專(zhuān)利名稱：水性墨、噴墨記錄方法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含聚合物和顏料的水性墨。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知使用顏料作為墨的著色材料以使得通過(guò)噴墨記錄方法獲得的圖像的堅(jiān)牢性例如耐光性、耐氣體性和耐水性優(yōu)良。還公知的是在墨中使用用聚合物作為分散劑分散的樹(shù)脂分散顏料或其表面鍵合有親水性基團(tuán)的可自分散的顏料和水溶性聚合物，以提高圖像的耐擦拭性和耐加亮性(日本專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)亻_(kāi)No.H5-179183)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人以提高通過(guò)噴墨記錄方法獲得的圖像的堅(jiān)牢性例如耐光性、耐氣體性和耐水性以及其耐擦拭性和耐加亮性為目的而對(duì)包含樹(shù)脂分散顏料的墨進(jìn)行了詳細(xì)的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，起到分散劑作用的聚合物的種類(lèi)或性能極大地影響了墨的噴射特性。
因此，本發(fā)明人出于使得圖像的堅(jiān)牢性、耐擦拭性和耐加亮性以及墨的噴射特性優(yōu)良的目的而對(duì)用作分散劑的聚合物進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其中顏料用具有羥基的聚合物分散的墨可以解決上述問(wèn)題。
然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)將其中充填有其中顏料用具有羥基的聚合物分散的墨的墨盒安裝在噴墨記錄設(shè)備中，然后將其長(zhǎng)時(shí)間放置而不噴射墨時(shí)，出現(xiàn)下面新的技術(shù)問(wèn)題。即，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)墨中的聚合物滲過(guò)記錄頭的噴射口、附著在噴射口附近，然后固著在那里，由此使噴射特性劣化。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供這樣的水性墨(在下文中也可以被稱作“墨”)當(dāng)該水性墨包含用具有羥基的聚合物作為分散劑分散的樹(shù)脂分散顏料時(shí)，其能夠解決以下問(wèn)題。換句話說(shuō)，該目的是提供能夠提供耐擦拭性和耐加亮性優(yōu)良的圖像并且即使在其被長(zhǎng)時(shí)間貯存時(shí)也能夠抑制聚合物的滲出現(xiàn)象和噴射特性劣化的水性墨。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供使用上述水性墨的墨盒、記錄單元和噴墨記錄方法。
以上目的可以通過(guò)下面描述的本發(fā)明實(shí)現(xiàn)。更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的水性墨包含具有羥基的聚合物、顏料和水溶性有機(jī)溶劑，其中該水溶性有機(jī)溶劑包括在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的噴墨記錄方法是一種包括通過(guò)噴墨方法噴射墨以在記錄介質(zhì)上進(jìn)行記錄的噴墨記錄方法，其中該墨是具有上述構(gòu)成的水性墨。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的墨盒是包括貯存墨的墨貯存部的墨盒，其中該墨是具有上述構(gòu)成的水性墨。
根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施方案的記錄單元是包括貯存墨的墨貯存部和噴射墨的記錄頭的記錄單元，其中該墨是上述構(gòu)成的水性墨。
根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施方案的噴墨記錄設(shè)備是包括貯存墨的墨貯存部和噴射墨的記錄頭的噴墨記錄設(shè)備，其中該墨是上述構(gòu)成的水性墨。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供這樣的水性墨當(dāng)使用包含用具有羥基的聚合物作為分散劑分散的樹(shù)脂分散顏料的該水性墨時(shí)，能夠解決以下問(wèn)題。換句話說(shuō)，可以提供能夠提供耐擦拭性和耐加亮性優(yōu)良的圖像并且即使在其被長(zhǎng)時(shí)間貯存時(shí)也能夠抑制聚合物的滲出現(xiàn)象和噴射特性劣化的水性墨。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，可以提供使用上述水性墨的墨盒、記錄單元和噴墨記錄方法。
本發(fā)明的另一些特征將參照附圖從以下描述的示例性實(shí)施方案中顯而易見(jiàn)。


圖1A、1B和1C典型地說(shuō)明噴嘴內(nèi)墨隨著時(shí)間變化的狀態(tài)的情況。
圖2A和圖2B典型地說(shuō)明具有羥基的游離聚合物、水分子和多元醇之間的關(guān)系。
圖3是說(shuō)明記錄頭的縱向橫截面圖。
圖4是記錄頭的橫向橫截面圖。
圖5是由一列如圖3中所示的多個(gè)記錄頭組成的多頭的透視圖。
圖6是說(shuō)明例舉的噴墨記錄設(shè)備的透視圖。
圖7是說(shuō)明墨盒的縱向橫截面圖。
圖8是說(shuō)明例舉的記錄單元的透視圖。
圖9典型地說(shuō)明了例舉的記錄頭的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
在下文中將通過(guò)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
本發(fā)明人以提高通過(guò)噴墨記錄方法獲得的圖像的耐擦拭性以及耐加亮性為目的而對(duì)包含樹(shù)脂分散顏料的墨進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本發(fā)明人推測(cè)可以通過(guò)增強(qiáng)顏料的親水性而提高噴射特性，并且因此進(jìn)一步對(duì)使用具有羥基的聚合物作為用于樹(shù)脂分散顏料的分散劑進(jìn)行了研究。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)將其中充填包含用具有羥基的聚合物分散的樹(shù)脂分散顏料的墨的墨盒安裝在噴墨記錄設(shè)備中，然后將其長(zhǎng)時(shí)間放置而不噴射墨時(shí)，出現(xiàn)以下問(wèn)題。換句話說(shuō)，已經(jīng)證實(shí)出現(xiàn)了墨中的聚合物滲過(guò)記錄頭的噴射口的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明人對(duì)以上現(xiàn)象的起因進(jìn)行了研究。結(jié)果，本發(fā)明人得出結(jié)論在記錄頭的噴嘴內(nèi)造成的以下現(xiàn)象是其中的一個(gè)起因。在下文中將參照?qǐng)D1A、1B以及1C詳細(xì)描述聚合物滲出的機(jī)理。
圖1A、1B和1C典型地說(shuō)明在噴嘴內(nèi)包含由具有羥基的聚合物分散的樹(shù)脂分散顏料的墨隨著時(shí)間變化的狀態(tài)的情況。
圖1A說(shuō)明通過(guò)由加熱器2提供的熱能將墨從噴射口1中噴射之后的狀態(tài)。如圖1A中所示，水分子4、其上吸附有聚合物的顏料顆粒5、水溶性有機(jī)溶劑6和未吸附在顏料上的具有羥基的聚合物(具有羥基的游離聚合物7)以均勻分散的狀態(tài)存在于噴嘴內(nèi)。另外，在本發(fā)明中，將未吸附在顏料上的聚合物稱作“游離聚合物”，并且將處于未吸附在顏料上的狀態(tài)的具有羥基的聚合物稱作“具有羥基的游離聚合物”。
