專利名稱：水性墨、成套墨、圖像形成方法和圖像形成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適于用在噴墨記錄法中的水性墨，以及使用該水性墨的成套墨、圖像形成方法和圖像形成設(shè)備。

背景技術(shù)：
因為可以以低噪聲進行記錄，并且可以通過使用具有高密度多口的記錄頭高速得到高分辨率圖像的特征，所以噴墨記錄法廣泛用于各個領(lǐng)域。
迄今已將能夠得到圖像濃度高并且堅牢性優(yōu)良的記錄制品的包含顏料作為著色材料的墨(顏料墨)用作用于噴墨記錄法的墨。對于顏料墨，已提議包含炭黑和分散劑的黑色墨以及包含能夠不使用分散劑而分散顏料的自分散型顏料的黑色墨(參見日本專利申請?zhí)亻_S63-152681、S64-006074和H08-003498)。
近年來，在辦公室、學(xué)校和商店中，通常已將全色記錄制品用作各種宣傳(report)材料和布告材料。因此，要求噴墨記錄法不僅形成高質(zhì)量黑色圖像，而且形成高質(zhì)量的全色圖像。在此全色圖像的形成中，使用各種所謂的普通紙，如復(fù)印紙、宣傳紙(paper for reporting)、便條紙、信紙、證券紙和連續(xù)商業(yè)表格用紙(continuous business form)。近年來，基于環(huán)境保護和資源保護的觀點，已將包含回收材料的普通紙廣泛用作記錄介質(zhì)。由此，即使當(dāng)將各種普通紙用作記錄介質(zhì)時，基于各種觀點如用于形成高質(zhì)量圖像的墨的組成和物理性質(zhì)進行了研究。
在噴墨記錄法中，作為黑色墨，廣泛組合使用上述此類顏料墨與其他墨，尤其是彩色墨以形成全色圖像。此類彩色墨的具體實例包括選自品紅色墨、青色墨、黃色墨、紅色墨、綠色墨和藍色墨的至少一種。此時，對于普通的成套墨，如下對各種墨的性質(zhì)進行調(diào)節(jié)。更具體地，對于彩色墨，為了改善墨的固著能力并防止在用多種彩色墨形成的圖像間的邊界處出現(xiàn)滲色的目的，使彩色墨進入記錄介質(zhì)中的滲透性相對高。對于黑色墨，為了改進字符(character)質(zhì)量，將黑色墨進入記錄介質(zhì)中的滲透性設(shè)置得與彩色墨相比相對低。換言之，使黑色墨的表面張力和各種彩色墨的表面張力分別為相對高和相對低。當(dāng)具有這種黑色墨和彩色墨的成套墨用于形成圖像時，在某些情況下可能造成下列問題。即，在某些情況下可引起滲色發(fā)生在用黑色墨形成的圖像和用彩色墨形成的圖像之間的邊界部分的現(xiàn)象(滲色)或黑色墨不均勻地與彩色墨混合而降低圖像質(zhì)量的現(xiàn)象。為了抑制這種滲色的發(fā)生，已提議其中使用第一墨和與第一墨反應(yīng)的第二墨，并且施用第二墨以與施用第一墨的區(qū)域重疊的記錄方法(參見日本專利申請?zhí)亻_H11-343441)。
在為了抑制滲色發(fā)生的目的而施用彩色墨和包含顏料的黑色墨以彼此重疊的情況下，在某些情況下，可能發(fā)生其中所得圖像的圖像濃度或色調(diào)根據(jù)彩色墨和黑色墨的施用順序而變化的色彩不均勻性。為了抑制這種色彩不均勻性的出現(xiàn)，已提議黑色墨包含顏料和鹽，彩色墨包含用于去穩(wěn)定顏料在黑色墨中的分散狀態(tài)的組分的此種成套墨，以及圖像形成方法(參見日本專利申請?zhí)亻_2001-150793和2001-152059)。
近年來，為了在噴墨記錄法中達到極為優(yōu)良的圖像質(zhì)量，已進行記錄頭在主掃描方向2次或多次的雙向掃描，從而記錄具有與記錄頭長度相同的寬度的圖像(下文中稱作“多遍記錄(multi-pass recording”)。當(dāng)進行多遍記錄時，即使當(dāng)噴射一種墨的的噴嘴的數(shù)量增加時，或當(dāng)其中噴射一種墨的多個噴射口配置的寬度增加時，在某些情況下記錄時間也不能充分縮短。由此，為了縮短記錄時間，試圖在記錄頭主掃描的前進方向和后退方向兩個方向中進行記錄(下文中稱作“雙向記錄”)，或通過記錄頭的一次主掃描記錄單位區(qū)域的圖像(下文中稱作“單遍記錄”)。通過組合單遍記錄和雙向記錄來進行記錄，即進行單遍雙向記錄，從而無需在記錄介質(zhì)上多次掃描一個單位區(qū)域，因此可大大縮短記錄時間。
然而，作為本發(fā)明人研究的結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)當(dāng)進行高速記錄如單遍雙向記錄時，導(dǎo)致如下所述的問題。已發(fā)現(xiàn)顯著造成滲色的問題。此外，已發(fā)現(xiàn)，如描述于日本專利申請?zhí)亻_2001-150793和2001-152059中的發(fā)明，當(dāng)為了抑制滲色的發(fā)生而施用黑色墨和與黑色墨反應(yīng)的彩色墨以使其彼此重疊時，顯著造成色彩不均勻性的問題。在以具有反應(yīng)性的彩色墨重疊黑色墨的方式進行記錄的圖像區(qū)域和以黑色墨重疊具有反應(yīng)性的彩色墨的方式進行記錄的圖像區(qū)域并存的圖像中，這種色彩不均勻性尤其顯著。簡言之，當(dāng)將各種普通紙用作記錄介質(zhì)時，描述于日本專利申請?zhí)亻_2001-150793和2001-152059中的發(fā)明不足以作為形成近年來要求的高水平的高質(zhì)量圖像的方法。


發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種水性墨，即使在高速下進行記錄如單遍雙向記錄時，該水性墨也可以提供抑制滲色或色彩不均勻性發(fā)生的圖像，并可以達到高圖像質(zhì)量。本發(fā)明的另一目的是提供使用該水性墨的成套墨、圖像形成方法和圖像形成設(shè)備。
