CN1891460A - 油墨收纳性颗粒及其储存处理盒、标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法和记录装置 - Google Patents

油墨收纳性颗粒及其储存处理盒、标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法和记录装置 Download PDF

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桥本健
土井孝次
三神武
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Abstract

本发明提供了用于收纳包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,该油墨收纳性颗粒包含用于至少截留油墨的液体成分的截留结构和吸液性树脂。本发明还提供了使用该油墨收纳性颗粒的标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法、记录装置和油墨收纳性颗粒储存处理盒。

Description

油墨收纳性颗粒及其储存处理盒、 标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法和记录装置
技术领域
本发明涉及用于收纳油墨、转印到记录介质上并记录例如图像或数据的油墨收纳性颗粒。本发明还涉及使用该油墨收纳性颗粒的下列方法和装置:标记材料体系;油墨收纳方法;记录方法;记录装置;和油墨收纳性颗粒储存处理盒。
背景技术
喷墨记录方法为通过使用油墨来记录图像和数据的公知方法之一。喷墨记录方法的原理是从喷嘴、狭缝、多孔膜等排出液体或熔融固体的油墨,从而在纸、布、膜等上进行记录。油墨排出方法包括:利用静电吸引力来排出油墨的电荷控制方法;利用压电元件的振动压力来排出油墨的按需滴墨方法(压力脉冲法);通过以高热使气泡形成并生长,利用由此产生的压力来排出油墨的热喷墨方法等等,可以用这些方法来记录具有极高分辨率的图像或数据。
在包括该喷墨记录方法的使用油墨的记录方法中,为了在例如可渗透介质和不可渗透介质等多种形式的记录介质上以高图像品质进行记录,提出了首先在中间体上记录然后转印到记录介质的方法。
例如,日本特开2000-343808公开了一种记录方法,该方法是在向中间体上供应例如吸水性质不同的聚合物、尺寸不同的吸水聚合物和交联度不同的吸水聚合物等多种类型的粉末混合物的同时进行记录的方法。
日本特开2000-94654公开了一种记录方法,该方法是在向中间体上供应用于通过与油墨接触以稠化油墨的固体颗粒(例如多糖聚合物、海藻酸(arginic acid)、角叉菜胶等颗粒)的同时进行记录的方法。
日本特开2003-57967公开了一种方法,该方法在中间体上形成疏水性树脂颗粒层,将油墨(例如慢干式染料油墨)保持在疏水性树脂颗粒层的空隙中,并将该层转印到记录介质上。
日本特开2002-370347公开了一种方法,该方法将以湿式涂布法涂布有无机颗粒或亲水性聚合物等物质的空隙型油墨吸收层设置在中间体(片材)上,喷射染料油墨,并将该层转印到记录介质上。
日本特开2002-321443公开了一种包含热塑性树脂颗粒和非热塑性颗粒的喷墨中间转印介质,该介质具有通过在不高于该热塑性树脂颗粒的MFT的温度下干燥而形成的多孔性油墨吸收层。
发明内容
使用这些方法,可以以高图像品质在多种记录介质上记录图像,但是用颜料油墨难以获得高图像品质,或该方法不能充分地进行高速记录,并存在许多需要改进的地方。
鉴于上述问题而完成了本发明,本发明提供了油墨收纳性颗粒。本发明还提供了使用该油墨收纳性颗粒的标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法、记录装置和油墨收纳性颗粒储存处理盒。
根据本发明的一个方面,提供了用于收纳包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,该油墨收纳性颗粒包含用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构和吸液性树脂。
根据本发明的另一方面,提供了一种标记材料体系,该标记材料体系包含:包含记录材料的油墨;和用于收纳所述的包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
根据本发明的另一方面,提供了在油墨收纳性颗粒中收纳油墨的油墨收纳方法,该方法包括在截留结构中至少截留油墨的液体成分;并在吸液性树脂中吸收所述截留结构中所截留的所述油墨的液体成分,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
根据本发明的另一方面,提供了一种记录方法,该方法包括:在油墨收纳性颗粒中收纳包含记录材料的油墨,将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
根据本发明的另一方面,提供了一种记录装置,该装置包括:排出单元,该单元喷出包含记录材料的油墨,以供油墨收纳性颗粒收纳;以及转印单元,该单元将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上;其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
根据本发明的另一方面,提供了用于盛放油墨收纳性颗粒的油墨收纳性颗粒储存处理盒,该处理盒以可拆卸的方式布置在记录装置中,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
附图说明
将基于下列附图详细描述本发明的实施方案,其中:
图1是本发明的油墨收纳性颗粒的实例的示意图;
图2是本发明的油墨收纳性颗粒的另一个实例的示意图;
图3是本发明的油墨收纳性颗粒的另一个实例的示意图;
图4是实施方案A中的油墨收纳性颗粒的实例的示意图;
图5是实施方案A中的油墨收纳性颗粒的另一个实例的示意图;
图6是实施方案B中的油墨收纳性颗粒的实例的示意图;
图7是实施方案B中的油墨收纳性颗粒的另一个实例的示意图;
图8是实施方案C中的油墨收纳性颗粒的实例的示意图;
图9是实施方案C中的油墨收纳性颗粒的另一个实例的示意图;
图10是一个实施方案中的油墨收纳性颗粒储存处理盒的透视图;
图11是沿着图10中的A-A截取的剖面图;
图12是本发明第一实施方案所述的记录装置的一个实例的示意图;
图13展示了本发明第一实施方案所述的记录装置的另一个实例;
图14A和图14B分别为本发明第一实施方案中的记录装置的一个实例和油墨收纳性颗粒的示意图;
图15A和图15B分别为在中间转印体和记录介质上的本发明的油墨收纳性颗粒层的实例的示意图;
图16A和图16B是本发明第二实施方案中的记录装置的一个实例的示意图;
图17是本发明第三实施方案中的记录装置的一个实例的示意图;
图18是本发明第四实施方案中的记录装置的一个实例的示意图;
图19是本发明第五实施方案中的记录装置的一个实例的示意图;
具体实施方式
以下对本发明进行具体描述。
(油墨收纳性颗粒)
本发明的油墨收纳性颗粒可收纳油墨。性质“油墨收纳性”是指保持至少一部分油墨成分(至少液体成分)的性能。本发明的油墨收纳性颗粒具有用于至少截留油墨液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
本发明的示范性实施方案中的油墨收纳性颗粒包含具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒(实施方案A)。
本发明的另一个示范性实施方案中的油墨收纳性颗粒是复合颗粒,该复合颗粒中至少聚集了有机树脂颗粒,并且该复合颗粒的堆密度是50至1000kg/m3(实施方案B)。
本发明的另一个示范性实施方案中的油墨收纳性颗粒包含有机-无机杂化颗粒,该杂化颗粒至少包含有机材料和无机材料(实施方案C)。
当本发明的油墨收纳性颗粒收纳油墨时(油墨收纳方法),首先油墨附着至该油墨收纳性颗粒,并且由截留结构至少截留油墨的液体成分。此时,记录材料无论是油墨成分的颜料或染料,均附着至油墨收纳性颗粒的表面或被截留结构截留。然后所截留的油墨液体成分为吸液性树脂所吸收。因此,油墨收纳性颗粒收纳了油墨。将收纳有油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,并进行记录。
该截留结构对油墨液体成分的截留是由颗粒壁结构进行的物理捕获,而且,与吸液性树脂吸收液体相比,它速度极快,并且可以在短时间内将收纳了油墨的油墨收纳性颗粒转印至多种记录介质,无论该记录介质是可渗透的或不能渗透的。此外,所截留的油墨液体成分为吸液性树脂所吸收,并且保持稳定性得到改善,因此在转印收纳有油墨的油墨收纳性颗粒的时候,即使施加物理作用力,液体成分也无法漏出或渗出。
因此,即使在使用多种类型的油墨时,也可以用多种记录介质以高速和高图像品质进行记录。
此外,因为以油墨液体成分被完全截留的状态将油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,可以防止记录介质的卷曲或起皱,或防止由液体吸收所致的记录介质强度的降低。
油墨收纳性颗粒转印后,吸液性树脂起到记录材料的粘合剂树脂或被覆树脂的作用,并可以增强定影性能和记录物的定影性能(耐擦性),并可以控制记录物的光泽度。此外,无论该记录材料是颜料或是染料,都可以获得高发色性。
以往,为了改善包含分散颗粒或例如颜料等不可溶成分作为记录材料的油墨(例如,颜料油墨)的定影性能(耐擦性),必须在油墨中加入大量聚合物。然而,当将大量聚合物加入油墨(包含处理液)时,有可能堵塞油墨排出单元的喷嘴并降低可靠性。相反,在本发明的实施方案中,因为吸液性树脂起到该聚合物的作用,所以高图像品质、高定影性能和该系统的高可靠性均可得到满足。
此处,″截留结构″是用于至少保持液体的物理颗粒壁结构,其实例包括空隙结构、凹进结构或毛细管结构。因此,如上所述,截留结构对油墨液体成分的截留比吸液性树脂对液体的吸收要快得多。这些结构中的最大开口直径(孔径)优选是30nm至5μm,或更优选300nm至1μm。特别地,优选该最大开口尺寸足以截留例如体积平均粒径为100nm的颜料。然而,也可以同时存在最大开口尺寸小于50nm的细孔。考虑到改善吸液性,空隙或毛细管等优选可以在颗粒内部互相连通。该截留结构可以是物理的颗粒壁之间的结构。
孔径尺寸可以通过以下方法测定:用图像分析器读取颗粒表面的扫描电子显微镜(SEM)图像,通过二进制编码化处理以检测间隙,并对间隙的尺寸和分布进行分析。
优选的是,该截留结构不仅截留来自油墨成分的液体成分,并且还截留记录材料。当记录材料,特别是颜料与油墨液体成分一起被截留在截留结构中时,记录材料保持并固定在油墨收纳性颗粒内部,不会发生不均匀分布,从而可同时实现高速记录和高图像品质。油墨液体成分主要是油墨溶剂(分散介质:载体液体)。
本发明的油墨收纳性颗粒可以优选是例如图1中所示的其中吸液性树脂的颗粒102聚集的复合颗粒100,以提供如上所述的截留结构。此外,为了改善油墨液体成分的吸液性,特别优选本发明的油墨收纳性颗粒是如图2所示的复合颗粒100,其中除了吸液性树脂的颗粒102之外,还聚集了无机颗粒104,因为这样可以赋予吸水性、带电性和导电性和其它功能。这些复合颗粒中,可以由颗粒之间的间隙形成空隙结构。
吸液性树脂颗粒的体积平均粒径优选是50nm至10μm,更加优选是0.1μm至5μm,再优选是0.2μm至2μm。无机颗粒的体积平均粒径优选是10nm至30μm,更加优选是50nm至10μm,再优选是0.1μm至5μm。吸液性树脂颗粒和无机颗粒可以是初级颗粒或由初级颗粒造粒而获得的聚集体。
例如,由颗粒在半烧结状态下进行造粒而获得这些复合颗粒。半烧结状态是颗粒形状有一定程度的残留并且在颗粒之间保持空隙的状态。当油墨液体成分被截留在截留结构中时,复合颗粒的一部分可能会解离,即,复合颗粒可能会解体,并且构成该复合颗粒的颗粒有可能散开。
本发明的油墨收纳性颗粒如果具有截留结构例如空隙结构、凹进结构或毛细管结构,则可以由其表面上具有凹进部分106A(例如,最大开口尺寸为大于或等于100nm,优选为200nm至2000nm)的吸液性树脂颗粒106构成,所述树脂颗粒106例如如图3所示,可用失蜡法(lost wax method)获得,或通过对内部包含通过注入气体或加入起泡剂而形成的气泡的熔融树脂或溶解树脂进行固化和压碎而获得。然而,最优选的实例是用上述造粒方法得到的复合颗粒。后文将描述吸液性树脂和无机颗粒。
本发明的油墨收纳性颗粒的粒径换算为球当量平均直径优选是0.1μm至60μm,更优选1μm至30μm,更加优选3μm至15μm。按如下方法测定球当量平均直径。最佳方法因粒径而异,然而,可以是:例如,将光散射原理应用于颗粒在液体中的分散液来测定粒径的方法,或通过对颗粒的投影图像进行图像处理来测定粒径的方法等多种方法。可以举出的常用方法的实例包括Microtrack UPA方法(商品名)或库尔特粒度仪法。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒包含具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒。实施方案A中的油墨收纳性颗粒描述如下。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒可以是具有空隙和/或粗糙表面的单一有机树脂颗粒(初级颗粒),或其中至少聚集了具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒的复合颗粒,但是考虑到吸液性,优选复合颗粒。
如果本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒是具有空隙和/或粗糙表面的单一有机树脂颗粒,当油墨收纳性颗粒收纳油墨(油墨收纳方法)时,油墨附着至油墨收纳性颗粒,并且至少该油墨的液体成分被具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒的空隙捕获(截留)。结果,可以改善吸液速度和保持所吸收油墨的液体成分的液体成分保持性能。
另一方面,如果本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒是至少包含具有空隙和/或粗糙表面的单一有机树脂颗粒的复合颗粒,当油墨收纳性颗粒收纳油墨(油墨收纳方法)时,油墨附着至油墨收纳性颗粒,并且至少该油墨的液体成分也被构成复合颗粒(至少具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒)的颗粒之间的间隙(空隙)截留。
结果,除了被构成复合颗粒的颗粒之间的间隙(物理的颗粒壁结构)捕获(截留)之外,油墨液体成分也被具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒中的空隙捕获(截留),因此可以改善吸液速度和保持所吸收的油墨的液体成分的液体成分保持性能。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒中,当多孔性物质用作成分颗粒时,所截留的油墨的液体成分也会被多孔性物质吸收并保持。结果,增强了保持稳定性,并且如果在转印的时候对收纳有油墨的油墨收纳性颗粒施加物理作用力,液体成分不会漏出,并且不会出现渗出。
在转印油墨收纳性颗粒后,油墨收纳性颗粒的有机树脂成分起到油墨中所包含的记录材料的粘合剂树脂或被覆树脂作用,因此可以增强定影性能或记录材料的定影性能(耐擦性),并且还可以控制记录材料的光泽度。此外,在复合颗粒用作油墨收纳性颗粒的情况下,因为记录材料被截留在作为截留结构的颗粒之间的间隙中,无论记录材料是染料或颜料,均可获得高发色性能。特别地,通过将透明树脂用作油墨收纳性颗粒的有机树脂成分,可获得高发色性能。
为了改善使用例如颜料等不可溶成分或分散颗粒状物质作为记录材料时的油墨(例如,颜料油墨)的定影性能(耐擦性),必须将大量聚合物加入油墨,但是当将大量聚合物加入油墨(包含其处理液)时,油墨排出装置的喷嘴会阻塞,并且可靠性会降低。相反,油墨收纳性颗粒的有机树脂成分可起到所述聚合物的作用,因此可以确保高图像品质、定影性能和系统的高可靠性。
在这里,“构成复合颗粒的颗粒之间的间隙”是截留结构,并且间隙的尺寸按照最大开口尺寸优选为0.1μm至5μm,更优选0.3μm至1μm。特别地,该间隙的尺寸优选足以截留体积平均粒径为100nm的颜料。同时可以存在最大开口尺寸小于50nm的细孔。考虑到改进吸液性,优选空隙或毛细管等可以在该颗粒内部相互连通。
间隙尺寸可以通过以下方法测定:用图像分析器读取颗粒表面的扫描电子显微镜(SEM)图像,通过二进制编码化处理以检测间隙,并对间隙的尺寸和分布进行分析。
优选该截留结构不仅截留油墨的液体成分,并且还截留记录材料。
具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒在表面上具有凹凸,并通过该凹凸在颗粒表面上提供空隙结构。具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒优选是多孔性颗粒。
具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒的最大开口尺寸优选是30nm至1000nm,更优选50nm至750nm,更加优选100nm至600nm。
可以通过使用上述扫描电子显微镜(SEM)图像的方法测定所述最大开口尺寸。
可以用已知技术获得具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒(多孔性颗粒等)。例如,可以通过下列方法获得所述有机树脂颗粒:相分离法(微相分离、交联共聚(在交联聚合的同时进行相分离)、交联共聚(苯乙烯-二乙烯基苯))、萃取法(聚合物添加(聚乙酸乙烯酯)、聚合物添加(聚苯乙烯))、化学处理(macronet法、后交联)、融合法(颗粒融合)、复合法(乳化技术、多级聚合)和其它的技术(导电性聚合物法、电子发射法、辐射发射法)等。这些生产方法具体描述于日本专利局的因特网主页(http://www.jpo.go.jp/shiryou/s_sonota/hyoujun_gijutsu/organicpolymer/mokuji.htm)。
例如,可以通过参考出版物“新时代多孔性材料及其应用-通过纳米科学制得的新材料(Porous material in new age and its application-Newmaterial made by nano science)”(编辑:北川进,CMC Publications,第1章第3部分,等)来制备它们。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒是具有空隙和/或粗糙表面的单一的而未经复合化的有机树脂颗粒(即初级颗粒);或复合化的复合颗粒。当油墨收纳性颗粒由复合颗粒组成时,考虑到截留结构,例如如图4所示,优选形成其中聚集了有机树脂多孔性颗粒202(具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒)的复合颗粒200。如图5所示,还优选本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒是其中除了聚集有机树脂多孔性颗粒202以外还聚集了非多孔性颗粒204的复合颗粒200。这些复合颗粒中,所述空隙结构也由颗粒之间的间隙形成。
非多孔性颗粒可以是有机树脂颗粒或无机颗粒。当有机树脂颗粒用作非多孔性颗粒时,可赋予更高的定影性能,此外当吸液性树脂颗粒用作非多孔性有机树脂颗粒时,可赋予更高的吸液性。另一方面,当无机颗粒用作非多孔性颗粒时,除了吸液性以外,还可以赋予多种功能,例如带电性和导电性。
在使用无机非多孔性颗粒的情况下,具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒(有机树脂多孔性颗粒)与非多孔性颗粒的重量比(有机树脂多孔性颗粒∶非多孔性颗粒)优选是5∶1至1∶10,更优选3∶1至1∶5,更加优选2∶1至1∶3。通过限定在该范围中,可同时满足高速干燥性和定影性能。这是因为当液体渗透进入多孔性树脂颗粒中的空隙和颗粒之间的空隙时,据认为实现了高速干燥性。另一方面,定影性能取决于有机树脂的比例,有机树脂比例越大,定影性能往往越高。
另一方面,在使用有机非多孔性颗粒的情况下,该比例优选是10∶1至1∶5,更优选5∶1至1∶3,更加优选3∶1至1∶2。通过限定在该范围中,可同时满足高速干燥性和定影性能。这是因为当液体渗透进入多孔性树脂颗粒中的空隙和颗粒之间的空隙时,据认为实现了高速干燥性。另一方面,定影性能取决于有机树脂的比例,有机树脂比例越大,定影性能往往越高。
复合颗粒中的有机树脂颗粒(多孔性、非多孔性颗粒)的体积平均粒径优选是50nm至10μm,更优选是0.1μm至5μm,更加优选是0.2μm至2μm。复合颗粒中的无机树脂颗粒(多孔性、非多孔性颗粒)的体积平均粒径优选是10nm至30μm,更优选50nm至10μm,最优选0.1μm至5μm。所述有机树脂颗粒和多孔性颗粒可以是初级颗粒或由初级颗粒造粒而得到的聚集体。
这些复合颗粒可通过使颗粒在半烧结状态下进行造粒而获得。半烧结状态是其中颗粒形状有一定程度的残留并且在颗粒之间保持空隙的状态。当油墨液体成分被截留在截留结构中时,复合颗粒的一部分可能会解离,并且复合颗粒可能会解体,成分颗粒有可能散开。
实施方案A中,该复合颗粒不局限于所述构成,而可以是包含具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒的任何复合颗粒,并且可以是例如包含具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒(例如,有机树脂多孔性颗粒)和具有空隙和/或粗糙表面的无机颗粒(例如,无机多孔性颗粒)的复合颗粒。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒的粒径换算为球当量平均直径优选是0.1μm至50μm,更优选0.5μm至25μm,更优选1μm至10μm。该范围中,可以容易地获得高图像品质。也就是说,当平均粒径太大时,图像上的存在颗粒的部分和不存在颗粒的部分之间在高度方向上出现阶差,并且图像的平滑性可能较差。另一方面,当平均粒径太小时,粉末处理性较差,并且往往难以在转印体上的所需位置供应粉末。因此,在图像上出现吸液性颗粒缺失部分,并且可能无法实现高速记录和高图像品质。当油墨收纳性颗粒由初级颗粒组成时,优选限定所述体积平均粒径在该范围中。
