專利名稱：記錄墨水、墨水盒、噴墨記錄裝置、噴墨記錄方法和墨水記錄品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及記錄墨水，所述墨水在打印時不產(chǎn)生頭部堵塞的情況下具有優(yōu)異的排放穩(wěn)定性，使得得到具有良好的圖像保留能力如防水性和光穩(wěn)定性等的圖像產(chǎn)品，并且所述墨水能夠獲得在普通紙上以及在專用記錄紙上有良好色調的高質量圖像；本發(fā)明還涉及墨水盒、噴墨記錄裝置、噴墨記錄方法和墨水記錄品。
背景技術：
近來，噴墨式打印機由于其有益的性能如低噪音和低運行成本已經(jīng)迅速地得到推廣，并且可在普通紙上打印的彩色打印機已被積極地投入市場。然而，對于這些噴墨式打印機，滿足全部所需性能如圖像的色彩再現(xiàn)性、耐久性、光穩(wěn)定性、干燥性能、拉毛和色彩滲出(color bleed)、雙面打印、排放穩(wěn)定性等是很難的，因此對應于各優(yōu)選性能的墨水被選擇性地替代使用。
通常，噴墨式打印機的墨水主要由水組成，并且含有著色劑以及潤濕劑，所述潤濕劑例如甘油等用于抗堵塞。染料因為其優(yōu)異的顏色產(chǎn)生性能和穩(wěn)定性而被用作著色劑。然而，由染料墨水產(chǎn)生的圖像的光穩(wěn)定性和防水性等并不令人滿意。防水性可以通過升級含有墨水吸收劑層的噴墨記錄紙而改善，然而，對于普通紙卻不能令人滿意。
近來，正在研究將顏料墨水用作著色劑，其中如有機顏料、炭黑等的顏料代替染料，使用表面活性劑或分散劑減小顆粒并分散在介質如水中。例如，公開在專利文獻1和2中用于改善排放穩(wěn)定性的方法，其中使用特定的分散劑將有機顏料減小為50nm或更小直徑的顆粒。以及公開在專利文獻3中的使用特定有機顏料和陰離子分散劑的用于噴墨打印的墨水。
然而，使用任何分散劑對使有機顏料小于初始顆粒是沒有幫助的，并且在不使色調變差的情況下使有機顏料的初使粒徑為50nm或更小幾乎是不可能的。當使用低分子分散劑時，抗刮性和防水性降低，而當使用高分子分散劑時，抗刮性和防水性不足。
因為噴墨記錄需要從噴墨記錄頭的微型噴嘴穩(wěn)定地排放墨滴，應避免由噴墨記錄頭的孔干燥所引起的墨水固化。然而，當分散有機顏料的墨水用于噴墨記錄時，可能發(fā)生墨水堵塞或沒有排放。尤其當打印長時間中止時，可能發(fā)生噴嘴堵塞等，變稠的墨水可能會沉積在維護機構中，所述維護機構如噴嘴帽或吸管內(nèi)部，防礙維護機構起作用。此外，當打印暫時中止時，或對應于打印文件空白或具有空白的圖像的空白的噴嘴暫停時，由于墨滴噴射方向的扭曲引起大量問題，如打印失敗(間歇排放失敗)。
有機顏料的其他分散法包括表面改良顏料墨水，其中顏料顆粒的表面可以通過用羧基、羰基、砜基和羥基等對其改性并賦予親水性能來在沒有分散劑的情況下穩(wěn)定的分散。已開發(fā)了表面改良炭黑，該表面改良炭黑是一種黑色顏料墨水，其中通過將親水基團引入到碳的表面上使顏料顆?？梢栽跊]有分散劑的情況下被穩(wěn)定地分散。還開發(fā)了彩色顏料墨水，其中顏料顆?？梢詻]有分散劑的情況下被穩(wěn)定地分散。然而，這些表面改良的顏料墨水在普通紙或專用光澤紙上的抗刮性和防水性不足。
為解決這些問題，建議使用利用微囊或乳液型分散元件的噴墨墨水，其中顏料顆粒被樹脂涂覆。在這樣的建議中，因為顏料顆粒被樹脂堅固地涂覆，因此可以長時間的穩(wěn)定分散并在某種程度上改善了排出穩(wěn)定性，然而，即使用初始粒徑為50nm～100nm的顏料涂覆也難以將分散粒徑減小到100nm或更小。
在專利文獻4和5中建議了一種噴墨墨水，其中所含著色材料的粒徑通過將染料連接到金屬氧化物表面并用含有離子基的有機化合物涂覆該表面而被制成均勻的納米尺寸。通過該建議，相比利用染料的墨水，在某種程度上改善了防水性，然而，該染料墨水的光穩(wěn)定性變差，因此不適于實際應用。
如果分散劑用于分散以上顏料，或如果使顏料的表面親水，可以使用將聚合物加入墨水以彌補防水性和抗刮性不足的方法，然而，用可溶性聚合物不可能獲得足夠的防水性。為此，建議使用可分散于水中的聚合物顆粒的方法。然而，如果可分散于水的聚合物顆粒在打印之后仍以顆粒形式保留在墨水記錄品上，則該顆?？梢匀菀椎卦俜稚⒂谒校虼朔浪圆粔?。
近來，建議使用復合顏料，其中有機顏料被涂覆到無機顏料顆粒的周圍。如果使用約5nm～50nm的無機顏料顆粒作為芯材料，即使使用有機顏料涂覆也可以獲得低于100nm的著色顏料。正如在專利文獻6和7中所公開的，已經(jīng)建議并實際應用了10nm～20nm的復合顏料著色材料。如在專利文獻8和9中所公開的，也建議了將這些復合顏料顆粒應用到染料或噴墨墨水中。然而，這些墨水不含有固定(fixing)用的樹脂，并且墨水記錄的防水性和抗刮性不足。
含有聚合物的墨水組合物的實例包括如專利文獻10中所述的墨水，其中顏料和聚合物乳液分散在水中；如專利文獻11中所述的墨水，其中顏料分散在不溶于水的聚合物乳液/分散體中；和如專利文獻12所述的墨水，該墨水使用具有特定成膜溫度的乳液。
為改善復合顏料顆粒的固定能力，專利文獻8、9、13、14、15、16、17和18中提出了建議。在一些建議中，使用了利用高分子分散劑賦予分散劑固定功能的方法，然而，因為高分子分散劑是高度水溶性的，盡管抗刮性可處于足夠的水平，但不能獲得足夠的防水性。
此外，在專利文獻19中建議了利用這些復合顏料顆粒用于改善墨水記錄防水性的含有乳化樹脂的墨水。然而，因為該乳化樹脂是可分散于水的，當墨水記錄品弄濕時它被再分散；因此不能防止著色材料顏料顆粒的流出。
專利文獻1日本專利申請公開(JP-A)No.09-263720專利文獻2JP-ANo.09-263722專利文獻3JP-A No.2002-088286專利文獻4JP-ANo.11-166127專利文獻5JP-ANo.2001-192582專利文獻6JP-ANo.2002-146231專利文獻7JP-ANo.2002-161221專利文獻8JP-A-No.2003-049096專利文獻9JP-ANo.2003-055591專利文獻10 JP-ANo.62-001426專利文獻11 JP-ANo.55-157668專利文獻12 JP-ANo.01-217088專利文獻13 JP-ANo.2003-105229專利文獻14 JP-ANo.2003-171594專利文獻15 JP-ANo.2003-192938專利文獻16 JP-ANo.2003-327866
專利文獻17JP-ANo.2003-268278專利文獻18JP-ANo.2003-327880專利文獻19JP-ANo.2003-049097發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供在打印的時候沒有頭部堵塞的情況下具有優(yōu)異的排出穩(wěn)定性的記錄墨水，使得圖像產(chǎn)生良好的圖像保留能力，如防水性和光穩(wěn)定性等，并能夠在普通紙上以及在專用記錄紙上獲得具有良好色調的高質量圖像；本發(fā)明的目的還在于提供分別利用該記錄墨水的墨水盒、噴墨記錄方法、噴墨記錄裝置和墨水記錄品。
本發(fā)明的記錄墨水包含著色材料顆粒、聚合物顆粒、水溶性溶劑和水，其中著色材料顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒。
由于本發(fā)明的記錄墨水包含無機/有機復合顏料和聚合物顆粒，因此可以提供優(yōu)異的色彩產(chǎn)生性能、光穩(wěn)定性、耐磨性和防水性的噴墨墨水記錄品。
本發(fā)明的記錄墨水的優(yōu)選方面為無機顏料顆粒是選自二氧化鈦顆粒、二氧化硅顆粒、氧化鋁顆粒、氧化鐵顆粒、氫氧化鐵顆粒和氧化錫顆粒的至少一種；有機顏料是選自苯胺黑顏料、酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、單偶氮黃色顏料、雙偶氮黃色顏料和雜環(huán)黃色顏料的至少一種；著色材料顆粒分散在水中，并且水含有陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑中的至少一種；以及所述陰離子表面活性劑是一種由下式(1)表示的陰離子表面活性劑。