上述目的可通過以下描述的本發(fā)明實現(xiàn)。更具體地，根據(jù)本發(fā)明的水性墨是與含自分散型顏料的黑色墨一起使用的水性墨，其中該水性墨包含用于去穩(wěn)定自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分，由最大泡壓法測定的該水性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上，該水性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上至38mN/m以下。
根據(jù)本發(fā)明又一實施方案的成套墨為包含多種墨的成套墨，其中該成套墨包含上述水性墨和上述黑色墨。
根據(jù)本發(fā)明的進一步實施方案的圖像形成方法為使用含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨以形成圖像的圖像形成方法，其中該水性墨為上述水性墨，該黑色墨為上述黑色墨，并且以用黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域彼此重疊的方式形成圖像。
根據(jù)本發(fā)明再一實施方案的圖像形成設(shè)備為用于通過使用含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨來形成圖像的圖像形成設(shè)備，其中該水性墨為上述水性墨，該黑色墨為上述黑色墨，并且該設(shè)備包含用于以用黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域彼此重疊的方式形成圖像的單元。
根據(jù)本發(fā)明，可提供一種水性墨，即使當(dāng)進行高速記錄如單遍雙向記錄時，該水性墨也能夠提供抑制滲色或色彩不均勻性發(fā)生的圖像，并可達到高圖像質(zhì)量。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，可提供使用此水性墨的成套墨、圖像形成方法和圖像形成設(shè)備。
參照附圖，從下面示例性實施方案的描述，本發(fā)明的進一步特征將變得顯而易見。



圖1示意性地示出示例性噴墨記錄設(shè)備。
圖2示意性地示出示例性記錄頭盒。

具體實施例方式 以下將通過優(yōu)選的實施方案詳細描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的水性墨是與含自分散型顏料的黑色墨一起使用的水性墨，該水性墨包含用于去穩(wěn)定自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分，由最大泡壓法測定的該水性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上，該水性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上至38mN/m以下。
另外，本發(fā)明中用于測量動態(tài)表面張力的最大泡壓法為下述方法。具體地，最大泡壓法是這樣一種方法測量釋放形成于浸入待測液體中的探針(毛細管)頂部的氣泡所需要的最大壓力，從該最大壓力得出表面張力。壽命(表面時效)是指在最大泡壓法中，從一個泡在探針頂部釋放后形成新泡表面的時刻至在探針頂部形成泡時的最大泡壓的時刻(當(dāng)泡的曲率半徑等于探針頂部的半徑的時刻)之間的時間。本發(fā)明中的動態(tài)表面張力是在25℃測量的值。
在本發(fā)明中，將含自分散型顏料的黑色墨稱為“顏料黑色墨”。包含用于去穩(wěn)定顏料黑色墨中自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分的水性墨稱為“反應(yīng)性墨”。不包含用于去穩(wěn)定顏料墨中自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分的墨稱為“非反應(yīng)性墨”。另外，反應(yīng)性墨和非反應(yīng)性墨可為彩色墨或者黑色墨。然而，在本發(fā)明中尤其優(yōu)選彩色墨。
在本發(fā)明中，用于將各種墨施用到記錄介質(zhì)的方法主要包括下列兩個步驟。首先將反應(yīng)性墨施用于將施用顏料黑色墨的至少部分區(qū)域，然后將顏料黑色墨施用于已施用反應(yīng)性墨的至少部分區(qū)域?；蛘撸紫仁┯妙伭虾谏?，然后將反應(yīng)性墨施用于已施用顏料黑色墨的至少部分區(qū)域。上述兩種方法可互相組合。在這種情況下，對各種墨施用于記錄介質(zhì)的施用順序不加以特別限制。
此時，各種墨的施用量優(yōu)選反應(yīng)性墨的施用量為2/100至50/100，相對于顏料黑色墨的施用量。換言之，反應(yīng)性墨的施用量優(yōu)選2以上至50以下，當(dāng)顏料墨的量為100時。各種墨的施用量優(yōu)選落入上述各范圍的原因如下。如果相對于顏料黑色墨的施用量，反應(yīng)性墨的施用量太小，在某些情況下可能不能充分達到本發(fā)明的效果。另一方面，如果相對于顏料黑色墨的施用量，反應(yīng)性墨的施用量太大，在某些情況下可能出現(xiàn)新的模糊，從而降低圖像質(zhì)量。
在本發(fā)明中，即使在高速下進行記錄如單遍雙向記錄時，可以抑制滲色或色彩不均勻性的發(fā)生。換言之，可降低由反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的施用順序不同引起的色彩不均勻性，以抑制滲色發(fā)生。達到此效果的原因尚不清楚。然而，作為本發(fā)明人研究的結(jié)果，認(rèn)為其原因可歸因于下列機理。