可以按上述方法测定球当量平均直径。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(氮气)优选是1至750平方米/克,更优选5至600平方米/克,更加优选10至400平方米/克。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计这是因为限定在该范围中的颗粒具有足够的颗粒内空隙和颗粒间空隙,使得所述液体可以高速地被截留在这些空隙中。
本发明的实施方案A中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(二氧化碳)/BET比表面积(氮气)优选是1至50,更优选是1至40,更加优选是5至30。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计这是因为该范围中的颗粒在颗粒表面上是亲水性的,考虑到颗粒表面的可润湿性,可提高液体截留速度。
在这里,可以使用Betathorp自动表面积测量计(日机装株式会社制造的MODEL 4200)测量BET比表面积(氮气)和BET比表面积(二氧化碳)。
如果油墨收纳性颗粒包含吸液性树脂,在实施方案A中,有机树脂多孔性颗粒可以包含非吸液性树脂或吸液性树脂,有机树脂非多孔性颗粒可以包含非吸液性树脂或吸液性树脂。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒是其中至少聚集了有机树脂颗粒的复合颗粒,并且复合颗粒的松比重是50至1000kg/m3。实施方案B中的油墨收纳性颗粒描述如下。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒可以收纳油墨(油墨收纳方法),并且油墨附着至油墨收纳性颗粒,至少油墨的液体成分被构成复合颗粒的颗粒(有机树脂颗粒的间隙)之间的间隙(空隙)截留。此时,油墨成分中的记录材料,无论是染料或颜料,均附着至油墨收纳性颗粒的表面或被作为截留结构的颗粒之间的间隙截留。
实施方案B中,通过使用具有特定范围的松比重的复合颗粒,颗粒被捕获(截留)在构成复合颗粒的颗粒之间的间隙(物理的颗粒壁结构)中,因此可以改善吸液速度和保持所吸收的油墨的液体成分的液体成分保持性能。
此外,当多孔性物质用作构成复合颗粒的颗粒时,所截留的油墨的液体成分也被多孔性物质吸收并保持。结果,增强了保持稳定性,并且如果在转印的时候对收纳有油墨的油墨收纳性颗粒施加物理作用力,液体成分也不会漏出,并且不会出现渗出。
在转印油墨收纳性颗粒后,构成油墨收纳性颗粒的有机树脂成分起到油墨中所包含的记录材料的粘合剂树脂或被覆树脂的作用,因此可以增强定影性能或记录材料的定影性能(耐擦性),并且还可以控制记录材料的光泽度。此外,因为记录材料被截留在油墨吸收颗粒的截留结构中,无论记录材料是染料或颜料,均可获得高发色性能。特别地,通过将透明树脂用作构成油墨收纳性颗粒(复合颗粒)的有机树脂成分,可获得高发色性能。
为了改善使用例如颜料等不可溶成分或分散颗粒状物质作为记录材料时的油墨(例如,颜料油墨)的定影性能(耐擦性),必须将大量聚合物加入油墨,但是当将大量聚合物加入油墨(包含其处理液)时,油墨排出装置的喷嘴会阻塞,并且可靠性会降低。相反,有机树脂颗粒可起到所述聚合物的作用,因此可以确保高图像品质、定影性能和系统的高可靠性。
在这里,“构成复合颗粒的颗粒之间的间隙”是截留结构,并且间隙的尺寸按照最大开口尺寸优选为0.1μm至5μm,更优选0.3μm至1μm。特别地,该间隙的尺寸优选足以截留体积平均粒径为100nm的颜料。同时可以存在最大开口尺寸小于50nm的细孔。考虑到改进吸液性,优选空隙或毛细管等可以在该颗粒内部相互连通。
可以使用颗粒表面的扫描电子显微镜(SEM)图像来测定间隙尺寸。
优选该截留结构不仅截留油墨的液体成分,而且截留记录材料。
例如,如图6所示,本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒优选为其中聚集了有机树脂颗粒302的复合颗粒300,以具有如上所述的截留结构。为了改善油墨液体成分的吸液性,如图7所示,本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒优选为其中除了聚集有机树脂颗粒302以外还聚集了多孔性颗粒304的复合颗粒300。多孔性颗粒304可以为有机多孔性颗粒或无机多孔性颗粒,因为除了赋予吸水性以外它们还可以赋予多种功能,例如带电性和导电性,所以它们是特别优选的。这些复合颗粒中,由颗粒之间的间隙形成空隙结构。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒不局限于该构成,而是可以使用至少包含有机树脂颗粒的复合颗粒。其实例包括含有有机树脂颗粒和无机颗粒的复合颗粒。当然,所述有机树脂颗粒可以为多孔性颗粒。
有机树脂颗粒(包括多孔性颗粒)的体积平均粒径优选为50nm至10μm,更优选0.1μm至5μm,更加优选0.2μm至2μm。无机颗粒(包括多孔性颗粒)的体积平均粒径优选为10nm至30μm,更优选50nm至10μm,更加优选0.1μm至5μm。所述有机树脂颗粒和多孔性颗粒可以是初级颗粒或由初级颗粒造粒而得到的聚集体。
这些复合颗粒可通过使颗粒在半烧结状态下进行造粒而获得。半烧结状态是其中颗粒形状有一定程度的残留并且在颗粒之间保持空隙的状态。当油墨液体成分被截留在截留结构中时,复合颗粒的一部分可能会解离,并且复合颗粒可能会解体,成分颗粒有可能散开。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒的松比重优选为50kg/m3至1000kg/m3,更优选50kg/m3至500kg/m3,更加优选75kg/m3至250kg/m3。如果松比重超出该范围,可能无法确保高速干燥。如果松比重太低,据估计因为颗粒之间的空隙(间隙)太大,吸收液体例如油墨的吸液速度变慢。另一方面,如果松比重过高,颗粒之间的空隙(间隙)量太小,吸液速度降低。因此,如果所施用的油墨量增加,它将不能保持在颗粒之间的空隙中,无法实现高速印刷。
按如下所述测定松比重。使用振实密度法流动性附着力测量仪器(KYT-4000,由SEISHIN ENTERPRISE CO.,LTD.生产),用100ml颗粒填充圆筒,以30mm的行程重复振实50次。测量振实后的颗粒体积和重量,并计算松比重。
例如,可以按如下所述控制松比重。可以通过所用的聚合物(有机树脂)的类型、外部添加剂的类型和用量来控制松比重。通过增加所用的聚合物(有机树脂)的比重,颗粒的松比重倾向于提高。通过调节外部添加剂的类型和用量,可以控制颗粒的粉末流动性,当流动性较高时,颗粒之间的空隙减少,松比重倾向于较高。因此,通过结合这些参数,可以调节颗粒的松比重。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒的粒径换算为球当量平均直径优选是0.1μm至50μm,更优选0.5μm至50μm,更加优选1μm至30μm,进一步优选3μm至15μm。该范围中,可以容易地获得高图像品质。也就是说,当平均粒径太大时,图像上的存在颗粒的部分和不存在颗粒的部分之间在高度方向上出现阶差,并且图像的平滑性可能较差。另一方面,当平均粒径太小时,粉末处理性较差,并且往往难以在转印体上的所需位置供应粉末。因此,在图像上出现吸液性颗粒缺失部分,并且可能无法实现高速记录和高图像品质。
可以按上述方法测定球当量平均直径。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(氮气)优选是1至750平方米/克,更优选5至600平方米/克,更加优选10至400平方米/克。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计这是因为限定在该范围中的颗粒具有足够的颗粒内空隙和颗粒间空隙,使得所述液体可以高速地被截留在这些空隙中。
本发明的实施方案B中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(二氧化碳)/BET比表面积(氮气)优选是1至50,更优选1至40,更加优选5至30。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计这是因为该范围中的颗粒在颗粒表面上是亲水性的,考虑到颗粒表面的可润湿性,可提高液体截留速度。
在这里,可以使用Betathorp自动表面积测量计(日机装株式会社制造的MODEL 4200)测量BET比表面积(氮气)和BET比表面积(二氧化碳)。
实施方案B中,有机树脂颗粒包含吸液性树脂,也可以包含非吸液性树脂。所述有机树脂颗粒可以为多孔性颗粒或非多孔性颗粒。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒包含有机-无机杂化颗粒,所述有机-无机杂化颗粒至少包含有机材料和无机材料。实施方案C中的油墨收纳性颗粒描述如下。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒可以是有机-无机杂化颗粒的单一颗粒,或有机-无机杂化颗粒的复合颗粒,但是考虑到吸液性,优选复合颗粒。
在本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒是有机-无机杂化颗粒的单一颗粒的情况下,当油墨收纳性颗粒收纳油墨(油墨收纳方法)时,油墨附着至油墨收纳性颗粒,并且至少油墨的液体成分被有机-无机杂化颗粒中的有机材料和无机材料的界面捕获(截留)。因此,可以提高吸液速度和保持所吸收的油墨的液体成分的液体成分保持性能。据认为这是因为有机-无机杂化颗粒具有部分地暴露的无机材料,并在有机材料和无机材料的界面具有间隙,从而在所述间隙中捕获(截留)油墨液体成分。
另一方面,在本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒为至少包含有机-无机杂化颗粒的复合颗粒的情况下,当油墨收纳性颗粒收纳油墨(油墨收纳方法)时,油墨附着至油墨收纳性颗粒,并且至少油墨的液体成分被构成复合颗粒的颗粒(至少有机-无机杂化颗粒)之间的间隙(空隙)截留。
除了被构成复合颗粒的颗粒之间的间隙(物理的颗粒壁结构)捕获(截留)以外,如上所述,因为如上所述油墨液体成分也会被有机-无机杂化颗粒中的有机材料和无机材料的界面捕获(截留),所以可以改善吸液速度,并可以提高保持所吸收的油墨的液体成分的液体成分保持性能。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒中,当多孔性物质用作油墨收纳性颗粒用颗粒时,所截留的油墨的液体成分也会被多孔性物质吸收并保持。结果,增强了保持稳定性,并且如果在转印的时候对收纳有油墨的油墨收纳性颗粒施加物理作用力,液体成分也不会漏出,并且不会出现渗出。
在转印油墨收纳性颗粒后,油墨收纳性颗粒的有机树脂成分起到油墨中所包含的记录材料的粘合剂树脂或被覆树脂的作用,因此可以增强定影性能或记录材料的定影性能(耐擦性),并且还可以控制记录材料的光泽度。此外,在油墨收纳性颗粒为复合颗粒的情况下,因为记录材料被截留在作为截留结构的颗粒之间的间隙中,无论记录材料是染料或颜料,均可获得高发色性能。特别地,通过将透明树脂用作油墨收纳性颗粒的有机树脂成分,可获得高发色性能。
为了改善使用例如颜料等不可溶成分或分散颗粒状物质作为记录材料时的油墨(例如,颜料油墨)的定影性能(耐擦性),必须将大量聚合物加入油墨,但是当将大量聚合物加入油墨(包含其处理液)时,油墨排出装置的喷嘴会阻塞,并且可靠性会降低。相反,油墨收纳性颗粒的有机树脂成分可起到所述聚合物的作用,因此可以确保高图像品质、定影性能和系统的高可靠性。
在这里,“构成复合颗粒的颗粒之间的间隙”是截留结构,并且间隙的尺寸按照最大开口尺寸优选为0.1μm至5μm,更优选为0.3μm至1μm。特别地,间隙的尺寸优选足以截留体积平均粒径为100nm的颜料。同时可以存在最大开口尺寸小于50nm的细孔。考虑到改进吸液性,优选空隙或毛细管等可以在颗粒内部相互连通。
可以使用颗粒表面的扫描电子显微镜(SEM)图像来测定间隙尺寸。
优选该截留结构不仅截留油墨的液体成分,而且还截留记录材料。
有机-无机杂化颗粒是包含有机材料和无机材料的颗粒,其具体实例包括包含处于分散状态的无机材料(内部添加用无机颗粒)的有机树脂颗粒。有机-无机杂化颗粒中,有机树脂起到记录介质和油墨中的着色剂的粘合剂树脂的作用,而所述内部添加用无机颗粒据认为起到在与有机材料的界面处形成小空隙的作用,以及在有机-无机杂化颗粒中吸收记录液体(油墨)的作用。
有机-无机杂化颗粒中,有机树脂和内部添加用无机颗粒的质量比优选是33∶67至99∶1,更优选50∶50至95∶5,更加优选67∶33至95∶5。通过将质量比限定在该范围中,可以同时确保高速干燥性和定影性能。当液体渗透进入有机-无机杂化颗粒中的空隙和有机-无机杂化颗粒之间的空隙时,预计可实现高速干燥性。定影性能取决于油墨收纳性颗粒中的有机树脂的比例,有机树脂的比例较高时,定影性能是有利的。
有机-无机杂化颗粒中的内部添加用无机颗粒的体积平均粒径优选是5nm至1μm,更优选10nm至750nm,更加优选10nm至500nm。通过将粒径限定在该范围中,可以获得高速干燥性。当液体渗透进入有机-无机杂化颗粒中的空隙时,预计可获得高速干燥性。因此,通过调节要加入杂化颗粒的无机颗粒的粒径,可以调节颗粒中所形成的间隙。
例如,可以按下列方式制备有机-无机杂化颗粒。使用挤出机等融合并捏和有机材料-无机材料,从而获得杂化材料,该杂化材料中,无机材料分散在有机材料中。用粉碎机对该杂化材料进行粗粉碎,然后用喷射磨或其它的粉碎机进行细粉碎,并获得所需颗粒。进一步地,通过用气流式分级器等进行分级,获得有机-无机杂化颗粒。此时,可以通过有机材料和无机材料的性质(硬度、晶体结构等)、粉碎条件和分级条件来调节有机-无机杂化颗粒的粒径。
制备有机-无机杂化颗粒的另一方法包括制备有机材料分散液和无机材料分散液,并混合这些分散液。通过加入凝集剂使该混合溶液发生凝集,并获得有机-无机杂化颗粒,该颗粒具有混合在有机材料中的无机材料。此时,可以通过有机材料和无机材料的性质(酸值、分子量等)、有机材料分散液和无机材料分散液的浓度、凝集剂的量、加入凝集剂后搅拌时的温度和时间来调节有机-无机杂化颗粒的粒径。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒可以包括未经复合化的有机-无机杂化颗粒(即初级颗粒)或作为复合化颗粒的有机-无机杂化颗粒。当油墨收纳性颗粒包括复合颗粒时,为了具有截留结构,如图8所示,优选是其中聚集了有机-无机杂化颗粒402的复合颗粒400。如图9所示,实施方案C的油墨收纳性颗粒优选是其中除了聚集有机-无机杂化颗粒402以外还聚集了有机树脂颗粒或无机颗粒404的复合颗粒400。这些复合颗粒中,由颗粒之间的间隙形成所述空隙结构。
所述有机树脂颗粒可以是多孔性颗粒或非多孔性颗粒,而且所述无机颗粒可以是多孔性颗粒或非多孔性颗粒。当使用非多孔性颗粒时,可进一步改善吸液性。当有机树脂颗粒用作非多孔性颗粒时,可获得较高的定影性能。当吸液性树脂颗粒用作非多孔性颗粒的有机树脂颗粒时,可获得较高的吸液性。另一方面,当使用非多孔性无机颗粒时,除了赋予吸液性以外,还可赋予带电性和导电性。
在复合颗粒中,有机-无机杂化颗粒和无机颗粒的重量比(有机-无机杂化颗粒∶无机颗粒)优选是5∶1至1∶10,更优选3∶1至1∶5,更加优选2∶1至1∶3。通过将质量比限定在该范围中,可以同时确保高速干燥性和定影性能。当液体渗透进入有机-无机杂化颗粒中的空隙和有机-无机颗粒之间的空隙时,预计可实现高速干燥性。定影性能取决于有机-无机杂化颗粒中的有机树脂的比例,当有机树脂的比例较高时,定影性能是有利的。
在复合颗粒中,有机-无机杂化颗粒和有机颗粒的重量比(有机-无机杂化颗粒∶有机颗粒)优选是10∶1至1∶5,更优选5∶1至1∶3,更加优选3∶1至1∶2。通过将质量比限定在该范围中,可以同时确保高速干燥性和定影性能。当液体渗透进入有机-无机杂化颗粒中的间隙和有机-无机颗粒之间的间隙时,预计可实现高速干燥性。定影性能取决于复合颗粒中的有机树脂的比例,当有机树脂的比例较高时,定影性能是有利的。
复合颗粒中的有机-无机杂化颗粒的体积平均粒径优选是0.1nm至50μm,更优选0.5μm至25μm,更加优选1μm至10μm。
另一方面,有机树脂颗粒(多孔性颗粒、非多孔性颗粒)的体积平均粒径优选是50nm至10μm,更优选0.1μm至5μm,更加优选0.2μm至2μm。无机树脂颗粒(多孔性颗粒、非多孔性颗粒)的体积平均粒径优选是10nm至30μm,更优选50nm至10μm,更加优选0.1μm至5μm。所述有机树脂颗粒和多孔性颗粒是初级颗粒或由初级颗粒进行造粒而得到的颗粒。
这些复合颗粒可通过使颗粒在半烧结状态下进行造粒而获得。半烧结状态是其中颗粒形状有一定程度的残留并且在颗粒之间保持空隙的状态。当油墨液体成分被截留在截留结构中时,复合颗粒的一部分可能会解离,并且复合颗粒可能会解体,成分颗粒有可能散开。
本发明的油墨收纳性颗粒的粒径换算为球当量平均直径优选是0.1μm至50μm,更优选0.5μm至25μm,更加优选1μm至10μm。该范围中,可获得高图像品质。也就是说,当平均粒径太大时,图像上的存在颗粒的部分和不存在颗粒的部分之间在高度方向上出现阶差,并且图像的平滑性可能较差。另一方面,当平均粒径太小时,粉末处理性较差,并且往往难以在转印体上的所需位置供应粉末。因此,在图像上出现吸液性颗粒缺失部分,并且可能无法实现高速记录和高图像品质。
可以按上述方法测定球当量平均直径。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(氮气)优选是1至500平方米/克,更优选2至100平方米/克,更加优选5至10平方米/克。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计这是因为限定在该范围中的颗粒具有足够的颗粒内空隙和颗粒间空隙,使得所述液体可以高速地被截留在这些空隙中。
本发明的实施方案C中的油墨收纳性颗粒的BET比表面积(二氧化碳)/BET比表面积(氮气)优选是1至50,更优选是1至40,更加优选是5至30。该范围中,高速干燥性往往是优异的。据估计因为该范围中的颗粒在颗粒表面上是亲水性的,考虑到颗粒表面的可润湿性,可提高液体截留速度。
在这里,可以使用Betathorp自动表面积测量计(日机装株式会社制造的MODEL 4200)测量BET比表面积(氮气)和BET比表面积(二氧化碳)。
所述有机-无机杂化颗粒的有机树脂可以为非吸液性树脂或吸液性树脂,而且所述有机树脂颗粒的有机树脂可以为非吸液性树脂或吸液性树脂,只要该油墨收纳性颗粒包含吸液性树脂即可。
以下对非吸液性树脂进行说明。非吸液性树脂包括单独的疏水性单体或多种疏水性单体的共聚物。疏水性单体的实例包括:乙烯、丙烯、丁二烯等烯烃化合物;苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、乙烯基甲苯等苯乙烯衍生物;甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯、乙烯基环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯和马来酸二烷基酯。
所述非吸液性树脂是将单一树脂加入液体(油墨)时溶解度为小于或等于3质量%的材料。
以下对吸液性树脂进行说明。该吸液性树脂中,因为所吸收的油墨液体成分(例如水性溶剂)起到树脂(聚合物)的增塑剂的作用,因此它会软化并且定影性能可以得到改善。因此,可以仅通过加压即可将油墨收纳性颗粒转印(定影)在作为记录介质的普通纸上(但是,为了改善记录介质的光泽度,合用加热和加压可能是有效的)。然而,如果吸收液过分溶胀,可能出现渗出,并且定影性能下降,因此优选吸液性树脂是弱吸液性树脂(吸收液体能力较弱的树脂)。例如,当吸收作为液体的水时,弱吸液性树脂是亲水性树脂,该亲水性树脂是能够吸收相对于树脂的质量的百分之几(大约5%)至百分之几百(大约500%)的水的亲水性树脂,优选该亲水性树脂所能吸收的水约为该树脂的5质量%~100质量%。
如果吸液性小于大约5%,在转印(或定影)时,空隙中所截留的液体可能从空隙流出,并且图像品质变差。此外,因为树脂的增塑力不足,定影需要更大的能量。相反地,如果吸液能力过高,不仅具有吸液活性还具有吸湿活性,因而油墨收纳性颗粒对处理环境的依赖性较高,并且可能难以使用。例如,通过使树脂高度交联,可以避免颗粒在吸湿情况下的相互融合(例如,市售吸水性树脂)。然而,在这种情况下,可能难以在记录介质上定影。在使用弱吸液性树脂的情况下,因为该树脂的吸液速度明显慢于强吸液性树脂,所以在设计油墨收纳性颗粒的结构和性能时的要点是,初期在空隙结构中截留液体,然后在树脂中吸收液体。
考虑到该观点,所述吸液性树脂由例如亲水性单体的均聚物构成、或由以亲水性单体和疏水性单体构成的共聚物组成。为了获得弱吸水性的树脂,优选所述共聚物。除了所述单体以外,通过以聚合物/低聚物结构单元作为原料进行共聚,可以使用接枝共聚物或嵌段共聚物。