圖1B說(shuō)明在伴隨著圖1A的狀態(tài)放置一段時(shí)間之后的狀態(tài)。如圖1B中所示，在噴嘴內(nèi)水首先隨著時(shí)間而從噴射口1中蒸發(fā)(蒸發(fā)的水分子8)。當(dāng)時(shí)間進(jìn)一步流逝時(shí)，噴嘴內(nèi)的水分子4在噴射口1的方向上移動(dòng)。在這個(gè)時(shí)候，與水分子4形成氫鍵的具有羥基的游離聚合物7也與水分子4一起在噴射口1的方向上移動(dòng)。
圖1C說(shuō)明在時(shí)間更進(jìn)一步流逝之后的狀態(tài)。如圖1C中所示，與水分子4形成氫鍵的具有羥基的游離聚合物7滲過(guò)噴射口1并且與中心在噴射口1上的孔口面3附著。在附著于孔口面3上之后即刻，具有羥基的游離聚合物7通過(guò)鍵接的水分子4而保持溶解狀態(tài)。然而，由于鍵接的水分子4隨著時(shí)間而蒸發(fā)，因此具有羥基的游離聚合物7喪失了其溶解性而作為沉積物固著在噴射口1的外圍。
根據(jù)上述機(jī)理，出現(xiàn)了墨中的聚合物滲過(guò)記錄頭的噴射口的現(xiàn)象。因此認(rèn)為沉積物的存在使得噴射特性劣化。
另外，存在于根據(jù)本發(fā)明的墨中的所有具有羥基的游離聚合物是否與水分子形成氫鍵是未知的。然而推斷大部分具有羥基的聚合物以與水分子形成氫鍵的狀態(tài)存在，以更穩(wěn)定地存在于墨中。
如上所述，造成滲出的聚合物是未吸附在顏料上的具有羥基的聚合物，即具有羥基的游離聚合物。因此推測(cè)可以通過(guò)降低墨中具有羥基的游離聚合物的含量來(lái)抑制噴射特性的劣化。
因此，推測(cè)可以通過(guò)在噴射特性沒(méi)有劣化并且充分地獲得耐擦拭性以及耐加亮性的范圍內(nèi)采用以下創(chuàng)造性的布置來(lái)抑制上述現(xiàn)象。更具體而言，推測(cè)將墨中具有羥基的游離聚合物的含量極力降低，或者使得構(gòu)成分散劑的單體的憎水性更高，由此增強(qiáng)了顏料與分散劑之間的吸附能力以極力防止具有羥基的游離聚合物生成。然而，實(shí)際上非常難以實(shí)施如上所述的這種布置。因此，本發(fā)明人通過(guò)設(shè)計(jì)墨的配方而對(duì)布置上述現(xiàn)象的方式進(jìn)行了研究。
結(jié)果發(fā)現(xiàn)多元醇作為水溶性有機(jī)溶劑包含于墨中可以抑制具有羥基的游離聚合物滲過(guò)噴射口的現(xiàn)象?？梢砸种凭哂辛u基的游離聚合物滲過(guò)噴射口的現(xiàn)象的原因并非清楚地已知。然而，本發(fā)明人作出了如下所述的推測(cè)。
圖2A和圖2B典型地說(shuō)明在含有用具有羥基的聚合物分散的樹(shù)脂分散顏料的墨中具有羥基的游離聚合物、水分子和多元醇之間的關(guān)系。
圖2A說(shuō)明在墨不含多元醇的情況下具有羥基的游離聚合物7與水分子4形成氫鍵的狀態(tài)。具有羥基的游離聚合物7由具有羥基的鏈段9和不具有羥基的鏈段10組成。另外，“鏈段”被定義為構(gòu)成聚合物的重復(fù)單元。圖2B說(shuō)明在墨含有多元醇的情況下具有羥基的游離聚合物7和多元醇11的狀態(tài)。
從圖2B中明顯看出，與水分子4相比憎水性相對(duì)高的具有羥基的游離聚合物7趨向于存在于與水分子4相比憎水性相對(duì)高的多元醇11的附近。因此，具有羥基的游離聚合物7選擇性地與多元醇11而不與水分子4形成氫鍵。沒(méi)有與水分子4形成氫鍵的具有羥基的游離聚合物7不會(huì)造成如圖1B和1C中所示的伴隨著水分子的蒸發(fā)而移至噴射口。因此推測(cè)可以抑制具有羥基的游離聚合物滲過(guò)噴射口的現(xiàn)象。
基于上述機(jī)理，本發(fā)明人進(jìn)一步對(duì)各種多元醇進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，必須將多元醇的親水性降低至一定的程度以產(chǎn)生通過(guò)在多元醇與具有羥基的游離聚合物之間有效地形成氫鍵而引起的相互作用。當(dāng)多元醇的親水性高時(shí)，這類(lèi)多元醇趨于降低其與具有羥基的游離聚合物形成氫鍵的比例，因?yàn)槠淇梢酝耆苡诤橘|(zhì)中。另一方面，當(dāng)多元醇的親水性低時(shí)，相對(duì)憎水性的這類(lèi)多元醇趨于增強(qiáng)其存在于具有羥基的游離聚合物附近的比例，而非溶于含水介質(zhì)的比例。因此推測(cè)在多元醇與具有羥基的游離聚合物之間容易形成氫鍵。
因此，在本發(fā)明中將在其分子中的羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值(在下文中稱作“OH/C值”)用作用于表示多元醇的親水性程度的指數(shù)。較高的OH/C值表示分子中的羥基數(shù)大，或碳原子數(shù)少，或者多元醇的親水性高。另一方面，較低的OH/C值表示分子中的羥基數(shù)少，或碳原子數(shù)大，或者多元醇的親水性低。
本發(fā)明人已得到各種多元醇的OH/C值。另外，已使用包含具有羥基的游離聚合物以及僅僅是多元醇作為水溶性有機(jī)溶劑的墨以確定對(duì)具有羥基的游離聚合物滲過(guò)噴射口的現(xiàn)象的抑制作用的差異程度。結(jié)果證實(shí)，當(dāng)多元醇的OH/C值為0.50以下時(shí)達(dá)到了抑制滲出現(xiàn)象的效果。本發(fā)明人由以上情形得出結(jié)論包含于墨中的多元醇需要在其分子中具有0.50以下的羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值，即OH/C值。另外，為了更有效地抑制滲出現(xiàn)象，多元醇的OH/C值優(yōu)選為0.40以下，更優(yōu)選為0.35以下。該OH/C值優(yōu)選為0.10以上。
<墨>
在下文中將描述構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的墨的組分。
(在其分子中的羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇)根據(jù)本發(fā)明的墨必須含有在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值(OH/C值)為0.50以下的多元醇。在本發(fā)明中，多元醇是指其中飽和碳原子具有多個(gè)羥基的化合物。
具有OH/C值為0.50以下的多元醇的例子包括以下化合物。
1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、2，3-丁二醇等；1，2-戊二醇、1，3-戊二醇、1，4-戊二醇、1，5-戊二醇、2，3-戊二醇、2，4-戊二醇等；1，2-己二醇、1，3-己二醇、1，4-己二醇、1，5-己二醇、1，6-己二醇、2，3-己二醇、2，4-己二醇、2，5-己二醇、3，4-己二醇等；1，2，3-己三醇、1，2，4-己三醇、1，2，5-己三醇、1，2，6-己三醇、1，3，4-己三醇、1，3，5-己三醇、1，3，6-己三醇、2，3，4-己三醇、2，3，5-己三醇、3，4，5-己三醇等；1，2-庚二醇、1，3-庚二醇、1，4-庚二醇、1，5-庚二醇、1，6-庚二醇、1，7-庚二醇等；和1，2-辛二醇、1，3-辛二醇、1，4-辛二醇、1，5-辛二醇、1，6-辛二醇、1，7-辛二醇、1，8-辛二醇等。
在具有OH/C值為0.50以下的多元醇中，特別優(yōu)選使用在常壓下沸點(diǎn)為80℃以上的那些，因?yàn)榧词乖谒肿訌膰娚淇谡舭l(fā)的環(huán)境下它們也可以避免蒸發(fā)。