[當(dāng)使用具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上的反應(yīng)性墨時形成圖像的機理] 以下將首先描述定義反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力的重要性。本發(fā)明人已對能夠解決本發(fā)明問題的反應(yīng)性墨的性質(zhì)進行研究，該反應(yīng)性墨使用各種顏料黑色墨和反應(yīng)性墨作為能夠用于噴墨記錄法的墨。具體地，本發(fā)明人基于控制迄今已受到關(guān)注的墨在10毫秒和1000毫秒壽命的動態(tài)表面張力性質(zhì)的觀點進行了研究。然而，已發(fā)現(xiàn)即使當(dāng)應(yīng)用迄今已受到關(guān)注的動態(tài)表面張力的任意條件時，基于解決本發(fā)明問題的觀點，仍不能獲得效果。
由此，本發(fā)明人已通過以下方式進行了研究假設(shè)理想模型作為記錄介質(zhì)上的墨可采用的條件，評價每一個墨滴噴射體積為例如6皮升以下的此微小墨滴的行為。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)下列事實。更具體地，已發(fā)現(xiàn)顏料黑色墨和反應(yīng)性墨在記錄介質(zhì)上彼此接觸時的時間差極短，為約20毫秒至50毫秒，不考慮記錄頭中的噴嘴結(jié)構(gòu)和參數(shù)如噴射頻率。由此，本發(fā)明人已關(guān)注該時間差進行研究。結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)在記錄制品中的色彩不均勻性和反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力之間顯示最強的相關(guān)性，即，此動態(tài)表面張力是主導(dǎo)因素。本發(fā)明人認(rèn)為反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力值和色彩不均勻性之間的強相關(guān)性暗示下列事實。認(rèn)為包括進入記錄介質(zhì)中的滲透性等的反應(yīng)性墨的行為，在將反應(yīng)性墨施用于記錄介質(zhì)30毫秒后的時間點，控制反應(yīng)性墨和顏料黑色墨之間的反應(yīng)性的平衡。認(rèn)為這種反應(yīng)性平衡決定了通過一種接一種地施用這些墨形成的圖像的色彩不均勻性。
以下將考慮組合使用如本發(fā)明中所限定的具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力性質(zhì)的反應(yīng)性墨或不具有此性質(zhì)的反應(yīng)性墨與顏料黑色墨來形成圖像。另外，在下列考慮中，認(rèn)為為了改進字符質(zhì)量而使顏料黑色墨進入記錄介質(zhì)中的滲透性相對小。換言之，認(rèn)為使顏料黑色墨和彩色墨的(靜態(tài))表面張力分別相對大和小。
(1)使用具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上并且含反應(yīng)性組分和顏料黑色墨的反應(yīng)性墨的情況 (1-1)以顏料黑色墨和反應(yīng)性墨的順序施用各種墨以彼此重疊的情況 當(dāng)首先將顏料黑色墨施用到記錄介質(zhì)時，顏料黑色墨覆蓋記錄介質(zhì)。此時，顏料黑色墨滲入記錄介質(zhì)相對慢，因此顏料黑色墨中的自分散型顏料開始在記錄介質(zhì)表面聚集。此時，施用反應(yīng)性墨以重疊顏料黑色墨。此時，具有緩慢滲入記錄介質(zhì)的性質(zhì)的顏料黑色墨與反應(yīng)性墨在液態(tài)下于記錄介質(zhì)表面相接觸。因此，顏料黑色墨和反應(yīng)性墨在其界面處彼此快速混合以產(chǎn)生容易變得均一的狀態(tài)。由反應(yīng)性墨中的反應(yīng)性組分的作用使得顏料聚集快速且均一地進行，以使顏料以均一的分布存在于記錄介質(zhì)表面附近。結(jié)果，可改進圖像和圖像濃度均一性。
(1-2)以反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的順序施用各種墨以彼此重疊的情況 當(dāng)首先將反應(yīng)性墨施用到記錄介質(zhì)時，反應(yīng)性墨覆蓋記錄介質(zhì)。然后施用顏料黑色墨以重疊反應(yīng)性墨。此時，具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上的反應(yīng)性墨由于其高表面張力并不立刻滲入記錄介質(zhì)中并以液態(tài)存在于記錄介質(zhì)表面。以此方式，反應(yīng)性墨與顏料黑色墨在液態(tài)下于記錄介質(zhì)表面相接觸。因此，顏料黑色墨和反應(yīng)性墨在其界面處彼此快速混合以產(chǎn)生容易變得均一的狀態(tài)。由反應(yīng)性墨中的反應(yīng)性組分的作用使得顏料聚集快速且均一地進行，以使顏料以均一的分布存在于記錄介質(zhì)表面附近。結(jié)果，可改進圖像和圖像濃度均一性。
當(dāng)在高速下進行記錄如單遍雙向記錄時，重復(fù)(1-1)和(1-2)的記錄。以此方式，形成其中以顏料黑色墨和反應(yīng)性墨的順序施用各種墨以彼此重疊的區(qū)域和以反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的順序施用各種墨以彼此重疊的區(qū)域并存的圖像。然而，在(1-1)和(1-2)兩種情況下通過使用根據(jù)本發(fā)明的墨使圖像的均一性和圖像濃度變得優(yōu)良，以致不發(fā)生由雙向記錄引起的色彩不均勻性。
(2)使用具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力小于41mN/m并且含反應(yīng)性組分和顏料黑色墨的反應(yīng)性墨的情況 (2-1)以顏料黑色墨和反應(yīng)性墨的順序施用各種墨以彼此重疊的情況 圖像均一性和圖像濃度可通過與(1-1)中描述的相同機理而得到改進。