亲水性单体的实例包括含有以下物质的单体:-OH;-EO单元(氧化乙烯基团);-COOM,其中,M是例如氢、碱金属(例如Na、Li或K等),氨、有机胺等;-SO3M(M是例如氢、碱金属(例如Na、Li或K等),氨、有机胺等);-NR3,其中,R是H、烷基或苯基等;NR4X,其中,R是H、烷基或苯基等,X是卤素、硫酸根、酸性阴离子(例如羧酸或BF4等)。亲水性单体的具体实例包括甲基丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酸2-羟基乙酯、丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、不饱和羧酸、巴豆酸和马来酸。亲水性单元或单体的实例包括:纤维素衍生物,例如纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素;可聚合羧酸酯,例如淀粉衍生物、单糖、多糖、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸(酐)等可聚合羧酸酯和它们的(部分)中和盐;乙烯基醇类;乙烯基吡咯烷酮、乙烯基吡啶、(甲基)丙烯酸氨基酯或(甲基)丙烯酸二甲基氨基酯、或其鎓盐;酰胺,例如丙烯酰胺或异丙基丙烯酰胺等;包含聚氧化乙烯链的乙烯基化合物;包含羟基的乙烯基化合物;由多官能羧酸和多元醇构成的聚酯;特别是具有三官能或三官能以上的多官能的酸(例如偏苯三酸)并在末端部包含多个羧酸或羟基的支化聚酯;以及具有聚乙二醇结构的聚酯等。
疏水性单体是具有疏水性基团的单体,具体实例包括烯烃(tyrene、丁二烯等)、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯腈、乙酸乙烯酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸月桂酯等。疏水性单元或单体的实例包括:苯乙烯衍生物,例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯;聚烯烃,例如乙烯基环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯、马来酸二烷基酯、聚乙烯、乙烯/乙酸乙烯酯或聚丙烯等;和它们的衍生物。
由所述亲水性单体和所述疏水性单体的共聚物构成的吸液性树脂的具体实例包括烯烃聚合物(或其改性物、或通过共聚合引入有羧酸单元的产物等),例如(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯/(甲基)丙烯酸酯/马来酸(酐)共聚物或乙烯/丙烯等;用偏苯三酸等增强酸值的支化聚酯和聚酰胺等。
优选地,所述吸液性树脂具有中和盐结构(例如羧酸)。当吸收包含相应阳离子(例如单价金属阳离子,如Na或Li等)的油墨时,例如羧酸等中和盐结构可以通过与该阳离子的相互作用而形成离聚物,由此改善最终的记录物质的定影强度。此外,例如羧酸等中和盐结构可促进具有阴离子基团的记录材料(例如颜料或染料)的凝集,因此图像品质也可得到改善。
优选地,所述吸液性树脂包含具有取代基或不具有取代基的氨基,或者具有取代基或不具有取代基的吡啶基。该基团具有杀菌效果或与具有阴离子基团的记录材料(例如颜料或染料)的相互作用,因此可提高图像品质和定影性能。
在吸液性树脂中,亲水性单元(亲水性单体)和疏水性单元(疏水性单体)的摩尔比率(亲水性单体∶疏水性单体)优选是5∶95至70∶30,更优选7∶93至60∶40,更加优选10∶90至50∶50。特别地,亲水性单元相对于吸液性树脂的总量优选是5至70摩尔%,更优选是10至50摩尔%。如果亲水性单体的用量在上述范围内,当油墨收纳性颗粒吸收水性液体时,可提高吸水速度和吸水量,并且可以确保收纳性颗粒在高湿度直至低湿度环境下的处理性能以及转印和定影性能的平衡。
非吸液性树脂和吸液性树脂(统称为有机树脂)的共同特征描述如下。
所述有机树脂可以是直链结构的有机树脂或支化结构的有机树脂,优选所述吸液性树脂是支化结构。所述有机树脂可以是非交联的或低交联的。所述有机树脂可以是直链结构的无规共聚物或嵌段共聚物,或可以更优选是支化结构的聚合物(其实例包括支化结构的无规共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物)。例如,对于通过缩聚而合成的聚酯的情况,当支化结构中的端基增加时,更容易扩展亲水性能、吸水性能和颗粒的处理性能和定影性能的控制范围。不管是加聚体系还是缩聚体系,当在支化部分上配置羧基时,从油墨供应阳离子将能够使得最终形成离子交联型的牢固的定影图像。可以通过普通的技术获得该支化结构,即,在合成时,添加微量(例如小于1%)的例如二乙烯基苯或二(甲基)丙烯酸酯等交联剂,或者将大量引发剂与交联剂一起加入。应当注意的是,当通过提高吸液性树脂等的交联度来形成三维网络时,可能难以使所记录的图像定影或可能会增加定影所需要的能量。为了确保定影性能,即使进行交联反应,也需要进行调节,以便保留一部分不交联,从而在整体结构上保持充分的热塑性。
可以用由油墨供应的离子使该有机树脂进行离子交联。当将具有羧酸的单元引入该有机树脂时,定影后的树脂图像的强度倾向于较高。具有羧酸的单元的实例包括例如具有诸如(甲基)丙烯酸或马来酸等羧酸的共聚物、具有羧酸的(支化)聚酯。据估计该树脂中的羧酸与碱金属阳离子、碱土金属阳离子、有机胺或鎓阳离子等(由液体例如水性油墨供给)之间发生离子交联或酸碱相互作用,从而加强该定影图像。
当该有机树脂包含极性基团时,考虑到能够赋予亲水性、带电性和导电性,所以它是优选的。赋予亲水性的极性基团与亲水性单体的基极性基团相同,并包括它。极性基团的实例包括羟基、氧乙烯基、羧基和氨基。赋予带电性和导电性的极性基团对于赋予带正电荷性的情况优选是例如(取代)氨基、(取代)吡啶基或其胺盐、季铵盐等成盐结构,对于赋予带负电荷性的情况,优选是有机酸(盐)结构,例如羧酸(盐)、磺酸(盐)等。此外,加入用于电子照相调色剂的电荷控制剂是有效的,例如向该有机树脂添加低分子量季铵盐、有机硼酸盐、水杨酸衍生物等成盐化合物。为了控制导电性,加入导电性或半导电性的无机材料例如氧化锡、氧化钛等是有效的。
所述有机树脂优选是无定形树脂,其玻璃化转变温度(Tg)优选是40至90℃,更优选50至70℃。当玻璃化转变温度在该范围之内时,可同时满足颗粒处理性能、图像粘连(image blocking)性能和图像定影性能。根据ASTMD 3418-8,由所测得的主体最大峰值求得玻璃化转变温度(和熔点)。可以使用DSC-7(由Perkin Elmer生产)测量主体最大峰值。该装置中,用铟和锌的熔点校正检测单元的温度,并利用铟的熔融热校正热值。对于样品,使用铝坩埚,对于对照物,使用空坩埚。以10℃/分钟的升温速度进行测量。
有机树脂的重均分子量优选是3000至300000,更优选是10000至100000。当重均分子量在该范围之内时,可以同时满足快速液体吸收、低能量下的定影和定影后图像的强度。在下列条件下测量重均分子量。例如,使用的GPC(凝胶渗透色谱)装置是HLC-8120GPC、SC-8020(由TOSOH CORPORATION生产),作为柱子,使用两条TSK gel,SuperHM-H(由TOSOH CORPORATION生产,6.0mm ID×15cm),洗脱液是THF(四氢呋喃)。可以在下列条件下进行实验:样品浓度为0.5%,流速为0.6毫升/分钟,样品注入量为10μL,测量温度为40℃,并使用红外线探测器。由10个聚苯乙烯标准样品TSK标准物(由TOSOHCORPORATION生产)制作标定曲线,其中标准样品为A-500、F-1、F-10、F-80、F-380、A-2500、F-4、F-40、F-128和F-700。
有机树脂的酸值以羧基(-COOH)表示可以是50至1000,优选150至500,更优选50至500,更加优选100至300。当酸值在该范围之内时,可以控制颗粒的处理性质和吸水性质以及定影性能。可以按如下所述测量用羧基(-COOH)表示的酸值。
根据JIS K 0070(其中公开内容此处引入作为参考文献)用中和滴定法测量酸值。即,准备适量样品,并向该样品加入100ml溶剂(二乙醚/乙醇混合物)和几滴指示剂(酚酞溶液)。然后,在水浴中充分搅拌并混合得到的混合物,直至样品完全溶解。用0.1mol/L氢氧化钾乙醇溶液滴定该溶液,当指示剂变为浅红色并持续30秒时确定为终点。用下列公式计算酸值A:
A=(B×f×5.611)/S
上述公式中,A代表酸值,S是样品量(g),B是滴定中使用的0.1mol/L氢氧化钾乙醇溶液的量(μL),f是0.1mol/L氢氧化钾乙醇溶液的系数。
以下说明无机颗粒(无机颗粒和无机材料)。
无机颗粒包括无色的、浅色的或白色的颗粒,具体实例包括胶态二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、氧化锌、氧化钛、氧化锡等。这些无机颗粒可以是经过表面处理的(部分疏水化处理、引入特定官能团等)。例如,对于二氧化硅的情况,用甲硅烷基化试剂例如三甲基氯硅烷或叔丁基二甲基氯硅烷处理二氧化硅中的羟基,以引入烷基。然后,用甲硅烷基化试剂进行脱氯化氢,并进行反应。当将胺加入该反应体系时,盐酸转变成氯化氢,因此促进了反应。可以通过调整具有烷基或苯基作为疏水性基团的硅烷偶联剂或例如钛酸酯体系或锆酸酯体系等偶联剂的处理量或处理条件来控制该反应。类似地,也可以利用脂族醇、高级脂肪酸或其衍生物进行表面处理。此外,对于表面处理,可以使用具有阳离子官能团的偶联剂,例如具有季铵盐结构、(取代)氨基等的硅烷偶联剂、硅烷、具有氟官能团的偶联剂例如氟硅烷,和其它具有例如羧酸等阴离子官能团的偶联剂。特别地,考虑到油墨收纳性颗粒的有效吸液性,该无机颗粒优选是多孔性颗粒。实施方案A、B和C中,无机颗粒可以是多孔性颗粒或非多孔性颗粒。
本发明的油墨收纳性颗粒的其它添加剂如下所述。本发明的油墨收纳性颗粒优选包含用于凝集或增稠油墨成分的成分。当包含该成分时,油墨中所包含的记录材料(例如颜料或染料)发生凝集,或聚合物增稠,因此改善了图像品质和定影性能。
具有这些功能的成分可以作为上述吸水性树脂的官能团或化合物包含在该吸水性树脂中。该官能团的实例包括羧酸、多羟基金属阳离子、多元胺等。
该化合物的优选实例包括凝集剂,例如无机电解质、有机酸、无机酸和有机胺等。
无机电解质的实例包括:碱金属离子,例如锂离子、钠离子、钾离子;多价金属离子,例如铝离子、钡离子、钙离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子、镍离子、锡离子、钛离子和锌离子;盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、硫氰酸;例如乙酸、草酸、乳酸、富马酸、柠檬酸、水杨酸和苯甲酸等有机羧酸以及有机磺酸的盐。
无机电解质的具体实例包括:碱金属盐,例如氯化锂、氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、硫酸钠、硝酸钾、乙酸钠、草酸钾、柠檬酸钠和苯甲酸钾;以及多价金属盐,例如氯化铝、溴化铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝钠、硫酸铝钾、乙酸铝、氯化钡、溴化钡、碘化钡、氧化钡、硝酸钡、硫氰酸钡、氯化钙、溴化钙、碘化钙、亚硝酸钙、硝酸钙、磷酸二氢钙、硫氰酸钙、苯甲酸钙、乙酸钙、水杨酸钙、酒石酸钙、乳酸钙、富马酸钙、柠檬酸钙、氯化铜、溴化铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、氯化铁、溴化铁、碘化铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸铁、乳酸铁、富马酸铁、柠檬酸铁、氯化镁、溴化镁、碘化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、乳酸镁、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、磷酸二氢锰、乙酸锰、水杨酸锰、苯甲酸锰、乳酸锰、氯化镍、溴化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍、硫酸锡、氯化钛、氯化锌、溴化锌、硫酸锌、硝酸锌、硫氰酸锌和乙酸锌。
有机酸的实例包括精氨酸、柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、半胱氨酸、草酸、富马酸、苯二甲酸、马来酸、丙二酸、甜菜碱、苹果酸、由通式(1)代表的化合物和该化合物的衍生物。
Figure A20061009220300311
通式(1)中,X代表O、CO、NH、NR1、S或SO2。R1代表烷基,R1优选是CH2、C2H5和C2H4OH。R代表烷基,R优选是CH2、C2H5和C2H4OH。通式中可以包含R或可以不包含R。X优选是CO、NH、NR和O,更优选是CO、NH和O。M代表氢原子、碱金属或胺。M优选是H、Li、Na、K、一乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺,更优选是H、Na和K,进一步优选是氢原子。n代表3至7的整数。优选n的数目使得杂环是六元环或五元环,更优选其数目使得杂环为五元环。m代表1或2。由通式(1)代表的化合物是杂环时可以是饱和环或不饱和环。1代表1至5的整数。
由通式(1)代表的化合物的具体实例包括具有呋喃、吡咯、吡咯啉、吡咯烷酮、吡喃酮、吡咯、噻吩、吲哚、吡啶和喹啉结构中任何结构并且还具有羧基作为官能团的化合物。该化合物的具体实例包括2-吡咯烷酮-5-羧酸、4-甲基-4-戊内酯-3-羧酸、呋喃羧酸、2-苯并呋喃羧酸、5-甲基-2-呋喃羧酸、2,5-二甲基-3-呋喃羧酸、2,5-呋喃二羧酸、4-丁内酯(butanolido)-3-羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2,5-二羧酸、2-吡喃酮-6-羧酸、4-吡喃酮-2-羧酸、5-羟基-4-吡喃酮-5-羧酸、4-吡喃酮-2,6-二羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2,6-二羧酸、噻吩羧酸、2-吡咯羧酸、2,3-二甲基吡咯-4-羧酸、2,4,5-三甲基吡咯-3-丙酸、3-羟基-2-吲哚羧酸、2,5-二氧代-4-甲基-3-吡咯啉-3-丙酸、2-吡咯烷羧酸、4-羟基吡咯啉、1-甲基吡咯烷-2-羧酸、5-羧基-1-甲基吡咯烷-2-乙酸、2-吡啶羧酸、3-吡啶羧酸、4-吡啶羧酸、吡啶二羧酸、吡啶三羧酸、吡啶五羧酸、1,2,5,6-四氢-1-甲基烟酸、2-喹啉羧酸、4-喹啉羧酸、2-苯基-4-喹啉羧酸、4-羟基-2-喹啉羧酸和6-甲氧基-4-喹啉羧酸。
有机酸的优选实例包括柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、苯二甲酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、阔马酸、噻吩羧酸、烟酸或其衍生物或其盐。有机酸更优选是吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、阔马酸、噻吩羧酸、烟酸或其衍生物或其盐。有机酸进一步优选是吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、呋喃羧酸、阔马酸或其衍生物或其盐。
有机胺化合物可以是伯胺、仲胺、叔胺、季胺或其盐中的任何物质。有机胺化合物的具体实例包括四烷基铵、烷基胺、苯甲烷铵(benzalconium)、烷基吡啶鎓、咪唑鎓、多元胺和衍生物或其盐。有机胺的具体实例包括戊胺、丁胺、丙醇胺、丙胺、乙醇胺、乙基乙醇胺、2-乙基己胺、乙基甲胺、乙基苄胺、乙二胺、辛胺、油烯胺、环辛胺、环丁胺、环丙胺、环己胺、二异丙醇胺、二乙醇胺、二乙胺、二-2-乙基己胺、二亚乙基三胺、二苯胺、二丁胺、二丙胺、二己胺、二戊胺、3-(二甲基氨基)丙胺、二甲基乙胺、二甲基乙二胺、二甲基辛胺、1,3-二甲基丁胺、二甲基-1,3-丙二胺、二甲基己胺、氨基丁醇、氨基丙醇、氨基丙二醇、N-乙酰氨基乙醇、2-(2-氨基乙基氨基)-乙醇、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(3,4-二甲氧基苯基)乙胺、十六烷胺、三异丙醇胺、三异戊胺、三乙醇胺、三辛胺、三苯甲基胺、双(2-氨基乙基)1,3-丙二胺、双(3-氨基丙基)乙二胺、双(3-氨基丙基)1,3-丙二胺、双(3-氨基丙基)甲胺、双(2-乙基己基)胺、双(三甲基甲硅烷基)胺、丁胺、丁基异丙胺、丙烷二胺、丙基二胺、己胺、戊胺、2-甲基环己胺、甲基丙胺、甲基苄胺、一乙醇胺、月桂胺、壬胺、三甲胺、三乙胺、二甲基丙胺、丙二胺、六亚甲基二胺、四亚乙基五胺、二乙基乙醇胺、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、二羟基乙基十八烷基胺、2-十七烯基-羟乙基咪唑啉、月桂基二甲基苄基氯化铵、十六烷基氯化吡啶鎓、硬脂酰胺甲基氯化吡啶鎓、二芳基二甲基氯化铵聚合物、二芳基胺聚合物和单芳基胺聚合物。
更优选地,使用三乙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1,3-丙二醇、乙醇胺、丙二胺和丙基胺作为所述有机胺化合物。
在这些凝集剂中,优选的是多价金属盐,例如Ca(NO3)、Mg(NO3)、Al(OH3)、多氯化铝等。
可以单独使用一种凝集剂,或可以混合使用两种或多于两种的凝集剂。凝集剂的含量优选是0.01质量%至30质量%,更优选0.1质量%至15质量%,进一步优选1质量%至15质量%。
优选地,本发明的油墨收纳性颗粒中包含脱模剂。从而可以以无油的方式将油墨收纳性颗粒转印或定影到记录介质上。吸液性树脂中可以包含脱模剂,或可以通过与吸液性树脂颗粒复合在一起而包含脱模剂颗粒。
该脱模剂的实例包括:低分子量的聚烯烃,例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等;具有加热软化点的硅酮;脂肪酰胺,例如油酰胺、芥酰胺、蓖麻酰胺、硬脂酰胺等;植物蜡,例如巴西棕榈蜡、米蜡、小烛树蜡、日本蜡、霍霍巴油等;动物蜡,例如蜂蜡等;矿物蜡或石油蜡,例如褐煤蜡、地蜡、白地腊、石蜡、微晶蜡、费-托合成蜡等;和其改性物。其中,优选的是结晶化合物。
还可以将外部添加剂加入本发明的油墨收纳性颗粒。通过添加外部添加剂,使油墨收纳性颗粒具有粉末流动性、带电性和导电性控制、吸液控制等。外部添加剂的实例包括无机颗粒(无色的、浅色的或白色的颗粒,例如胶态二氧化硅、氧化铝、碳酸钙、氧化锌、氧化钛、氧化锡、氧化铈、炭黑等)、树脂颗粒(乙烯基树脂、聚酯、硅酮颗粒等)等。这些外部添加剂的颗粒可以是疏水性或亲水性的,并可以通过用偶联剂(例如硅烷偶联剂)处理颗粒的表面,使得其表面上包含特定官能团(例如氨基或氟系官能团)。外部添加剂的粒径以体积平均粒径表示优选是5nm至100nm,更优选10nm至50nm。
(标记材料(标记材料体系))
本发明的标记材料体系(标记材料)至少包括含有记录材料的油墨和本发明的油墨收纳性颗粒。标记材料是用于通过在油墨收纳性颗粒中收纳油墨,并将该油墨收纳性颗粒转印到记录介质上而进行记录的材料。
在下文中将详细描述所述油墨。可以使用水性油墨和油性油墨,但是考虑到环境,优选水性油墨。水性油墨(在下文中称为油墨)除了包含记录材料以外还包含油墨溶剂(例如水或水溶性有机溶剂)。根据需要,还可以包含其它添加剂。
下面,将说明记录材料。记录材料的实例通常包括着色剂。作为着色剂,可以使用染料或颜料,但是优选使用颜料。作为颜料,可以使用有机颜料或无机颜料。黑色颜料的实例包括炭黑颜料,例如炉法炭黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑。除了黑色和三基色——青色、品红色和黄色以外,还可以使用红、绿、蓝、褐或白等特定颜色的颜料、金或银等金属光泽的颜料、无色或浅色的体质颜料或塑性颜料等。此外,也可以使用针对本发明而新合成的颜料。
此外,通过将染料或颜料固着到作为芯部的二氧化硅、氧化铝或聚合物珠粒等的表面上而制备的颗粒、染料的不溶色淀物、有色乳液或有色胶乳等也可以用作颜料。
用于本发明的黑色颜料的具体实例包括RAVEN 7000、RAVEN5750、RAVEN 5250、RAVEN 5000ULTRA II、RAVEN 3500、RAVEN2000、RAVEN 1500、RAVEN 1250、RAVEN 1200、RAVEN 1190ULTRAII、RAVEN 1170、RAVEN 1255、RAVEN 1080和RAVEN 1060(由Columbian Carbon Company生产);REGAL 400R、REGAL 330R、REGAL660R、MOGUL L、Black Pearls L、MONARCH 700、MONARCH 800、MONARCH 880、MONARCH 900、MONARCH 1000、MONARCH1100、MONARCH 1300和MONARCH 1400(由Cabot Corporation生产)、ColorBlack FWl、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black 18、ColorBlack FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、PRINTEX 35、PRINTEX U 、PRINTEX V、PRINTEX 140U、PRINTEX140V、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A和Special Black4(由Degussa Co.生产):No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA 600、MA 7、MA 8和MA 100(由三菱化学社生产)。然而,所述颜料不限于此。
青色颜料的具体实例包括C.I.颜料蓝-1、-2、-3、-15、-15∶1、-15∶2、-15∶3、-15∶4、-16、-22和-60,但所述颜料不限于此。
品红色颜料的具体实例包括C.I.颜料红-5、-7、-12、-48、-48∶1、57、-112、-122、-123、-146、-168、-177、-184、-202和C.I.颜料紫-19,但所述颜料不限于此。
黄色颜料的具体实例包括C.I.颜料黄-1、-2、-3、-12、-13、-14、-16、17、-73、-74、-75、-83、93、-95、-97、-98、-114、128、129、-138、-151、-154和-180,但所述颜料不限于此。