式(1)式(1)中，R1表示烷基、芐基、苯乙烯基、聯(lián)苯乙烯基。R2表示氫原子、烷基或苯乙烯基?！癹”表示5～20的整數(shù)。M1表示堿金屬、銨、鏻或烷醇胺。
本發(fā)明的記錄墨水，通過采用無機顏料，可以提供具有優(yōu)異光穩(wěn)定性的小直徑顆粒的無機/有機復合顏料。另外，通過采用有機顏料，可以提供優(yōu)異光穩(wěn)定性的無機/有機復合顏料。通過采用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑，可以提供優(yōu)異排出穩(wěn)定性的墨水。通過采用式(1)中的磺酸化合物，分散體顆?？梢员环刍⑶铱梢蕴峁﹥?yōu)異排出穩(wěn)定性的墨水。此外，通過引入親水基到顆粒表面上，分散體顆?？梢员环刍?，并且可以提供優(yōu)異排出穩(wěn)定性的墨水。
本發(fā)明的記錄墨水的優(yōu)選方面為羧基、羰基、砜基和羥基中的一種鍵合到著色材料顆粒的表面上，并且該著色材料顆粒分散在水中；著色材料顆粒的體積平均粒徑是5nm～100nm；聚合物顆粒包括打印到記錄介質上之后的成膜性能，并且該聚合物顆粒的最低成膜溫度是30℃或更低；聚合物顆粒含有在打印到記錄介質上之后的自交聯(lián)性能；聚合物顆粒的體積平均粒徑是5nm～200nm；水溶性溶劑是甘油、二甘醇、1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇中的至少一種；包含碳數(shù)8或以上的多元醇化合物和二醇醚化合物中的一種；包含pH控制劑并且該pH控制劑是醇胺、堿金屬氫氧化物、氫氧化銨、氫氧化鱗和堿金屬碳酸鹽中的至少一種，并且pH是7或以上且低于11；表面張力是35mN/m或更低；以及墨水是選自青色墨水、品紅色墨水、黃色墨水和黑色墨水的至少一種。
本發(fā)明的記錄墨水，通過調節(jié)著色材料顆粒的體積平均粒徑為5nm～100nm，可以改善顯色能力。調節(jié)聚合物顆粒的體積平均粒徑為5nm～200nm將提供具有優(yōu)異排出穩(wěn)定性的墨水。通過具有最低成膜溫度為30℃或更低的聚合物顆粒，可以提供在室溫下具有優(yōu)異耐磨性和防水性的墨水記錄品。此外，通過具有自交聯(lián)性能的聚合物顆粒可以提供具有優(yōu)異耐磨性和防水性的墨水記錄品。通過采用甘油、二甘醇、1，3-丁二醇或3-甲基-1，3-丁二醇作為水溶性溶劑還可以提供具有優(yōu)異排出穩(wěn)定性的墨水。此外，通過含有碳數(shù)8或以上的多元醇或二醇醚可以改善顯色能力。另外，含有陰離子或非離子表面活性劑會降低表面張力和改善顯色能力以及排出穩(wěn)定性，而且具有pH為7或以上且低于11使得可以獲得穩(wěn)定的分散條件和排出穩(wěn)定性。同樣地，調節(jié)表面張力到35mN/m或更低可以在改善顯色能力和排出穩(wěn)定性方面提供優(yōu)點。
本發(fā)明的噴墨盒包含在容器中的本發(fā)明的記錄墨水。
本發(fā)明的噴墨記錄裝置包括墨滴排出單元，所述墨滴排出單元構造成通過激勵本發(fā)明的記錄墨水來排出記錄墨滴以形成圖像。
在本發(fā)明的噴墨記錄裝置方面，該激勵優(yōu)選是至少一種選自熱、壓力、振動和光的激勵。
噴墨記錄方法包括通過激勵本發(fā)明的記錄墨水來排出墨滴以形成圖像。
在本發(fā)明的噴墨記錄方法方面，該激勵優(yōu)選是至少一種選自熱、壓力、振動和光的激勵。
通過本發(fā)明的噴墨記錄方法，可以提供具有優(yōu)異的顯色能力、光穩(wěn)定性、耐磨性和防水性的墨水記錄品。在本發(fā)明中，通過對墨水施加熱能以激勵墨滴排出，本發(fā)明的記錄墨水可以穩(wěn)定地排出。通過對墨水施加熱動能來進行墨滴的排出，本發(fā)明的記錄墨水可以穩(wěn)定的排出。
本發(fā)明的墨水記錄品包括使用本發(fā)明的記錄墨水在記錄介質上形成的圖像。本發(fā)明的墨水記錄品提供優(yōu)異的顯色能力、光穩(wěn)定性、耐磨性和防水性的優(yōu)點。


圖1是配備了含有本發(fā)明記錄墨水的墨水盒的示范性串聯(lián)型噴墨記錄裝置的前視圖。
圖2是在安裝到噴墨記錄裝置前的示范性墨水盒的外部透視圖。
圖3是本發(fā)明示范性墨水盒的前視截面圖。
圖4是與記錄頭形成一體的示范性記錄單元的外部透視圖。
本發(fā)明的最佳實施方式(記錄墨水)本發(fā)明的記錄墨水包括著色材料顆粒、聚合物顆粒、水溶性溶劑、水和根據(jù)需要的其它組分，其中所述著色顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒。
-著色材料顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒-著色材料顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒，該著色材料顆?？梢酝ㄟ^如在無機顏料顆粒存在下沉積有機顏料、機械混合、研磨以及粉碎無機/有機顏料等方法來生產(chǎn)。例如，當用熱穩(wěn)定的有機顏料涂覆時可以使用化學氣相沉積技術。此外，通過在無機顏料顆粒和有機顏料之間放置由聚硅氧烷和烷基硅烷產(chǎn)生的有機硅烷化合物層，將提高二者的粘合性。
無機顏料顆粒的實例包括二氧化鈦顆粒、二氧化硅顆粒、氧化鋁顆粒，氧化鐵顆粒、氫氧化鐵顆粒、氧化錫顆粒等。無機顏料顆粒的特征優(yōu)選為具有小的長寬比，并且更優(yōu)選為球形。在將著色的著色材料連接到表面上時，無機顏料顆粒的顏色優(yōu)選是透明的或白色，然而，當黑色材料連接到表面上時，可以使用黑色無機顏料。
無機顏料顆粒的初始體積粒徑，可被稱為“初始粒徑”，優(yōu)選是100nm或更小，并且更優(yōu)選是5nm～50nm。
有機顏料的實例包括作為黑色顏料的苯胺黑；作為彩色顏料的蒽醌、酞菁藍、酞菁綠，雙偶氮(diaso)、單偶氮、pyranthoron、苝、雜環(huán)黃、喹吖啶酮、(硫)靛青等。
上述物質中，從顯色能力來看，特別優(yōu)選酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、單偶氮黃顏料、雙偶氮黃顏料和雜環(huán)黃顏料。
酞菁顏料包括銅酞菁藍及其衍生物(C.I.顏料藍15:3，15:4)、鋁酞菁等。
喹吖啶酮顏料的實例包括C.I.顏料橙48、C.I.顏料橙49、C.I.顏料紅122、C.I.顏料紅192、C.I.顏料紅202、C.I.顏料紅206、C.I.顏料紅207、C.I.顏料紅209、C.I.顏料紫19、C.I.顏料紫42等。
單偶氮黃顏料的實例包括C.I.顏料黃74、C.I.顏料黃109、C.I.顏料黃128、C.I.料黃151等。
雙偶氮黃顏料的實例包括C.I.顏料黃14、C.I.顏料黃16、C.I.顏料黃17等。
雜環(huán)黃顏料的實例包括C.I顏料黃117、C.I.顏料黃138等。
其它著色顏料可以在由染匠和染工協(xié)會(Society of Dyers andColourists)(1982)出版的“The Colour Index”第三版中找到。
無機顏料顆粒與作為著色材料的有機顏料或炭黑的質量比，無機顏料顆粒著色材料，優(yōu)選是3∶1～1∶3并且更優(yōu)選是3∶2～1∶2。如果著色材料的質量比小，顯色能力或著色力會變差，如果著色材料的質量比提高，透明度或色調會變差。
涂覆了有機顏料或炭黑的無機顏料顆粒的著色材料顆粒的實例包括Toda Kogyo Corporation制造的復合材料，如二氧化硅/炭黑復合材料、二氧化硅/酞菁C.I.顏料藍15:3復合材料、二氧化硅/雙偶氮黃復合材料、二氧化硅/喹吖啶酮C.I.顏料紅122復合材料等。這些實例的初始粒徑小，因此適合使用。
如果初始粒徑為20nm的無機顏料顆粒用等量的有機顏料涂覆，該顏料的初始粒徑變?yōu)榧s25nm。如果該顏料可以使用合適的分散劑分散入初始顆粒，則可以生產(chǎn)分散粒徑為25nm的極細顏料分散墨水。