(2-2)以反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的順序施用各種墨以彼此重疊的情況 當(dāng)首先將反應(yīng)性墨施用到記錄介質(zhì)時，反應(yīng)性墨覆蓋記錄介質(zhì)。然后施用顏料黑色墨以重疊反應(yīng)性墨。此時，在將顏料黑色墨施用于記錄介質(zhì)之前，具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力小于41mN/m的反應(yīng)性墨由于其低表面張力而開始滲入到記錄介質(zhì)中。因此，在液態(tài)下在記錄介質(zhì)表面彼此接觸的反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的比例變得相對較低，從而產(chǎn)生易于均勻混合的狀態(tài)。還使得通過反應(yīng)性墨中反應(yīng)性組分的作用的顏料聚集不均勻地進行，以致顏料不均勻地存在于記錄介質(zhì)表面附近。此時，聚集顏料薄薄(thinly)存在的部分引起發(fā)白的空白感覺。結(jié)果，圖像變得不均勻，在某些情況下圖像濃度不能充分得到。
當(dāng)在高速下進行記錄如單遍雙向記錄時，重復(fù)(1-1)和(1-2)的記錄。以此方式，形成以顏料黑色墨和反應(yīng)性墨的順序施用各種墨以彼此重疊的區(qū)域和以反應(yīng)性墨和顏料黑色墨的順序施用各種墨以彼此重疊的區(qū)域并存的圖像。因此，在每遍記錄中交替形成均勻圖像和不均勻圖像，從而出現(xiàn)色彩不均勻性。
[在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力] 如上所述，在本發(fā)明中必要的是反應(yīng)性墨包含用于去穩(wěn)定自分散型顏料的分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分，并且由最大泡壓法測得反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上。此外，為了改進彩色實心圖像的均一性并抑制墨透印記錄介質(zhì)至其背面(透印)，要求根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)性墨具有在下面描述的在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力性質(zhì)。
當(dāng)使用普通紙作為記錄介質(zhì)時，為了改進全色圖像的圖像質(zhì)量，重要的是彩色實心圖像的均一性高。然而，特別地，普通紙的可濕性經(jīng)常不均勻，所以當(dāng)將普通紙用作記錄介質(zhì)時，在某些情況下彩色墨中的著色材料可能不能均勻地存在于記錄介質(zhì)上。當(dāng)具有如上所述的動態(tài)表面張力性質(zhì)的墨為具有反應(yīng)性的彩色墨時，在將墨施用到記錄介質(zhì)后30毫秒的時間點的墨的動態(tài)表面張力高達41mN/m以上。因此，不引起墨滲入記錄介質(zhì)內(nèi)部(記錄介質(zhì)的厚度方向)，所以在某些情況下不能達到彩色實心圖像中的均一性。由此，本發(fā)明人已進行研究。結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)為了在彩色實心圖像中達到優(yōu)良的均一性的目的，反應(yīng)性墨要求具有在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為38mN/m以下。
以下將描述限定在500毫秒壽命的反應(yīng)性墨的動態(tài)表面張力的重要性。作為本發(fā)明人研究的結(jié)果，已發(fā)現(xiàn)在彩色實心圖像的不均一性和反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力之間顯示最強的相關(guān)性，即，此動態(tài)表面張力是主導(dǎo)因素。本發(fā)明人認(rèn)為反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力值和彩色實心圖像的不均一性之間的強相關(guān)性暗示下列事實。更具體地，從將反應(yīng)性墨施用到記錄介質(zhì)的時間直到由墨中水蒸發(fā)的影響引起締合或聚集的同時完成著色材料固著到記錄介質(zhì)的時間為約幾百毫秒至幾千毫秒。此時，認(rèn)為反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力對著色材料固著到記錄介質(zhì)的速率有很大影響。認(rèn)為著色材料固著到記錄介質(zhì)的速率和著色材料的聚集之間的平衡決定彩色實心圖像的均一性。
基于上述考慮，當(dāng)反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為38mN/m以下時，反應(yīng)性墨容易潤濕記錄介質(zhì)，所以認(rèn)為墨均勻滲入記錄介質(zhì)中，并且著色材料均勻地固著到記錄介質(zhì)。另一方面，當(dāng)反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力超過38mN/m時，反應(yīng)性墨保持在難以濕潤記錄介質(zhì)的狀態(tài)，所以認(rèn)為著色材料導(dǎo)致在記錄介質(zhì)上不均勻的固著。
然而，如果反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力過低，特別是低于28mN/m，墨進入記錄介質(zhì)中的滲透性變得過大。結(jié)果，尤其是在將普通紙用作記錄介質(zhì)的情況下，墨容易滲入記錄介質(zhì)內(nèi)部(記錄介質(zhì)的厚度方向)，因此墨可能透印至記錄介質(zhì)背面，即在某些情況下可能發(fā)生透印。由此，要求反應(yīng)性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上。
