相混合时颜料是否凝集，和评价是否如下所述引起喷嘴的阻塞。得到的结果如表17中所示。
颜料凝集试验
使一滴颜料系油墨和一滴染料系油墨滴落在载玻片上并彼此分开。在两个小滴上静止地放置盖玻片，使两滴油墨在载璃片下彼此接触。在显微镜下观察这些油墨的接触区域并视觉观察颜料凝集的情况。根据本发明人进行的初步试验显示出以下事实。即，与通过将颜料系油墨和染料系油墨混合并搅动进行的其它凝集试验相比，这一手法近似于颜料系油墨和染料系油墨在打印头的喷嘴表面上的混合状态，和近似于由刮板等引起的颜料系油墨和染料系油墨的实际混合状态。此外，这一手法极令人满意地与颜料在实际机器上的凝集状态有相关性。采用以下评价标准。
颜料凝集的评价标准
等级     内容
++：     没有发生凝集，或即使发生了凝集，凝集块为至多约10μm，其中凝集块具有流动性。
+：      凝集块为至多约20μm，其中凝集块具有流动性。
-：      凝集块尺寸超过约20μm，在整个接触面形成凝集块，并且凝集块没有流动性。
喷嘴阻塞试验
在室温下连续进行打印头喷嘴表面的刮拭试验3,000次，以评价各个实施例和比较例的油墨组的喷嘴阻塞。用作评价用机器的打印机为由Brother Industries，Ltd.制造的MFC-3100C。该打印机具有使颜料系油墨与染料系油墨彼此接触的结构，因为在用于打印头喷嘴表面的刮拭试验中，将吐出颜料系油墨(黑色油墨)和染料系油墨(彩色油墨)的喷嘴列在横向上一起刮拭。采用以下标准。
喷嘴阻塞的评价标准
等级     内容
+：      连续进行3,000次的打印头喷嘴表面的刮拭试验中没有发生不吐墨和吐出油墨弯曲。
-：      连续进行3,000次的打印头喷嘴表面的刮拭试验中发生不吐墨和吐出油墨弯曲，并且在短时间内不吐墨和弯曲都没有恢复。
表17
  通过显微观察评价   喷嘴阻塞评价
  实施例1   ++   +
  实施例2   +   +
  实施例3   ++   +
  实施例4   +   +
  实施例5   ++   +
  实施例6   +   +
  实施例7   ++   +
  实施例8   +   +
  比较例1   -   -
  比较例2   -   -
  比较例3   -   -
  比较例4   -   -
  比较例5   -   -
  比较例6   -   -
  比较例7   -   -
  比较例8   -   -
从表17可以看出，根据本发明的实施例，当颜料系油墨(黑色油墨)和染料系油墨(彩色油墨)中的每种单独存在时，它们的分散性或溶解性稳定。此外，即使当使它们彼此接触并互相混合时，也没有发生颜料的凝集。因此，颜料的凝集不会阻塞打印头喷嘴，并且它们不会粘附并固着在打印头喷嘴周围，破坏抗油墨涂层表面。因此，没有引起不吐墨，打印质量也没有变差。此外，凝集块不会粘附并固着于刮板上使刮拭操作变得不均匀。因此，也没有破坏可靠性。
根据颜料凝集试验的试验条件，当颜料系油墨和染料系油墨互相以1∶1混合时，则混合液体中颜料的抗衡离子的量为Pci/2，而染料的抗衡离子的量为Dci/2。在图1中将各个实施例和比较例的颜料系油墨的Pci/2和染料系墨的Dci/2绘制曲线。用双环表示的实施例数据相应于表17中的“++”，用单环表示的实施例数据相应于表17中的评价“+”，用叉表示的比较例的数据相应于表17中的评价“-”。
从图1可以理解，实施例的油墨被包含在直线X(即，Dci＝1.1×Pci+0.0001)下方的区域中。具有性能问题的各个比较例的油墨被包含在直线X上方的区域中。因此，可以理解，颜料表面上的分散基团与染料的抗衡离子之间的平衡对于抑制颜料的凝集是重要的。
在本发明的喷墨打印机用油墨组中，即使当包含颜料的颜料系油墨与包含染料的染料系油墨组合应用时，也抑制了在使颜料系油墨和染料系油墨接触并混合时的颜料的凝集，并且还抑制了喷嘴阻塞。因此，当将该油墨组用于喷墨打印机时，不会发生任何的否则由于颜料分散体分不稳定而凝集所引起的打印质量的严重变差，如不吐墨和吐墨弯曲。此外，在维护系统如刮板中也不需要分割颜料系油墨和染料系油墨。因此，本发明还有助于极大地降低成本。因此，有可能通过使用低成本的打印机同时实现稳定的打印质量、高的打印质量、和高的可靠性。
以下参考附图描述本发明的作为喷墨记录装置的喷墨打印机的实施方案。
如图2中所示，彩色喷墨打印机100包括四个墨盒(油墨组)61，每个墨盒包含各个颜色的油墨，如青色、品红色、黄色和黑色油墨；打印头单元63，其具有喷墨打印头6(此处称作打印头6)，用于将油墨喷射到纸62上；滑动架64，其上安装了墨盒61和打印头单元63；驱动单元65，其使墨盒64在直线方向上往复运动；滚轴66，其在墨盒64往复运动的方向上延伸并与打印头6相对设置；和清洗单元67。对于黑色、青色、品红色和黄色油墨，可使用上述实施例制备的油墨。
驱动单元65包括滑动架轴71、导向板72、两个滑轮73和74、和环形带75。滑动架轴71布置在滑动架64的下端部并与滚轴66平行延伸。导向板72布置在滑动架64的上端部并与滑动架轴71平行延伸。滑轮73和74布置在滑动架轴71的两个端部处并位于滑动架轴71和导向板72之间。在滑轮73和74之间拉伸环形带75。
当通过马达使滑轮73沿正向和反向旋转时，连接于环形带75的滑动架64根据滑轮73的正向和反向旋转沿着滑动架轴71和导向板72在直线方向上往复运动。
纸62来自于纸盒(未示出)，所述纸盒在墨喷打印机100中提供并在打印头6和滚轴66之间进纸以通过从打印头6喷出的墨滴进行预定的打印。然后，纸62被放出到外面。在图2中省略了进纸和出纸机构。