在復合顏料中，表面上的有機顏料不是唯一對分散起作用的物質，中間的無機顏料性能對分散的作用通過約2.5nm厚的有機顏料薄膜也變得顯然，選擇可以同時分散和穩(wěn)定化兩種組分的分散劑是困難的。然而，使用由下式(1)表示的化合物可以穩(wěn)定地分散無機/有機復合顏料像初始粒徑一樣接近。
式(1)式(1)中，R1表示烷基、芐基、苯乙烯基或聯(lián)苯乙烯基。烷基的實例包括碳數(shù)1～12的直鏈或帶支鏈的烷基。
R2表示氫原子、芐基或苯乙烯基。烷基實例包括碳數(shù)1～12的直鏈或帶支鏈的烷基。
“j”表示5～20的整數(shù)。M1表示堿金屬、銨、鏻或烷醇胺。
陰離子表面活性劑的實例包括聚氧化乙烯烷基醚乙酸酯、十二烷基苯磺酸酯、月桂酸鈉、聚氧化乙烯烷基醚磺酸酯、油酸鹽、多元羧酸或多元羧酸酯、烷基苯磺酸酯、馬來酸二烷基酯磺酸或馬來酸二烷基酯磺酸酯等。
由以上式(1)表示的化合物實例如下。
上式中，M1表示NH4或Na。
在分散劑溶于含水介質并且添加其中的無機顏料顆粒包含于有機顏料的著色材料使其變得充分濕潤之后，分散組分可以由使用以下裝置的方法進行，如用于高速攪拌的均化器、如珠磨機和球磨機的使用球的分散捏合機、如輥磨機的使用剪切力的分散捏合機、超聲分散器。然而，經(jīng)過上述捏合和分散步驟之后經(jīng)常會含有大體積的顆粒，引起噴墨噴嘴或進料通道的堵塞，有必要通過過濾器或離心機去除1μm或以上直徑的顆粒。
相對于顏料著色材料的量，使用的分散劑的量優(yōu)選為1質量％～100質量％，并且更優(yōu)選10質量％～50質量％。如果分散劑的量少，則顏料不能充分地粉化，如果分散劑的量過多，則未附著于顏料的過量組分影響墨水性能，導致圖像模糊或防水性和耐磨性變差。本發(fā)明的著色材料顆粒體積平均粒徑優(yōu)選是5nm～100nm并且更優(yōu)選為5nm～50nm。
分散顆粒在記錄墨水中的含量，從結合顏料和分散劑的固體成分來看，優(yōu)選是2質量％～20質量％，并且更優(yōu)選為4質量％～15質量％。墨水中著色材料顆粒的含量優(yōu)選為1質量％～20質量％，并且更優(yōu)選為2質量％～15質量％。
在本發(fā)明中，優(yōu)選使用其中表面通過羧基、羰基、砜基、羥基等親水化處理并分散在水中的著色材料顏料顆粒。表面可以通過已知的方法如氧化、偶氮反應、等離子體處理等進行處理。
盡管使用本發(fā)明的記錄墨水的記錄品僅含約一半的著色材料如有機顏料或炭黑等，然而相比僅含有機顏料或炭黑的墨水，它顯示出幾乎70％～90％的著色力。因此，通過提高墨水中的顏料密度約10％～30％，可以獲得圖像密度幾乎等于僅含有機顏料或炭黑的墨水的墨水記錄品。在彩色墨水記錄品中，色彩的亮度(發(fā)光度)和鮮亮度(vividness)(飽和度)可以使用本發(fā)明的復合顏料有效地提高。具體地說，它對用于噴墨記錄介質的打印攝影圖像的光澤紙是非常有效的，所獲得的鮮亮的圖像幾乎等于使用染料墨水的墨水記錄品。
-聚合物顆粒-聚合物顆粒的成膜性能是指當聚合物顆粒分散在水中以形成乳液時，隨著含水乳液的水份蒸發(fā)，形成了樹脂膜。類似地，在加入聚合物顆粒的墨水組合物中，通過蒸法揮發(fā)性元素形成的膜堅固地將墨水中的著色材料顏料固定到記錄介質上。因此可以獲得具有優(yōu)異抗刮性和防水性的圖像。
因為聚合物顆粒在室溫下形成膜，因此優(yōu)選具有30℃或更低的最低成膜溫度，并且更優(yōu)選為10℃或更低。
這里所述的最低成膜溫度是當溫度上升時，通過將聚合物顆粒分散于水中而獲得的聚合物乳液在如鋁的金屬板上流鑄時形成順序透明膜的最低溫度。
聚合物顆粒的體積平均粒徑優(yōu)選是5nm～200nm，并且更優(yōu)選是10nm～100nm。
可以使用單顆粒結構的聚合物顆粒。例如，在成膜過程中由水分蒸發(fā)引起乳液間熔合的情況下，在乳液顆粒中具有烷氧基甲硅烷基引起與殘余水接觸，硅烷醇基由水解形成。此外，硅烷醇基和殘留的烷氧基甲硅烷基之間的反應或硅烷醇基之間的反應結果是通過硅氧烷鍵合形成了堅實的交聯(lián)結構。這種在成膜中不加入固化劑的情況下反應在共存于聚合物顆粒中的反應活性官能團之間進行以形成網(wǎng)絡的性能，在本發(fā)明中被稱作“自交聯(lián)性能”。
另一方面，也可以使用具有芯殼結構的聚合物顆粒，所述芯殼結構由芯部分和圍繞的殼部分組成。“芯殼結構”被定義為“兩種或以上的不同組成的聚合物以相分離狀態(tài)存在于顆粒中的情況”。因此，殼部分覆蓋一部分芯的情況，以及殼部分完全覆蓋芯的情況都是可能的?；蛘?，一部分殼部分聚合物在芯顆粒中形成疇(domain)的情況也是可能的。此外，在芯部分和殼部分之間含有不同組成的一層或多層三層或以上的多層結構。
聚合物顆?？梢杂梢阎姆椒ㄈ缇酆洗呋退械娜橐壕酆隙@得，其中存在不飽和乙烯基單體等乳化劑。
聚合物顆粒在記錄墨水中的含量優(yōu)選為0.5質量％～20質量％，并且更優(yōu)選為1質量％～5質量％。如果該含量低于0.5質量％，抗刮性和防水性不能令人滿意的。如果該含量大于20質量％，由于干燥引起的粘度增加或通過聚合物組分的固定引起的噴嘴堵塞，使得墨水排放變得不穩(wěn)定。
-水溶性溶劑-本發(fā)明的墨水使用水作為液體介質；然而，使用水溶性溶劑以便防止墨水干燥和改善分散穩(wěn)定性等。水溶性的溶劑可結合使用。
水溶性溶劑的實例包括多元醇、多元醇烷基醚、多元醇芳基醚、含氮雜環(huán)化合物、酰胺、胺、含硫化合物如碳酸異丙烯酯、碳酸亞乙酯等。
多元醇的實例包括甘油、二甘醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇、三甘醇、丙二醇、雙丙二醇、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、乙二醇、三丙二醇、四甘醇、己二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、甘油、1，2，6-己三醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇、petriol等。
多元醇烷基醚的實例包括二甘醇單乙基醚、二甘醇單丁基醚、二甘醇單甲基醚、二甘醇單乙基醚、二甘醇單丁基醚、四甘醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚等。
多元醇芳基醚的實例包括乙二醇單苯基醚、乙二醇單芐基醚等。
含氮雜環(huán)化合物的實例包括2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羥乙基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑二酮、ε-己內(nèi)酰胺、γ-丁內(nèi)酯等。
酰胺的實例包括甲酰胺、N-甲基甲酰胺、N，N-二甲基甲酰胺等。
胺的實例包括單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、單乙胺、二乙胺、三乙基胺等。
含硫化合物的實例包括二甲亞砜、環(huán)丁砜、硫二乙醇(thiodiethanol)等。
這些有機溶劑中，甘油、二甘醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇是特別優(yōu)選的。這些溶劑在溶解度以及防止由水蒸發(fā)引起的噴射質量缺陷方面具有有益的效果。
糖也是優(yōu)選的。糖的實例包括單糖、二糖、低聚糖(包括三糖和四糖)和多糖。具體實例包括葡萄糖、甘露糖、果糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、麥芽糖、纖維二糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、麥芽丙糖等。
這里所述的多糖被定義為廣義上的糖，它含有廣泛地存在于自然界的物質，如α-環(huán)糊精、纖維素等。
這些糖的衍生物包括上述糖的還原糖，如由下列通式表示的糖醇HOCH2(CHOH)nCH2OH，其中“n”表示2～5的整數(shù)，糖類如醛糖酸、糖醛酸等，氨基酸、硫代酸等。其中，糖醇是優(yōu)選的，其具體實例包括麥芽糖醇、山梨糖醇等。