在本發(fā)明中，在常壓下具有沸點(diǎn)為80℃以上的多元醇中，優(yōu)選使用是對(duì)具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)的多元醇。當(dāng)墨含有該不良介質(zhì)時(shí)，具有羥基的游離聚合物趨于從噴射口移動(dòng)到噴嘴的內(nèi)部(在圖1A中的加熱器2的方向上)，即趨于造成后退現(xiàn)象。因此，即使當(dāng)包含于墨中的多元醇的含量低時(shí)，也可以有效地抑制聚合物的滲出現(xiàn)象。另外，由于當(dāng)墨含有多元醇時(shí)，具有羥基的游離聚合物與多元醇的水合作用，因此可以達(dá)到后退現(xiàn)象的效果。換句話說(shuō)，當(dāng)墨不含多元醇時(shí)，或者當(dāng)由于多元醇的低含量因而具有羥基的游離聚合物不能與多元醇充分水合時(shí)，在某些情況下即使當(dāng)墨含有不良介質(zhì)時(shí)也可能不會(huì)達(dá)到后退現(xiàn)象的效果。當(dāng)將對(duì)具有羥基的游離聚合物的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑、對(duì)具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑和/或類(lèi)似物與多元醇組合使用時(shí)，優(yōu)選采用以下組成以更有效地達(dá)到后退現(xiàn)象的效果。更具體而言，優(yōu)選使在墨中對(duì)具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量高于對(duì)具有羥基的游離聚合物的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
在本發(fā)明中，分別將對(duì)聚合物的溶解性低的水溶性有機(jī)溶劑和對(duì)聚合物的溶解性高的水溶性有機(jī)溶劑定義為“不良介質(zhì)”和“優(yōu)良介質(zhì)”。更具體地，可以通過(guò)以下方法確定不良介質(zhì)和優(yōu)良介質(zhì)。
將0.5g 10質(zhì)量％的待測(cè)的聚合物的水溶液滴加到用水稀釋至50質(zhì)量％的水溶性有機(jī)溶劑的水溶液中，并且將溶液在室溫下以封閉狀態(tài)靜置4天。此后，將靜置之后的狀態(tài)與初始狀態(tài)作比較，以確定該水溶性有機(jī)溶劑是不良介質(zhì)，其中溶液變得混濁或觀察到存在油性物質(zhì)或沉積物，或者是優(yōu)良介質(zhì)，其中溶液沒(méi)有變化。
可用于本發(fā)明的不良介質(zhì)和優(yōu)良介質(zhì)包括以下水溶性有機(jī)溶劑，盡管它們根據(jù)使用的聚合物的種類(lèi)而變化。不良介質(zhì)的例子包括鏈烷二醇例如1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，2-己二醇和1，6-己二醇，具有平均分子量600以上的聚乙二醇、2-吡咯烷酮和N-甲基-2-吡咯烷酮。優(yōu)良介質(zhì)的例子包括甘油、二甘醇和1，2，6-己三醇。
另外，上述在常壓下具有沸點(diǎn)為80℃以上的這類(lèi)多元醇可以單獨(dú)或者以其任意組合使用。還可以將它們與其他的水溶性有機(jī)溶劑結(jié)合使用，只要通過(guò)加入它們達(dá)到了效果并且不會(huì)損害本發(fā)明的目的和作用即可。
對(duì)在常壓下具有沸點(diǎn)為80℃以上的多元醇的含量沒(méi)有特別限制，只要抑制了具有羥基的游離聚合物滲過(guò)噴射口的現(xiàn)象即可。由于在本發(fā)明中使用的具有羥基的聚合物具有高的親水性，因此其容易從顏料表面脫附。因此，優(yōu)選以這樣的方式來(lái)控制多元醇的含量使得墨中具有OH/C值為0.50以下的多元醇的羥基總數(shù)的下限為具有羥基的游離聚合物的羥基總數(shù)的100倍以上，優(yōu)選300倍以上。上限優(yōu)選為440倍以下，更優(yōu)選330倍以下，因?yàn)槿绻摵窟M(jìn)一步增加，效果保持不變。多元醇的含量?jī)?yōu)選為具有羥基的聚合物含量的8倍以上至22倍以下。
(墨中具有羥基的游離聚合物的羥基總數(shù))在本發(fā)明中，可以根據(jù)以下方法測(cè)量墨中具有羥基的游離聚合物的羥基總數(shù)。本發(fā)明并不限于以下方法，并且可以使用通過(guò)任何其他方法測(cè)量的值。
在400,000G和16小時(shí)的條件下將墨離心分離，將上清液部分中95質(zhì)量％的液體取出。此后，將所得液體進(jìn)行酸浸以取出游離聚合物。借助于13C-NMR、氣相色譜和/或類(lèi)似方法將所得的游離聚合物進(jìn)行關(guān)于構(gòu)成該聚合物的單體的組分分析，以計(jì)算出墨中具有羥基的游離聚合物的羥基總數(shù)。
(具有羥基的聚合物)根據(jù)本發(fā)明的墨必須包含具有羥基的聚合物。具有羥基的聚合物包括通過(guò)共聚丙烯酸酯單體獲得的丙烯酸酯聚合物，例如，通過(guò)將具有羥基的單體與一部分丙烯酸酯單體共聚而獲得的聚合物。
具有羥基的單體的例子包括(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、聚乙二醇單(甲基)丙烯酸酯和聚丙二醇單(甲基)丙烯酸酯。
作為與具有羥基的單體共聚的單體，可以使用普遍采用的那些。丙烯酸酯單體的例子包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯和(甲基)丙烯酸環(huán)己酯。除了丙烯酸酯單體之外，還可以使用可與具有羥基的單體共聚的具有雙鍵的任何單體。其例子包括苯乙烯單體、乙酸乙烯酯單體和1，3-丁二烯。
作為具有羥基的聚合物，還可以使用通過(guò)用強(qiáng)堿例如氫氧化鈉將通過(guò)使丙烯酸酯單體和乙酸乙烯酯單體共聚得到的乙酸乙烯酯-丙烯酸酯聚合物皂化而獲得的聚合物，即聚乙烯醇類(lèi)聚合物。
對(duì)聚合物的形式?jīng)]有特別限制，只要可以使圖像的耐擦拭性和耐加亮性以及墨的噴射特性優(yōu)良即可，這是要通過(guò)將具有羥基的聚合物加入墨中而實(shí)現(xiàn)的基本目的，并且可以使用線型、支化、無(wú)規(guī)和嵌段共聚物中的任何聚合物。然而，為了極力抑制聚合物從顏料表面脫附的現(xiàn)象，具有羥基的鏈段的分子量?jī)?yōu)選為20,000以下。
當(dāng)具有羥基的聚合物是由具有羥基的鏈段和不具有羥基的鏈段組成的共聚物時(shí)，這樣的聚合物優(yōu)選嵌段共聚物，更優(yōu)選其中具有羥基的單體存在于聚合物末端的嵌段共聚物，因?yàn)楫?dāng)吸附在顏料表面上的具有羥基的聚合物的憎水性部分集中在末端時(shí)，具有羥基的聚合物在顏料表面上的吸附能力得到增強(qiáng)。當(dāng)將根據(jù)本發(fā)明的墨用于其中通過(guò)將熱能施加至墨而噴射墨以在記錄介質(zhì)上形成圖像的墨噴射記錄方法時(shí)，墨趨于表現(xiàn)出更穩(wěn)定的噴射特性，因?yàn)榫酆衔锏挠H水性更高。從該事實(shí)看出，特別優(yōu)選使用聚乙烯醇類(lèi)聚合物。
對(duì)在根據(jù)本發(fā)明的墨中具有羥基的聚合物的含量(質(zhì)量％)沒(méi)有特別限制，只要可以使圖像的耐擦拭性和耐加亮性以及墨的噴射特性優(yōu)良即可，其是基本目的。然而，在本發(fā)明中，優(yōu)選將具有羥基的聚合物的含量極力降低以極力降低形成滲出現(xiàn)象起因的具有羥基的游離聚合物的含量。因此，當(dāng)將墨中顏料的含量(質(zhì)量％)看作是基于墨總質(zhì)量為100時(shí)，墨中具有羥基的聚合物的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為基于墨總質(zhì)量的5.0％以上至100.0％以下，更優(yōu)選為7.0％以上至小于20.0％?；谀目傎|(zhì)量，具有羥基的聚合物的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選低于1.0質(zhì)量％，更優(yōu)選低于0.8質(zhì)量％。
另外，已經(jīng)證實(shí)如上所述通過(guò)不良介質(zhì)的效果并不是含有樹(shù)脂分散顏料的墨的特有現(xiàn)象，并且對(duì)包含可自分散的顏料和具有羥基的聚合物的墨以及含有染料和具有羥基的聚合物的墨同樣有效。然而，如上所述，具有羥基的聚合物的親水性非常高。因此，為了使得為本發(fā)明的基本目的的耐擦拭性和耐加亮性優(yōu)良，優(yōu)選采用將樹(shù)脂分散顏料用作著色材料的、其中具有羥基的聚合物吸附在該顏料上的墨，而不是其中僅僅加入聚合物的墨。
