專利名稱：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)明涉及一種包括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(highlighter resistance)(日本專利申請?zhí)亻_No.H05-179183)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人以提高通過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包含樹脂分散顏料的墨進(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，然后將其長時(shí)間放置而不噴射墨時(shí)，出現(xiàn)了下面新的技術(shù)問題。即，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)墨中的聚合物滲過記錄頭的噴射口、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)該水性墨包括用具有羥基的聚合物作為分散劑分散的樹脂分散顏料時(shí)，其能夠解決以下問題。換句話說，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將其長時(shí)間貯存時(shí)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)溶劑包括對在具有羥基的聚合物中未吸附在顏料上的聚合物的不良介質(zhì)，并且其中當(dāng)構(gòu)成在具有羥基的聚合物中的未吸附在顏料上的聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A和不具有羥基的鏈段B組成時(shí)，至少一種該不良介質(zhì)是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案的噴墨記錄方法是包括通過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用于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用于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脂分散顏料的該水性墨時(shí)，其能夠解決以下問題。換句話說，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將其長時(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。


圖1A、1B和1C典型地說明噴嘴內(nèi)墨隨著時(shí)間變化的狀態(tài)的情況。
圖2典型地說明具有羥基的游離聚合物。
圖3是說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是說明例舉的噴墨記錄設(shè)備的透視圖。
圖7是說明墨盒的縱向橫截面圖。
圖8是說明例舉的記錄單元的透視圖。
圖9典型地說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)明人以提高通過噴墨記錄方法獲得的圖像的耐擦拭性和耐加亮性為目的而對包括樹脂分散顏料的墨進(jìn)行了詳細(xì)的研究。本發(fā)明人推測可以通過增強(qiáng)顏料的親水性而提高噴射特性，并且因此進(jìn)一步對使用具有羥基的聚合物作為用于樹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樹脂分散顏料的墨的墨盒安裝在噴墨記錄設(shè)備中，然后將其長時(shí)間放置而不噴射墨時(shí)，出現(xiàn)了以下問題。換句話說，已經(jīng)證實(shí)出現(xiàn)了墨中的聚合物滲過記錄頭的噴射口的現(xiàn)象。因此，本發(fā)明人對以上現(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。在下文中將參照圖1A、1B和1C詳細(xì)描述聚合物滲出的機(jī)理。
圖1A、1B和1C典型地說明在噴嘴內(nèi)包含由具有羥基的聚合物分散的樹脂分散顏料的墨隨著時(shí)間變化的狀態(tài)的情況。
圖1A說明通過由加熱器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沿噴射口1的方向移動。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4一起沿噴射口1的方向移動。
圖1C說明在時(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之后即刻，具有羥基的游離聚合物7通過鍵接的水分子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。因此推測可以通過降低墨中具有羥基的游離聚合物的含量來抑制噴射特性的劣化。
因此，推測可以通過在噴射特性沒有劣化并且充分地獲得耐擦拭性和耐加亮性的范圍內(nèi)采用以下創(chuàng)造性的布置來抑制上述現(xiàn)象。更具體而言，推測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的生成。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)明人通過設(shè)計(jì)墨的配方而對布置上述現(xiàn)象的方式進(jìn)行了研究。
結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)可以通過以下構(gòu)成抑制具有羥基的游離聚合物滲過噴射口的現(xiàn)象。首先，推測水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的聚合物的不良介質(zhì)(細(xì)節(jié)將在隨后描述)，并且構(gòu)成具有羥基的聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A和不具有羥基的鏈段B組成。另外，“鏈段”定義為構(gòu)成該聚合物的重復(fù)單元。在該情況下已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)墨中包括由為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)(細(xì)節(jié)將在隨后描述)的不良介質(zhì)組成的水溶性有機(jī)溶劑時(shí)，可以抑制具有羥基的游離聚合物滲過噴射口的現(xiàn)象?？梢砸种凭哂辛u基的游離聚合物滲過噴射口的現(xiàn)象的原因并沒有清楚地獲知。然而，本發(fā)明人的推測如下所述。