著色材料顆粒與水溶性溶劑的比率顯著地影響自頭部的排出穩(wěn)定性。如果潤濕劑的共混量較小，即使顏料的固體含量大，水蒸發(fā)也會在靠近噴嘴的墨水彎月面進行并會導致排出失敗。
具體地說，使用甘油、二甘醇、1，3-丁二醇、3-甲基-1，3-丁二醇作為水溶性溶劑將可以生產(chǎn)具有優(yōu)異保藏穩(wěn)定性和排放穩(wěn)定性的墨水。
水可溶性溶劑的共混量優(yōu)選是10質量％～50質量％。潤濕劑與包括分散劑的顏料顆粒固體成分的比率優(yōu)選是0.67～12.5，并且更優(yōu)選為1.0～6.0，和最優(yōu)選2.0～4.0。該范圍內(nèi)的記錄墨水在干燥性能、保存試驗或可靠性試驗中提供非常地有利的結果。
加入墨水中滲透劑會在墨滴降落到如紙的記錄介質上之后減少表面張力并加速滲入記錄介質內(nèi)，并且還可能減少拉毛或滲色。本發(fā)明表面張力的合適范圍是35mN/m或更低。通常來說，陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑用作滲透劑，并且基于著色材料的類型和潤濕劑和水溶性有機溶劑的組合來選擇不影響分散穩(wěn)定性的表面活性劑。
陰離子表面活性劑的實例包括聚氧化乙烯烷基醚乙酸酯、十二烷基苯磺酸酯、月桂酸鈉、聚氧化乙烯烷基醚磺酸酯等。
非離子表面活性劑的實例包括多元醇、二醇醚、聚氧化乙烯烷基醚、聚氧化乙烯烷基酯、聚氧化乙烯脫水山梨醇脂肪酸酯、聚氧化乙烯烷基苯基醚、聚氧化乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、乙炔乙二醇等。
乙炔乙二醇表面活性劑的實例包括乙炔乙二醇如2，4，7，9-四甲基-5-dithine-4，7-二醇、3，6-二甲基-4-辛炔-3，6-二醇、3，5-二甲基-1-己烷-3-醇等。具體實例包括購自Air Products and Chemicals Inc.的Surfynol 104、82、465、485或TG，其中，Surfynol 465，104或TG由于顯示出合適的打印質量而是優(yōu)選的。
表面活性劑可以單獨使用或組合使用。
具體地說，使用碳數(shù)為8或以上且11或以下的多元醇化合物、2-乙基-1，3-己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇，或由下式(2)～(7)表示的表面活性劑將提供更適宜的打印質量。
R2-O-(CH2CH2O)mCH2COOM2式(2)式(2)中，R2表示可帶支鏈的碳數(shù)為6～14的烷基，“m”表示3～12的整數(shù)。M2表示堿金屬、季銨、季鏻或烷醇胺。
式(3)式(3)中，R3表示帶支鏈的碳數(shù)為5～16的烷基。M3表示堿金屬、季銨、季鏻或烷醇胺。
式(4)式(4)中，R表示具有可被取代的碳鏈的碳數(shù)為6～14的基團?！発”表示5～20的整數(shù)。
R5-(OCH2CH2)1OH式(5)式(5)中，R5表示具有可被取代的碳鏈的碳數(shù)6～14的基團?！?”表示5～20的整數(shù)。
或 式(6’)式(6)或(6’)中，R’表示具有碳鏈的碳數(shù)為6～14基團?！癿”和“n”各表示0～20的整數(shù)。
式(7)式(7)中，“p”和“q”各表示0～40的整數(shù)。
用于本發(fā)明的復合顏料當用陰離子分散劑捏合/分散于水中時具有強烈顯示出酸性的傾向。分散在含水介質中的復合顏料顆粒表面用陰離子分散劑覆蓋，因此被充負電，然而，因為全部墨水顯示出酸性，介質本身被充正電，因此顆粒表面的負電荷傾向于得到中和。這樣的條件引起了分散顆粒的聚集，所述聚集可能引起排出失敗。通過加入pH控制劑并保持堿性狀態(tài)以穩(wěn)定分散體可以使分散穩(wěn)定。記錄墨水的pH優(yōu)選是7或更高且低于11。如果pH是11或更高，大量噴墨頭的材料或墨水進料單元融化，引起如墨水變成、滲漏或排出失敗等問題。
當顏料與分散劑在水中捏合/分散時加入pH控制劑與捏合/分散之后將其與添加劑如潤濕劑、滲透劑等一起加入相比是更優(yōu)選。這是因為加入某些pH控制劑會破壞分散。
pH控制劑的實例包括醇胺、堿金屬氫氧化物、氫氧化銨、氫氧化鏻、堿金屬碳酸鹽等。
醇胺的實例包括二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇等。
堿金屬氫氧化物的實例包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀等。
氫氧化銨的實例包括氫氧化銨、氫氧化季銨、氫氧化季磷等。
堿金屬碳酸鹽的實例包括碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀等。
根據(jù)需要，沉淀(cogation)防止劑可以加到記錄墨水中。
這里所述的沉淀被定義為當記錄液體受熱時其中記錄液體組分變差且變差的組分附著到加熱器上的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是與熱型頭部有關的失效，所述熱型頭部中電流施加到加熱器以瞬時加熱記錄液體，該記錄液體利用記錄液體的發(fā)泡能力排出。
當沉淀發(fā)生時，通過加熱器的加熱沒有適當?shù)仄鹱饔?，排出能力被削弱或最壞時記錄液體完全不能排出。為此，可將沉淀防止劑加入到可用于本發(fā)明的記錄液體中以防止沉淀。
沉淀防止劑的實例包括多磷酸、多氨基羧酸、醛糖酸、羥基羧酸、多元醇磷酸酯及其鹽，或具有氨基的酸和/或鹽、具有甲基或亞甲基和羧基的酸的銨鹽等。
多磷酸的實例包括自燃酸(pyrophoric acid)、三聚磷酸、六偏磷酸等。
多氨基羧酸的實例包括重碳酸鹽如草酸、丙二酸、丁二酸、戊二酸等，乙二胺四乙酸酯、亞氨基二乙酸、次氮基三乙酸酯等。
醛糖酸的實例包括乙醇酸、甘油酸、葡糖酸、半乳糖酸、葡庚糖酸鹽等。
羥基羧酸，又名氫氧基羧酸的實例包括檸檬酸、蘋果酸、乳酸、乙醇酸、甘油酸、扁桃酸、酒石酸等。
多元醇磷酸酯的實例包括α-甘油磷酸、β-甘油磷酸等。
這些實例當中，羥基羧酸，又名氫氧基羧酸，如檸檬酸，葡糖酸(也以δ-葡糖酸內(nèi)酯和固體γ-葡糖酸內(nèi)酯形式存在)、蘋果酸、乳酸、乙醇酸、酒石酸等，α-甘油磷酸和β-甘油磷酸等因為它們在水中的高溶解度而是優(yōu)選的，檸檬酸和葡糖酸是特別優(yōu)選的。這些化合物可以酸或鹽的形式使用。尤其是，它們可以以堿金屬鹽、銨鹽、有機胺鹽的形式使用如三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、三異丙醇胺等。
當使用鹽時，市售的鹽形式的化合物可以直接使用，或通過加入堿性化學品生產(chǎn)的有機酸鹽也可以使用。用于生產(chǎn)有機酸鹽的堿性化學品實例包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、銨水(氫氧化銨)、有機胺如三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化四正丙基銨等。這些有機酸鹽中，銨鹽是特別優(yōu)選的。
沉淀防止劑可以單獨使用或與以上列出的化合物并用。沉淀防止劑的總含量相對于記錄墨水的總量優(yōu)選是0.005質量％～20質量％，并且更優(yōu)選0.05質量％～12質量％。保持含量在該范圍內(nèi)將可以獲得顯著地減少沉淀的墨水，并且該墨水與下述的具有氨基的酸和/或鹽共存時可以防止記錄頭的噴嘴堵塞。
具有氨基的酸和/或鹽的實例包括氨基磺酸(又名胺磺酰基酸)、氨基甲烷磺酸、?；撬?又名2-氨基乙烷磺酸)、氨基甲酸、甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯基丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、蘇氨酸、色氨酸、纈氨酸、甲硫氨酸、辣氨酸等。這些實例當中，具有砜基的化合物是優(yōu)選的，因為其高水溶解度和對頭部的使用壽命的改善效果。此類化合物的實例包括氨基磺酸(又名胺磺酰基酸)、氨基甲烷磺酸酸、?；撬?又名2-氨基乙烷磺酸)。其中，?；撬?又名2-氨基乙烷磺酸)是特別優(yōu)選的，因為它容易獲得。