这里,在将颜料用作所述着色剂的情况下,优选组合使用颜料分散剂。作为可用的颜料分散剂,可以举出聚合物分散剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂、非离子型表面活性剂等。
作为聚合物分散剂,优选可以使用具有亲水性结构部分和疏水性结构部分的聚合物。作为具有亲水性结构部分和疏水性结构部分的聚合物,可以使用缩合类聚合物和加成聚合物。作为缩合类聚合物,可以举出已知的聚酯类分散剂。作为加成聚合物,可以举出具有α,β-烯类不饱和基团的单体的加成聚合物。通过将具有含亲水性基团的α,β-烯类不饱和基团的单体和具有含疏水性基团的α,β-烯类不饱和基团的单体适宜地组合共聚,可以得到目标聚合物分散剂。此外,也可以使用具有含亲水性基团的α,β-烯类不饱和基团的单体的均聚物。
作为具有含亲水性基团的α,β-烯类不饱和基团的单体,可以举出:具有羧基、磺酸基、羟基或磷酸基等基团的单体,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、衣康酸单酯、马来酸、马来酸单酯、富马酸、富马酸单酯、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、磺化乙烯基萘、乙烯醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、双甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基苯基酸式磷酸酯、二(甲基丙烯酸)乙二醇酯和二(甲基丙烯酸)二乙二醇酯。
作为具有含疏水性基团的α,β-烯类不饱和基团的单体,可以举出:苯乙烯衍生物,例如苯乙烯、甲基苯乙烯和乙烯基甲苯、乙烯环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸苯基酯、甲基丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯、马来酸二烷基酯等。
用作聚合物分散剂的共聚物的优选实例包括:苯乙烯-苯乙烯磺酸共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-马来酸共聚物、乙烯基萘-甲基丙烯酸共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、丙烯酸烷基酯-丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸烷基酯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸烷基酯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸苯基酯-甲基丙烯酸共聚物和苯乙烯-甲基丙烯酸环己酯-甲基丙烯酸共聚物。可以使用通过使具有聚氧乙烯基或羟基的单体与这些聚合物适当地聚合而得到的聚合物。
作为上述聚合物分散剂,考虑到同时获得颜料的分散性能和油墨排出性能,优选的是重均分子量为2000至50000的聚合物分散剂。更优选的是重均分子量为3000至20000的聚合物分散剂,进一步优选是重均分子量为4000至8000的聚合物分散剂。
这些颜料分散剂可以单独使用或两种或两种以上组合使用。尽管颜料分散剂的加入量随颜料的类型变化较大,但通常,相对于颜料以总计0.1质量%至100质量%的比例加入颜料分散剂,优选所述比例为1质量%至70质量%,进一步优选为3质量%至50质量%。
在水中可自分散的颜料可以用作着色剂。用于本发明的水中可自分散性颜料是指在颜料表面上具有许多增水溶性(water-solubilizing)的基团的颜料,该颜料可以稳定分散在水中,而无需加入任何聚合物分散剂。水中可自分散性颜料在实际中可通过以下方式得到:对所谓的普通颜料加以表面改性处理,例如酸或碱处理、偶联剂处理、聚合物接枝处理、等离子体处理或氧化还原处理。
作为水中可自分散性颜料,除了如上所述的经表面改性的颜料以外,例如CAB-O-JET-200、CAB-O-JET-300、IJX-157、IJX-253、IJX-266、IJX-273、IJX-444、IJX-55和CABOT 260(由Cabot Corporation生产),MICROJET BLACK CW-1和CW-2(由Orient Chemical Industries,Ltd.生产)等市售颜料也可以用作所述的水中可自分散性颜料。
作为自分散性颜料,优选的是其表面上至少具有磺酸、磺酸酯、羧酸或羧酸酯作为官能团的颜料。更优选的是其表面上至少具有磺酸或磺酸酯作为官能团的颜料。
被覆有树脂的颜料可以用作所述着色剂。该颜料被称作微胶囊颜料,其包括由Dainippon Ink & Chemicals,Inc.和Toyo Ink MFG Co.,Ltd.生产的市售微胶囊颜料以及为在本发明中使用而制备的微胶囊颜料。
此外,也可以使用树脂分散型颜料,该树脂分散型颜料包含与上述颜料化学键合的聚合物物质。
记录材料的其它实例包括:亲水性阴离子染料、直接染料、阳离子染料、活性染料、高分子染料、油溶性染料等染料;用染料着色的蜡粉末和树脂粉末;乳液;荧光染料或荧光颜料;红外吸收剂、紫外线吸收剂;铁酸盐、磁铁矿等铁磁性材料和磁性材料;氧化钛、氧化锌等半导体和光催化剂;有机和无机电子材料颗粒。
相对于油墨,记录材料的含量(浓度)优选是5质量%至30质量%,更优选7质量%至25质量%,更加优选10质量%至20质量%。当记录材料的含量小于5质量%时,可能得不到足够的光学浓度,而当记录材料的含量大于30质量%时,油墨喷射特性可能变得不稳定。
着色剂的体积平均粒径优选是大于或等于10nm且小于或等于1000nm,更优选大于或等于30nm且小于或等于250nm,进一步优选大于或等于50nm且小于或等于200nm,最优选大于或等于60nm且小于或等于120nm。在着色剂的体积平均粒径太小的情况下,光学浓度可能较低。另一方面,在着色剂的体积平均粒径太大的情况下,可能无法保证着色剂的储存稳定性。
着色剂的体积平均粒径指的是着色剂本身的粒径;或当添加剂例如分散剂附着到着色剂上时,着色剂的体积平均粒径代表包含所附着的添加剂的粒径。本发明中,作为测量体积平均粒径的设备,可以使用MICROTRUCK UPA粒径分析测量计9340(由Leeds & Northrup Corp.生产)。根据预定的测量方法,将4ml喷墨用油墨放入测量池中,以进行测量。作为测量时所输入的参数,输入该喷墨用油墨的粘度作为粘度,输入该着色剂的密度作为分散颗粒的密度。
下面,将叙述水溶性有机溶剂。作为水溶性有机溶剂,可以使用多元醇、多元醇衍生物、含氮溶剂、醇类和含硫溶剂等。
作为水溶性有机溶剂的具体实例,多元醇包括乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1,5-戊烷二醇、1,2,6-己烷三醇和丙三醇。
多元醇衍生物的具体实例包括乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单甲醚、二乙二醇单乙醚、二乙二醇单丁醚、丙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚和二丙三醇的氧化乙烯加成物。
含氮溶剂的具体实例包括吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮、三乙醇胺。所述醇类的具体实例包括乙醇、异丙醇、丁醇和苯甲醇。含硫溶剂的具体实例包括硫代二乙醇、硫代二丙三醇、环丁砜和二甲基亚砜。
也可以使用碳酸丙二酯、碳酸乙二酯等作为水溶性有机溶剂。
优选使用至少一种水溶性有机溶剂。所用的水溶性有机溶剂的含量可以是大于或等于1质量%且小于或等于70质量%,优选是大于或等于10质量%且小于或等于65质量%,更优选是大于或等于20质量%且小于或等于60质量%。当油墨中水溶性有机溶剂的含量小于1质量%时,有时不能得到足够的光学浓度。相反地,当水溶性有机溶剂的含量大于70质量%时,液体的粘度增加,使得液体的喷射特性可能变得不稳定。
下面,将对水进行说明。作为水,为了防止引入杂质,特别优选使用离子交换水、超纯水、蒸馏水或超滤水。
下面,将说明其它添加剂。可以将表面活性剂加入油墨。
作为表面活性剂的种类,可以举出各种阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表面活性剂等。可以优选使用阴离子表面活性剂和非离子型表面活性剂。
在下文中,将举出表面活性剂的具体实例。
阴离子表面活性剂的实例可以包括烷基苯磺酸盐、烷基苯基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、高级脂肪酸盐、高级脂肪酸酯的硫酸酯盐、高级脂肪酸酯的磺酸盐、高级醇醚的硫酸酯盐和磺酸盐、高级烷基磺基琥珀酸盐、聚氧乙烯烷基醚羧酸盐、聚氧乙烯烷基醚磺酸盐、烷基磷酸盐和聚氧乙烯烷基醚磷酸盐,优选是十二烷基苯磺酸盐、异丙基萘磺酸盐、单丁基苯基苯酚单磺酸盐、单丁基联苯基磺酸盐、单丁基联苯基磺酸盐和二丁基苯基苯酚二磺酸盐。
非离子型表面活性剂的实例可以包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸丙三醇酯、聚氧乙烯丙三醇脂肪酸酯、聚脂肪酸丙三醇酯、脂肪酸蔗糖酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯脂肪酰胺、烷基链烷醇酰胺、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物、乙炔二醇和乙炔二醇的聚氧乙烯加成物,优选是聚氧乙烯加成物,例如聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯十二烷基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸烷基醇酰胺、聚乙二醇聚丙二醇嵌段共聚物、乙炔二醇和乙炔二醇的聚氧乙烯加成物。
此外,硅酮表面活性剂,例如聚硅氧烷氧乙烯加成物;氟类表面活性剂,例如全氟烷基羧酸盐、全氟烷基磺酸盐和氧乙烯全氟烷基醚;生物表面活性剂,例如针胞子酸、鼠李糖脂和溶血卵磷脂。
这些表面活性剂可以单独使用或以混合物使用。考虑到溶解稳定性等,表面活性剂的HLB优选为3至20。
表面活性剂的添加量优选为0.001质量%至5质量%,更优选是0.01质量%至3质量%。
此外,还可以将其他各种添加剂加入所述油墨,例如添加渗透剂或聚乙烯亚胺、多元胺、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙二醇、乙基纤维素和羧甲基纤维素等以便调节渗透性能,或控制油墨排出性能;可以添加碱金属的化合物例如氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂,以便调节导电率和pH。按照需要,也可以添加pH缓冲剂、抗氧化剂、防霉剂、粘度调节剂、导电剂、紫外线吸收剂或螯合剂等。
下面描述油墨的优选特性。首先,油墨的表面张力优选为20至45mN/m,更优选为25至38mN/m。当表面张力在该范围内时,可满足喷射稳定性、收纳性颗粒的吸液性,并形成高图像品质。如果表面张力太低,则喷射不稳定,如果过高,则图像品质可能降低。
在这里,作为表面张力,使用通过利用WILLHERMY型表面张力计(由协和界面科学株式会社生产)在23℃和55%RH(相对湿度)的条件下测量的值。
油墨粘度优选是1.5至30mPa·s,更优选3至20mPa·s。当油墨粘度在该范围内时,可满足喷射稳定性、液体吸收性和图像品质。当粘度过高时,高速喷射和高速吸液性都会变得困难。当粘度太低时,喷射不稳定,并且可能干扰油墨收纳性颗粒上的或颗粒中的油墨图像。
该粘度是在23℃的测量温度和1400s-1的剪切速度下使用RHEOMAT115(由Contraves生产)测量的值。
油墨组成不特别限于上述组成,除了记录材料以外,还可以包含其它功能性材料,例如结晶材料和电子材料。
(油墨收纳性颗粒储存处理盒)
本发明的油墨收纳性颗粒储存处理盒可拆卸地布置在记录装置中,并且该油墨收纳性颗粒储存处理盒用于盛放本发明的油墨收纳性颗粒,并用于将该油墨收纳性颗粒供给至所述记录装置的颗粒涂布装置(颗粒供给装置)。通过将该处理盒从记录装置上卸下,可以容易地将油墨收纳性颗粒加入到记录装置。
通过参考附图描述本发明的油墨收纳性颗粒储存处理盒的实施方案。图10是一个实施方案中的油墨收纳性颗粒储存处理盒的透视图。图11是图10中的A-A剖面图。
如图10和图11所示,该实施方案的油墨收纳性颗粒储存处理盒50包括圆筒状颗粒储存处理盒主体51,以及与颗粒储存处理盒主体51的两端的嵌合的侧壁52、54。
在颗粒储存处理盒主体51的表面上的一端设置排出口60,用于向记录装置的颗粒涂布装置(颗粒供给装置;没有显示)喷出油墨收纳性颗粒。在颗粒储存处理盒主体51上以可滑动的方式设置带56。该带56具有在排出口60外侧用于容纳排出口60的储存单元58。
因此,当颗粒储存处理盒50未安装在记录装置中时(或刚安装完之后),储存单元58容纳排出口60,使得颗粒储存处理盒主体51中所包含的油墨吸收性颗粒不易从排出口60漏出。
在颗粒储存处理盒主体51的另一端的侧壁54的中央部分设置孔62。联轴部64的连接部66从侧壁54的孔62穿入颗粒储存处理盒主体51的内部。结果,联轴部64可在侧壁54上自由旋转。
在颗粒储存处理盒主体51的几乎整个区域中布置搅拌器68。搅拌器68是金属线性部件,例如,不锈钢(SUS304WP),并且形成螺旋状。搅拌器的一端在与旋转轴(旋转中心)垂直的方向上弯曲,并且与联轴部64的连接部66连接。另一端为自由端,不受限制。
搅拌器68受到来自联轴部64的连接部66的扭矩的作用,并且进行旋转,在对颗粒储存处理盒主体51中的油墨收纳性颗粒进行搅拌的同时将这些颗粒向着排出口60的方向传送。由此,通过从排出口60排出颗粒,可以用油墨收纳性颗粒对记录装置进行追加补充。
本发明的油墨收纳性颗粒储存处理盒不局限于上述说明的实例。
(记录方法、记录装置)
本发明的记录方法(记录装置)是利用包含记录材料和本发明的油墨收纳性颗粒的油墨的记录方法(记录装置),并且包括在油墨收纳性颗粒中收纳油墨(收纳单元或排出单元),并且将收纳有油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上(转印单元)。该记录方法(记录装置)可以进一步包括对转印到记录介质上的油墨收纳性颗粒进行定影(定影单元)。
具体地说,例如,从供给单元将油墨收纳性颗粒以层状形式供给到中间体上。在油墨收纳性颗粒的供给层(即油墨收纳性颗粒层)上,从油墨排出单元排出油墨,以进行收纳。用转印单元从中间体将收纳有油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上。可以转印油墨收纳性颗粒层的全部区域,或仅转印经选择的记录区(油墨收纳区)。根据需要,用定影单元对转印到记录介质上的油墨收纳性颗粒层进行加压(或加热并加压)和定影。由此,通过收纳有油墨的油墨收纳性颗粒来记录图像。可以同时进行转印和定影。
为了收纳油墨,例如以层状形式形成油墨收纳层,并且油墨收纳性颗粒层的厚度优选是1μm至100μm,更优选3μm至60μm,更加优选5μm至30μm。油墨收纳性颗粒层的孔隙率(即,油墨收纳性颗粒之间的空隙的孔隙率+油墨收纳性颗粒中的空隙(截留结构)的孔隙率)优选是10%至80%,更优选30%至70%,更加优选40%至60%。
本发明的油墨收纳性颗粒中,因为吸液性树脂吸收液体(水),并且液体(水)起到树脂的增塑剂的作用,所以可以在低能量下进行定影,此外当液体(水)随时间推移而蒸发时,可以通过由油墨供给的金属阳离子(簇)和树脂的羧酸之间形成的离子交联来提高定影强度。
在中间体的表面上,可以在供给油墨收纳性颗粒之前,预先涂布脱模剂。结果,可改善油墨收纳性颗粒层的转印性能。该脱模剂的实例包括(改性)硅油、氟油、烃油、矿物油、植物油、聚亚烷基二醇、亚烷基二醇醚、烷烃二醇、熔融蜡等。
记录介质可以是可渗透介质(例如普通纸或涂布纸)或不可渗透的介质(例如树脂膜)。记录介质不局限于这些实例,而是可以包括半导体基板和其它工业制品。
在下文中参考附图描述本发明的记录装置的实施方案。图12展示本发明的第一实施方案所述的记录装置(图像形成装置)。
如图12所示,本发明的记录装置10包括环形带状中间转印体12、用于使中间转印体12的表面带电的带电装置28、用于使油墨收纳性颗粒16以指定厚度均匀附着到中间转印体12上的带电区域上以形成颗粒层的颗粒涂布装置18、用于通过将墨滴排出到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20和转印定影装置22,该转印定影装置用于通过使中间转印体12与记录介质8重合,并加压和加热,从而将油墨收纳性颗粒层转印并定影在记录介质8上。
如图13所示,在颗粒涂布装置18中,油墨收纳性颗粒储存处理盒19可以以可拆卸的形式经由介于其间的供给管19A连接至颗粒涂布装置18。
在带电装置28的上游侧,布置用于形成脱模层14A的脱模剂涂布装置14,该层用于促进油墨收纳性颗粒层16A从中间转印体12的表面上脱离,以提高油墨收纳性颗粒层16A从中间转印体12的表面转印到记录介质8上的转印效率。
用带电装置28在中间转印体12的表面上形成电荷,并由颗粒涂布装置18在中间转印体12的带电表面上以指定厚度均匀地涂布并附着油墨收纳性颗粒16,形成油墨收纳性颗粒层16A。在油墨收纳性颗粒层16A上,从各单色喷墨记录头20即20K、20C、20M、20Y排出各色墨滴20A,并形成彩色图像。
用转印定影装置(转印定影辊)22将其表面上形成有彩色图像层的油墨收纳性颗粒层以各彩色的图像转印到记录介质8上。在转印定影装置22的下游侧,布置清洁装置24以用于除去附着到中间转印体上的沉积物,例如残留在中间转印体12的表面上的油墨收纳性颗粒16和除颗粒以外的异物(记录介质8的纸屑等)。
将表面上转印有彩色图像的记录介质8直接送出,并用带电装置28再次使中间转印体12的表面带电。此时,转印到记录介质8上的油墨收纳性颗粒16吸收并保持墨滴20A,并可以快速排出,与在记录介质8中吸收油墨的常规方法相比,可以提高该装置的总体生产性能。
根据需要,可以将除电装置29安装在清洁装置24和脱模剂涂布装置14之间,以除去中间转印体12表面上的剩余电荷。
在一个实施方案的记录装置中,中间转印体12由厚度为1mm的聚酰亚胺膜基底层组成,该层上形成有厚度为400μm的乙烯丙烯二烯单体(EPDM)橡胶的表面层。在这里,表面电阻率优选是大约1013欧姆/□,体积电阻率是大约1012欧姆·厘米(半导电性)。
将中间转印体12移动传送,并用脱模剂涂布装置14在中间转印体12上形成脱模层14A。用脱模剂涂布装置14的涂布辊14C将脱模剂14D涂布在中间转印体12的表面上,并用刮板14B调整该层厚度。
此时,为了连续形成图像和印刷,脱模剂涂布装置14的构成可以是连续接触中间转印体12的形式,或是适当地与中间转印体12分离的形式。
从独立的液体供给系统(没有显示),可以将脱模剂14D供给至涂布装置内,使得脱模剂14D的供给不会中断。该实施方案中,使用氨基硅油作为脱模剂14D。
用带电装置28通过将正电荷施加到中间转印体12的表面上,可将正电荷施加到中间转印体12的表面上。可以用电场的静电力形成能够供应并吸附中间转印体12表面上的油墨收纳性颗粒16的电位,所述电场可以形成于油墨收纳性颗粒涂布装置18的油墨收纳性颗粒供给辊18A与中间转印体12的表面之间。
本发明的实施方案中,使用带电装置28,在布置有中间转印体12的带电装置28和从动辊31(接地)之间施加电压,并使中间转印体12的表面带电。
带电装置28是体积电阻率调节至106至108欧姆厘米的辊状部件,该部件在不锈钢棒材的外周面上形成分散有导电材料的弹性层(发泡的聚氨酯树脂)。该弹性层的表面涂布有厚度约为5μm至100μm的具有防水性和防油性的表层(PFA)。因此可有效抑制由于装置中的湿度变化或脱模剂附着至带电层表面而引起的特性变化(电阻值变化)。
将电源接通带电装置28,并将从动辊31电连接至机架地线。在将中间转印体12布置在带电装置28和从动辊31之间的同时,将带电装置28和从动辊31一起驱动,而且,在受挤压的位置,由于相对于接地的从动辊31出现指定的电位差,所以可以将电荷施加到中间转印体12的表面上。在这里,用带电装置28将1千伏(恒压控制)的直流电压施加到中间转印体12的表面上,从而使中间转印体12的表面带电。
带电装置28可以由电晕器或电刷构成。在这种情况下,在与上述条件几乎相同的条件下施加电压。特别地,电晕器可以在不进行接触的情况下对中间转印体12施加电荷。
由颗粒涂布装置18将油墨收纳性颗粒16供给到中间转印体12的表面上,并形成油墨收纳性颗粒层16A。颗粒涂布装置18在包含油墨收纳性颗粒16的容器中面向中间转印体12的部分具有油墨收纳性颗粒供给辊18A,并布置带电刮板18B,以便压迫油墨收纳性颗粒供给辊18A。油墨收纳性颗粒16经涂布并附着到油墨收纳性颗粒供给辊18A的表面上,带电刮板18B也起到调整所述油墨收纳性颗粒16的膜厚度的作用。
油墨收纳性颗粒16由油墨收纳性颗粒供给辊18A(导电辊)供给,并且油墨收纳性颗粒层16A由带电刮板18B来调整,并以中间转印体12表面上的电荷的反极性使其带有相反的电荷。供给辊18A是铝制实心辊,并且为了加压,带电刮板18B由涂布有聚氨酯橡胶等的金属板(例如SUS等)制成。带电刮板18B以刮墨板方式与供给辊18A接触。
例如,带电的油墨收纳性颗粒16在油墨收纳性颗粒供给辊18A的表面上形成近似单层的颗粒层,并被传送至与中间转印体12的表面相对的位置。当接近中间转印体12时,用电场以静电方式将带电的油墨收纳性颗粒16移动到中间转印体12的表面上,该电场由油墨收纳性颗粒供给辊18A和中间转印体12表面上的电位差形成。
此时,测定可使得在中间转印体12表面上形成近似单层的颗粒层的中间转印体12的移动速度和供给辊18A的转速的相对比例(圆周速度比)。该圆周速度比取决于中间转印体12的带电量、油墨收纳性颗粒16的带电量、供给辊18A和中间转印体12的相对位置和其它参数。