在本發(fā)明中，墨中具有羥基的游離聚合物的含量根據(jù)該聚合物的結(jié)構(gòu)和與該聚合物一起使用的顏料等而稍有變化。然而，在該情況下，可以通過(guò)超濾或類(lèi)似方法適宜地控制該含量。
(墨中具有羥基的游離聚合物的含量)
在本發(fā)明中，可以根據(jù)以下方法測(cè)量墨中具有羥基的游離聚合物的含量。本發(fā)明并不限于以下方法，并且可以使用通過(guò)任何其他方法測(cè)量的值。
在400,000G和16小時(shí)的條件下將墨離心分離，將上清液部分中95質(zhì)量％的液體取出。此后，將所得液體進(jìn)行酸浸以取出游離聚合物。然后將所得的游離聚合物干燥至固體以確定固體物質(zhì)的量。然后由與進(jìn)料量的比例得到基于墨總質(zhì)量的游離聚合物的含量。在該方法中，在某些情況下細(xì)顏料顆粒可以包含于在上述條件下離心分離之后取出的上清液部分的液體中。然而，在本發(fā)明中，由于所含的顏料的量非常少，因此基本將通過(guò)由上述步驟進(jìn)行酸浸而得到的固體物質(zhì)看作是游離聚合物的固體物質(zhì)。當(dāng)墨中的聚合物僅僅由具有羥基的聚合物組成時(shí)，該游離聚合物的固體物質(zhì)是具有羥基的游離聚合物的固體物質(zhì)，并且由該值得到基于墨總質(zhì)量的具有羥基的游離聚合物的含量(質(zhì)量％)。
另外，該墨可以含有兩種或多種游離聚合物，例如具有羥基的游離聚合物和不具有羥基的游離聚合物。在該情況下，必須進(jìn)行以下布置以確定具有羥基的游離聚合物的含量。即，通過(guò)采用MALDI-TOF/MS(基質(zhì)輔助激光解吸電離和飛行時(shí)間質(zhì)譜儀的組合)、設(shè)置酸浸條件或進(jìn)行GPC，將具有羥基的聚合物取出。借助于13C-NMR、氣相色譜分析和/或類(lèi)似方法將得到的聚合物進(jìn)行關(guān)于組成聚合物的單體的組分分析。在該分析結(jié)果的基礎(chǔ)上制備1質(zhì)量％的具有與墨中含有的聚合物(標(biāo)準(zhǔn)樣品)相同結(jié)構(gòu)的聚合物的水溶液。此后，在相同條件下將以上得到的含有1質(zhì)量％游離聚合物的水溶液和標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行紅外吸收光譜測(cè)定。由關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)樣品和含有游離聚合物的水溶液的紅外吸收光譜測(cè)定結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)換，以得到基于墨總質(zhì)量的具有羥基的游離聚合物的含量(質(zhì)量％)。
(顏料)可用于根據(jù)本發(fā)明的墨的顏料的例子包括炭黑和有機(jī)顏料?；谀目傎|(zhì)量，顏料的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為0.1質(zhì)量％至10.0質(zhì)量％。
可用的炭黑的例子包括炭黑顏料，例如爐黑、燈黑、乙炔黑和槽法炭黑。顯然，炭黑顏料并不限于以下顏料。
作為其具體例子，可以提及Raven1170、1190ULTRA-II、1200、1255、1500、2000、3500、5000、5250、5750和7000(全部是Columbian Carbon Japan Limited的產(chǎn)品)；BlackPearls L，Regal330R、400R和660R，Mogul L，Monarch700、800、880、900、1000、1100、1300和1400，以及ValcanXC-72R(全部是CABOT CO.的產(chǎn)品)；Color BlackFW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160和S170，Printex35、U、V、140U和140V，和Special Black4、4A、5和6(全部是DegussaAG的產(chǎn)品)；以及No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA7、MA8、MA100和MA600(全部是MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION的產(chǎn)品)。
除了以上顏料之外，可以使用常規(guī)公知的任何炭黑。還可以將磁性細(xì)顆粒例如磁鐵礦和鐵氧體、鈦黑等用作黑色顏料。
有機(jī)顏料具體包括以下顏料，例如不溶性偶氮顏料如甲苯胺紅、甲苯胺紫紅、漢撒黃、聯(lián)苯胺黃和吡唑啉酮紅；可溶性偶氮顏料例如立索紅、Helio Bordeaux、顏料猩紅和永久紅2B；來(lái)自還原染料的衍生物例如茜素、陰丹酮和硫靛紫紅；酞菁顏料例如酞菁藍(lán)和酞菁綠；喹吖啶酮顏料例如喹吖啶酮紅和喹吖啶酮品紅；苝系顏料例如苝紅和苝猩紅；異吲哚啉酮顏料例如異吲哚啉酮黃和異吲哚啉酮橙；咪唑酮顏料例如苯并咪唑酮黃、苯并咪唑酮橙和苯并咪唑酮紅；皮蒽酮顏料例如皮蒽酮紅和皮蒽酮橙；靛藍(lán)顏料；縮合的偶氮顏料；硫靛藍(lán)顏料；黃烷士酮黃；酰胺黃；喹酞酮黃；鎳絡(luò)偶氮黃、銅偶氮甲堿黃；Perinone Orange；蒽酮橙；二蒽醌基紅；二噁嗪紫；等等。
當(dāng)有機(jī)顏料由顯色指數(shù)(C.I.)值表示時(shí)，可以例舉以下顏料。顯然，除了以下顏料之外還可以使用常規(guī)公知的有機(jī)顏料。
C.I.顏料黃12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、151、153、154、166和168；C.I.顏料橙16、36、43、51、55、59和61；C.I.顏料紅9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238和240；C.I.顏料紫19、23、29、30、37、40和50；C.I.顏料藍(lán)15、15:3、15:1、15:4、15:6、22、60和64；C.I.顏料綠7和36；以及C.I.顏料棕23、25和26。
(分散劑)在根據(jù)本發(fā)明的墨中，考慮到耐擦拭性、耐加亮性和噴射特性，必須將具有羥基的聚合物用作分散劑。另外，可以將任何其他的聚合物用作根據(jù)本發(fā)明的墨中的分散劑，只要通過(guò)加入它們達(dá)到了效果并且不會(huì)損害本發(fā)明的目的和作用即可。
作為另一種分散劑，優(yōu)選使用通過(guò)陰離子基團(tuán)的作用而能夠?qū)㈩伭戏€(wěn)定分散在含水介質(zhì)中的分散劑。例如，可以使用以下分散劑。
其具體例子包括苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物及其鹽；苯乙烯-馬來(lái)酸共聚物、苯乙烯-馬來(lái)酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物及其鹽；苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物及其鹽；苯乙烯-馬來(lái)酸半酯共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-馬來(lái)酸共聚物、苯乙烯-馬來(lái)酸酐-馬來(lái)酸半酯三元聚合物及其鹽。
用于本發(fā)明的分散劑優(yōu)選具有范圍為1,000以上至30,000以下的重均分子量，更優(yōu)選為3,000以上至15,000以下，特別優(yōu)選為5,000以上至14,000以下，最優(yōu)選為8,000以上至12,000以下。
(含水介質(zhì))在根據(jù)本發(fā)明的墨中，可以使用含水介質(zhì)，其是水，或者水和任何各種水溶性有機(jī)溶劑的混合溶劑。