當使用具有氨基的酸和/或鹽時，市售的鹽形式的化合物可以直接使用，或可以使用由加入堿性化學品生產(chǎn)的有機酸鹽。用于生產(chǎn)有機酸鹽的堿性化學品的實例包括氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、銨水(氫氧化銨)、有機胺如三乙醇胺、二乙醇胺、單乙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺、氫氧化四甲銨、氫氧化四乙銨、氫氧化四正丙銨等。其中，具有氨基的有機酸銨鹽是特別優(yōu)選的。
這些化合物可以單獨或組合使用。具有氨基的酸和/或鹽的總含量相對于記錄墨水的總量優(yōu)選是0.005質量％～20質量％，并且更優(yōu)選是0.05質量％～12質量％。保持含量在該范圍內(nèi)將可以獲得顯著地減少沉淀的墨水，并且該墨水當與多磷酸、多氨基羧酸、醛糖酸、羥基羧酸、多元醇磷酸酯及其鹽共存時可以防止記錄頭的噴嘴堵塞。
對于本發(fā)明的墨水，多磷酸、多氨基羧酸、醛糖酸、羥基羧酸、多元醇磷酸酯及其鹽在墨水中的含量相對于具有氨基的酸和/或鹽的總含量的質量比率優(yōu)選是20∶1～1∶20。如果該比率處于該范圍內(nèi)，減少加熱器的沉淀的效應作用令人滿意，并且有效防止了加熱器最外層表面的損壞。
具有甲基或亞甲基和羧基的酸的銨鹽優(yōu)選幾乎對墨水色調無光學影響的那種。換句話說，優(yōu)選酸本身的溶液至少是非光學著色的。一個酸分子內(nèi)的碳數(shù)優(yōu)選是10或更少，一個分子內(nèi)的氧數(shù)優(yōu)選是3～6。此類酸的實例包括丙二酸、丁二酸、戊二酸、己二酸、乳酸、蘋果酸、天冬氨酸、谷氨酸等。
上述的具有甲基或亞甲基和羧基的酸的銨鹽可以單獨使用或并用。從足夠的沉淀減少效應或進行適當?shù)膰娔酱蛴?如很少發(fā)生噴墨記錄頭的堵塞等)來看，至少一種選自具有甲基或亞甲基和羧基的酸的銨鹽化合物的總含量相對于記錄墨水的總量優(yōu)選是0.005質量％～20質量％，并且更優(yōu)選是0.05質量％～15質量％。
為防止沉淀，在記錄液體中控制磷濃度也是有效的。通過控制磷濃度到500ppm或更少，即使在墨水長期儲存之后可以有效地防止沉淀，并且所獲得的穩(wěn)定的墨水排放導致穩(wěn)定的高質量圖像。
當磷濃度高時，導致快速減少排放量的加速在加熱器上沉淀的機理認為是如下的。墨水中無機磷化合物通過噴嘴內(nèi)部的加熱器加熱，與墨水內(nèi)洗脫的鈣形成化合物，或墨水潤濕的材料如噴嘴、槽等連接到加熱器上。因為磷和鈣的化合物(磷酸鈣、羥基磷灰石等)是非常硬且難溶性的，一旦附著于加熱器不能再溶解或分離，通過空化作用已經(jīng)分離或再溶解的燃燒沉積物傾向于附著到加熱器上。通過該機理，當沒有磷燃燒沉積時不發(fā)生碳燃燒沉積物的積聚，認為是以加快的速度出現(xiàn)并抑制了成泡，因此快速地減少了排放量。由少量磷和鈣燃燒沉積物引起的碳燃燒沉積附著加速的原因尚不清楚；然而，推測為由磷和鈣的燃燒沉積物附著產(chǎn)生的加熱器上的微小粗糙部分引起，其中碳燃燒沉積物穿過所述粗糙部分。
除了上述組分，已知的常規(guī)添加劑如防腐劑/抗真菌劑、螯合劑、防銹劑等可以加到本發(fā)明的墨水中。
防腐劑/抗真菌劑的實例包括脫氫醋酸鈉、山梨酸鈉、2-嘧啶硫醇-1-氧化鈉、苯甲酸鈉、五氯苯酚鈉等。
螯合劑的實例包括乙二胺四乙酸鈉、次氮基三乙酸鈉、羥乙基乙二胺四乙酸鈉、二亞乙基三胺五乙酸鈉、尿咪二醋酸鈉(sodium uramil diacetate)等。
防銹劑的實例包括酸式亞硫酸鹽、硫代硫酸鈉、硫代二甘醇酸銨、二異丙基亞硝酸銨、季戊四醇四硝基酯、亞硝酸二環(huán)己基銨等。
其它添加劑如水溶性的UV射線吸收劑、水溶性的紅外線吸收劑等可以根據(jù)需要添加。
根據(jù)本發(fā)明的記錄墨水顏色沒有限制并且可根據(jù)需要選擇，實例包括青色、品紅色、黃色和黑色。當含有兩種或以上顏色的墨水組件用于記錄時，可以形成多色圖像；當含有全部顏色的墨水組件用于記錄時，可以形成全色圖像。
(墨水盒)本發(fā)明的墨水盒在容器中含有本發(fā)明的記錄墨水和其它根據(jù)需要選擇的合適組分。
容器沒有限制，容器的形狀、構型、尺寸、材料等可以根據(jù)需要選擇，適合的實例包括含有塑料容器、鋁層壓薄膜、樹脂膜等形成的墨囊的容器。
(噴墨記錄裝置和噴墨記錄方法)本發(fā)明的噴墨記錄裝置至少包括墨滴排出單元和根據(jù)需要的其它單元，如激勵產(chǎn)生單元、控制單位等。
本發(fā)明的噴墨記錄方法至少包括墨滴排出步驟和根據(jù)需要的其它單元，如激勵產(chǎn)生單元、控制單位等。
本發(fā)明的噴墨記錄方法優(yōu)選通過本發(fā)明的噴墨記錄裝置進行，墨滴排出步驟優(yōu)選通過墨滴排出單元進行。其它步驟優(yōu)選分別通過其它單元進行。
-墨滴排出步驟和墨滴排出單元-墨滴排出步驟通過激勵記錄墨水排出該記錄墨水形成圖像。墨滴排出單元構造為通過激勵記錄墨水排出該記錄墨水形成圖像。墨滴排出單元沒有特別限制，可以根據(jù)需要選擇，實例可以是各種用于排出墨水的噴嘴。
本發(fā)明中，至少部分液體間格、流體阻力部分、隔膜和噴墨頭的噴嘴部件優(yōu)選由至少含有硅酮或鎳的材料形成。
噴墨噴嘴的直徑優(yōu)選30μm或更小，并且更優(yōu)選1μm～20μm。
例如，激勵可以通過上述標記的激勵產(chǎn)生單元產(chǎn)生。該激勵沒有限制，可以根據(jù)需要選擇。實例包括熱，壓力，振動和光。它們可以單獨使用或并用。其中，熱和壓力是適合的。
具體地說，激勵產(chǎn)生單元的實例包括加熱設備、壓力設備、壓電元件、振動產(chǎn)生設備、超聲產(chǎn)生設備光等，并且尤其是如下例子壓電致動器如壓電元件，基于液和氣之間膜的相變使用電熱傳感器如加熱電阻的熱致動器，基于根據(jù)溫度相變的形狀記憶合金致動器，基于靜電力的靜電致動器等。
記錄墨水排出方面沒有限制并且根據(jù)激勵而不同。如果激勵是由“加熱”產(chǎn)生的，此類方法的例子如將對應于記錄信號的熱能使用熱頭(thermal head)在記錄頭中施加到記錄墨水上，然后通過熱能在記錄墨水中產(chǎn)生氣泡，因此由于氣泡壓力從記錄頭的噴嘴以墨滴的形式噴出記錄墨水?；蛘?，如果激勵是由“壓力”產(chǎn)生，此類方法的例子如將電壓施加到壓電元件上，其粘附在記錄頭墨水流道內(nèi)所謂的壓力室上，引起壓電元件的偏斜，因此減少壓力室的體積，并且從記錄頭的噴嘴以墨滴形式噴出記錄墨水。
記錄墨水排出的墨滴尺寸優(yōu)選是3pl～40pl，噴射速度為5m/s～20m/s，驅動頻率為1kHz或更高，且分辨率為300dpi。
另外，控制單元沒有限制，只要它可以有效地控制單個單元，可以根據(jù)需要選擇。其實例包括程序控制器、計算機等。
以下，本發(fā)明的噴墨記錄方法和噴墨記錄裝置將參考附圖進行解釋，然而，下面僅是一個實例，不應被解釋為是對本發(fā)明范圍的限制。
圖1是示范性串聯(lián)型噴墨記錄裝置的前視圖，該裝置裝有具有含有本發(fā)明的記錄墨水的記錄墨水間格的墨水盒。
在該噴墨記錄裝置的機械工段中，主導桿3和副導桿4以幾乎水平的位置橫向橋接在側板1和2之間，墨盒單元5由主導桿3和副導桿4在主掃描方向上可滑動地支撐。分別排出黃色(Y)墨水、品紅色(M)墨水、青色(C)墨水和黑色(Bk)墨水的四個頭部6以各自的排出側[噴嘴側]6a向下的方式安裝在墨盒單元5上。作為各顏色的墨水進料器的四個墨盒7y、7m、7c和7k裝配在頭部6的上側，墨盒單元5是可更換的。
然后將墨盒單元5附著于同步皮帶11上，所述同步皮帶11在由主掃描馬達旋轉的驅動皮帶輪(驅動同步皮帶輪)9和副驅動皮帶輪(空轉輪)10之間延伸以控制主掃描馬達8和墨盒5的驅動，即，四個頭部6移動進入主掃描方向。