基于形成近似单层的油墨收纳性颗粒层16A的圆周速度比,如果相对地加速油墨收纳性颗粒供给辊18A的圆周速度,则可以增加供给至中间转印体12上的颗粒数。因此可以控制在中间转印体12上形成的油墨收纳性颗粒层16A的层厚度。也就是说,当所转印的图像浓度较低时(油墨加载(Ink load)量较小),将层厚度调节至所需的最小限度,当图像浓度较高时(油墨加载量较大),优选调整至足以保持油墨溶剂的层厚度。
例如,在油墨加载量较小的文字图像的情况下,当在中间转印体上的近似为单层的油墨收纳性颗粒层16A上形成图像时,油墨中的图像形成材料(颜料)被截留在中间转印体12上的油墨收纳性颗粒层16A的表面附近,并在形成油墨收纳性颗粒16的多孔性颗粒或定影性颗粒的表面上固定,从而使得深度方向上分布变小。因此,在转印并定影后,暴露在图像层表面上的图像形成材料(颜料)的量较少,与直接在记录材料表面上形成图像的情况(几乎所有的颜料存在于表面附近的情况)相比,获得了可抵抗刮擦的足够的定影性能等。
例如,如果希望在成为最终图像的图像层16B(参见图15A和图15B)上形成作为保护层的层16C,那么就以大致三层的厚度形成油墨收纳性颗粒层16A,并仅在最高层上形成油墨图像,使得未形成图像的其余二层可在图像层16B上形成作为转印和定影后的保护层。
替代地,当形成两种或两种以上的颜色的图像,或形成油墨加载量较大的图像时,使油墨收纳性颗粒16层积,使得颜料被截留在能够将溶剂保持在油墨中并形成油墨收纳性颗粒16的多孔性颗粒和定影性颗粒的表面上,并且颗粒数足以使得该颜料无法抵达最低层。在这种情况下,转印并定影后,图像形成材料(颜料)不会暴露在图像层表面上,可以在图像表面上形成未形成图像的油墨收纳性颗粒作为保护层。
然后,喷墨记录头20将墨滴20A施加至油墨收纳性颗粒层16A。根据指定的图像信息,喷墨记录头20将墨滴20A施加至指定位置。
最后,用转印定影装置22夹住记录介质8和中间转印体12,并对油墨收纳性颗粒层16A进行加压和加热,将油墨收纳性颗粒层16A转印到记录介质8上。
转印定影装置22由引入热源的加热辊22A和隔着中间转印体12与加热辊22相对设置的加压辊22B构成,并且加热辊22A和加压辊22B相互紧靠以形成辊隙。就像电子照相法的定影装置(熔凝器(fuser))一样,加热辊22A和加压辊22B由铝制芯部构成,该芯部外表面上被覆有硅橡胶,并进一步覆盖有PFA管。
加热辊22A和加压辊22B的辊隙中,用加热器加热油墨收纳性颗粒层16A并加压,因此在将油墨收纳性颗粒层16A转印到记录介质8上的同时,对油墨收纳性颗粒层16A进行定影。
此时,在高于软化点(Tg)的温度下加热非图像部分中的树脂颗粒,并将其软化(或融合),通过加压由形成在中间转印体12表面上的脱模层14A释放油墨收纳性颗粒层16A,并转印和定影在记录介质8上。因为加载有油墨的图像部分的弱吸液性树脂颗粒(定影颗粒16E)由于吸收油墨溶剂而软化,所以可通过加压使油墨收纳性颗粒层16A从形成在中间转印体12表面上的脱模层14A上脱离,并转印和定影到记录介质8上。此时,转印定影性能通过加热而得到改善。该实施方案中,加热辊22A的表面被控制在160℃。此时,即使在转印后,油墨收纳性颗粒层16A中所保持的油墨溶剂也仍然保持在相同的油墨收纳性颗粒层16A中,并且被定影。在转印定影装置22之前,可以通过预热中间转印体12来提高转印和定影的效率。
图14A展示了本发明的第一实施方案的成像过程。如图14A所示,在中间转印体12的表面上,用脱模层涂布装置14形成脱模层14A,以防止由于对表面的水分附着所致的油墨收纳性颗粒16的附着问题,并确保转印时的脱模性质。如果中间转印体12的材料是铝或PET基底,则脱模层14A的效果较佳。或者,通过使用例如氟塑料或硅橡胶等材料,可以使中间转印体12的表面具有脱模性质。
然后,使用带电装置28以油墨收纳性颗粒16的反极性使中间转印体12的表面带电。因此,可以静电吸附由颗粒涂布装置18的供给辊18A供给的油墨收纳性颗粒16,并可以在中间转印体12的表面上形成油墨收纳性颗粒16的均匀层。
此外,在中间转印体12的表面上,由颗粒涂布装置18的供给辊18A使油墨收纳性颗粒16形成均匀层。例如,形成油墨收纳性颗粒层16A使得其厚度相当于大致三层颗粒。也就是说,用带电刮板18B和供给辊18A之间的间隙将颗粒层16A调整至所需厚度,由此,可对转印到记录介质8上的颗粒层16A的厚度进行调整。或用供给辊18A和中间转印体12的圆周速度比对其进行调整。
在这里,油墨收纳性颗粒16的结构为直径约为2至3μm的二级颗粒,优选为由两者之间形成有空隙16G的定影性颗粒16E与多孔性颗粒16F进行凝集并造粒而得到的颗粒,如图14B所示。
在所形成的颗粒层16A上,从由压电方式或热方式驱动的各色喷墨记录头20排出墨滴20A,并在颗粒层16A上形成图像层16B。将从喷墨记录头20排出的墨滴20A加载至油墨收纳性颗粒层16A,并迅速地被油墨收纳性颗粒16之间形成的空隙16G吸收,然后溶剂依次被吸收到多孔性颗粒16F和定影性颗粒16E的空隙中,颜料(着色材料)被截留在构成油墨收纳性颗粒16的初级颗粒(定影性颗粒16E和多孔性颗粒16F)的表面上。
此时,构成二级颗粒的初级颗粒之间的空隙起到过滤器的作用,并将油墨中的颜料截留在颗粒层表面附近,而且,通过截留并定影在初级颗粒的表面上,可以将大部分颜料截留在油墨收纳性颗粒层16A的表面附近。
为了确保在油墨收纳性颗粒层16A的表面附近将颜料截留在初级颗粒表面上,可以使用使油墨和油墨收纳性颗粒16彼此反应并迅速使颜料不可溶(凝集)的方法。
在颜料被截留后,油墨溶剂沿颗粒层的深度方向进行渗透,并被吸收至多孔性颗粒16F和定影性颗粒16E的空隙中,并保持在颗粒之间的空隙16G中。吸收油墨溶剂的定影性颗粒16E发生软化,从而有助于转印和定影。
因此,推进到下一喷墨记录头20,当排出下一颜色的墨滴20A时,可以抑制油墨的混合和渗出现象。
此时,墨滴20A中所包含的溶剂或分散介质渗透进入颗粒层16A,但记录材料例如颜料被截留在颗粒层16A的表面附近。也就是说,溶剂或分散介质可以渗透至颗粒层16A的背面,但记录介质例如颜料没有渗透至颗粒层16A的背面。因此,当转印到记录介质8上时,未被记录材料例如颜料渗透的颗粒层16C在图像层16B上形成层。结果,该颗粒层16C变成用于封闭图像层16B表面的保护层,例如颜料等着色材料不会暴露在表面上,因此可以形成牢固耐擦的图像。该油墨优选为浓度大于或等于约10%的颜料油墨,但是不局限于颜料油墨,也可以使用染料油墨。
然后,通过将其上形成有油墨图像层16B的颗粒层16A从中间转印体12转印和/或定影在记录介质8上,在记录介质8上形成彩色图像。使用以加热单元例如加热器加热的转印定影装置22对中间转印体12上的颗粒层16A进行加热和加压,并将其转印到记录介质8上。利用由压力和/或热产生的定影性颗粒16E之间的粘结或定影性颗粒16E与记录介质8的粘结,进行利用定影性颗粒16E的定影。
此时,通过按下文所述来调节加热和加压,可以适当地调节图像表面的粗糙度,并可以控制光泽度。通过冷却和剥离可以获得类似的效果。
剥离颗粒层16A后,用图12的清洁装置24收集中间转印体12表面上残留的残余颗粒16D,并用带电装置28再次使中间转印体12的表面带电,并供应油墨收纳性颗粒16,形成油墨收纳层16A。
图15A和图15B展示了本发明中用于图像形成的颗粒层。如图15A所示,在中间转印体12的表面上,形成脱模层14A以确保转印时的脱模性质,并防止由于对表面的水分附着所致的油墨收纳性颗粒16的附着抑制。
然后,在中间转印体12的表面上,用颗粒涂布装置18形成油墨收纳性颗粒16的均匀层。如上所述形成的颗粒层16A优选形成为其厚度相当于大致三层油墨收纳性颗粒16的颗粒层。通过将颗粒层16A调整至所需厚度,可对转印到记录介质8上的颗粒层16A的厚度进行控制。此时,以均匀厚度形成颗粒层16A的表面,以便不干扰通过排出墨滴20A来进行的图像形成(图像层16B的形成)。
如图15A所示在排出的墨滴20A中所包含的例如颜料等记录材料可渗透进入颗粒层16A的大致三分之一至二分之一,颗粒层16C保持在颗粒层16A的下方,例如颜料等记录材料没有渗透进入颗粒层16C中。
当使用转印定影装置22通过加热、加压和转印在记录介质上形成颗粒层16A时,如图15B所示,不包含油墨的颗粒层16C存在于油墨图像层16B上,该层可起到保护所述油墨图像层16B的保护层的作用。因此,油墨收纳性颗粒16至少在定影后必须是透明的。
用转印定影装置22加热并加压颗粒层16C,可以使其表面充分平滑,并可以通过加热和加压控制该图像表面的光泽度。也就是说,通过控制转印和定影期间所施加的压力或热量(或两者),可以改变转印并定影在记录介质8上的油墨收纳性颗粒层16A上的表面的状态,在该表面上形成图像层16B。通过增加压力或热量,油墨收纳性颗粒层16A的表面粗糙度降低,光泽度增加。通过降低压力或热量,不使油墨收纳性颗粒层16A的表面平滑化(保持粗糙),从而降低光泽度,并得到哑光饰面。
此外,通过加热可以促进被截留在油墨收纳性颗粒16内部的溶剂的干燥。
收纳并保持在油墨收纳性颗粒层16A中的油墨溶剂在转印并定影后仍保持在油墨收纳性颗粒层16A中,可通过与普通水性喷墨记录中的油墨溶剂的干燥方法相同的方法以自然干燥除去。因此,不管记录介质8的油墨渗透性如何,或不管是否为不可渗透的纸,都可以使用水性油墨以更高的速度形成高品质图像。
通过上述过程,完成图像形成。如果存在残留在中间转印体12上的残余颗粒16D或例如从记录介质8除去的纸屑等异物,可在将油墨收纳性颗粒16转印到记录介质8上之后用清洁装置24除去这些残余颗粒或异物。
当反复使中间转印体12带电时,带电量可能不能保持恒定。在这种情况下,可在清洁装置24的下游侧布置除电装置29。使用如带电装置28中所述的类似的导电辊,并将大约±3kV的500Hz交流电压施加于中间转印体12的在所述导电辊和从动辊31(接地)之间的表面,可以对中间转印体12的表面进行除电。
根据油墨收纳性颗粒16或油墨的组成、油墨排出体积等,确定带电电压、颗粒层厚度、定影温度和其它机械条件的最佳条件,因此可以通过优化各条件而获得所需效果。
图16A和图16B展示了第二实施方案的记录装置。如图16A所示,该实施方案的记录装置11包括环形带状中间转印体12;用于使中间转印体12表面带电的带电装置28;用于将油墨收纳性颗粒16以指定厚度均匀涂布并附着至中间转印体12的带电区域上以形成颗粒层的颗粒涂布装置18;用于通过将墨滴排出到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20;转印装置23,该转印装置用于通过将中间转印体12和记录介质8重合并加压和加热,将油墨收纳性颗粒层16A转印到记录介质8上;以及用于将油墨收纳性颗粒层16A定影在记录介质8上的定影装置25。
该实施方案中,第一实施方案的转印定影工序被分成转印以及定影。更具体地说,在转印装置23的转印辊23A和隔着中间转印体12相对设置的从动辊23B之间夹住中间转印体12上的油墨收纳性颗粒层16A,并将其与图像层16B一起转印到记录介质8上。
然后,在隔着记录介质8相对设置的定影装置25和从动辊25B之间夹住转印到记录介质8上的油墨收纳性颗粒层16A,并将油墨收纳性颗粒层16A定影在记录介质8上。
由此,通过分离成图像转印操作和定影操作,可以在不牺牲印刷速度的同时提高图像定影性能。通过二次定影操作,可以降低转印处理时的压力,并可以减轻中间转印体12和转印装置23上的负荷。
此外,通过分离成图像转印操作和定影操作,可以更容易地控制压力和加热,也易于控制保护性颗粒层15A的表面特性和转印到记录介质8之后的油墨收纳性颗粒层16A的表面特性,并可以更顺利地控制光泽度(表面光泽度)。
图16B展示了定影装置26的结构。图16B中,附图标记81是加热辊,82是加热灯,83是带。如图16B所示,可以更容易地选择能够扩大辊隙面积的带-辊隙方式。
图17展示了记录装置的第三实施方案。
如图17所示,本发明的记录装置13包括环形带状中间转印体12;用于使中间转印体12表面带电的带电装置28;用于将油墨收纳性颗粒16以指定厚度均匀涂布并附着至中间转印体12的带电区域上以形成颗粒层的颗粒涂布装置18;用于通过将墨滴排出到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20;用于使背面即记录介质8的非图像形成面带电的带电装置28B;和转印定影装置22,该装置用于通过将中间转印体12和记录介质8重合并加压和加热,将油墨收纳性颗粒层16A转印到记录介质8上。
该实施方案中,在第一实施方案中的转印定影工序之前,在记录介质的背面(与图像形成面相反的面)一侧设置带电装置。
因为油墨收纳性颗粒层16A的非图像区没有油墨,定影性颗粒16E不会被油墨溶剂软化,而且,在第一实施方案中,当在转印定影部分22将该颗粒转印至记录介质8时,通过加热和加压来转印它。
当前的第三实施方案的特征在于,通过从记录介质8的背面施加电压,将在转印定影工序之前静电吸附到中间转印体12表面上的非图像区中的油墨收纳性颗粒16静电转印到记录介质8的表面上。
由于油墨图像层16B的油墨收纳性颗粒16已经吸收了油墨,所以它们在受到挤压时被转印并定影到记录介质8这一侧。然而,由于非图像部分的油墨收纳性颗粒层16A被静电吸附至中间转印体12,因而难以在该状态下转印。因此,为了转印非图像部分中的油墨收纳性颗粒层16A,将中间转印体12表面上的油墨收纳性颗粒层16A附着至记录介质8,并在记录介质8和颗粒之间形成电场以便通过静电力进行转印。
具体地说,通过使用导电辊28B,将油墨收纳性颗粒16的反极性的电荷直接施加至记录介质8的背面,以便将油墨收纳性颗粒转印至记录介质8。或可以用电晕器来施加电荷。
此外,油墨图像层16B吸收了油墨中的水分,因此具有柔性,通过压迫介于中间转印体12和记录介质8之间的油墨图像层16B,将其转印至记录介质8。在这里,为了转印油墨图像层16B的颗粒,可以用加热装置将油墨收纳性颗粒16加热至高于玻璃化转变温度的温度,以进行转印。
在这里,通过应用电子照相法的静电转印技术,可以用导电辊(实施方案中的带电装置28B)通过施加极性与油墨收纳性颗粒16的带电极性相反的电压,可以进行向记录介质8表面上的转印。此时,可以施加足以形成以下电场的电压:用于将静电吸附到中间转印体12表面上的油墨收纳性颗粒16剥离的电场。
由于所施加的电压和其它机械条件取决于油墨收纳性颗粒或中间转印体,所以通过优化各个条件,可以获得所需结果。通过上述构成,可以提高非图像部分中的油墨收纳性颗粒的转印效率。
图18展示了第四实施方案的记录装置。该实施方案中,如图18所示,该实施方案的记录装置15包括鼓状中间转印体12、用于使中间转印体12的表面带电的带电装置28、用于将油墨收纳性颗粒16以指定厚度均匀涂布并附着到中间转印体12上的带电区域上以形成颗粒层的颗粒涂布装置18、用于通过将墨滴排出到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20和转印定影装置22,该转印定影装置用于通过使中间转印体12与记录介质8重合,并加压和加热,从而将油墨收纳性颗粒层转印并定影在记录介质8上。
该实施方案中,使用鼓状中间转印体代替第一实施方案中的带状中间体12。
该实施方案的中间转印体12中,使用表面经阳极氧化处理的铝或铝合金导电性基体。作为铝合金,可以使用铝/镁合金或铝/钛合金等。优选对这些材料的表面进行镜面加工,从而形成阳极氧化膜均匀层。
阳极氧化优选在以下条件下进行:5至500V的电压、0.1至5A/dm2的电流密度以及在铬酸、硫酸、草酸、硼酸或磷酸的酸性浴中。阳极氧化膜的厚度优选为约2μm至50μm,更优选约5μm至15μm。阳极氧化表面通常为多孔性的,然而因为多孔性表面在化学上不稳定,所以优选使用沸水或蒸汽对其进行水合封孔处理。
该实施方案中,对铝管的镜面加工面在硫酸中以1.5A/dm2的电流密度进行阳极氧化处理,形成7μm的阳极氧化膜,并用沸水封孔。
作为中间转印体12,与带相比,鼓的刚性更大,更容易保持喷墨记录头20的喷嘴表面和中间转印体12表面之间的指定距离。在通过将所记录的图像分成多次以增强图像品质的喷墨记录所特有的多次来回式记录(multipass recoridng)的情况下,与所述的带相比,从保证重复记录位置的精度的方面考虑,所述的鼓是有利的。
图19展示了本发明的第五实施方案的记录装置。如图19所示,该实施方案的记录装置17包括环形带状中间转印体12;用于使中间转印体12表面带电的带电装置28;用于将油墨收纳性颗粒16以指定厚度均匀涂布并附着至中间转印体12的带电区域上以形成颗粒层的颗粒涂布装置18;用于通过将墨滴排出到颗粒层上以形成图像的喷墨记录头20;和转印定影装置22,该装置用于通过将中间转印体12和记录介质8重合并加压和加热,将油墨收纳性颗粒层转印到记录介质8上。该记录装置具有以下构造:将脱模剂涂布装置14从第一实施方案(图12)的结构中省去。
该实施方案中,其构成是,使中间转印体12的表面形成脱模层(脱模材料)。作为中间转印体12,在2mm厚度的聚氨酯材料基底层上形成400μm厚度的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物表面层。
因为该表面层对油墨收纳性颗粒16具有脱模性,所以,在转印和定影时,可将该油墨收纳性颗粒层有效地从中间转印体转印至记录介质。此外,因为该表面层具有脱模性和防水性,所以渗入油墨收纳性颗粒层的油墨溶剂不会附着至中间转印体12的表面,而是保持在油墨收纳性颗粒16中,并转印至记录介质8。也就是说,油墨溶剂不会残留在中间转印体12的表面上,不会对油墨收纳性颗粒16的供给等产生不利影响。因此不需要通过涂布脱模剂以形成脱模层,这有助于简单化、小型化和低成本化。
<构成要素>
在下文中具体描述本发明第一至第五实施方案中各自的构成要素。
在这些实施方案中,除非另作说明,可以使用例如下列构成要素。
<油墨收纳性颗粒>
可以用于上述实施方案的油墨收纳性颗粒可以例如为如下所述。
该油墨收纳性颗粒16为二级颗粒,该二级颗粒较弱地聚集了能够吸收并保持墨滴20A的多孔性颗粒16F和具有弱油墨吸收性和定影性的树脂颗粒16E,并在多孔性颗粒16F和树脂颗粒之间具有间隙(空隙)16G。
由于由油墨收纳性颗粒16形成颗粒层16A的方法为使油墨收纳性颗粒16带电,并用电场将带电的颗粒供给到中间转印体12的表面上的方法,即静电印刷法,因此油墨收纳性颗粒16必须具有带电性能。因此,可以将用于调色剂的电荷控制剂以内部添加的方式加入油墨收纳性颗粒16。此外,为了在多孔性颗粒和定影性颗粒16E(初级颗粒)的表面上固定(截留)油墨中的着色材料(特别是颜料),优选颜料和水溶性聚合物是不可溶的,以便与油墨收纳性颗粒反应。
此外,油墨收纳性颗粒16在转印至记录介质8时或转印之后具有定影图像的功能。为了进行定影,使用转印定影装置22,以压力和/或热进行转印和定影。此外,为了获得油墨在形成图像后的发色性(以便在视觉上透过在图像层16B上形成的层16C识别该图像),油墨收纳性颗粒16必须至少在定影后为透明的。
<中间转印体>
其上形成油墨收纳性颗粒层的中间转印体12可以是像第一实施方案中那样的带,或像第四实施方案中那样的圆筒(鼓)。为了用静电力在中间转印体表面上供应并保持油墨收纳性颗粒,中间转印体的外周面必须具有半导电性或绝缘性的颗粒保持性能。作为中间转印体表面的电特性,在具有半导电性的情况下,必须使用表面电阻为1010至1014欧姆/□并且体积电阻率为109至1013欧姆·厘米的材料,而且,在具有绝缘性的情况下,该材料的表面电阻为1014欧姆/□,体积电阻率为1013欧姆·厘米。
在带状的情况下,对基材没有特别限定,只要它能够旋转并驱动装置中的带,并具有经受所述旋转和驱动所需的机械强度,并且当转印/定影中使用加热时它具有经受所述加热所需的耐热性即可。基材的具体实例为聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、芳族聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚醚砜和不锈钢。
在鼓状的情况下,基材包括铝或不锈钢等。
为了提高油墨收纳性颗粒16的转印效率(为了从中间转印体12高效转印至记录介质8),优选在中间转印体12的表面上形成脱模层14A。脱模层14A可以形成作为中间转印体12的表面(材料),或可以通过外部添加根据在线(on-process)方式在中间转印体12的表面上形成脱模层14A。
即,当中间转印体12的表面为脱模层14A时,优选使用氟类树脂,例如四氟乙烯-乙烯共聚物、聚偏氟乙烯、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物等,或弹性材料,例如硅橡胶、氟硅酮橡胶或苯基硅橡胶。
当通过外部添加来形成脱模层14A时,在鼓状的情况下使用其表面经阳极化的铝,或在带状的情况下使用与带的基材相同的材料,或当形成弹性材料(鼓状或带状)时,使用硅橡胶、氟硅酮橡胶、苯基硅橡胶、氟橡胶、氯丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙烯丙烯橡胶、苯乙烯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、乙烯丙烯丁二烯橡胶和丁腈橡胶。
为了将电磁感应式加热装置应用于转印定影装置(转印定影辊)22中的定影工序,可以在中间转印体12而不是转印定影装置22上形成生热层。生热层由导致电磁感应作用的金属制成。例如,可以选择使用镍、铁、铜、铝或铬。
<颗粒供给工序>
在中间转印体12的表面上,形成油墨收纳性颗粒16的油墨收纳性颗粒层16A。此时,作为形成油墨收纳性颗粒16的油墨收纳性颗粒层16A的方法,可以采用在感光体上供给电子照相调色剂的通用方法。即,通过电子照相法所用的普通带电(用带电装置28进行带电等)预先在中间转印体12的表面上供给电荷。以摩擦生电的方式使油墨收纳性颗粒16带电,以便产生极性与中间转印体12的表面上的电荷相反的反向电荷(单组分摩擦带电法或双组分法)。
保持在图14A中的供给辊18A上的油墨收纳性颗粒16与中间转印体12的表面一起形成电场,并通过静电力移动/供给到中间转印体12上,并保持在其上。此时,由形成在油墨收纳性颗粒16的颗粒层16A上的图像层16B的厚度(取决于油墨的涂布量),也可以控制油墨收纳性颗粒16的颗粒层16A的厚度。油墨收纳性颗粒16的带电量优选为5μc/g至50μc/g。