在本發(fā)明中，至少必須使水溶性有機(jī)溶劑是在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇。然而，也可以將其他的水溶性有機(jī)溶劑結(jié)合使用，只要通過(guò)加入它們達(dá)到了效果并且不會(huì)損害本發(fā)明的目的和作用即可。在將具有OH/C值為0.50以下的多元醇與另一水溶性有機(jī)溶劑結(jié)合使用時(shí)，當(dāng)另一水溶性有機(jī)溶劑是對(duì)具有羥基的聚合物的優(yōu)良介質(zhì)時(shí)，優(yōu)選采用以下構(gòu)成。更具體而言，優(yōu)選使對(duì)具有羥基的聚合物的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量低于多元醇的含量。
對(duì)水溶性有機(jī)溶劑沒(méi)有特別限制，只要其可溶于水，并且可以使用以下溶劑。
具有1至4個(gè)碳原子的一元烷基醇，例如乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇；酰胺例如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；酮和酮醇例如丙酮和雙丙酮醇；醚例如四氫呋喃和二噁烷；聚亞烷基二醇例如聚乙二醇和聚丙二醇；其亞烷基具有2至6個(gè)碳原子的亞烷基二醇，例如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇和硫代二甘醇；低級(jí)烷基醚乙酸酯例如聚乙二醇單甲醚乙酸酯；雙羥乙基砜；低級(jí)烷基二醇醚例如乙二醇單甲基(或乙基、丁基)醚、二甘醇單甲基(或乙基、丁基)醚和三甘醇單甲基(或乙基、丁基)醚；低級(jí)二烷基二醇醚例如三甘醇二甲基(或乙基)醚和四甘醇二甲基(或乙基)醚；鏈烷醇胺例如單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺；環(huán)丁砜；N-甲基-2-吡咯烷酮；2-吡咯烷酮；1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；和具有OH/C值大于0.50的多元醇，例如1，2-乙二醇(乙二醇)、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，2，3-丙三醇(甘油)、1，2，3-丁三醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-戊三醇、1，2，4-戊三醇、1，2，5-戊三醇、1，3，4-戊三醇、1，3，5-戊三醇、1，2，3，4-戊四醇、1，2，3，5-戊四醇和1，2，3，4，5-戊五醇。
在本發(fā)明中，特別優(yōu)選的是墨含有具有平均分子量600以上至1,500以下的聚乙二醇，因?yàn)榭梢允沟脟娚涮匦蕴貏e是當(dāng)將墨連續(xù)噴射時(shí)的噴射特性優(yōu)良。特別地，具有平均分子量600以上至1,500以下的聚乙二醇的含量?jī)?yōu)選為墨中顏料的含量(固含量)的0.5倍以上。
基于墨的總質(zhì)量，包括在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇的水溶性有機(jī)溶劑的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為3.0質(zhì)量％以上至50.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選7.0質(zhì)量％以上至50.0質(zhì)量％以下。
作為水，優(yōu)選使用去離子水(離子交換水)。基于墨的總質(zhì)量，水的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為40.0質(zhì)量％以上至95.0質(zhì)量％以下。
(其他添加劑)除了以上組分之外，如果需要，還可以將表面活性劑、消泡劑、防腐劑、防霉劑等加入到用于本發(fā)明的墨中，更不必說(shuō)加入保濕劑，以獲得具有所希望的物理性能的墨。
然而，當(dāng)如同本發(fā)明那樣將樹(shù)脂分散顏料用作著色材料時(shí)，表面活性劑趨于吸附在顏料的表面上。因此，當(dāng)將親水性高并且容易從顏料表面上脫附的聚合物比如具有羥基的聚合物用作分散劑時(shí)，優(yōu)選最大地減少墨中表面活性劑的含量。具體而言，當(dāng)將墨中顏料的含量(質(zhì)量％)(固含量)看作100時(shí)，墨中表面活性劑的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為25％以下，更優(yōu)選12.5％以下。
<噴墨記錄方法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設(shè)備>
在下文中將描述典型的噴墨記錄設(shè)備。首先在圖3和圖4中示出了記錄頭的典型結(jié)構(gòu)，該記錄頭是良好地利用了熱能的噴墨記錄設(shè)備的主要部件。圖3是沿著墨的流路截取的記錄頭13的橫截面圖，圖4是沿著圖3中的線4-4截取的橫截面圖。記錄頭13由墨通過(guò)其中的具有流路(噴嘴)14的部件和加熱元件基板15形成。該加熱元件基板15由保護(hù)層16、電極17-1和17-2、加熱電阻器層18、蓄熱層19和基板20組成。
當(dāng)將脈沖電信號(hào)施加在記錄頭13的電極17-1和17-2上時(shí)，加熱元件基板15在由‘n’表示的區(qū)域迅速地發(fā)熱而在與該區(qū)域接觸的墨21中形成氣泡。墨的彎液面23通過(guò)氣泡的壓力而突出，并且將墨21以液滴24的形式從噴射口22通過(guò)噴嘴14向記錄介質(zhì)25噴射。
圖5說(shuō)明了由一列在圖3中示出的許多頭組成的多頭的外觀。該多頭由具有許多噴嘴26的玻璃板27和類(lèi)似于圖3中描述的記錄頭28組成。
圖6是說(shuō)明其中已插入了記錄頭的典型噴墨記錄設(shè)備的透視圖。刮板61是擦拭部件，其一端是由刮板固定部件緊固以形成懸臂的固定端。將刮板61布置在其中記錄頭65運(yùn)行的區(qū)域附近的位置，并且將其保持為伸進(jìn)記錄頭65移動(dòng)通過(guò)的進(jìn)程中的形式。
附圖標(biāo)記62表示記錄頭65的噴射口面的蓋，其被設(shè)置在刮板61附近的原始位置上，并且被構(gòu)造以使得其在垂直于其中記錄頭65移動(dòng)方向的方向上移動(dòng)并且與噴射口的面接觸以將其蓋住。附圖標(biāo)記63表示鄰近于刮板61設(shè)置的墨吸收部件，并且與刮板61類(lèi)似，將其保持為伸進(jìn)記錄頭65移動(dòng)通過(guò)的進(jìn)程中的形式。噴射回復(fù)部64由刮板61、蓋62和墨吸收部件63構(gòu)成。通過(guò)刮板61和墨吸收部件63將水、灰塵和/或其類(lèi)似物從墨噴射口的面上除去。
附圖標(biāo)記65表示具有噴射能量生成裝置并且用于將墨噴射到與設(shè)置有噴射口的噴射口面相對(duì)方向的記錄介質(zhì)上以進(jìn)行記錄的記錄頭。附圖標(biāo)記66表示將記錄頭65安裝在其上以使得記錄頭65可以移動(dòng)的滑架。將滑架66與導(dǎo)軸67滑動(dòng)地聯(lián)鎖并且將其部分(未示出)連接在由馬達(dá)68驅(qū)動(dòng)的皮帶69上。因此，滑架66可以沿著導(dǎo)軸67移動(dòng)，因此記錄頭65可以從記錄區(qū)移動(dòng)到與其鄰近的區(qū)域。
附圖標(biāo)記51和52分別表示由其插入記錄介質(zhì)的給送部和由馬達(dá)(未示出)驅(qū)動(dòng)的給送輥。借助于這種結(jié)構(gòu)，將記錄介質(zhì)送到與記錄頭65的噴射口面相對(duì)的位置，并且伴隨著記錄的進(jìn)行將其從設(shè)置有排出輥53的排出部排出。當(dāng)通過(guò)記錄頭65完成記錄之后記錄頭65返回到其原始位置時(shí)，噴射回復(fù)部64中的蓋62從記錄頭65的移動(dòng)路徑中退回，并且刮板61保持伸進(jìn)該移動(dòng)路徑中。結(jié)果，記錄頭65的噴射口面被擦拭。