此外，通過在鉤連側板1和2的底板12上安裝副架13和14，輸送輥15可旋轉地放置在副架13和14之間，紙16通過該輸送輥在穿過主掃描方向的直角方向的副掃描方向輸送。副掃描馬達17位于副架14的側面，齒輪18固定在副掃描馬達17的旋轉軸上，齒輪19固定在輸送輥15的軸上以便將旋轉從副掃描馬達17傳輸?shù)捷斔洼?5上。
頭部6的可靠性恢復系統(tǒng)(restorative system for liability)21(以下稱為“副系統(tǒng)”)放置在側板1和副架12之間。副系統(tǒng)21中，保持用于蓋住各頭部6排出側的四個帽單元22的支架23由可搖擺的連接部件24保持，墨盒單元5通過主掃描方向上的運動接觸裝配在支架23上的捕捉部25。支架23隨托架單元5的運動而被升起，噴墨頭6的排出側6a由帽單元22蓋住，墨盒單元5進一步移入打印區(qū)域。然后支架23隨墨盒單元5的運動下降，帽單元22自噴墨頭6的排出側6a上分離。
帽單元22與抽氣泵27經(jīng)由吸氣管26連接同時與經(jīng)由通氣管及通氣泡(air open bulb)通過形成空氣開口而連通。抽氣泵27經(jīng)由排泄管等將吸取的廢溶液排出進入未示于圖中的廢溶液容器。
作為擦拭單元的擦拭刮板28安裝在支架23側面的刮板臂29之上，所述擦拭刮板可以是織物、泡沫體或彈性部件如橡膠等，利用該擦拭刮板來擦拭噴墨頭6的排出側6a。刮板臂29可搖擺地裝配，其通過由驅動單元旋轉的凸輪的旋轉而搖擺。
墨水盒7參考圖2和3解釋。圖2是墨水盒安裝在噴墨記錄裝置上之前的外部透視圖，圖3是墨水盒截面正視圖。
如圖3所示的墨水盒含有墨水吸收劑42，墨盒體41內(nèi)需要的墨水被吸入其中。墨盒體41由接合或沉積閥帽部件44到殼體43的上部寬開口而形成并且可以是例如模制的。墨水吸收劑42由多孔體如聚氨酯泡沫制得，在其被壓縮并插入盒體41中之后吸收墨水。
墨水進料口45形成于墨盒體41的殼體43底部，通過它墨水被供入記錄頭6中，密封環(huán)46接合到墨水進料口45的內(nèi)部圓周側面。通氣口47形成于閥帽部件44之上。
帽部件50附著在墨盒體41上以便在填充前阻擋墨水進料口45以及防止如加滿、輸送或真空包裝時被寬側壁增壓時由于殼體43的壓縮形變引起的墨水滲漏，。
如圖2所示的通氣口47通過所將膜形式的密封部件55連接到閥帽部件44上而被密封，所述膜的氧透過率為100ml/m2或以上。調節(jié)密封部件55的尺寸以便覆蓋形成于通氣口47周圍的多個溝槽以及通氣口47。通過用氧透過率100ml/m2或以上的密封部件55密封通氣口47，以及通過用無孔包裝部件如鋁層壓膜等在減壓下包裝墨水盒7，即使是在填充墨水時或因形成于墨水吸收劑42和墨盒體41之間的空間A(示于圖3)內(nèi)的空氣而使氣體溶于墨水時，墨水內(nèi)的空氣也會經(jīng)由密封部件55排入墨盒體41和包裝部件之間的高真空空間，改善了墨水的脫氣。
其中含有液體的含記錄液體部分以及裝有頭部的記錄墨盒參見圖4的構造示例，通過通過頭部將記錄液體的墨滴排出。
記錄裝置30是串聯(lián)型的，主要部分排列有噴墨頭6、含有從噴墨頭6供入的記錄液的墨水倉41以及帽部件，通過該帽部件將墨水倉41內(nèi)部密封。用于排出記錄液體的大量噴嘴32形成于噴墨頭6上。記錄液體從墨水倉41經(jīng)由墨水進料管(未顯示)導入公共液體室(未示于圖中)并對應于電信號從噴嘴32排出，該電信號通過電極31從記錄裝置體輸入。這種記錄單元在結構上對于通過熱能驅動的經(jīng)濟型頭部是有利的，其被稱為熱型或氣泡型。
從記錄方法如氣泡或熱型等來看，本發(fā)明的記錄墨水改進了對熱元件的潤濕能力，從而僅以小的加入量就可以獲得墨水的排出穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，并且它是高度安全和極其適合的。
盡管實施例僅應用于上述的串聯(lián)型噴墨記錄裝置上，本發(fā)明的記錄液體也適用于裝有線型頭部的噴墨記錄裝置，其中噴嘴以如鋸齒形等有意的順序(voluntary order)排列，密度濃縮到如圖像分辨率一樣或其一部分的程度并且排列成比記錄介質更寬。
這里所述的記錄裝置可以是結合了傳真、掃描儀和電話的多功能裝置以及用于PC或數(shù)字照相機的輸出打印機。
(墨水記錄品)通過本發(fā)明的噴墨記錄裝置和噴墨記錄方法記錄的墨水記錄品是本發(fā)明的墨水記錄品。本發(fā)明的墨水記錄品包括由本發(fā)明的記錄墨水在記錄介質上形成的圖像。
記錄介質沒有限制，可以根據(jù)需要選擇，其實例包括普通紙、光澤紙、專用紙、布料、膜、投影儀(OHP)薄片等。它們可以單獨使用或并用。
作為無模糊的記錄有高質量和優(yōu)異穩(wěn)定性的圖像的材料，墨水記錄品可以合適地用于各種目的。
通過本發(fā)明的記錄墨水可以解決常規(guī)的問題，并且可以提供記錄墨水，所述墨水在打印時不產(chǎn)生頭部堵塞的情況下具有優(yōu)異的排放穩(wěn)定性，使得得到具有良好的圖像保留能力如防水性和光穩(wěn)定性等的圖像產(chǎn)品，并且所述墨水能夠獲得在普通紙上以及在專用記錄紙上有良好色調的高質量圖像；還可以提供使用該記錄墨水的墨水盒、噴墨記錄裝置、噴墨記錄方法和墨水記錄品。
本發(fā)明的實施例如下解釋；然而，這些不能認為是對本發(fā)明范圍的限制。除非另有說明，全部百分數(shù)和份數(shù)是指質量的。
實施例(實施例1)<研磨料配方>
.二氧化硅/二偶氮黃復合顏料.........16份(無機顏料顆粒相對有機顏料質量比為1/1，初始顆粒為17nm，購自Toda Kogyo Corp.).由下式表示的聚氧化乙烯月桂基醚作為非離子表面活性劑..............................................6份C12H25-O-(CH2CH2O)43H.去離子水..............................78份<墨水配方>
.上述生產(chǎn)的研磨料...............100份.VONCOAT 4001.....................8份(最低成膜溫度5℃、100nm的體積平均粒徑、50質量％的固體組分的丙烯酸水乳液，購自Dainippon Ink And Chemicals，Inc.).甘油................................10份.三甘醇............................25份.2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇.........4份.下式表示的表面活性劑...4份C13H27-O-(CH2CH2O)3CH2COONa.Proxel LV(防腐劑/抗真菌劑)......0.2份.去離子水.............................48.8份接下來，將聚氧化乙烯月桂基醚溶于去離子水和以上顏料混合，潤濕到令人滿意的程度。0.5mm直徑的氧化鋯珠充入捏合裝置DYNO-MiIl KDL A(購自瑞士的W.A.Bachofen)，以2000rpm捏合混合2小時獲得研磨料。測得著色材料顏料的體積平均粒徑是20nm。平均粒徑通過UPA 150(購自Microtrac，Inc.)測量。
接下來，將VONCOAT 4001、甘油、三甘醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、由以上結構式表示的表面活性劑、三乙醇胺和Proxel LV溶于去離子水生產(chǎn)載體(vehicle)，該載體與研磨料混合，然后由TefronTM制造的1μm平均孔徑的過濾器過濾，生產(chǎn)噴墨記錄用的黃色墨水。
(實施例2)噴墨記錄用的黃色墨水類似實施例1生產(chǎn)，使用與實施例1相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由HYDRAN HW-940替代。
HYDRAN HW-940是具有最低成膜溫度0℃、20nm的體積平均粒徑、50質量％的固體部分的聚酯型聚氨酯含水離聚物，購自Dainippon Ink AndChemicals，Inc.