當(dāng)水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的優(yōu)良介質(zhì)時(shí)，即使該水溶性有機(jī)溶劑是對鏈段A和鏈段B的其中一種的不良介質(zhì)，具有羥基的游離聚合物也以與水分子形成氫鍵的狀態(tài)存在于噴嘴內(nèi)。結(jié)果，推測出現(xiàn)了如圖1A至1C中所示的相同現(xiàn)象。
另一方面，水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)，具有羥基的游離聚合物沿圖1中的加熱器2的方向移動，伴隨著由經(jīng)過噴射口的水蒸發(fā)造成的不良介質(zhì)的比例迅速增加，這是由于具有羥基的游離聚合物更穩(wěn)定地存在。在本發(fā)明中，將該現(xiàn)象稱作“后退現(xiàn)象”。因此推測可以稍微緩和滲出現(xiàn)象。
通過本發(fā)明人的研究表明，僅僅在以下情形下可以有效地抑制滲出現(xiàn)象。假定構(gòu)成具有羥基的聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A(圖2中的‘9’)和不具有羥基的鏈段B(圖2中的‘10’)組成。在該情形下，發(fā)現(xiàn)僅僅當(dāng)不良介質(zhì)是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)時(shí)可以有效地抑制滲出現(xiàn)象。
當(dāng)水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也是對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)時(shí)，由經(jīng)過噴射口的水蒸發(fā)造成的不良介質(zhì)比例的迅速增加，產(chǎn)生了對于具有羥基的游離聚合物而言不穩(wěn)定的環(huán)境。因此，部分具有羥基的游離聚合物不能在加熱器的方向上移動(不能造成后退現(xiàn)象)并且留在噴射口的附近。結(jié)果，伴隨著由其蒸發(fā)造成的水分子的移動，具有羥基的游離聚合物保持在噴射口的方向上移動，造成了滲出現(xiàn)象。
另一方面，當(dāng)水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)時(shí)，造成以下情形。即，由經(jīng)過噴射口的水蒸發(fā)造成的不良介質(zhì)比例的迅速增加產(chǎn)生了對于具有羥基的游離聚合物而言不穩(wěn)定的環(huán)境。然而，在通過經(jīng)過噴射口的水蒸發(fā)的環(huán)境中的速度變化與其中水溶性有機(jī)溶劑是對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的上述情形相比是輕微的。因此，具有羥基的游離聚合物不會留在噴射口的附近并且可以在水充分存在的加熱器的方向上移動，即具有羥基的游離聚合物可以穩(wěn)定地存在。在本發(fā)明中推測發(fā)生了如上所述的機(jī)理，使得可以抑制滲出現(xiàn)象。
即，本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)重要的是滿足抑制滲出現(xiàn)象的以下條件，由此使得本發(fā)明完成。換句話說，重要的是選擇能夠形成具有羥基的游離聚合物的后退現(xiàn)象并且能夠控制以使得不會迅速造成后退現(xiàn)象的水溶性有機(jī)溶劑，并且將這樣的溶劑加入到墨中。
另外，水溶性有機(jī)溶劑可以單獨(dú)或者以其任意組合使用，所述水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的。另外，可以使用其他的水溶性有機(jī)溶劑，只要獲得通過加入該不良介質(zhì)實(shí)現(xiàn)的作用并且不會損害本發(fā)明的目的和效果。例如，還可以使用對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑。
然而，當(dāng)其為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑組合使用時(shí)，根據(jù)這類水溶性有機(jī)溶劑的含量，可以迅速地出現(xiàn)后退現(xiàn)象。當(dāng)在其為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑當(dāng)中使用聚乙二醇或如下提及的低級烷基醚時(shí)，容易迅速地出現(xiàn)后退現(xiàn)象。低級烷基醚的例子包括乙二醇單甲醚、二甘醇單乙醚和二甘醇單丁醚。另外，還可以提及三甘醇單丁醚、丙二醇單丁醚和二丙二醇單丁醚。基于對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量，優(yōu)選將這些溶劑的含量控制在50％以下，更優(yōu)選低于30％。基于墨的總質(zhì)量，優(yōu)選將聚乙二醇或如上所述的這類低級烷基醚的含量控制在5.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選2.0質(zhì)量％以下。
另一方面，當(dāng)對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B兩者的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑組合使用時(shí)，優(yōu)選采用以下構(gòu)成以通過該不良介質(zhì)更有效地獲得后退現(xiàn)象的效果。更具體而言，優(yōu)選使得對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量高于對鏈段A和鏈段B兩者的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
可用于本發(fā)明的不良介質(zhì)和優(yōu)良介質(zhì)根據(jù)聚合物的種類而變化。然而，其例子包括以下的水溶性有機(jī)溶劑。為對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的例子包括2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和1，1，1-三羥甲基丙烷。另一方面，為對鏈段A和鏈段B兩者的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的例子包括甘油和二甘醇。為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的例子包括具有平均分子量為1,000的聚乙二醇。
對于水溶性有機(jī)溶劑的含量(質(zhì)量％)沒有特別限制，所述水溶性有機(jī)溶劑為對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)，只要可以抑制具有羥基的游離聚合物從噴射口滲出的現(xiàn)象即可。在本發(fā)明中，基于墨的總質(zhì)量，該含量優(yōu)選為具有羥基的游離聚合物的含量(質(zhì)量％)的10倍以上，更優(yōu)選18倍以上，特別優(yōu)選27倍以上。親水性高的聚合物比如具有羥基的聚合物容易從憎水性高的顏料表面上脫附。因此，基于墨總質(zhì)量的、為對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(質(zhì)量％)優(yōu)選為基于墨總質(zhì)量的具有羥基的聚合物的含量(質(zhì)量％)的9倍以上至17倍以下，更優(yōu)選9倍以上至15倍以下。