在下文中将说明对应于单组分显影方式的颗粒供给工序。
在供给辊18A上供给油墨收纳性颗粒16,并用带电刮板18B使其带电,同时调整颗粒层的厚度。
带电刮板18B具有调整供给辊18A表面上的油墨收纳性颗粒16的层厚度的功能,并可以通过改变施加在供给辊18A上的压力,改变供给辊18A表面上油墨收纳性颗粒16的层厚度。通过控制供给辊18A的表面上的油墨收纳性颗粒16的层厚度大致为单层,可以使得形成在中间转印体12的表面上的油墨收纳性颗粒16的层厚度以大致为单层的形式形成。通过将施加于带电刮板18B上的挤压力控制为较低,可以增加形成在供给辊18A表面上的油墨收纳性颗粒16的层厚度,并可以增加形成在中间转印体12的表面上的油墨收纳性颗粒16的颗粒层16A的厚度。
在其它方法中,当在中间转印体12表面上形成大致为单层的颗粒层的中间转印体12和供给辊18A的圆周速度为1时,通过增加供给辊18A的圆周速度,可以增加供给到中间转印体12上的油墨收纳性颗粒16的数量,并可以对它进行控制,以增加中间转印体12上的颗粒层16A的厚度。此外,可以通过组合上述方法调整层厚度。该构成中,例如,使油墨收纳性颗粒16带负电,使中间转印体12的表面带正电。
因此通过控制油墨收纳性颗粒层16A的层厚度,可抑制油墨收纳性颗粒层16A的消耗量,并可以形成表面始终覆盖有保护层的图案。
作为带电装置中的带电辊18,可以使用直径为10至25mm的辊,该辊在由铝或不锈钢等制成的条或管部件的外表面上具有分散有导电性材料的弹性层,并具有调节至大约106至108欧姆·厘米的体积电阻率。
所述弹性层包含单种树脂材料或两种或两种以上的树脂材料的混合物,所述树脂材料是例如聚氨酯树脂、热塑性弹性体、表氯醇橡胶、乙烯-丙烯-二烯共聚物橡胶、硅类橡胶、丙烯腈-丁二烯共聚物橡胶或聚降冰片烯橡胶。这些树脂材料可以单独使用或可以使用两种或多于两种的树脂材料的混合物。优选材料为发泡聚氨酯树脂。
发泡聚氨酯树脂优选为具有闭孔结构的树脂,该树脂是通过将例如中空玻璃珠或热膨胀型微胶囊等中空体混合分散在聚氨酯树脂中而形成。该发泡聚氨酯树脂具有优选用于带电装置的低硬度弹性,还具有对传送带的高接触稳定性,并且辊隙形成性优异。
此外,可以用厚度为5至100μm的防水表层被覆所述弹性层的表面,这对于抑制由于装置内的湿度变化或墨雾附着至带电层表面所致的特性变化(电阻值变化)是有效的。
将直流电源接通至带电装置28,将从动辊31电连接至机座接地。驱动带电装置28,同时将中间转印体12放置在带电装置28和从动辊31之间。在挤压位置,因为带电装置28和接地的从动辊31之间产生预定的电位差,所以可以施加电荷。
<标记工序>
在形成于中间转印体12的表面上的油墨收纳性颗粒16的层(颗粒层16A)上,根据图像信号从喷墨记录头20排出墨滴20A,并形成图像。从喷墨记录头20排出的墨滴20A渗入油墨收纳性颗粒16的颗粒层16A,并且墨滴20A迅速地被形成于油墨收纳性颗粒16中的空隙16G吸收,然后溶剂被依次吸收到多孔性颗粒16F和定影性颗粒16E的空隙中,颜料(着色材料)被截留在形成油墨收纳性颗粒16的初级颗粒(多孔性颗粒16F,定影颗粒16E)的表面上。
在这种情况下,优选的是,最好在油墨收纳性颗粒16的颗粒层16A的表面附近截留多种颜料。这一点可以通过以下情况实现:当构成二级颗粒的初级颗粒之间的空隙具有过滤效果从而可在颗粒层16A的表面附近截留颜料并截留和固定在初级颗粒的表面上时。
为了确保将颜料截留在颗粒层16A的表面附近以及初级颗粒的表面上,可以使油墨与油墨收纳性颗粒16反应,因此,颜料会快速地变得不可溶解(凝集)。具体地说,可以利用油墨和多羟基金属盐之间的反应或pH反应型反应来实现该反应。
为了以高速写入图像,宽度相当于纸宽度的线型(line type)喷墨记录头(FWA)是优选的,但通过使用常规的扫描型喷墨记录头,可以顺序地在形成于中间转印体上的颗粒层上形成图像。喷墨记录头20的油墨排出单元没有特别限定,只要它是能够排出油墨的单元即可,例如压电元件驱动型或加热元件驱动型。油墨本身可以是使用常规染料作为着色材料的油墨,但更优选是颜料油墨。
当油墨收纳性颗粒16与油墨反应时,用包含例如多价金属盐等通过与油墨反应而具有凝集所述颜料的效果的凝集剂的水溶液来处理油墨收纳性颗粒16,并在干燥后进行使用。
<转印工序>
将通过收纳油墨液滴20A来形成图像的油墨收纳性颗粒层16A转印并定影到记录介质8上,因此,在记录介质8上形成图像。转印和定影可以在单独的工序中进行。然而优选使转印和定影同时进行。定影可通过以下方法来实施:对颗粒层16A进行加热或加压的方法中的任一方法,或既加热又加压的方法,或优选同时进行加热和加压。
进行加热/加压的方法中,例如,可以应用如图16A所示的电子照相用加热定影装置(熔凝器)。通过控制加热/加压,可以控制油墨收纳性颗粒层16A的表面性质,并可以控制光泽度。加热/加压后,当剥离其上转印有来自中间转印体12的图像的记录介质8时,可以在冷却油墨收纳性颗粒层16A后进行剥离。冷却方法的实例包括自然冷却和例如空气冷却等强制冷却。在这些工序中,中间转印体12优选为带状。
在形成于中间转印体12上的油墨收纳性颗粒16的表面层上形成油墨图像(将颜料截留在油墨收纳性颗粒层16A的表面附近),并将该油墨图像转印到记录介质8上,因此,形成油墨图像,从而可通过由油墨收纳性颗粒16构成的颗粒层16C对所形成的图像进行保护。即,由于转印到记录介质8的最外层上没有颜料(着色材料),因此可以防止由于刮擦等干扰图像的现象。
收纳/保持在油墨收纳性颗粒16的层内的油墨溶剂在转印定影后仍保持在油墨收纳性颗粒16的层内,所述的油墨溶剂可通过与普通水性喷墨记录中的油墨溶剂的干燥方法相同的方法以自然干燥的方式除去。
<脱模层>
为了提高转印效率,在供给油墨收纳性颗粒16之前,可以设置在中间转印体12的表面上形成脱模层14A例如硅油等的工序。
脱模层所用的材料的实例包括硅油、改性硅油、氟类油、烃类油、矿物油、植物油、聚亚烷基二醇油、烷基二醇醚、烷烃二醇、熔融蜡等。
弹性体材料的实例包括硅橡胶、氟橡胶等。当使用硅橡胶时,如果将硅油用作润滑剂,则硅橡胶发生溶胀,为了防止硅橡胶溶胀,优选在硅橡胶表面设置氟树脂或氟橡胶的涂层。
脱模层14的供给方法的实例包括:方法一,该方法包括将油从内置式油罐供给至油涂布部件之内,并用该涂布部件将油供给至中间转印体12的表面上以形成脱模层14A;方法二,该方法包括用浸渍有油的涂布部件在中间转印体12的表面上形成脱模层14A。
<清洁工序>
为了通过更新中间转印体12的表面使其可以重复使用,需要用清洁装置24来清洁该表面的工序。清洁装置24包括清洁部分和用于传送颗粒的回收部分(没有显示),而且,通过清洁工序,可以除去残留在中间转印体12的表面上的油墨收纳性颗粒16(残余颗粒16D),以及附着至中间转印体12的表面的除了颗粒以外的沉积物,例如异物(记录介质8的纸粉等)。所收集的残余颗粒16D可以重复利用。
<除电工序>
取决于例如温度或湿度等条件,中间转印体12的表面电阻可能是不适当的值。当中间转印体12的表面处于高电阻时,在重复进行颗粒供给的期间,电荷可能积聚在中间转印体12的表面上,从而升高电位,并可能出现对形成颗粒层不利的影响。
在形成脱模层14A之前,使用除电器29,可以对中间转印体12的表面进行除电。结果,可除去积聚在中间转印体12的表面上的电荷,并可以抑制对形成油墨收纳性颗粒层16A不利的影响。
<其它实施方案>
在实施方案中,根据图像数据从喷墨记录头20有选择地排出黑色、黄色、品红色和青色的墨滴20A,并在记录介质8上记录全彩色图像。然而,本发明不局限于在记录介质上记录文字或图像。即,用于本发明的液滴排出装置可以广泛地应用于工业上使用的液滴排出(喷射)装置。
在下文中,将描述本发明的示范性实施方案。
1.用于收纳包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,该颗粒包含:
用于截留至少所述油墨的液体成分的截留结构,和吸液性树脂。
2.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述液体成分是油墨溶剂。
3.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构也是用于截留记录材料的结构。
4.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构是空隙结构。
5.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构是凹进结构。
6.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,该复合颗粒包含聚集的吸液性树脂颗粒。
7.示范性实施方案6所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的吸液性树脂颗粒外,所述复合颗粒进一步包含无机颗粒。
8.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂是弱吸液性的树脂。
9.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂具有由羧基(-COOH)表示的50至1000的酸值。
10.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂包含交联性成分。
11.示范性实施方案10所述的油墨收纳性颗粒,其中,包含所述交联性成分作为单体成分。
12.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂的玻璃化转变温度(Tg)的范围为40℃至90℃。
13.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒进一步包含用于凝集或增稠所述油墨成分的成分。
14.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,所述油墨收纳性颗粒进一步包含具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒。
15.示范性实施方案14所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒是有机树脂多孔性颗粒。
16.示范性实施方案14所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,在该复合颗粒中,聚集了所述具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒。
17.示范性实施方案16所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒以外,所述复合颗粒进一步包含有机树脂非多孔性颗粒和/或无机非多孔性颗粒。
18.示范性实施方案16所述的油墨收纳性颗粒,其中,构成所述复合颗粒的颗粒之间的间隙的最大开口尺寸是0.1μm至5μm。
19.示范性实施方案6所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述复合颗粒进一步包含聚集的有机树脂颗粒,而且该复合颗粒的堆密度是50kg/m3至1000kg/m3
20.示范性实施方案19所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的有机树脂颗粒以外,所述复合颗粒进一步包含多孔性颗粒。
21.示范性实施方案20所述的油墨收纳性颗粒,其中,构成所述复合颗粒的颗粒之间的间隙的最大开口尺寸是0.1μm至5μm。
22.示范性实施方案1所述的油墨收纳性颗粒,所述油墨收纳性颗粒包含有机-无机杂化颗粒,该杂化颗粒包含有机材料和无机材料。
23.示范性实施方案22所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,在该复合颗粒中,至少聚集了所述有机-无机杂化颗粒。
24.示范性实施方案23所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述复合颗粒是以下所述的复合颗粒:该复合颗粒中,除了聚集有机-无机杂化颗粒以外,至少还聚集了有机树脂颗粒和/或无机颗粒。
25.一种标记材料体系,该标记材料体系包含:包含记录材料的油墨;和用于收纳所述包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
26.示范性实施方案25所述的标记材料体系,其中,所述记录材料的浓度是所述油墨的5质量%至30质量%。
27.一种在油墨收纳性颗粒中收纳油墨的油墨收纳方法,该方法包括:
在截留结构中至少截留油墨的液体成分,和
在吸液性树脂中吸收所述截留结构中所截留的所述油墨的液体成分,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含所述吸液性树脂。
28.示范性实施方案27所述的油墨收纳方法,其中,在截留时,在所述截留结构中还截留了所述记录材料。
29.一种记录方法,该方法包括:
在油墨收纳性颗粒中收纳包含记录材料的油墨,
将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
30.示范性实施方案29所述的记录方法,所述方法进一步包括对转印到所述记录介质上的所述油墨收纳性颗粒进行定影。
31.一种记录装置,该装置包括:
排出单元,该单元排出包含记录材料的油墨,以供油墨收纳性颗粒收纳,
转印单元,该单元将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
32.示范性实施方案31所述的记录装置,所述装置进一步包括定影单元,该单元用于对转印到所述记录介质上的所述油墨收纳性颗粒进行定影。
33.一种用于盛放油墨收纳性颗粒的油墨收纳性颗粒储存处理盒,该处理盒以可拆卸的方式布置在记录装置中,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
实施例
以下通过引用实施例更具体地说明本发明。这些实施例不是为了限定本发明的范围。除非另有说明,″份″是指″质量份″。
(油墨收纳性颗粒A-1)
-苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物颗粒(体积平均粒径0.2μm,酸值=240,由氢氧化钠部分中和,Tg=约60℃):100份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):30份
混合这些颗粒,并向其中加入微量的杀菌剂水溶液(PROXELGXL(S),由Archichemicals Japan生产),搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,并制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒a1)。
通过在外部添加1.0质量%的表面经疏水化处理的二氧化硅颗粒AEROSIL R972(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm),和0.5质量%的未经处理的亲水性二氧化硅(AEROSIL 130,由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm)来处理这些凝集复合颗粒(基粒a1),制得颗粒A-1。
(油墨收纳性颗粒A-2)
通过改变基粒a1的造粒条件制备球当量平均直径为10μm的凝集复合颗粒(基粒a2)。通过在外部加入0.6质量%的表面经疏水化处理的AEROSIL R972和0.4质量%的AEROSIL 130来处理这些凝集复合颗粒(基粒a2),制得颗粒A-2。
(油墨收纳性颗粒A-3)
通过改变基粒a1的造粒条件制备球当量平均直径为20μm的凝集复合颗粒(基粒a3)。通过外部加入0.4质量%的表面经疏水化处理的AEROSIL R972和0.3质量%的AEROSIL 130来处理这些凝集复合颗粒(基粒a3),制得颗粒A-3。
(油墨收纳性颗粒A-4)
通过改变基粒a1的造粒条件制备球当量平均直径为50μm的凝集复合颗粒(基粒a4)。通过外部加入0.3质量%的表面经疏水化处理的表面疏水剂AEROSIL R972和0.2质量%的AEROSIL 130来处理这些凝集复合颗粒(基粒a4),制得颗粒A-4。
(油墨收纳性颗粒B-1)
-苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物颗粒(体积平均粒径0.2μm,酸值=240,由氢氧化钠部分中和,Tg=约60℃):100份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):10份
混合这些颗粒,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产)和微量聚丙烯酸碱性水溶液,搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,制得复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒b1)。
通过外部加入1.0质量%的表面经疏水化处理的二氧化硅颗粒AEROSIL R972(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm)和0.5质量%的未经处理的亲水性二氧化硅(AEROSIL 130,由NipponAerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm)处理这些凝集复合颗粒(基粒b1),制得颗粒B-1。
(油墨收纳性颗粒B-2)
通过改变基粒b1的造粒条件制备球当量平均直径为0.5μm的凝集复合颗粒(基粒b2)。通过外部加入1.5质量%的表面经疏水化处理的AEROSIL R972和0.5质量%的AEROSIL 130处理这些凝集复合颗粒(基粒b2),制备颗粒B-2。
(油墨收纳性颗粒C-1)
-支化聚酯颗粒(体积平均粒径2μm,酸值=170,用氢氧化钠部分中和,Tg=约65℃):100份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):15份
-氧化铝颗粒(体积平均粒径0.1至1μm:将微量聚乙烯醇加入至体积平均粒径10至20nm的氧化铝,随后凝集并造粒):15份
混合这些颗粒,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产)和微量聚丙烯酸碱性水溶液,搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒c1)。
通过外部加入1.0质量%的表面经疏水化处理的二氧化硅颗粒AEROSIL R972(由Nippon Aerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm)和0.5质量%的未处理的亲水性二氧化硅(AEROSIL 130,由NipponAerosil Co.,Ltd.生产,体积平均粒径=约16nm)处理这些凝集复合颗粒(基粒c1),制备颗粒C-1。
(油墨收纳性颗粒D-1)
-乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/羧基改性的聚乙烯蜡混合颗粒(体积平均粒径为2μm):50份
-甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸月桂酯/丙烯酸共聚物(体积平均粒径0.2μm,酸值=150,用氢氧化钠部分中和,Tg=50℃):50份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):20份
混合这些颗粒,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产)和微量聚丙烯酸碱性水溶液,搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒d1)。
通过外部加入0.5质量%的表面经氨基硅烷处理的无定形二氧化硅(体积平均粒径为10至20nm)和1.0质量%的表面经疏水化处理的氧化钛颗粒T805(体积平均粒径为20nm)处理这些凝集复合颗粒(基粒d1),制备颗粒D-1。
(油墨收纳性颗粒E-1)
通过用与A-1相同的方法得到球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒,从而制得颗粒E-1,不同之处在于用氧化锡颗粒(体积平均粒径约10至30nm)代替以内部添加的方式加入的油墨收纳性颗粒A-1的无定形二氧化硅颗粒,并且用氧化锡颗粒(体积平均粒径约10至30nm)代替以外部添加的方式加入的无定形二氧化硅颗粒。
(油墨收纳性颗粒F-1)
-甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯的甜菜碱复合化物/甲基丙烯酸正丁酯/苯乙烯共聚物颗粒(体积平均粒径0.2μm):30份
-苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物颗粒(体积平均粒径为0.2μm,酸值=240,用氢氧化钠部分中和,Tg=约60℃):70份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):30份
混合这些颗粒,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产)和微量聚丙烯酸碱性水溶液,搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒f1)。
通过外部加入1.5质量%的表面经氨基硅烷处理的AEROSIL 130来处理这些凝集复合颗粒(基粒f1),制得颗粒F-1。
(油墨收纳性颗粒R-1)