[在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力的上限] 如果反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力太高，特別是超過51mN/m，這樣的墨滲入記錄介質(zhì)耗時太長。結(jié)果，該墨在記錄介質(zhì)表面擴展，因此在某些情況下由該反應(yīng)性墨形成的字符質(zhì)量可能降低。因此，反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力優(yōu)選51mN/m以下。
<墨> 對于根據(jù)本發(fā)明的各種墨，以下將描述墨和組成該墨的各組分的特征。
[反應(yīng)性墨] 反應(yīng)性墨必須包含用于去穩(wěn)定顏料黑色墨中自分散型顏料的分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分并具有下列動態(tài)表面張力性質(zhì)。反應(yīng)性墨必須具有在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上和在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上至38mN/m以下。如上所述，反應(yīng)性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力優(yōu)選51mN/m以下。
在本發(fā)明中，將顏料黑色墨中的自分散型顏料的去穩(wěn)定定義為滿足下列模式(1)或(2)。首先通過等體積混合反應(yīng)性墨和顏料黑色墨制備混合墨。此時，將去穩(wěn)定定義為滿足(1)發(fā)生在混合墨中自分散型顏料的聚集或沉淀的模式或(2)混合墨的粘度C滿足下列關(guān)系的模式C＞((A+B)/2)×1.2，其中A為反應(yīng)性墨的粘度，B為顏料黑色墨的粘度。另外，該粘度是在常溫(25℃)下測量的值，其單位為mPa·s。具體地，模式(1)或(2)可為例如下列模式(A)、(B)、(C)或(D)。
模式(A)顏料黑色墨中的自分散型顏料具有陰離子基團，并且反應(yīng)性墨包含陽離子組分作為反應(yīng)性組分。在此情況下，當(dāng)混合顏料黑色墨和反應(yīng)性墨時，反應(yīng)性墨中的陽離子組分與顏料黑色墨中的自分散型顏料的陰離子基團反應(yīng)，以去穩(wěn)定該顏料的分散狀態(tài)，因此發(fā)生顏料的聚集或沉淀或者混合墨的粘度增大。
作為陽離子組分，可使用例如多價金屬。用于在墨中包含多價金屬的具體方式包括例如在墨中包含多價金屬鹽。另外，該多價金屬鹽以多價金屬離子和陰離子存在于墨中。然而，在本發(fā)明中，將這種情況表示為在墨中包含多價金屬。多價金屬離子的具體優(yōu)選實例包括Mg2+、Ca2+、Cu2+、Co2+、Ni2+、Fe2+、La3+、Nd3+、Y3+和Al3+。陰離子的具體實例包括無機酸離子如NO3-、SO42-和Cl-，有機酸離子如CH3COO-。在本發(fā)明中，基于所得反應(yīng)性墨的貯存穩(wěn)定性和要求與反應(yīng)性墨接觸的構(gòu)件(例如構(gòu)成噴墨記錄設(shè)備的墨流路)不溶解的觀點，尤其優(yōu)選使用上述多價金屬離子中的Mg2+。基于溶解性的觀點，優(yōu)選使用上述陰離子中的NO3-、SO42-、Cl-和CH3COO-，尤其優(yōu)選使用NO3-、SO42-和CH3COO-，這是因為這些陰離子在水中的溶解性優(yōu)良。多價金屬在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.01質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。當(dāng)以多價金屬鹽的形式包含時，多價金屬鹽在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.1質(zhì)量％以上至20.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選0.2質(zhì)量％以上至15.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
模式(B)顏料黑色墨中的自分散型顏料具有陽離子基團，并且反應(yīng)性墨包含陰離子組分作為反應(yīng)性組分。在此情況下，當(dāng)混合顏料黑色墨和反應(yīng)性墨時，反應(yīng)性墨中的陰離子組分與自分散型顏料的陽離子基團反應(yīng)，以去穩(wěn)定該顏料的分散狀態(tài)，因此發(fā)生顏料的聚集或沉淀或者混合墨的粘度增大。
模式(C)在pH3至7時，在顏料黑色墨中的自分散型顏料穩(wěn)定分散，將反應(yīng)性墨的pH控制在8至11。在此情況下，當(dāng)混合顏料黑色墨和反應(yīng)性墨時，顏料黑色墨的pH升高以去穩(wěn)定顏料的分散狀態(tài)，因此發(fā)生顏料的聚集或沉淀，或混合墨的粘度增大。
模式(D)在pH7至11時，在顏料黑色墨中的自分散型顏料穩(wěn)定分散，將反應(yīng)性墨的pH控制在3至6。在此情況下，當(dāng)混合顏料黑色墨和反應(yīng)性墨時，降低顏料黑色墨的pH以去穩(wěn)定顏料的分散狀態(tài)，因此發(fā)生顏料的聚集或沉淀，或混合墨的粘度增大。
(著色材料) 即使當(dāng)反應(yīng)性墨為不含著色材料的墨或含著色材料的墨時，也可以達到本發(fā)明的效果。在含著色材料的反應(yīng)性墨的情況下，反應(yīng)性墨中的著色材料可合適地從公知的著色材料或新合成的著色材料中選擇。著色材料在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.05質(zhì)量％以上至15.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