<墨>
在下文中將描述構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的墨的組分。
(不良介質(zhì)和優(yōu)良介質(zhì))在本發(fā)明中，分別將對聚合物的溶解性低的水溶性有機(jī)溶劑和對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油性物質(zhì)或沉積物的存在，或者是優(yōu)良介質(zhì)，其中溶液沒有變化。
另外，可以與如上所述的相同方式進(jìn)行對構(gòu)成具有羥基的游離聚合物的鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)或優(yōu)良介質(zhì)的確定。然而，由于鏈段A和鏈段B是共聚物，因此為了進(jìn)行對確定每一鏈段的不良介質(zhì)或優(yōu)良介質(zhì)的目的的確定而必須單獨(dú)制備構(gòu)成具有羥基的游離聚合物的鏈段A和鏈段B。
另外，當(dāng)測定在包含多種聚合物的商購墨或其類似物中含有的對多種聚合物的不良介質(zhì)或優(yōu)良介質(zhì)時(shí)，通過以下方法進(jìn)行測定。在首先通過離心分離或類似方法將具有羥基的游離聚合物萃取之后，借助于氣相色譜或類似方法將具有羥基的游離聚合物分餾。此后，確定該水溶性有機(jī)溶劑是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)還是優(yōu)良介質(zhì)。就具有羥基的游離聚合物而言，借助于裂解氣相色譜或類似方法分析構(gòu)成聚合物的單體組分。在由此得到的分析結(jié)果基礎(chǔ)上單獨(dú)制備鏈段A和鏈段B，以確定已經(jīng)被確認(rèn)為是對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑是對每一鏈段的不良介質(zhì)還是優(yōu)良介質(zhì)。
(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。
另外，必須在墨中含有水溶性有機(jī)溶劑，所述水溶性有機(jī)溶劑是對游離聚合物的不良介質(zhì)并且也是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。然而，可以將這樣的溶劑與任何其他的水溶性有機(jī)溶劑，例如為對游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑組合使用。然而，在將其他的水溶性有機(jī)溶劑組合使用的時(shí)候，即使當(dāng)將其中充填包含這類溶劑的墨的墨盒安置在噴墨記錄設(shè)備中，然后將該設(shè)備以墨盒已經(jīng)被安裝在記錄頭中的狀態(tài)靜置一會兒時(shí)，也必須采用可以產(chǎn)生后退現(xiàn)象的這樣的定量比例關(guān)系。另外，由于不良介質(zhì)和優(yōu)良介質(zhì)的關(guān)系根據(jù)具有羥基的聚合物而變化，因此可對根據(jù)本發(fā)明的墨的水溶性有機(jī)溶劑并不限于以下溶劑。
對水溶性有機(jī)溶劑沒有特別限制，只要其可溶于水，并且可以使用以下溶劑。
其中羥基鍵接在飽和碳原子上的多元醇，例如1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，6-己二醇、1，2，6-己三醇、1，1，1-三羥甲基丙烷；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；其亞烷基含有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、三甘醇和硫二甘醇；低級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。
在本發(fā)明中，特別優(yōu)選的是墨含有具有平均分子量為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，平均分子量為600以上至1,500以下的聚乙二醇的含量優(yōu)選為墨中顏料的含量(固含量)的0.5倍以上。
水溶性有機(jī)溶劑，包括為對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選如下。更具體而言，基于墨的總質(zhì)量，該含量優(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)?；谀目傎|(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。
(具有羥基的聚合物)必須使根據(jù)本發(fā)明的墨包含具有羥基的聚合物。具有羥基的聚合物包括通過共聚丙烯酸酯單體得到的丙烯酸酯聚合物，例如通過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，還可以使用通過用強(qiáng)堿例如氫氧化鈉將通過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，即聚乙烯醇類聚合物。
對聚合物的形式?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，這是將要通過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、無規(guī)和嵌段共聚物中的任何聚合物。然而，為了通過不良溶劑更有效地造成后退現(xiàn)象，具有羥基的鏈段的分子量優(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)。
對于在根據(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％。基于墨的總質(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)如上所述通過不良介質(zhì)的效果并不是含有樹脂分散顏料的墨的特有現(xiàn)象，并且對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，可以通過超濾或其類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，并且可以使用通過任何其他方法測量的值。