-苯乙烯/甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸丁酯共聚物颗粒(体积平均粒径为0.2μm,酸值0,用氢氧化钠部分中和,Tg=约50℃):100份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):10份
混合这些颗粒,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产),并搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理得到的混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,并当粒径为约5μm时取出颗粒。通过用该方法造粒,制备球当量平均直径为5μm的凝集复合颗粒(基粒r1)。
通过外部加入1.0质量%的无定形二氧化硅(体积平均粒径10至20nm)处理这些凝集复合颗粒(基粒r1),制备颗粒R-1。
(油墨收纳性颗粒R-2)
制备交联的聚丙烯酸颗粒(粒径25μm)作为颗粒R-2。
(油墨收纳性颗粒R-3)
-多孔性纤维素颗粒(粒径=约10μm):100份
-聚丙烯酸颗粒(粒径=约2μm):2份
-无定形二氧化硅颗粒(AEROSIL OX50(体积平均粒径=约40nm)和AEROSIL TT600(体积平均粒径=约40nm)的1∶1混合物):1份
混合这些颗粒,制得粒径约20μm的复合颗粒作为颗粒R-3。
(油墨收纳性颗粒R-4)
进一步加热油墨收纳性颗粒A-1至约80℃,并连续混合以进行造粒。除了该工序之外,用与A-1相同的方法制备颗粒R-4。经SEM观察,这些颗粒中的复合颗粒结构(参见图2)不再明显,经辨认,其为无凹凸感的圆球形(颗粒结构)。外部加入二氧化硅后,粉末流动性优于A-1。
(油墨A)
混合下列油墨成分,并搅拌,用孔径为5μm的膜滤器过滤,制备油墨。
-油墨成分-
-青色颜料(颜料蓝15-3)(体积平均粒径为80nm)/分散剂树脂(2份酸值为200的包含苯乙烯/丙烯酸的高分子分散剂):12份
-丁基卡必醇:5份
-二乙二醇:10份
-丙三醇:25份
-非离子型表面活性剂(乙炔二醇衍生物):1份
-pH调节剂,杀菌剂(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产):微量
-纯水:60份
得到的油墨具有33mN/m的表面张力、9.1mpa s的粘度和7.8的pH值。
(油墨B)
用与油墨A相同的方法制备油墨B,不同之处在于,加入10份自分散性青色颜料(Cabot的CABOJET 250,体积平均粒径=约40nm),代替颜料/分散剂树脂。得到的油墨具有33mN/m的表面张力、7.8mPa s的粘度和7.5的pH值。
(油墨C)
用与油墨A相同的方法制备油墨C,不同之处在于,加入3份青色染料(直接蓝199)代替颜料,同时将纯水增至69份,并将二乙二醇(DEG)减至5份。得到的油墨具有31mN/m的表面张力、3.8mPa s的粘度和8.3的pH值。
<评估1>
评估油墨收纳性颗粒和油墨A,结果列于表1。
-油墨收纳性颗粒的结构-
按如下所述观察油墨收纳性颗粒。用扫描电子显微镜观察油墨收纳性颗粒,确定该颗粒是否具有复合颗粒结构(参见图1和图2)。
-油墨收纳性颗粒的吸液性-
在厚度为100μm的PET膜上,涂布硅油作为脱模剂,并涂布油墨收纳性颗粒,形成颗粒层。用实验用压电IJ头,排出油墨(液滴量=6至8p1;以600×1200dpi实地印刷),油墨被收纳在油墨收纳性颗粒层中。此时,观察颗粒层的吸液速度、吸液量和液体保持性能。使用微量注射器或毛细管,滴加几微升至几毫升油墨,观察所述的性能。评估的标准如下所述:
A:在0.3秒或更短时间内完成油墨吸收,并且液体保持稳定。
B:在0.3秒至2秒内完成油墨吸收,并且液体保持还算稳定。
C:在2秒或更长时间内完成油墨吸收。
-油墨收纳性颗粒的着色材料截留性能-
在吸液性中,用肉眼和显微镜观察颗粒层上的颜料的状态,并观察着色材料的不均匀分布或凝集、颜色的不均匀性和浊度。如果难于判断,将油墨收纳性颗粒放入厚度约1cm的烧杯,滴入油墨,同时观察着色材料和载体成分在颗粒层中的渗透。观测标准如下所述:
A:颜料引起的着色状态为平滑和均匀(据估计颜料被均匀截留(包括颗粒内部))。
B:颜料引起的着色状态稍有不匀(据估计颜料被相当充分地截留(包括颗粒内部),但不是很充分)。
C:颜料的不均匀分布或凝集和不均匀性明显(据估计颜料没有被截留在颗粒内部)。
-定影性能1-
在厚度100μm的PET膜上,涂布硅油作为脱模剂,并涂布油墨收纳性颗粒,形成厚度约10至60μm的颗粒层。用实验用压电IJ头,排出油墨(液滴量=6至8pl;以600×1200dpi进行实地印刷),油墨被收纳在油墨收纳性颗粒层中。将该颗粒层和普通纸(FXOS的C2纸)重合,并用加压辊以约10kg/cm的线压力挤压,从而将该颗粒层转印和定影在普通纸上。在定影的图像区域中,用食指力压迫并摩擦该纸,进行图像强度的感官评估。评估的标准如下所述:
A:与激光印刷机相同的水平。
B:在A和C之间。
C:定影图像(颜料)滴落或污染周围区域,类似报纸印刷。
-定影性能2-
在厚度100μm的PET膜上,涂布硅油作为脱模剂,并涂布油墨收纳性颗粒,形成厚度约10至60μm的颗粒层。用实验用压电IJ头,排出油墨(液滴量=6至8pl;以600×1200dpi进行实地印刷),油墨被收纳在油墨收纳性颗粒层中。将该颗粒层和美术纸(由王子制纸社生产的OK金藤)重合,并用具有硅橡胶表面的加热辊以约10kg/cm的线压力挤压,从而将该颗粒层转印和定影在该美术纸上。在定影的图像区域中,压迫并摩擦该纸,以观察图像的发色和光泽度,进行图像强度的感官评估。评估的标准如下所述:
A:与激光印刷机相同水平的发色、光泽度和图像强度。
B:在A和C之间。
C:颜料图像部分发生滴落或污染周围区域,类似报纸印刷,或发色较差或光泽度较低。
<评估2>
将颗粒A-1和E-1加压成型,测量体积电阻并评估导电性。颗粒A-1的电阻为大于或等于1012欧姆米,颗粒E-1为约107欧姆米。
表1
颗粒 备注(其他)   备注(结构)用SEM观察到的颗粒形状   高速适应性(吸液性)   着色材料滴落适应性   定影性能1(在普通纸上定影)   定影性能2(在美术纸上定影)
A-1(实施例) 导电性:1012欧姆米   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) A   A   A   A
A-2(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) A A   A   A
A-3(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) A-B A-B A-B B
A-4(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) B B-C B B-C
  B-1(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒)   B   B   A   A
B-2(实施例)  颗粒处理性较差(较差的层厚度)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) B B B A
C-1(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) A A A A
D-1(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒) A A-B A A
  E-1(实施例)  导电性:107欧姆米   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒)   A   A   A   A
  F-1(实施例)   类似于图9(具有液体截留结构的复合颗粒)   A   A-B   A   A
  R-1(对比例)   类似于图9(复合颗粒)   C   C   C   B
R-2(对比例)   颗粒结构不同于图9(单独颗粒结构) B-C C C C
R-3(对比例)   颗粒结构不同于图9(单独多孔颗粒结构) A-B B-C C C
R-4(对比例)   颗粒结构不同于图9(无凹凸感的圆球状颗粒结构) B-C B-C B-C B-C
如表1所示,实施例的油墨收纳性颗粒可通过空隙结构(截留结构)快速吸收油墨液体成分,并进一步用吸液性树脂吸收液体,因此吸液速度快,液体吸收量足够,并且保持稳定性高。油墨颜料被截留(保持并固定)在空隙结构(截留结构)中,并且图像品质较高。无论在普通纸还是在美术纸中,定影性能均为优异。据发现,不管油墨类型如何,均可以在多种记录介质中以高速和高图像品质进行记录。
当使用油墨收纳性颗粒F-1时,油墨图像在油墨收纳性颗粒上的铺展略有降低,并且液体吸收倾向于较慢。这估计是因为油墨收纳性颗粒为阳离子性,而油墨为阴离子性,并且图像由于两种材料的相互作用而倾向于变得清晰(无渗色(洇纸))。
使用油墨B和C来代替油墨A可得到类似的效果。因此,据发现,不管颜料和着色材料如何,实施例的油墨收纳性颗粒均可通过截留结构进行截留,并且将其均匀地保持,因此图像品质优异。
实施方案A的油墨收纳性颗粒
(实施例A1:实施方案A)
-颗粒A的制备-
制备聚合度不同的几种聚合物,将其混合并对其进行调节,使得混合后的性能为预定值(见下文),得到苯乙烯/丙烯酸正丁酯聚合物/丙烯酸共聚物(酸值320mg KOH/g,重均分子量100000,数均分子量7000,Tg=55℃,吸液性:弱吸液性)。
向苯乙烯/丙烯酸正丁酯聚合物/丙烯酸共聚物中加入2.5质量%的2,2-偶氮双异丁腈,并用挤出机熔融混合。将所得到的粉末用喷磨机粉碎,用超声波振动筛分级,得到体积平均粒径为8μm的颗粒A(多孔性苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯颗粒,最大开口尺寸为330nm/BET比面积(氮气)为240平方米/克)。
(实施例A2:实施方案A)
-颗粒B的制备-
向支化聚酯聚合物(酸值25mg KOH/g,重均分子量60000,数均分子量2500,Tg=75℃,吸液性:弱吸液性)加入2.5质量%的2,2偶氮双异丁腈,并用挤出机熔融混合。将所得到的粉末用喷磨机粉碎,用超声波振动筛分级,得到体积平均粒径为5μm的颗粒B(多孔性聚酯聚合物颗粒,最大开口尺寸为580nm/BET比表面积(氮气)为320平方米/克)。
(实施例A3:实施方案A)
-颗粒D的制备-
-颗粒A:100质量份
-氧化铝(A33F,由日本轻金属社生产,体积平均粒径0.7μm,非多孔性):15质量份
用上述规定比例混合这些原料,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产),并搅拌混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性处理所得到的混合物,在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约10μm时取出颗粒,从而制得复合颗粒。结果,得到球当量平均直径为10μm的基粒。
接着,向100质量份该基粒中加入以下组分,并搅拌和混合,得到球当量平均直径为10μm的颗粒D:
-聚丙烯蜡(PELLESTAT 300,由三洋化成社生产):1质量份,
-硬脂酸锌:0.2质量份,和
-氧化铝(A33F,由日本轻金属社生产,体积平均粒径为0.7μm,非多孔性):1质量份。
(实施例A4:实施方案A)
-颗粒E的制备-
-颗粒B:100质量份
-苯乙烯/丙烯酸正丁酯聚合物/丙烯酸共聚物(非多孔性颗粒,体积平均粒径0.2μm,酸值240mg KOH/g,Tg60℃,重均分子量15000,数均分子量6000,吸液性:弱吸液性):30质量份
-聚乙烯醇:0.5质量份
用上述规定比例混合这些原料,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产),并搅拌混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约8μm时取出颗粒,从而制得复合颗粒。结果,得到球当量平均直径为8μm的基粒。
接着,向100质量份该基粒中,加入以下组分,并搅拌和混合,得到球当量平均直径为8μm的颗粒E:
-石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产):1质量份,和
-硬脂醇:0.15质量份。
(实施例A5:实施方案A)
-颗粒C的制备-
将30质量份的丙烯酸丁酯、10质量份的二(甲基丙烯酸)二乙二醇酯和0.4质量份的过氧化苯甲酰加入正己烷/乙酸乙酯混合溶液,得到溶液A。在离子交换水中溶解10质量份的聚乙烯醇和0.04质量份的十二烷基硫酸钠,得到溶液B。
将溶液A和溶液B倒入均化混合机,并分散。加热并搅拌所得到的溶液。将所得到的产物过滤。用冷冻干燥器干燥所得到的颗粒,得到体积平均粒径为7μm的颗粒C(多孔性丙烯酸酯颗粒,最大开口尺寸为800nm/BET比表面积(氮气)为60平方米/克)。
-颗粒F的制备-
-颗粒C:100质量份
-甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物(非多孔性颗粒,体积平均粒径0.5μm,酸值120mg KOH/g,Tg 70℃,重均分子量25000,数均分子量8500,吸液性:弱吸液性):25质量份
-无定形二氧化硅(AEROSIL 130,由Degussa生产,体积平均粒径16nm,非多孔性):15质量份
-聚乙烯醇:0.5质量份
用上述规定比例混合这些原料,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXEL GXL(S),由Archichemicals Japan生产),并搅拌混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒)。用机械融合系统间歇性地处理所得到的混合物,在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约8μm时取出颗粒,从而制得复合颗粒。结果,得到球当量平均直径为8μm的基粒。
接着,向100质量份该基粒中,加入以下组分,并搅拌混合该混合物,得到球当量平均直径为8μm的颗粒F:
-无定形二氧化硅(AEROSIL 130,由Degussa生产,体积平均粒径16nm,非多孔性):1质量份。
(对比例A1)
-颗粒H的制备-
得到无定形二氧化硅(AEROSIL OX50,由Degussa生产,体积平均粒径40nm,非多孔性)作为颗粒H。
(评估)
使用实施例A-1至A-5的颗粒、对比例A-1的颗粒和上述油墨A并按如下所述进行评估。结果列于表2。
-干燥时间-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并在预定时间后,以1.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷图案上。此时,测量直至液体不再向受挤压的OK金藤纸一侧转印的时间,并得到该时间作为干燥时间。评估的标准如下所述:
A:干燥时间小于0.5秒。
B:干燥时间小于1秒。
C:干燥时间为大于或等于1秒,且小于3秒。
D:干燥时间为大于或等于3秒。
-光学浓度-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并使用EX-LIGHT 404(由Ex-Light生产)测量印刷部分的光学浓度。评估的标准如下所述:
A:光学浓度为1.6或更大。
B:光学浓度为1.5或更大。
C:光学浓度为1.3或更大,并小于1.5。
D:光学浓度小于1.3。
-定影性能-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,然后在通常环境中放置24小时。之后,以4.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷表面上,并摩擦,通过与限度样品的比较,进行经摩擦的纸的沾污程度的感官评估。评估的标准如下所述:
A:没有沾污。
B:几乎没有沾污。
C:沾污在允许的水平以内。
D:严重沾污,超出允许的水平。
表2
            颗粒 干燥时间 光学浓度 定影性能
类型 有无复合颗粒   有无具有空隙和/或粗糙表面的有机颗粒
 实施例A-1   A   无   有   B   B   B
 实施例A-2   B   无   有   B   B   C
 实施例A-3   D   有   有   A   B   B
 实施例A-4   E   有   有   B   B   A
 实施例A-5   F   有   有   A   B   B
 对比例A-1   G   无   无   D   B   B
 对比例A-2   H   无   无   D   B   D
 对比例A-3   I   无   无   C   C   C
如该结果所示,可发现,因为实施方案A的实施例的油墨收纳性颗20粒(实施例A-1至A-5)为复合颗粒,其中至少包含具有空隙和/或粗糙表面的有机树脂颗粒(多孔性颗粒),液体不仅被吸收在颗粒之间的间隙中,并且还被吸收在有机树脂颗粒的空隙中,因此与对比例相比,吸液速度较高,并且干燥时间较短。
通过使用实施方案A的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例A-1至A-5),还提高了多种特性,例如光学浓度、定影性能和发色性能。
实施方案B的油墨收纳性颗粒
(实施例B-1:实施方案B)
-油墨收纳性颗粒的制备-
-多孔性二氧化硅颗粒(无机多孔性颗粒:体积平均粒径30nm,BET比表面积(氮气)280平方米/克):40质量份
-聚丙烯酸(部分交联)树脂颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径400nm,吸液性树脂,酸值120mg KOH/g,Tg=40℃):60质量份
-聚乙烯醇:2.5质量份
-聚烯丙基胺:2.5质量份
搅拌并混合该组成(用样品研磨机进行约30秒),并加入微量氢氧化钠水溶液,用机械融合系统间歇性地处理该混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约2.2μm时取出颗粒。
此外在样品研磨机中,在100质量份的颗粒中加入1质量份二氧化硅、1质量份石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产)和0.15质量份的硬脂醇,并加热、搅拌混合,制备球当量平均直径为2.2μm的复合颗粒。从而,得到油墨收纳性颗粒。其特性列于表3。
(实施例B-2:实施方案B)
-油墨收纳性颗粒的制备-
-多孔性二氧化硅颗粒(无机多孔性颗粒:体积平均粒径40nm,BET比表面积(氮气)150平方米/克):50质量份
-聚丙烯酸(部分交联)树脂颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径600nm,吸液性树脂,酸值80mg KOH/g,Tg=55℃):50质量份
-聚乙烯醇:2.5质量份
-聚烯丙基胺:2.5质量份
搅拌并混合该组成(用样品研磨机进行约30秒),并加入微量氢氧化钠水溶液,用机械融合系统间歇性地处理该混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约3μm时取出颗粒。
此外在样品研磨机中,在100质量份颗粒中加入1质量份二氧化硅、1质量份石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产)和0.15质量份硬脂醇,并加热、搅拌混合,制备球当量平均直径为3μm的复合颗粒。从而,得到油墨收纳性颗粒。其特性列于表3。
(实施例B-3:实施方案B)
-油墨收纳性颗粒的制备-
-多孔性氧化铝颗粒(无机多孔性颗粒:体积平均粒径30nm,BET比表面积(氮气)280平方米/克):66质量份
-苯乙烯丙烯酸树脂颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径250nm,吸液性树脂,酸值240mg KOH/g,Tg=60℃):33质量份
-聚乙烯醇:2.5质量份
-聚烯丙基胺:2.5质量份
搅拌并混合该组成(用样品研磨机进行约30秒),并加入微量氢氧化钠水溶液,用机械融合系统间歇性地处理该混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约0.6μm时取出颗粒。
此外在样品研磨机中,在100质量份颗粒中加入1质量份二氧化硅、1质量份石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产)和0.15质量份硬脂醇,并加热、搅拌混合,制备球当量平均直径为0.6μm的复合颗粒。从而,得到油墨收纳性颗粒。其特性列于表3。
(实施例B-4:实施方案B)
-油墨收纳性颗粒的制备-
-多孔性聚苯乙烯珠粒(有机多孔性颗粒:体积平均粒径500nm,BET比表面积(氮气)420平方米/克):75质量份
-丙烯酸正丁酯甲基丙烯酸树脂颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径800nm,吸液性树脂,酸值150mg KOH/g,Tg=60℃):25质量份
-聚乙烯醇:2.5质量份
-聚烯丙基胺:2.5质量份
搅拌并混合该组成(用样品研磨机进行约30秒),并加入微量氢氧化钠水溶液,用机械融合系统间歇性地处理该混合物,制备复合颗粒。在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约2.1μm时取出颗粒。
此外在样品研磨机中,在100质量份颗粒中加入1质量份二氧化硅、1质量份石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产)和0.15质量份硬脂醇,并加热、搅拌并混合,制备球当量平均直径为2.1μm的复合颗粒。从而,得到油墨收纳性颗粒。其特性列于表3。