當(dāng)蓋62與記錄頭65的噴射口表面接觸以將其蓋住時(shí)，使蓋62移動(dòng)以使得伸進(jìn)記錄頭65的移動(dòng)路徑中。當(dāng)記錄頭65從其原始位置移動(dòng)到開(kāi)始記錄的位置時(shí)，蓋62和刮板61處于與如上所述用于擦拭的位置相同的位置。結(jié)果，在該移動(dòng)的時(shí)候還將記錄頭65的噴射口面擦拭。不僅當(dāng)完成記錄或記錄頭65回復(fù)以用于噴射時(shí)，而且當(dāng)出于記錄的目的使記錄頭65在記錄區(qū)之間移動(dòng)時(shí)，進(jìn)行上述記錄頭65到其原始位置的移動(dòng)，在這期間其移動(dòng)到給定間隔的每一記錄區(qū)附近的原始位置，在那里根據(jù)該移動(dòng)將噴射口面擦拭。
圖7說(shuō)明其中將通過(guò)墨給送部件例如管子而送入記錄頭的墨貯存的示例性墨盒。這里，附圖標(biāo)記40表示貯存要送入的墨的墨貯存部，作為例子的是墨袋。其一端設(shè)置有由橡膠制成的塞子42?？梢詫⑨?未示出)插入該塞子42，以使得可以將墨袋40中的墨送入記錄頭。附圖標(biāo)記44表示用于接受廢墨的吸收部件。
該噴墨記錄設(shè)備并不限于其中分別設(shè)置有記錄頭和墨盒的設(shè)備。因此，還可以優(yōu)選使用其中這些部件如圖8中所示那樣整體形成的設(shè)備。在圖8中，附圖標(biāo)記70表示記錄單元，其內(nèi)部包含貯存墨的墨貯存部例如墨吸收部件，并且通過(guò)具有多個(gè)噴射口的記錄頭71將墨吸收部件中的墨以墨液滴的形式噴射。在不使用墨吸收部件的條件下，墨貯存部可以由其內(nèi)部設(shè)置有彈簧或類(lèi)似物的墨袋構(gòu)成。附圖標(biāo)記72表示用于將記錄單元70的內(nèi)部與大氣相連的通氣道。使用該記錄單元70代替圖6中示出的記錄頭65，并且將其可拆卸地安裝在滑架66上。
現(xiàn)在將描述良好地利用了機(jī)械能的墨記錄設(shè)備。該設(shè)備裝有具有多個(gè)噴嘴的噴嘴形成基板、由壓電材料和導(dǎo)電材料組成的壓力生成裝置，和在壓力生成裝置周?chē)b滿的墨，并且特征在于其中通過(guò)對(duì)來(lái)自噴射口的墨噴射液滴施加電壓來(lái)改變壓力生成裝置的記錄頭。圖9典型地說(shuō)明該記錄頭的結(jié)構(gòu)的例子。該記錄頭由以下構(gòu)成與墨腔相連的墨流路80、孔板81、用于對(duì)墨施加壓力的振動(dòng)板82、連接在振動(dòng)板82上的根據(jù)電信號(hào)進(jìn)行變化的壓電元件83，和裝配用于將孔板81、振動(dòng)板82等支承和固定在其上的基板84。通過(guò)借助于將脈沖電壓施加在壓電元件83上以給墨流路80中的墨加壓而產(chǎn)生應(yīng)變應(yīng)力，使連接在壓電元件83上的振動(dòng)板82變形，由此將墨液滴從孔板81的噴射口85中噴出。類(lèi)似于圖6中所示的那樣，可以通過(guò)將其插入噴墨記錄設(shè)備來(lái)使用該記錄頭。
實(shí)施例在下文中將通過(guò)以下實(shí)施例和比較例更具體地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，只要不超出本發(fā)明的主題即可。另外，除非特別注釋?zhuān)瑢⒃谝韵聦?shí)施例中使用的所有“份”和“％”的表示是指質(zhì)量份和質(zhì)量％。
<顏料分散液的制備>
在以下的顏料分散液的制備中，使用以下炭黑和聚合物。然而，本發(fā)明并不限于此。
炭黑比表面積210m2/g和DBP吸油量74ml/100g的炭黑。
聚合物A通過(guò)用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將具有重均分子量8,000的聚乙酸乙烯酯-b-聚(苯乙烯-共聚-丙烯酸)(組成(摩爾)比20∶60∶20)皂化并且中和而得到的聚合物。
聚合物B通過(guò)用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將具有重均分子量12,000的聚(甲基丙烯酸芐酯-共聚-丙烯酸)(組成(摩爾)比70∶30)中和而得到的聚合物。
聚合物C通過(guò)用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將具有重均分子量8,000的聚(甲基丙烯酸2-羥乙酯)-b-聚(苯乙烯-共聚-丙烯酸)(組成(摩爾)比20∶60∶20)中和而得到的聚合物。
聚合物D通過(guò)用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將具有重均分子量8,000的聚(乙酸乙烯酯-共聚-苯乙烯-共聚-丙烯酸)(組成(摩爾)比20∶60∶20)皂化并且中和而得到的聚合物。
(黑色顏料分散液1的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、2份聚合物A和88份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料1。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料1中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液1。將所得的黑色顏料分散液1進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。黑色顏料分散液1中顏料的含量與聚合物A的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物A)為100∶18。
(黑色顏料分散液2的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、2份聚合物A、2份聚合物B和86份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料2。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料2中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液2。將所得的黑色顏料分散液2進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。為了得到黑色顏料分散液2中顏料的含量與聚合物A的含量的質(zhì)量比，進(jìn)行以下步驟。在將以上獲得的黑色顏料分散液2干燥至固體之后，將固體溶解于四氫呋喃中以得到溶液。此后，在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)將所得溶液過(guò)濾，以將該溶液分離成顏料和含有聚合物的溶液。將含有聚合物的溶液進(jìn)行GPC(凝膠滲透色譜)以單獨(dú)取出聚合物A和聚合物B。黑色顏料分散液2中顏料的含量與聚合物A的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物A)為100∶16。
(黑色顏料分散液3的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、2份聚合物A和88份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料3。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料3中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液3。將所得的黑色顏料分散液3進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。黑色顏料分散液3中顏料的含量與聚合物A的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物A)為100∶16。