在滚轴66的一侧提供了清洗单元67。布置清洗单元67使得当打印头单元63位于复位位置时，清洗单元67与打印头6相对。清洗单元67包括清洗帽81、泵82、凸轮83、和废墨储存器84。清洗帽81与喷嘴表面接触，用于覆盖在打印头6内形成的多个喷嘴(随后描述)。当打印头单元63处于复位位置时，打印头6内的喷嘴被清洗帽81覆盖，通过泵82和通过凸轮83吸入包括截留在打印头6中的气泡的油墨，从而清洗打印头6。吸入的油墨储存在废墨储存器84中。
为了防止油墨干涸，提供了帽85，用于在打印之后打印头6返回到复位位置时，由帽85覆盖安装在滑动架64上的打印头6的喷嘴15(图3)。喷墨打印机100另外具有与清洗帽81相邻的刮板88。刮板88刮拭喷嘴表面以除去表面上的油墨。
如图3中所示，打印头单元63安装在沿着纸62移动的滑动架64上并具有上部开口结构的基本上的箱子形状。打印头单元63具有由弹性薄金属板制成的盖板44。盖板44固定在打印头单元63的前表面并当除去打印头6时覆盖打印头单元63。打印头单元63还具有安装部分2，在该安装部分2上，将四个墨盒61可拆卸地安装于其上。连接于每个墨盒61的各自吐墨部分的每个供墨通路4a、4b、4c、4d与打印头单元63的底板5的底部相通。每个供墨通路4a、4b、4c、4d具有橡皮密封47，以与供墨孔19a密切接触。
将打印头6构建为彼此并行排列的四个区。在底板5的下方上形成了四个分级支撑8，用于容纳打印头6的各个区。在底板5中，形成了多个凹槽9a、9b以穿透底板5，凹槽中填充有UV粘合剂以结合打印头6的各个区。
可在打印头6的表面上混合黑色、青色、品红色和黄色油墨，或者通过刮拭操作在刮板88的表面上混合黑色、青色、品红色品红色和黄色油墨。然而，因为使用了本发明的颜料系油墨和染料系油墨的油墨组，由颜料系油墨和染料系油墨的混合引起的颜料凝集被有效抑制。

Claims (17)

1.喷墨记录用油墨组，其包括：
包含可带负电的自分散性颜料的颜料系油墨，和
包含阴离子染料的染料系油墨，其中满足下式(1)：
Dci＜1.1×Pci+0.0001                     (1)
其中Dci表示染料系油墨中阳离子的量(mol/g)，Pci表示颜料系油墨中阳离子的量(mol/g)。
2.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中染料系油墨中阳离子的量基本上为阴离子染料的抗衡离子的量，颜料系油墨中阳离子的量基本上为自分散性颜料的抗衡离子的量。
3.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中Dci(mol/g)满足下式(2)：
0.000074＜Dci                            (2)。
4.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中当阳离子包括二价或多价阳离子时，颜料系油墨和染料系油墨每种油墨中二价或多价阳离子的量为至多10ppm。
5.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中染料为单偶氮染料。
6.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中染料系油墨为品红油墨。
7.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中颜料为炭黑。
8.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中颜料系油墨和染料系油墨都包含甘油。
9.权利要求1的喷墨记录用油墨组，其中颜料系油墨和染料系油墨都包含水和水溶性有机溶剂。
10.喷墨打印机，包括权利要求1的喷墨记录用油墨组、具有由吐出颜料系油墨的喷嘴和吐出染料系油墨的喷嘴形成的喷嘴表面的打印头、和刮拭喷嘴表面的刮拭件，其中附着于打印头的喷嘴表面的颜料系油墨和染料系油墨通过刮拭件刮拭。
11.制造具有颜料系油墨和染料系油墨的喷墨记录用油墨组的方法，该方法包括：
制备包含可带负电的自分散性颜料的颜料系油墨，和；
制备包含阴离子染料的染料系油墨，
其中：
颜料系油墨中阳离子的量和染料系油墨中阳离子的量满足下式(1)：
Dci＜1.1×Pci+0.0001                  (1)
其中Dci表示染料系油墨中阳离子的量(mol/g)，Pci表示颜料系油墨中阳离子的量(mol/g)。
12.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中染料系油墨中阳离子的量基本上为阴离子染料的抗衡离子的量，颜料系油墨中阳离子的量基本上为自分散性颜料的抗衡离子的量。
13.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中Dci(mol/g)满足下式(2)：
0.000074＜Dci                         (2)。
14.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中分别制备颜料系油墨和染料系油墨，使得二价或多价阳离子的量为至多10ppm。
15.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中染料为单偶氮染料。
16.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中染料系油墨为品红油墨。
17.权利要求11的制造喷墨记录用油墨组的方法，其中颜料为炭黑。
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