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?？梢园谠谏鲜鰲l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/或類似方法將得到的聚合物進(jìn)行關(guān)于構(gòu)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％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。基于墨的總質(zhì)量，顏料的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選為0.1質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下。
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、1190 ULTRA-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，只要通過加入它們達(dá)到了效果并且不會損害本發(fā)明的目的和作用。
作為另一種分散劑，優(yōu)選使用通過陰離子基團(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-馬來酸共聚物、苯乙烯-馬來酸-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-馬來酸半酯共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-馬來酸共聚物、苯乙烯-馬來酸酐-馬來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8,000以上至14,000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)選極力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。
<嘖墨記錄方法、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。墨的彎月面23通過氣泡的壓力而突出，將墨21以液滴24的形式從噴射口22通過噴嘴14向記錄介質(zhì)25噴射。
圖5說明了由一列在圖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和類似于圖3中描述的記錄頭28組成。
圖6是說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移動通過的進(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移動方向的方向上移動并且與噴射口面接觸以將其蓋住。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類似，將其保持為伸進(jìn)記錄頭65移動通過的進(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。通過刮板61和墨吸收部件63將水、灰塵和/或其類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可以移動的滑架。將滑架66與導(dǎo)軸67滑動地聯(lián)鎖并且將其部分(未示出)連接在由馬達(dá)68驅(qū)動的皮帶69上。因此，滑架66可以沿著導(dǎo)軸67移動，因此記錄頭65可以從記錄區(qū)移動到與其鄰近的區(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的噴射口面相對的位置，并且伴隨著記錄的進(jìn)行將其從裝有排出輥53的排出部排出。當(dāng)通過記錄頭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的移動路徑中退回，并且刮板61保持伸進(jìn)該移動路徑中。結(jié)果，記錄頭65的噴射口面被擦拭。
當(dāng)蓋62與記錄頭65的噴射口面接觸以將其蓋住時(shí)，使蓋62移動以使得伸進(jìn)記錄頭65的移動路徑中。當(dāng)記錄頭65從其原始位置移動到開始記錄的位置時(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)完成記錄或者記錄頭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)之間移動時(shí)，進(jìn)行上述記錄頭65到其原始位置的移動，在這期間其移動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)該移動將噴射口面擦拭。
圖7說明其中將通過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。其一端裝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中的墨送至記錄頭。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，以及在壓力生成裝置周圍裝滿的墨，并且特征在于其中通過對來自噴射口的墨噴射液滴施加電壓來改變壓力生成裝置的記錄頭。圖9典型地說明該記錄頭的結(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、用于對墨施加壓力的振動板82、連接在振動板82上的根據(jù)電信號進(jìn)行變化的壓電元件83，以及裝配用于將孔板81、振動板82等支承和固定在其上的基板84。通過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)生的應(yīng)變應(yīng)力，使連接在壓電元件83上的振動板82變形，由此將墨液滴從孔板81的噴射口85中噴出。類似于圖6中所示的那樣，可以通過將其插入噴墨記錄設(shè)備來使用該記錄頭。
實(shí)施例在下文中將通過以下實(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。另外，除非特別注釋，將在以下實(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。
炭黑具有比表面積210m2/g和DBP吸油量74ml/100g的炭黑。
聚合物A通過用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將重均分子量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B通過用10質(zhì)量％的氫氧化鉀水溶液將重均分子量為14,000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。
(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，然后在壓力下通過具有孔徑3.0μm的微型過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過濾，由此制得樹脂分散的黑色顏料1。將水加入到樹脂分散的黑色顏料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∶19。