(黑色顏料分散液4的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、3份聚合物A和87份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料4。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料4中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液4。在與黑色顏料分散液1中相同的條件下將所得的黑色顏料分散液4進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。黑色顏料分散液4中顏料的含量與聚合物A的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物A)為100∶20。
(黑色顏料分散液5的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、2份聚合物C和88份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料5。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料5中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液5。將所得的黑色顏料分散液5進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。黑色顏料分散液5中顏料的含量與聚合物C的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物C)為100∶19。
(黑色顏料分散液6的制備)借助于間歇式垂直砂磨機(jī)將10份炭黑、2份聚合物D和88份離子交換水混合并且分散3小時(shí)。將所得的分散液離心分離，由此將粗顆粒除去，然后在壓力下通過(guò)具有孔徑3.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過(guò)濾，由此制得樹(shù)脂分散的黑色顏料6。將水加入到樹(shù)脂分散的黑色顏料6中以將顏料分散以使得顏料濃度為10質(zhì)量％，由此根據(jù)上述方法制得分散液以得到黑色顏料分散液6。在與黑色顏料分散液1中相同的條件下將所得的黑色顏料分散液6進(jìn)行超濾以調(diào)節(jié)具有羥基的游離聚合物的含量。黑色顏料分散液6中顏料的含量與聚合物D的含量的質(zhì)量比(顏料∶聚合物D)為100∶18。
<墨的制備>
在將下表1和表2中示出的組分混合并且充分?jǐn)嚢柚?，在壓力下通過(guò)具有孔徑1.0μm的微型過(guò)濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)將所得的相應(yīng)混合物過(guò)濾，由此制得墨1至18。
<游離聚合物和具有羥基的游離聚合物的定量測(cè)定>
根據(jù)以下方法測(cè)定每一墨中游離聚合物的含量(質(zhì)量％)和具有羥基的游離聚合物的含量(質(zhì)量％)。結(jié)果示于表1和表2中。
在400,000G和16小時(shí)的條件下將墨離心分離，將上清液部分中95％的液體取出。此后，將所得液體進(jìn)行酸浸以取出游離聚合物。將所得的游離聚合物干燥至固體，并且測(cè)定固體物質(zhì)的數(shù)量。然后由與進(jìn)料量的比例得到基于墨總質(zhì)量的游離聚合物的含量。
另外，就墨中含有2種聚合物的墨2而言，除了上述方法之外，通過(guò)進(jìn)行以下方法來(lái)測(cè)定墨中具有羥基的游離聚合物的含量。即，通過(guò)本領(lǐng)域中本身公知的方法測(cè)量聚合物A的結(jié)構(gòu)，并且制備1質(zhì)量％的聚合物A的水溶液(標(biāo)準(zhǔn)樣品)。此后，在相同條件下將以上得到的含有1質(zhì)量％的游離聚合物的水溶液和標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行紅外吸收光譜測(cè)定。由對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品和含有游離聚合物的水溶液的紅外吸收光譜測(cè)定結(jié)果進(jìn)行質(zhì)量轉(zhuǎn)換，以得到基于墨總質(zhì)量的具有羥基的游離聚合物的含量(質(zhì)量％)。
表1

在表1中，多元醇是指具有OH/C值為0.50以下的多元醇。
(*1)平均分子量1,000(*2)乙炔乙二醇-環(huán)氧乙烷加合物(Kawaken FineChemicals Co.，Ltd.的產(chǎn)品)。
表2

在表2中，多元醇是指具有OH/C值為0.50以下的多元醇。
(*1)平均分子量1,000(*2)乙炔乙二醇-環(huán)氧乙烷加合物(Kawaken FineChemicals Co.，Ltd.的產(chǎn)品)。
<不良介質(zhì)或優(yōu)良介質(zhì)的確定>
就在墨的制備中使用的各自水溶性有機(jī)溶劑而言，確定它們是不良介質(zhì)還是優(yōu)良介質(zhì)。將0.5g 10質(zhì)量％的聚合物A、聚合物C或聚合物D的水溶液滴加到用離子交換水稀釋至50質(zhì)量％的每一水溶性有機(jī)溶劑的水溶液中，并且將溶液在室溫下以封閉狀態(tài)靜置4天。此后，將靜置之后的狀態(tài)與初始狀態(tài)作比較，以確定該水溶性有機(jī)溶劑當(dāng)溶液變得混濁或觀察到油性物質(zhì)或沉積物的存在時(shí)是不良介質(zhì)，或者當(dāng)溶液沒(méi)有變化時(shí)是優(yōu)良介質(zhì)。結(jié)果示于表3中。另外，在表3中，不良介質(zhì)由“Yes”表示，優(yōu)良介質(zhì)由“No表示”。
<水溶性有機(jī)溶劑的OH/C值的計(jì)算>
就在墨的制備中使用的各自水溶性有機(jī)溶劑而言，計(jì)算出分子中的羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值(OH/C值)。結(jié)果示于表3中。另外，就聚乙二醇(平均分子量1,000)而言，不能計(jì)算出OH/C值，因?yàn)槠渚哂蟹肿恿糠植肌?br> 表3

(*1)平均分子量1,000。
<評(píng)價(jià)>
(滲出現(xiàn)象)將以上獲得的每種墨充填入墨盒，并且將該墨盒安裝在改進(jìn)的噴墨記錄設(shè)備“PIXUS 860i”(由Canon Inc.生產(chǎn))的青色墨的位置。然后在進(jìn)行兩次頭清潔操作以確保墨到達(dá)噴射口之后，將噴墨記錄設(shè)備的主電源關(guān)閉。在將噴墨記錄設(shè)備以該狀態(tài)在室溫下放置2周之后，在不開(kāi)啟主電源的情況下將記錄頭從設(shè)備主體中取出，同時(shí)將墨盒保持安裝，并且通過(guò)顯微鏡觀察噴射口(噴嘴)附近的情況。然后將記錄頭重新安裝在噴墨記錄設(shè)備中，開(kāi)啟主電源，并且進(jìn)行一次頭清潔操作。此后，記錄噴嘴檢測(cè)圖案。由噴嘴的情況和噴嘴檢測(cè)圖案評(píng)價(jià)墨的滲出現(xiàn)象。滲出現(xiàn)象的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表4中。
A在全部噴嘴上沒(méi)有觀察到滲出現(xiàn)象，并且在噴嘴檢測(cè)圖案上沒(méi)有識(shí)別出記錄不良。
B在全部噴嘴的少于1％上觀察到滲出現(xiàn)象，但在噴嘴檢測(cè)圖案上沒(méi)有識(shí)別出記錄不良。
C在全部噴嘴的1％以上并且少于5％上觀察到滲出現(xiàn)象，并且在一些噴嘴中的噴嘴檢測(cè)圖案上識(shí)別出記錄不良。
D在全部噴嘴的5％以上觀察到滲出現(xiàn)象，并且在噴嘴檢測(cè)圖案上識(shí)別出記錄不良。
表4

就實(shí)施例1至6、8、9和11至14的、評(píng)價(jià)結(jié)果被定級(jí)為A的墨而言，根據(jù)與上述相同的步驟將針對(duì)滲出現(xiàn)象的評(píng)價(jià)重復(fù)進(jìn)行5次。結(jié)果，在根據(jù)實(shí)施例11和12的墨中，出現(xiàn)了兩次借助于該評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的B的定級(jí)。因此，根據(jù)實(shí)施例11和12的墨與根據(jù)實(shí)施例1至6、8、9、13和14的墨相比，抑制滲出現(xiàn)象的效果稍低。