在反應(yīng)性墨中有用的著色材料通過以下色調(diào)提及。無需說明，本發(fā)明不限于這些著色材料。
(黃色著色材料) C.I.直接黃8、11、12、27、28、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、100、110、132和173；和C.I.酸性黃1、3、7、11、17、23、25、29、36、38、40、42、44、76、98和99。
(青色著色材料) C.I.直接紅2、4、9、11、20、23、24、31、39、46、62、75、79、80、83、89、95、197、201、218、220、224、225、226、227、228、229和230；C.I.酸性紅6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、42、51、52、80、83、87、89、92、106、114、115、133、134、145、158、198、249、265和289；C.I.食用紅87、92和94；和C.I.直接紫107。
(青色著色材料) C.I.直接藍1、15、22、25、41、76、77、80、86、90、98、106、108、120、158、163、168、199、226和307；和C.I.酸性藍1、7、9、15、22、23、25、29、40、43、59、62、74、78、80、90、100、102、104、112、117、127、138、158、161、203、204、221和244。
(黑色著色材料) C.I.直接黑17、19、22、31、32、51、62、71、74、112、113、154、168和195；C.I.酸性黑2、48、51、52、110、115和156；C.I.食用黑1和2。
(其他著色材料) 在本發(fā)明中，根據(jù)需要，所謂的特定的紅色、綠色和藍色的彩色墨可與上述色調(diào)的墨一起使用。在這些墨中有用的著色材料的具體實例如下所述。無需說明，本發(fā)明不限于這些著色材料。
C.I.酸性橙7、8、10、12、24、33、56、67、74、88、94、116和142；C.I.酸性紅111、114、266和374；C.I.直接橙26、29、34、39、57、102和118；C.I.食用橙3；C.I.反應(yīng)橙1、4、5、7、12、13、14、15、16、20、29、30、84和107；C.I.分散橙1、3、11、13、20、25、29、30、31、32、47、55和56；C.I.酸性綠1、3、5、6、9、12、15、16、19、21、25、28、81和84；C.I.直接綠26、59和67；C.I.食用綠3；C.I.反應(yīng)綠5、6、12、19和21；C.I.分散綠6和9；C.I.酸性藍62、80、83、90、104、112、113、142、203、204、221和244；C.I.反應(yīng)藍49；C.I.酸性紫17、19、48、49、54和129；C.I.直接紫9、35、47、51、66、93、95和99；C.I.反應(yīng)紫1、2、4、5、6、8、9、22、34和36；和C.I.分散紫1、4、8、23、26、28、31、33、35、38、48和56。
(表面活性劑) 反應(yīng)性墨優(yōu)選包含表面活性劑作為滲透劑。要求調(diào)節(jié)所制備的墨以在動態(tài)表面張力方面具有上述改變。作為此類表面活性劑，可使用例如下列表面活性劑。下述表面活性劑可單獨或以其任意組合使用。
(非離子表面活性劑) 聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段共聚物、脂肪酸二乙醇酰胺和乙炔二醇化合物。
(陰離子表面活性劑) 聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基醚磺酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚磺酸鹽、α-磺基脂肪酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基四氫化萘磺酸鹽(alkyl tetralinsulfonic acid salts)和二烷基磺基琥珀酸鹽。
(陽離子表面活性劑) 烷基三甲基銨鹽和二烷基二甲基氯化銨。
(兩性表面活性劑) 烷基羧基甜菜堿。
(其他表面活性劑) 含氟表面活性劑和硅酮表面活性劑。
在本發(fā)明中，要求調(diào)節(jié)反應(yīng)性墨以具有上述動態(tài)表面張力性質(zhì)。通過使用一種或多種上述表面活性劑以調(diào)節(jié)墨的動態(tài)表面張力，可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)反應(yīng)性墨以致具有上述動態(tài)表面張力性質(zhì)。
在本發(fā)明中，尤其優(yōu)選使用非離子表面活性劑調(diào)節(jié)反應(yīng)性墨的動態(tài)表面張力，在上述表面活性劑中優(yōu)選聚氧乙烯烷基醚。在使用此類表面活性劑的情況下，表面活性劑在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.10質(zhì)量％以上至3.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選0.5質(zhì)量％以上至2.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。如果該含量低于0.10質(zhì)量％，不足以達到濕潤構(gòu)成噴墨記錄設(shè)備的墨流路的構(gòu)件，所以在某些情況下噴射穩(wěn)定性可能降低。如果該含量超過3.0質(zhì)量％，當(dāng)此墨中的水在噴墨記錄設(shè)備的噴射口附近蒸發(fā)時，表面活性劑的含量變得太高，因此在某些情況下墨粘度可能局部增大，從而降低該墨的噴射穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，尤其優(yōu)選聚氧乙烯烷基醚為選自由下列通式(1)表示的表面活性劑和由下列通式(2)表示的表面活性劑的至少一種。隨著壽命的改變，包含這些表面活性劑的墨引起動態(tài)表面張力的大的改變，因此尤其優(yōu)選此類墨以同時達到抑制滲色或色彩不均勻性以及達到高圖像質(zhì)量。