(實施例3)噴墨記錄用的黃色墨水類似實施例1生產(chǎn)，使用如實施例1相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由WEM-321U替代。
WEM-321U是丙烯?；?聚氨酯-芯殼型水乳液，并且在打印和干燥后具有自交聯(lián)性能。它具有10℃的最低成膜溫度，體積平均粒徑為100nm，38質量％的固體部分并且丙烯?；?聚氨酯比率為50/50，購自TaiseiFinechemical Co.Ltd.
(實施例4)<研磨料配方>
.二氧化硅/喹吖啶酮C.I顏料紅122復合顏料........18份(無機顏料顆粒與有機顏料的質量比為1/1，初始粒徑為16nm，購自Toda Kogyo Corp.).由下式表示的陰離子表面活性劑........8份 .去離子水................................................74份<墨水配方>
.上述生產(chǎn)的研磨料....................................100份.VONCOAT 4001........................................5份(具有最低成膜溫度5℃、100nm的體積平均粒徑、50質量％的固體部分的丙烯酸含水乳液，購自Dainippon Ink And Chemicals，Inc.).甘油.......................................................10份.1，3-丁二醇................................30份.2-乙基-1，3-己二醇.............................4份.由下式表示的表面活性劑..............4份
C13H27-(OCH2CH2)8OH.2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇...........................0.3份.Proxel LV(防腐劑/抗真菌劑)................0.2份.去離子水.........................................46.5份接下來，按照研磨料配方，通過類似實施例1的方法生產(chǎn)體積平均粒徑為60nm的著色材料顏料的研磨料。將VONCOAT 4001、甘油、1，3-丁二醇、2-乙基-1，3-己二醇、由下式表示的表面活性劑、2-氨基-2-乙基-1，3丙二醇和Proxel LV溶于去離子水生產(chǎn)載體。然后將該載體與研磨料混合，由TefronTM制造的1μm平均孔徑的過濾器過濾，生產(chǎn)噴墨記錄用的品紅色墨水。
(實施例5)噴墨記錄用的品紅色墨水類似實施例4生產(chǎn)，使用如實施例4相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由HYDRAN HW-940替代。
HYDRAN HW-940是最低成膜溫度0℃、20nm的體積平均粒徑、50質量％的固體部分的聚酯型聚氨酯含水離聚物，購自Dainippon Ink AndChemicals，Inc.
(實施例6)噴墨記錄用的深紅色墨水類似實施例4生產(chǎn)，使用如實施例4相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由WEM-321U替代。
WEM-321U是丙烯?；?聚氨酯-芯殼型水乳液，打印和干燥后具有自交聯(lián)性能。它具有10℃的最低成膜溫度，體積平均粒徑為100nm，38質量％的固體部分且丙烯?；?聚氨酯比率為50/50，購自Taisei Finechemical Co.Ltd.
(實施例7)<復合顏料表面的磺化>
150份的二氧化硅/酞菁C.I顏料藍15:3復合顏料(無機顏料顆粒與有機顏料的質量比為1/1，初始粒徑為16nm，購自Toda Kogyo Corp.)與400ml的環(huán)丁砜很好的混合。然后通過珠粒磨機區(qū)別地分散，加入15份的氨基磺酸，在140℃攪拌10小時。
然后將獲得的漿料傾入1000ml的去離子水中，表面處理的二氧化硅/酞菁C.I.顏料藍15:3復合顏料的濕濾餅通過12,000rpm的離心機獲得。該炭黑濕濾餅再分散于2,000ml的去離子水中，用氫氧化鋰調節(jié)pH，隨后脫鹽，通過超過濾濃縮，獲得具有15％顏料濃度的炭黑分散液體。然后通過TefronTM制造的1μm平均孔徑的過濾器過濾，生產(chǎn)其中分散青色顆粒的青色分散液。青色顆粒的體積平均粒徑是90nm。
<墨水配方>
.上述生產(chǎn)的青色分散液..........100份.VONCOAT 4001....................5份(具有最低成膜溫度5℃、100nm的體積平均粒徑、50質量％的固體部分的丙烯酸含水乳液，購自Dainippon Ink And Chemicals，Inc.).甘油..................................10份.1，3-丁二醇....................30份.2-乙基-1，3-己二醇................4份.下式表示的表面活性劑.....4份C13H27-(OCH2CH2)8OH.2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇...........0.3份.Proxel LV(防腐劑/抗真菌劑).........0.2份.去離子水.................................46.5份接下來，將VONCOAT 4001、甘油、1，3-丁二醇、2-乙基-1，3-己二醇、由上式表示的表面活性劑、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇和Proxel LV溶于去離子水生產(chǎn)載體，該載體與青色分散液混合，然后由TefronTM制造的1μm平均孔徑的過濾器過濾，生產(chǎn)噴墨記錄用的青色墨水。
(實施例8)噴墨記錄用的青色墨水類似實施例7生產(chǎn)，使用與實施例7相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由HYDRAN HW-940替代。
HYDRAN HW-940是具有最低成膜溫度0℃、20nm的體積平均粒徑、50質量％的固體部分的聚酯型聚氨酯含水離聚物，購自Dainippon Ink AndChemicals，Inc.
(實施例9)噴墨記錄用的青色墨水類似實施例7生產(chǎn)，使用與實施例7相同的研磨料和墨水配方，除了VONCOAT 4001由WEM-321U替代。
WEM-321U是丙烯?；?聚氨酯-芯殼型水乳液，打印和干燥后具有自交聯(lián)性能。它具有10℃的最低成膜溫度，體積平均粒徑為100nm，38質量％的固體部分和丙烯?；?聚氨酯比率為50/50，購自Taisei Finechemical Co.Ltd.