(耐擦拭性)將以上獲得的墨1至3、8和13的每一種充填入墨盒，并且將該墨盒安裝在改進(jìn)的噴墨記錄設(shè)備“PIXUS 860i”(由Canon Inc.生產(chǎn))的黑色墨的位置。此后，將2cm×2cm的實(shí)心打印部分和字符記錄在記錄介質(zhì)(PB紙，Canon Inc.的產(chǎn)品)上以制備記錄物。另外，每個(gè)墨點(diǎn)的噴射量在30ng±10％以內(nèi)。
對(duì)于打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類(lèi)普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動(dòng)。
在將以上獲得的記錄物在室溫下放置1分鐘之后，用手指將記錄部分擦拭以用肉眼觀察實(shí)心打印部分、字符和手指的沾污程度，由此評(píng)價(jià)墨的耐擦拭性。耐擦拭性標(biāo)準(zhǔn)如下。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表5中。
A在實(shí)心打印區(qū)域和字符打印區(qū)域，記錄部分的擦痕都幾乎不明顯，并且手指沒(méi)有被弄臟。
B實(shí)心打印區(qū)域或字符打印區(qū)域被擦去，并且手指也被弄臟。
(耐加亮性)將以上獲得的墨1至3、8和13的每一種充填入墨盒，并且將該墨盒安裝在改進(jìn)的噴墨記錄設(shè)備“PIXUS 860i”(由Canon Inc.生產(chǎn))的黑色墨的位置。此后，將2cm×2cm的實(shí)心打印部分和字符記錄在記錄介質(zhì)(PB紙，Canon Inc.的產(chǎn)品)上以制備記錄物。另外，每個(gè)墨點(diǎn)的噴射量在30ng±10％以內(nèi)。
對(duì)于打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類(lèi)普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動(dòng)。
在將以上獲得的記錄物在室溫下放置1小時(shí)之后，在常規(guī)的書(shū)寫(xiě)壓力下用黃色加亮器(highlighter)(Spot Writer，Pilot PenCo.，Ltd.的產(chǎn)品)將字符打印區(qū)域標(biāo)記一次，由此用肉眼觀察記錄物和筆尖的沾污程度以評(píng)價(jià)墨的耐加亮性。耐加亮性的標(biāo)準(zhǔn)如下。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表5中。
A既沒(méi)有觀察到記錄部分模糊也沒(méi)有觀察到白色部分沾污，并且筆尖也沒(méi)有被弄臟。
B在記錄物的白色部分上沒(méi)有觀察到沾污，但筆尖稍微有些弄臟。
C在記錄物的白色部分上觀察到沾污。
(噴射特性)將以上獲得的墨1至3、8和13的每一種充填入墨盒，并且將該墨盒安裝在改進(jìn)的噴墨記錄設(shè)備“PIXUS 860i”(由Canon Inc.生產(chǎn))的黑色墨的位置。此后，用從100Hz至1kHz、5kHz、10kHz和15kHz變化的驅(qū)動(dòng)頻率將大小為2cm×8cm、記錄密度為100％的實(shí)心打印部分記錄在記錄介質(zhì)(PB紙，Canon Inc.的產(chǎn)品)上以制備記錄物。另外，每個(gè)墨點(diǎn)的噴射量在30ng±10％以內(nèi)。
對(duì)于打印機(jī)驅(qū)動(dòng)器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類(lèi)普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動(dòng)。
肉眼觀察以上獲得的記錄物中的實(shí)心打印圖像的圖像密度和不均勻情況以及在記錄時(shí)噴射失敗的情況，以評(píng)價(jià)墨的噴射特性。噴射特性的標(biāo)準(zhǔn)如下。評(píng)價(jià)結(jié)果示于表5中。
A在高達(dá)15kHz下沒(méi)有出現(xiàn)噴射失敗，并且通過(guò)在15kHz和100Hz下記錄而得到的實(shí)心打印圖像當(dāng)彼此相比較時(shí)圖像密度和不均勻度類(lèi)似。
B在高達(dá)15kHz下沒(méi)有出現(xiàn)噴射失敗，但是在15kHz下的實(shí)心打印圖像當(dāng)與100Hz下的實(shí)心打印圖像相比時(shí)圖像密度和不均勻情況更差。
C在高達(dá)10kHz下沒(méi)有出現(xiàn)噴射失敗，但是在15kHz下的實(shí)心打印圖像由于噴嘴噴射失敗的存在和點(diǎn)錯(cuò)位的出現(xiàn)而不均勻。
表5

盡管已經(jīng)參照例舉的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但將理解的是本發(fā)明不限于所披露的示例性實(shí)施方案。以下權(quán)利要求書(shū)的范圍將給出最寬的解釋?zhuān)园ㄋ械倪@類(lèi)改進(jìn)以及等價(jià)的結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種水性墨，其包括具有羥基的聚合物、顏料和水溶性有機(jī)溶劑，其中，該水溶性有機(jī)溶劑包括在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中，在該墨中在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇的羥基總數(shù)為在具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的聚合物的羥基總數(shù)的100倍以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中，該具有羥基的聚合物是聚乙烯醇類(lèi)聚合物。
4.一種噴墨記錄方法，其包括通過(guò)噴墨方法噴射墨以在記錄介質(zhì)上進(jìn)行記錄，其中該墨是根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨。
5.一種墨盒，其包括貯存墨的墨貯存部，其中該墨是根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨。
6.一種記錄單元，其包括貯存墨的墨貯存部和噴射墨的記錄頭，其中該墨是根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨。
7.一種噴墨記錄設(shè)備，其包括貯存墨的墨貯存部和噴射墨的記錄頭，其中該墨是根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨。
8.一種水性墨，其包括具有羥基的聚合物、顏料和水溶性有機(jī)溶劑，其中，該水溶性有機(jī)溶劑包括選自由1，2-己二醇、1，6-己二醇、1，5-戊二醇和1，2，6-己三醇組成的組中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包含具有羥基的聚合物和顏料的水性墨，該墨可以提供耐擦拭性和耐加亮性優(yōu)良的圖像并且即使當(dāng)其被長(zhǎng)時(shí)間貯存時(shí)也可以抑制聚合物的滲出現(xiàn)象和噴射特性的劣化。該水性墨包含具有羥基的聚合物、顏料和水溶性有機(jī)溶劑，其中該水溶性有機(jī)溶劑包括在其分子中具有羥基數(shù)/碳原子數(shù)的值為0.50以下的多元醇。
文檔編號(hào)B41J2/01GK1955232SQ200610150130
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者森部鐮志, 袴田慎一, 今井貴志, 宇田川正子 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社