通式(1)
在通式(1)中，a、m和n各自獨立地表示1以上的整數(shù)，m+n表示整數(shù)14至20。
通式(2)
在通式(2)中，b、x和y各自獨立地表示1以上的整數(shù)，x+y表示整數(shù)12至21。
當(dāng)使用由通式(1)或通式(2)表示的表面活性劑時，表面活性劑的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.30質(zhì)量％以上至2.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選0.75質(zhì)量％以上至1.5質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。將該含量控制在上述范圍內(nèi)，從而可以同時達到對滲色或色彩不均勻性的抑制和高圖像質(zhì)量，并且可以達到優(yōu)良的噴射穩(wěn)定性。
在本發(fā)明中，由Griffin法測定的表面活性劑的HLB值尤其優(yōu)選12.0以上至16.5以下。Griffin法是用于根據(jù)下列方程(1)基于表面活性劑的親水性基團式重和分子量計算HLB值的方法。
HLB＝20×(表面活性劑的親水性基團的式重)/(表面活性劑的分子量)(1) 如果HLB值低于12.0，當(dāng)墨被貯存時，因為其過低的親水性，在某些情況下不能保持表面活性劑溶解在墨中的狀態(tài)。另一方面，如果HLB值超過16.5，因為此表面活性劑的親水性太高，在某些情況下可能很難降低所得墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力。
(水性介質(zhì)) 反應(yīng)性墨優(yōu)選包含水性介質(zhì)，該水性介質(zhì)為水和水溶性有機化合物的混合溶劑。任意水溶性有機化合物可用于根據(jù)本發(fā)明的墨中，只要該墨調(diào)節(jié)為具有上述動態(tài)表面張力性質(zhì)即可。水溶性有機化合物在墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選1.0質(zhì)量％以上至50.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選3.0質(zhì)量％以上至40.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
作為水溶性有機化合物，具體可以使用例如下列化合物具有1至6個碳原子的醇，例如乙醇、2-丙醇、正丁醇、異丁醇、戊醇和己醇；羧酸酰胺，例如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；酮或酮醇，例如丙酮、甲乙酮和2-甲基-2-羥基戊-4-酮；環(huán)醚，例如四氫呋喃和二噁烷；亞烷基二醇，例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1，2-或1，3-丙二醇、1，2-或1，4-丁二醇和聚乙二醇；多元醇，例如甘油、1，3-丁二醇、1，2-或1，5-戊二醇、1，2-或1，6-己二醇、2-甲基-1，3-丙二醇和1，2，6-己三醇；多元醇烷基醚，例如乙二醇單甲基(或乙基)醚、二甘醇單甲基(或乙基)醚和三甘醇單乙基(或丁基)醚；雜環(huán)化合物，例如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮和N-甲基嗎啉；以及含硫化合物，例如二甲基亞砜和硫二甘醇。
作為水，優(yōu)選使用去離子水(離子交換水)。為了提供墨作為具有適于穩(wěn)定噴射并抑制噴射口堵塞的粘度的墨，水在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選50.0質(zhì)量％以上至95.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
(其他組分) 為了保持墨的保濕性，除上述組分以外，反應(yīng)性墨可包含保濕性化合物如脲、脲衍生物、三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷。保濕性化合物在反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.1質(zhì)量％以上至20.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選3.0質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。為了提供具有所需物理性質(zhì)值的反應(yīng)性墨，除上述組分外，反應(yīng)性墨可根據(jù)需要包含各種化合物。具體地，例如可包含各種添加劑如pH調(diào)節(jié)劑、防銹劑、防腐劑、防霉劑、抗氧化劑、抗還原劑、蒸發(fā)促進劑、螯合劑和水溶性聚合物。
(墨的物理性質(zhì)) 在本發(fā)明中，反應(yīng)性墨的靜態(tài)表面張力優(yōu)選20mN/m以上至40mN/m以下，更優(yōu)選25mN/m以上至35mN/m以下。