(實施例10)<研磨料配方>
.二氧化硅/炭黑復合顏料...............18份(無機顏料顆粒與炭黑的質量比為1/2，初始粒徑為18nm，購自TodaKogyo Corp.).聚氧化乙烯月桂基醚(由下式表示的非離子表面活性劑)..............................................8份C12H25-O-(CH2CH2O)43H.去離子水.............................74份以類似實施例1的墨水配方用于噴墨記錄的黑色墨水類似實施例1的方法生產(chǎn)。
(對比例1)噴墨記錄用的深紅色墨水類似實施例1生產(chǎn)，使用與實施例1相同的研磨料和墨水配方，除了使用類似實施例1的研磨料配方制備研磨料之后采用VONCOAT 4001由Pesresin A-520替代。
Pesresin A-520是改性聚酯的含水熔融樹脂，其玻璃態(tài)轉變溫度Tg為55℃(30％的固體部分，購自Takamatsu Oil&Fat Co.，Ltd.)，因為其溶于水，Pesresin A-520不被視為是聚合物顆粒或乳液。
(對比例2)<研磨料配方>
.酞菁C.I.顏料藍15:3(ECB-301，購自Dainichiseika Color&ChemicalsMfg.Co.，Ltd.)...............................12份.下式表示的陰離子表面活性劑......5份 .去離子水.........................................83份接下來，以類似于實施例1使用上述研磨料配方生產(chǎn)體積平均粒徑100nm的研磨料，噴墨記錄用青色墨水通過該墨水配方使用類似實施例1的方法生產(chǎn)。
(對比例3)<墨水配方>
.C.I.酸紅52(水溶性染料)......................3份.甘油...............................................5份.二甘醇..............................15份.2-乙基-1，3己二醇........................2份.由下式(7)表示的乙炔表面活性劑...........2份 ...........式(7)上述式(7)中，“p”和“q”各表示10～12的整數(shù)。
.脫氫醋酸鈉.......................................0.2份.去離子水............................72.8份將上述墨水配方的組合物攪拌和溶解之后，用10％的氫氧化鋰溶液調節(jié)到pH為10。用TefronTM制得的0.20μm平均孔徑的過濾器過濾，生產(chǎn)不同著色材料、沒有聚合物顆粒的噴墨記錄用品紅色墨水。
<評價>
接下來，實施例1～9和對比例1～3獲得的各種墨水各種性質評價如下。結果見表1。
表面張力測量實施例和對比例的各記錄墨水表面張力通過CBVP-Z型測量，其購自Kyowa Interface Science Co.，Ltd. pH測量實施例和對比例的各記錄墨水pH通過pH BOY-P2測量，其購自Shindengen Electric Manufacturing Co.，Ltd. 排出穩(wěn)定性評價實施例和對比例的各記錄墨水裝入噴墨打印機IPSIO G707中，其購自Ricoh Company，Ltd。操作過程中當沒有蓋帽或清洗的情況下打印暫停時，研究可復原性，并且根據(jù)噴射方向錯位或排出墨滴的質量改變所花費的時間(以秒計)，通過下列標準評價可靠性，。
<評價標準>
A600秒和更長B60秒或更長且少于600秒C少于60秒[4]飽和測試實施例和對比例的各記錄墨水裝入墨噴打印機IPSIO G707中，其購自Ricoh Company，Ltd，并且一次打印一個固體圖像。普通紙用于打印試驗。打印品干燥之后，通過購自X-Rite的反射著色分光比色密度計獲得各自亮度值。相對于Japan Color Version 2(黃色91.34，品紅色74.55，青色62.82)的飽和值計算各測量的飽和值比率，并且由下列標準評價。
<用于打印試驗的紙>
普通紙My Paper SA，購自NBS Ricoh Co.，Ltd.制造XEROX 4024，購自Fuji Xerox Office SupplyPB Paper，購自Canon Inc.
<評價標準>
A0.8或以上B0.7或以上且低于0.8C低于0.7[5]抗刮性由類似于飽和度測量的方法在光澤紙上產(chǎn)生的每一圖像樣品打印部分使用白色棉布用900g的荷載前后摩擦5次，荷載通過Crock Meter CM-1給予，其購自TOYO SEIKI Seisaku-sho，Ltd.然后目視觀察每一樣品，通過下列標準評價。
<用于打印試驗的紙>
光澤紙PM Photo Print Paper(光澤)，購自Seiko Epson Corporation專業(yè)相片紙PR-101，購自Canon Inc.
<評價標準>
A圖像周圍沒有圖像漏失和模糊B圖像周圍很少有圖像漏失，但是可見模糊
C圖像周圍有顯著的圖像漏失和模糊[6]防水性將水滴滴在普通紙上通過類似于飽和度測量的方法產(chǎn)生的圖像樣品的各打印部分上。然后目視觀察各墨水記錄的情況，通過下列標準評價。
<評價標準>
A保持相同B在接受水滴的打印部分周圍見到印記(水印記)C在接收水滴的打印部分的周圍區(qū)域有污點[7]光穩(wěn)定性通過類似于飽和度測量的方法，用比得上戶外陽光的0.35W/m2(340nm)的氙輻照度在70℃輻照每一圖像樣品，50％RH和使用AtlasWeatherometer Ci35AW在89℃的黑板溫度進行24小時。輻射前后每一獲得的色變和改變通過下列顯示的標準評價。
<評價標準>
A幾乎相同B辨認到改變，但是可接受C大程度的顏色彩變差和改變表1

由表1的結果可以看出，通過使用含有如實施例1～9所示的聚合物顆粒的復合顏料墨水，記錄墨水和利用該記錄墨水的墨水記錄品可以獲得比得上染料墨水的亮度以及耐磨和耐水的色牢可靠性，該記錄墨水相比有機顏料墨水具有光穩(wěn)定性。
權利要求
1.一種記錄墨水，包括著色材料顆粒，聚合物顆粒，水溶性溶劑，和水，其中所述著色材料顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒。
2.根據(jù)權利要求1所述的記錄墨水，其中無機顏料顆粒是選自二氧化鈦顆粒、二氧化硅微粒、氧化鋁顆粒、氧化鐵顆粒、氫氧化鐵顆粒和氧化錫顆粒中的一種。
3.根據(jù)權利要求1～2之一所述的記錄墨水，其中有機顏料包括選自苯胺黑顏料、酞菁顏料、喹吖啶酮顏料、單偶氮黃顏料、雙偶氮黃顏料和雜環(huán)黃顏料中的一種。
4.根據(jù)權利要求1～3之一所述的記錄墨水，其中彩色材料顆粒分散在水中，并且所述水包括陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑中的至少一種。
5.根據(jù)權利要求4所述的記錄墨水，其中陰離子表面活性劑是由下式(1)表示的化合物， 式(1)中，R1表示烷基、芐基、苯乙烯基或聯(lián)苯乙烯基，R2表示氫原子、烷基、芐基或苯乙烯基，“j”表示5～20的整數(shù)，M1表示堿金屬、銨、鏻或烷醇胺。
6.根據(jù)權利要求1～5之一所述的記錄墨水，其中羧基、羰基、砜基和羥基中的一種鍵合到著色材料顆粒的表面上，并且該著色材料顆粒分散在水中。
7.根據(jù)權利要求1～6之一所述的記錄墨水，其中著色材料顆粒的體積平均粒徑為5nm～100nm。
8.根據(jù)權利要求1～7之一所述的記錄墨水，其中在記錄介質上打印之后，聚合物顆粒含有成膜能力，并且該聚合物顆粒的最低成膜溫度是30℃或更低。
9.根據(jù)權利要求1～8之一所述的記錄墨水，其中在記錄介質上打印之后，聚合物顆粒含有自交聯(lián)性能。
10.根據(jù)權利要求1～9之一所述的記錄墨水，其中聚合物顆粒的體積平均粒徑是5nm～200nm。
11.根據(jù)權利要求1～10之一所述的記錄墨水，其中水溶性溶劑是選自甘油、二甘醇、1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇的至少一種。
12.根據(jù)權利要求1～11之一所述的記錄墨水，其中記錄墨水包括碳數(shù)8或以上的多元醇化合物和二醇醚化合物中的一種。
13.根據(jù)權利要求1～12之一所述的記錄墨水，其中記錄墨水包括pH控制劑，該pH控制劑是選自醇胺、堿金屬氫氧化物、氫氧化銨、氫氧化鏻和堿金屬碳酸鹽中的至少一種，并且pH是7或以上且低于11。
14.根據(jù)權利要求1～13之一所述的記錄墨水，其中表面張力是35mN/m或以下。
1 5.根據(jù)權利要求1～14之一所述的記錄墨水，其中記錄墨水是選自青色墨水、品紅色墨水、黃色墨水和黑色墨水的一種。
16.一種墨水盒，包括根據(jù)權利要求1～15之一所述的記錄墨水，其中該記錄墨水包含在容器中。
17.一種噴墨記錄裝置，包括構造成通過激勵根據(jù)權利要求1～15之一所述的記錄墨水來排出記錄墨滴以形成圖像的墨滴排放單元。
18.根據(jù)權利要求17所述的噴墨記錄裝置，其中該激勵是選自熱、壓力、振動和光中的至少一種。
19.一種噴墨記錄方法，包括通過激勵根據(jù)權利要求1～15之一所述的記錄墨水來排出墨滴以形成圖像。
20.根據(jù)權利要求19所述的噴墨記錄方法，其中該激勵是選自熱、壓力、振動和光中的至少一種。
21.一種墨水記錄品，包括使用根據(jù)權利要求1～15之一所述的記錄墨水在記錄介質上形成的圖像。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供記錄墨水以及分別使用該墨水的墨水盒、噴墨記錄方法、噴墨記錄裝置和墨水記錄品，該記錄墨水至少包括著色材料顆粒、聚合物顆粒、水溶性溶劑和水的記錄墨水，該著色材料顆粒是涂覆了有機顏料和炭黑中的一種的無機顏料顆粒。
文檔編號C09C1/00GK101023143SQ20058003126
公開日2007年8月22日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權日2004年9月16日
發(fā)明者松山彰彥 申請人:株式會社理光