(实施例B-5:实施方案B)
-油墨收纳性颗粒的制备-
-多孔性氧化铝颗粒(无机多孔性颗粒:体积平均粒径30nm,BET比表面积(氮气)280平方米/克):20质量份
-苯乙烯马来酸树脂颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径600nm,吸液性树脂,酸值300mg KOH/g,Tg=45℃):80质量份
-聚乙烯醇:2.5质量份
-聚烯丙基胺:2.5质量份
搅拌并混合该组成(用样品研磨机进行约30秒),并加入微量氢氧化钠水溶液,用机械融合系统间歇性地处理该混合物,制备复合颗粒。并在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约47μm时取出颗粒。
此外在样品研磨机中,在100质量份颗粒中加入1质量份二氧化硅、1质量份石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产)和0.15质量份硬脂醇,并加热、搅拌并混合,制备球当量平均直径为47μm的复合颗粒。从而,得到油墨收纳性颗粒。其特性列于表3。
(对比例B-1)
-油墨收纳性颗粒的制备-
得到聚丙烯酸颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径9.8μm,吸液性树脂)作为油墨收纳性颗粒。其特性列于表4。
(对比例B-2)
得到多孔性二氧化硅颗粒(无机多孔性颗粒:体积平均粒径5.5μm,BET比表面积(氮气)280平方米/克)作为油墨收纳性颗粒。其特性列于表4。
(对比例B-3)
得到苯乙烯马来酸颗粒(有机树脂颗粒:体积平均粒径15μm,吸液性树脂,酸值120mg KOH/g,Tg=45℃)作为油墨收纳性颗粒。其特性列于表4。
(评估)
使用实施例B-1至B-5的油墨收纳性颗粒、对比例B-1至B-3的油墨收纳性颗粒和上述油墨A并按如下所述进行评估。结果列于表5。
-干燥时间-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并在预定时间后,以1.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷图案上。此时,测量直至液体不再向受挤压的OK金藤纸一侧转印的时间,并得到该时间作为干燥时间。评估的标准如下所述:
A:干燥时间小于1秒。
B:干燥时间为大于或等于1秒,且小于3秒。
F:干燥时间为大于或等于3秒。
-光学浓度-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并使用EX-LIGHT 404(由Ex-Light生产)测量印刷部分的光学浓度。评估的标准如下所述:
A:光学浓度为1.5或更大。
B:光学浓度为1.3或更大并小于1.5。
C:光学浓度小于1.3。
-定影性能-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,然后在通常环境中放置24小时。之后,以4.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷表面上,并摩擦,通过与限度样品的比较,进行经摩擦的纸的沾污程度的感官评估。评估的标准如下所述:
A:几乎没有沾污。
B:沾污在允许的水平以内。
C:严重沾污,超出允许的水平。
-渗色-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,印刷细线图案,并通过与限度样品比较,进行印刷区域渗色的感官评估。评估的标准如下所述:
A:几乎没有渗色。
B:渗色在允许的水平之内。
C:严重渗色,超出允许的水平。
表3
  实施例B-1   实施例B-2   实施例B-3   实施例B-4   实施例B-5
油墨收纳性颗粒的组成   多孔性二氧化硅颗粒,40质量份   多孔性二氧化硅颗粒,50质量份   多孔性氧化铝颗粒,66质量份   多孔性聚苯乙烯珠粒,75质量份   多孔性氧化铝颗粒,20质量份
  聚丙烯酸颗粒,60质量份   聚丙烯酸颗粒,50质量份   St-AA颗粒,33质量份   nBMA-MAA颗粒,25质量份   St-MA颗粒,80质量份
  -   -   -   -   -
  PAA,2.5质量份   PAA,2.5质量份   PAA,2.5质量份   PAA,2.5质量份   PAA,2.5质量份
  PVA,2.5质量份   PVA,2.5质量份   PVA,2.5质量份   PVA,2.5质量份   PVA,2.5质量份
  有无颗粒之间的间隙   有   有   有   有   有
  有无有机树脂颗粒   有   有   有   有   有
  松比重kg/m3   120   210   58   560   760
  球当量平均直径μm   2.2   3   0.6   2.1   47
  BET比表面积(氮气)m2/g   350   208   530   120   58
  颗粒之间的间隙μm   0.52   0.81   0.25   0.52   4.8
St-AA:苯乙烯-丙烯酸
nBMA-MAA:丙烯酸正丁酯-甲基丙烯酸
St-MA:苯乙烯-马来酸
PAA:聚烯丙基胺
PVA:聚乙烯醇
St-MAA:苯乙烯-甲基丙烯酸
表4
  对比例B-1   对比例B-2   对比例B-3
  油墨收纳性颗粒的组成   聚丙烯酸颗粒(初级颗粒)   多孔性二氧化硅颗粒(初级颗粒)   St-MA颗粒(初级颗粒)
  有无颗粒之间的间隙
  有无有机树脂颗粒   有   无   有
  松比重kg/m3   450   75   320
  球当量平均直径μm   9.8(体积平均粒径)   5.5(体积平均粒径)   15(体积平均粒径)
  BET比表面积(氮气)m2/g   350   175   530
  颗粒之间的间隙μm   -   -   -
St-MA:苯乙烯-马来酸
PAA:聚烯丙基胺
PVA:聚乙烯醇
表5
  干燥时间   光学浓度   定影性能   渗色
  实施例B-1   A   A   A   A
  实施例B-2   A   A   A   A
  实施例B-3   B   A   A   A
  实施例B-4   A   A   A   A
  实施例B-5   A   A   B   B
  对比例B-1   C   A   A   A
  对比例B-2   A   C   C   A
  对比例B-3   C   B   B   A
如该结果所示,据发现,因为实施方案B的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例B-1至B-5)为具有规定松比重的复合颗粒,并至少包含有机树脂颗粒,颗粒之间的间隙的吸液速度较高,并且干燥时间较短。此外,当复合颗粒中包含多孔性颗粒时,据发现干燥速度要快得多。
还发现,通过使用实施方案B的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例B-1至B-5),还提高了多种特性,例如光学浓度、定影性能、发色性能和防渗色性。
实施方案C的油墨收纳性颗粒
-有机-无机杂化颗粒B的制备-
按照下列方法制备有机-无机杂化颗粒B,其包含:
-无定形聚酯树脂(酸值5mg KOH/g,重均分子量75000,数均分子量22000,Tg=55℃,非吸液性树脂)33质量%,和
-无定形二氧化硅(AEROSIL MOX8O,由Degussa生产,体积平均粒径30nm,非多孔性):67质量%
将无定形聚酯树脂加入离子交换水,在加热的同时应用于均化器,得到分散液A。另一方面,将无定形二氧化硅加入离子交换水,并加入微量阴离子表面活性剂(苯乙烯-丙烯酸共聚物)作为分散剂,并应用于均化器,得到分散液B。
以规定比例加入分散液A和分散液B,并加入0.5质量%的氯化钙作为凝集剂。调节该溶液的pH为酸性,用均化器搅拌并分散。以90℃的加热状态连续搅拌3小时。
将得到的分散液冷却至室温,并用喷雾干燥器喷雾干燥,得到球当量平均直径为10μm的有机-无机杂化颗粒B。
-有机-无机杂化颗粒C的制备-
按照下列方法制备有机-无机杂化颗粒C,其包含:
-无定形聚酯树脂(酸值5mg KOH/g,重均分子量20000,数均分子量8000,Tg=55℃,非吸液性树脂):78质量%
-无定形二氧化硅(AEROSIL OX50,由Degussa生产,体积平均粒径40μm,非多孔性):20质量%,和
-无定形二氧化硅(AEROSIL R972,由Degussa生产,体积平均粒径16μm,非多孔性):2质量%
混合无定形聚酯树脂和两种类型的无定形二氧化硅,在亨舍尔搅拌机中混合并搅拌该混合物,得到捏和材料。将该混合物放入挤出机,熔融捏和。冷却得到的混合物,并使用喷磨机粉碎。将其应用于超声波筛,得到球当量平均直径为5μm的有机-无机杂化颗粒C。
(实施例C-1:实施方案C)
-油墨收纳性颗粒F的制备-
-有机-无机杂化颗粒B:100质量份
-苯乙烯/甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物(非多孔性颗粒,体积平均粒径0.2μm,酸值240mg KOH/g,重均分子量13000,数均分子量4000,Tg=约60℃,弱吸液性树脂):0.5质量份,
-聚乙烯醇:0.5质量份
以规定比例混合该组成,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXELGXL(S),由Archichemicals Japan生产),搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒),并用机械融合系统间歇性地处理该混合物,在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约8μm时取出颗粒,从而制备复合颗粒。结果,得到球当量平均直径为8μm的基粒。
接着,向100质量份该基粒中,加入以下组分,并搅拌混合,制备球当量平均直径为8μm的油墨收纳性颗粒:
-石蜡(OX-3215,由日本精蜡社生产):1质量份,
-硬脂醇:0.15质量份,和
-碳酸钙(NEOLITE GP-20,由竹原化学工业社生产,体积平均粒径30μm,非多孔性):1质量份。
(实施例C-2:实施方案C)
-油墨收纳性颗粒G的制备-
-有机-无机杂化颗粒C:100质量份
-甲基丙烯酸正丁酯/丙烯酸共聚物(非多孔性颗粒,体积平均粒径0.5μm,酸值320mg KOH/g,重均分子量25000,数均分子量8000,Tg=约70℃,弱吸液性树脂):15质量份,
-氧化铝(A33F,由日本轻金属社生产,体积平均粒径0.7μm,非多孔性):15质量份
-聚乙烯醇:0.5质量份
以规定比例混合该组成,并向其中加入微量杀菌剂水溶液(PROXELGXL(S),由Archichemicals Japan生产),搅拌并混合该混合物(用样品研磨机进行约30秒),并用机械融合系统间歇性地处理该混合物,在各间歇驱动条件下测量粒径,当球当量平均直径为约15μm时取出颗粒,从而制备复合颗粒。结果,得到球当量平均直径为15μm的基粒。
(对比例C-1)
-油墨收纳性颗粒H的制备-
-丙烯酸/甲基丙烯酸烷基酯共聚物(非多孔性颗粒:CARBOPOLETD2020,由Nikko Chemicals生产):80质量%
-羧基乙烯基聚合物(非多孔性颗粒:CARBOPOL ETD2050,由NikkoChemicals生产):20质量%
将丙烯酸/甲基丙烯酸烷基酯共聚物和羧基乙烯基聚合物倒入喷磨机,并将其粉碎。将得到的颗粒应用于气流分级机,得到球当量平均直径为5μm的颗粒。用上述比例混合颗粒,得到颗粒H。
(对比例C-2)
-油墨收纳性颗粒I的制备-
得到无定形二氧化硅(AEROSIL OX50,由Degussa生产,体积平均粒径40nm,非多孔性)作为油墨收纳性颗粒I。
(对比例C-3)
-油墨收纳性颗粒J的制备-
-无定形二氧化硅聚酯树脂(非多孔性颗粒,体积平均粒径12μm,酸值5mg KOH/g,重均分子量40000,数均分子量12000,Tg=50℃,非吸液性树脂):90质量%
-无定形二氧化硅(AEROSIL OX50,由Degussa生产,体积平均粒径40μm,非多孔性):10质量%
用上述比例混合原料,得到油墨收纳性颗粒J。
(评估)
使用实施例C-1和C-2以及对比例C-1至C-3的油墨收纳性颗粒和上述的油墨A按如下所述进行评估。结果列于表6。
-干燥时间-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并在预定时间后,以1.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷图案上。此时,测量直至液体不再向受挤压的OK金藤纸一侧转印的时间,并得到该时间作为干燥时间。评估的标准如下所述:
A:干燥时间小于0.5秒。
B:干燥时间为大于或等于0.5秒,且小于1秒。
C:干燥时间为大于或等于1秒,且小于3秒。
D:干燥时间为大于或等于3秒。
-光学浓度-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,并使用EX-LIGHT 404(由Ex-Light生产)测量印刷部分的光学浓度。评估的标准如下所述:
A:光学浓度为1.6或更大。
B:光学浓度为1.5或更大,并小于1.6。
C:光学浓度为1.3或更大,并小于1.5。
D:光学浓度小于1.3。
-定影性能-
使用OK金藤(由王子制纸社生产)作为记录介质,制作100%覆盖图案,然后在通常环境中放置24小时。之后,以4.9×104N/m2的载荷将另一张OK金藤纸压在印刷表面上,并摩擦,通过与限度样品的比较,进行沾污程度的感官评估。评估的标准如下所述:
A:没有沾污。
B:几乎没有沾污。
C:轻微沾污,但在允许的水平以内。
D:严重沾污,超出允许的水平。
表6
        油墨收纳性颗粒   干燥时间   光学浓度   定影性能
类型   有无颗粒之间的间隙   有无有机-无机杂化颗粒
  实施例C-1   F   有   有   B   A   A
  实施例C-2   G   有   有   A   B   B
  对比例C-1   H   无   无   D   B   B
  对比例C-2   I   无   无   D   C   D
  对比例C-3   J   无   无   C   C   C
如该结果所示,据发现,就像实施方案C的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例C-1和C-2)一样,因为液体被吸收在有机-无机杂化颗粒(在颗粒的有机材料和无机材料的界面处的间隙)中,所以,与对比例相比,吸液速度快,干燥时间短。
还发现,就像实施方案C的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例C-1和C-2)一样,因为油墨收纳性颗粒为至少包含有机-无机杂化颗粒的复合颗粒,并且除了颗粒之间的间隙,液体还被吸收在有机-无机杂化颗粒(在颗粒的有机材料和无机材料的界面处的间隙)中,所以,与对比例相比,吸液速度快,干燥时间短。
通过使用实施方案C的实施例的油墨收纳性颗粒(实施例C-1至C-2),还提高了多种特性,例如光学浓度、定影性能和发色性能。
根据本发明的一个方面,可以提供即使使用多种类型的油墨时也能够在记录介质上以高速和高图像品质进行记录的油墨收纳性颗粒。本发明还提供了使用这些油墨收纳性颗粒的标记材料体系、油墨收纳方法、记录方法、记录装置和油墨收纳性颗粒储存处理盒。

Claims (33)

1.用于收纳包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,该颗粒包含:
用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,和吸液性树脂。
2.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述液体成分是油墨溶剂。
3.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构也是用于截留记录材料的结构。
4.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构是空隙结构。
5.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述截留结构是凹进结构。
6.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,该复合颗粒包含聚集的吸液性树脂颗粒。
7.如权利要求6所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的吸液性树脂颗粒外,所述复合颗粒进一步包含无机颗粒。
8.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂是弱吸液性的树脂。
9.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂具有由羧基(-COOH)表示的50至1000的酸值。
10.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂包含交联性成分。
11.如权利要求10所述的油墨收纳性颗粒,其中,包含所述交联性成分作为单体成分。
12.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述吸液性树脂的玻璃化转变温度(Tg)的范围为40℃至90℃。
13.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒进一步包含用于凝集或增稠所述油墨成分的成分。
14.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,所述油墨收纳性颗粒进一步包含具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒。
15.如权利要求14所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒是有机树脂多孔性颗粒。
16.如权利要求14所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,在该复合颗粒中,聚集了所述具有粗糙表面和/或空隙的有机树脂颗粒。
17.如权利要求16所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的具有空隙的有机树脂颗粒以外,所述复合颗粒进一步包含有机树脂非多孔性颗粒和/或无机非多孔性颗粒。
18.如权利要求16所述的油墨收纳性颗粒,其中,构成所述复合颗粒的颗粒之间的间隙的最大开口尺寸是0.1μm至5μm。
19.如权利要求6所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述复合颗粒进一步包含聚集的有机树脂颗粒,而且该复合颗粒的堆密度是50kg/m3至1000kg/m3
20.如权利要求19所述的油墨收纳性颗粒,其中,除了所聚集的有机树脂颗粒以外,所述复合颗粒进一步包含多孔性颗粒。
21.如权利要求20所述的油墨收纳性颗粒,其中,构成所述复合颗粒的颗粒之间的间隙的最大开口尺寸是0.1μm至5μm。
22.如权利要求1所述的油墨收纳性颗粒,所述油墨收纳性颗粒包含有机-无机杂化颗粒,该杂化颗粒包含有机材料和无机材料。
23.如权利要求22所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒是复合颗粒,在该复合颗粒中,至少聚集了所述有机-无机杂化颗粒。
24.如权利要求23所述的油墨收纳性颗粒,其中,所述复合颗粒是以下所述的复合颗粒:该复合颗粒中,除了聚集了有机-无机杂化颗粒以外,至少还聚集了有机树脂颗粒和/或无机颗粒。
25.一种标记材料体系,该标记材料体系包含:包含记录材料的油墨;和用于收纳所述包含记录材料的油墨的油墨收纳性颗粒,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
26.如权利要求25所述的标记材料体系,其中,所述记录材料的浓度是所述油墨的5质量%至30质量%。
27.一种在油墨收纳性颗粒中收纳油墨的油墨收纳方法,该方法包括:
在截留结构中至少截留油墨的液体成分,和
在吸液性树脂中吸收所述截留结构中所截留的所述油墨的液体成分,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含所述吸液性树脂。
28.如权利要求27所述的油墨收纳方法,其中,在截留时,在所述截留结构中还截留了所述记录材料。
29.一种记录方法,该方法包括:
在油墨收纳性颗粒中收纳包含记录材料的油墨,
将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
30.如权利要求29所述的记录方法,所述方法进一步包括对转印到所述记录介质上的所述油墨收纳性颗粒进行定影。
31.一种记录装置,该装置包括:
排出单元,该单元排出包含记录材料的油墨,以供油墨收纳性颗粒收纳,
转印单元,该单元将收纳有所述油墨的油墨收纳性颗粒转印到记录介质上,
其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留所述油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
32.如权利要求31所述的记录装置,所述装置进一步包括定影单元,该单元用于对转印到所述记录介质上的所述油墨收纳性颗粒进行定影。
33.一种用于盛放油墨收纳性颗粒的油墨收纳性颗粒储存处理盒,该处理盒以可拆卸的方式布置在记录装置中,其中,所述油墨收纳性颗粒具有用于至少截留油墨的液体成分的截留结构,并包含吸液性树脂。
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