(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，然后在壓力下通過具有孔徑3.0μm的微型過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過濾，由此制得樹脂分散的黑色顏料2。將水加入到樹脂分散的黑色顏料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，在壓力下通過具有孔徑3.0μm的微型過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)將所得溶液過濾，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∶18。
(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，然后在壓力下通過具有孔徑3.0μm的微型過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過濾，由此制得樹脂分散的黑色顏料3。將水加入到樹脂分散的黑色顏料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∶17。
(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，然后在壓力下通過具有孔徑3.0μm的微型過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)過濾，由此制得樹脂分散的黑色顏料4。將水加入到樹脂分散的黑色顏料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。
<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?，在壓力下通過具有孔徑為1.0μm的微型過濾器(Fuji Photo FilmCo.，Ltd.的產(chǎn)品)將所得的相應(yīng)混合物過濾，由此制得墨1至14。
<具有羥基的游離聚合物的定量測定>
根據(jù)以下方法測定每一墨中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。將所得的游離聚合物干燥至固體，并測定固體的數(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進(jìn)行以下方法來測量墨中具有羥基的游離聚合物的含量。即是說，通過本領(lǐng)域中本身公知的方法測定聚合物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)行紅外吸收光譜測定。由對標(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

(*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)。
(*3)(1)為對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*4)(2)對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*5)(3)為對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。
(*6)(4)為對鏈段A和鏈段B兩者的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*7)(5)為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*8)當(dāng)將顏料的含量看作是100時(shí)具有羥基的聚合物的含量與顏料含量的比例。
表2

(*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)。
(*3)(1)為對具有羥基的游離聚合物的不良介質(zhì)并且也為對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*4)(2)為對鏈段A和鏈段B的任何一種的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*5)(3)為對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。
(*6)(4)為對鏈段A和鏈段B兩者的優(yōu)良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*7)(5)為對鏈段A和鏈段B兩者的不良介質(zhì)的水溶性有機(jī)溶劑的含量。
(*8)當(dāng)將顏料的含量看作是100時(shí)具有羥基的聚合物的含量與顏料含量的比例。
<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)溶液沒有變化時(shí)是優(yōu)良介質(zhì)。
另外，制備10質(zhì)量％的聚(丙烯酸2-羥乙酯)的水溶液(10質(zhì)量％的鏈段A的水溶液)和10質(zhì)量％的聚(苯乙烯-共聚-丙烯酸)的水溶液(10質(zhì)量％的鏈段B的水溶液)以對構(gòu)成聚合物A的各自鏈段。將0.5g上述獲得的兩種水溶液的每一種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)溶液變得混濁或當(dāng)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”。
表3

(*1)平均分子量1,000。
<評價(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，在不開啟主電源的情況下將記錄頭從設(shè)備中取出，同時(shí)將墨盒保持安裝，并且通過顯微鏡觀察噴射口(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，開啟主電源，并且進(jìn)行一次頭清潔操作。此后，記錄噴嘴檢測圖案。由噴嘴的情況和噴嘴檢測圖案評價(jià)墨的滲出現(xiàn)象。滲出現(xiàn)象的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下。評價(jià)結(jié)果示于表4中。
A在全部噴嘴上沒有觀察到滲出現(xiàn)象，并且在噴嘴檢測圖案上沒有識別出記錄不良。
B在全部噴嘴的少于1％上觀察到滲出現(xiàn)象，但在噴嘴檢測圖案上沒有識別出記錄不良。
C在全部噴嘴的1％以上并且少于5％上觀察到滲出現(xiàn)象，并且在一些噴嘴的噴嘴檢測圖案上識別出記錄不良。
D在全部噴嘴的5％以上觀察到滲出現(xiàn)象，并且在噴嘴檢測圖案上識別出記錄不良。
表4

就實(shí)施例當(dāng)中的實(shí)施例1至3、7和10至12的墨而言，其評價(jià)結(jié)果被定級為B，根據(jù)與上述相同的步驟將針對滲出現(xiàn)象的評價(jià)重復(fù)進(jìn)行5次。結(jié)果，在根據(jù)實(shí)施例2和11的墨中，出現(xiàn)了一次借助于該評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的C的定級。因此，根據(jù)實(shí)施例2和11的墨與根據(jù)實(shí)施例1、3、7、10和12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9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)。
對于打印機(jī)驅(qū)動器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動。
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，由此評價(jià)墨的耐擦拭性。耐擦拭性標(biāo)準(zhǔn)如下。評價(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)。
對于打印機(jī)驅(qū)動器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動。
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)的書寫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價(jià)墨的耐加亮性。耐加亮性的標(biāo)準(zhǔn)如下。評價(jià)結(jié)果示于表5中。
A既沒有觀察到記錄部分模糊也沒有觀察到白色部分沾污，并且筆尖也沒有被弄臟。
B在記錄物的白色部分上沒有觀察到沾污，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9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)。
對于打印機(jī)驅(qū)動器而言，選擇默認(rèn)模式。
紙的種類普通紙。
打印質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
顏色調(diào)節(jié)自動。
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，以評價(jià)墨的噴射特性。噴射特性的標(biāo)準(zhǔn)如下。評價(jià)結(jié)果示于表5中。
A在高達(dá)10kHz下沒有出現(xiàn)噴射失敗，并且通過在10kHz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似。
B在高達(dá)10kHz下沒有出現(xiàn)噴射失敗，但是在10kHz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出現(xiàn)噴射失敗。
表5

盡管已經(jīng)參照例舉的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解為本發(fā)明不限于所披露的示例性實(shí)施方案。以下權(quán)利要求書的范圍將給出最寬的解釋，以包括所有的這類改進(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)溶劑包括對該具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的聚合物的不良介質(zhì)，并且其中當(dāng)構(gòu)成在該具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的該聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A和不具有羥基的鏈段B組成時(shí)，至少一種該不良介質(zhì)是對該鏈段A和該鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中，該水溶性有機(jī)溶劑的含量是在該具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的該聚合物的含量的10倍以上，所述水溶性有機(jī)溶劑是對在該具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的該聚合物的不良介質(zhì)并且也是對該鏈段A和該鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。
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包括具有羥基的單體作為重復(fù)單元，并且其中該具有羥基的單體是選自由下列組成的組中的至少一種(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。
4.一種噴墨記錄方法，其包括通過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用于噴射墨的記錄頭，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用于噴射墨的記錄頭，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)溶劑包括對該具有羥基的聚合物的不良介質(zhì)，并且其中當(dāng)構(gòu)成在具有羥基的聚合物中未吸附在該顏料上的聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A和不具有羥基的鏈段B組成時(shí)，至少一種該不良介質(zhì)是對該鏈段A和該鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。
9.一種水性墨，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2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和1，1，1-三羥甲基丙烷組成的組中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種包括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)將其長時(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)溶劑包括對在具有羥基的聚合物中未吸附在顏料上的聚合物的不良介質(zhì)，并且其中當(dāng)構(gòu)成在具有羥基的聚合物中未吸附在顏料上的聚合物的鏈段由具有羥基的鏈段A和不具有羥基的鏈段B組成時(shí)，至少一種該不良介質(zhì)是對鏈段A和鏈段B的其中一種的優(yōu)良介質(zhì)。
文檔編號B41J2/01GK1955236SQ2006101501
公開日2007年5月2日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月28日
發(fā)明者今井貴志, 袴田慎一, 森部鐮志, 宇田川正子 申請人:佳能株式會社