[顏料黑色墨] (著色材料) 在本發(fā)明中，要求用于顏料黑色墨的顏料為自分散型顏料。在本發(fā)明中，該自分散型顏料為至少一種親水性基團直接或通過另一個原子團鍵合于其粒子表面的顏料。接下來將詳細描述該顏料。包含自分散型顏料的顏料黑色墨與上述反應(yīng)性墨一起使用，從而可提供近年來要求的具有高水平圖像質(zhì)量的圖像，即其中有效抑制滲色或色彩不均勻性發(fā)生的圖像。本發(fā)明人認(rèn)為原因如下。與任意其他顏料，例如樹脂分散顏料相比，包含自分散型顏料的顏料黑色墨在與反應(yīng)性墨接觸時引起顏料更快地聚集，因而可更顯著地達到上述效果。
用在本發(fā)明的顏料黑色墨中的自分散型顏料尤其優(yōu)選自分散型炭黑。另外，在顏料黑色墨中，為了顏色調(diào)節(jié)的目的，除了自分散型顏料以外，還可使用作為用于反應(yīng)性墨的著色材料提及的此染料。自分散型顏料在顏料黑色墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.1質(zhì)量％以上至15.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選1.0質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
(炭黑) 作為用在顏料黑色墨中的顏料，提及炭黑?？墒褂玫奶亢诘膶嵗t黑、燈黑、乙炔黑和槽黑。具體地，例如可使用下列商購可得的炭黑產(chǎn)品。這些顏料可單獨或以其任意組合使用。無需說明，本發(fā)明不限于這些產(chǎn)品。
Raven7000、5750、5250、5000 ULTRA、3500、2000、1500、1250、1200、1190 ULTRA-II、1170和1255(全部都為Columbian Carbon Co.的產(chǎn)品)；Black Pearls L，Regal400R、300R和660R、Mogul L，Monarch700、800、880、900、1000、1100、1300、1400和2000，以及Valcan XC-72R(全部為CABOTCO.的產(chǎn)品)；Color BlackFW1、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160和S170，Printex35、U、V、140U和140V，以及Special Black6、5、4A和4(全部為Degussa AG的產(chǎn)品)；No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA600、MA7、MA8和MA100(全部為MITSUBISHI CHEMICALCORPORATION的產(chǎn)品)。
還可使用為了本發(fā)明新制備的炭黑。此外，可以使用磁性細粒子如磁鐵礦和鐵氧體以及鈦黑，而不受限于炭黑。
(自分散型顏料) 在本發(fā)明中，至少一種親水性基團直接或通過另一個原子團(-R-)鍵合于其粒子表面的自分散型顏料，可用作上述炭黑(下文中也稱作顏料)。使用此自分散型顏料，從而無需加入用于在組成墨的水性介質(zhì)中分散顏料的分散劑。當(dāng)然，如果必要，聚合物分散劑可與自分散型顏料一起使用。
鍵合于顏料粒子表面的親水性基團的具體實例包括-COO(M1)、-SO3(M1)、-PO3H(M1)、-PO3(M1)2和-(COO(M1))n。在上式中，“M1”為氫原子、堿金屬、銨或有機銨，n為2以上的整數(shù)。所述另一個原子團(-R-)可為具有1至12個碳原子的亞烷基、取代或非取代的亞苯基或取代或非取代的亞萘基。無需說明，本發(fā)明不限于這些基團。墨中的親水性基團的形式可為處于部分離解狀態(tài)或全部離解狀態(tài)的任意形式。在本發(fā)明中，尤其優(yōu)選使用通過重氮偶合法得到的并且在化合物部分具有-R-(COOM1)n基團結(jié)構(gòu)的化合物鍵合于顏料粒子表面的顏料。
對于鍵合于顏料粒子表面的-R-，緊鄰鍵合-(COOM1)的碳原子的碳鍵優(yōu)選鍵合-(COOM1)。還優(yōu)選n為2，R為C6H3。另外，在鍵合到顏料粒子表面的-R-的情況下，與鍵合-(COOM1)的碳原子緊鄰的碳鍵鍵合-(COOM1)意指R中的彼此相鄰的兩個或多個碳原子全部具有-(COOM1)基團。具體地，這意指具有如由下列通式(3)表示的結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明中，優(yōu)選使用由下列通式(3)表示的基團鍵合至顏料粒子表面的自分散型顏料。
通式(3)
對于顏料黑色墨，-R-(COOM1)n基團優(yōu)選以較高密度鍵合在顏料粒子表面。具體地，顏料粒子表面的親水性基團密度優(yōu)選例如2.00μmol/m2以上。另外，在本發(fā)明中，顏料粒子中親水性基團的密度受到顏料的比表面積和鍵合到顏料粒子表面的官能團結(jié)構(gòu)很大影響，所以親水性基團密度不限于這個范圍。顏料粒子表面的親水性基團密度的上限優(yōu)選4.0μmol/m2以下。
在顏料黑色墨中，M1尤其優(yōu)選為銨，這是因為達到更優(yōu)良的水堅牢性。認(rèn)為這是歸因于當(dāng)將此墨施用于記錄介質(zhì)時的條件下，這種銨分解而蒸發(fā)氨，鍵合到顏料粒子表面的親水性基團變?yōu)镠型(酸型)，從而降低親水性。M1為銨的自分散型顏料可根據(jù)下列步驟得到。例如，使其中M1為堿金屬的自分散型顏料進行離子交換以由銨置換M1?；蛘?，加入酸以得到H型，然后加入氫氧化銨以將M1轉(zhuǎn)化為銨。
(鹽) 顏料黑色墨優(yōu)選含鹽，從而促進顏料在記錄介質(zhì)上的聚集，因此可穩(wěn)定達到本發(fā)明的效果，而與記錄介質(zhì)的種類無關(guān)。
顏料黑色墨中的鹽的形式可為處于其部分離解的狀態(tài)或其全部離解的狀態(tài)的任意形式。另外，鹽作為金屬離子和陰離子存在于墨中。然而，在本發(fā)明中，將這種情況表示為在墨中包含鹽。
可用于顏料黑色墨的鹽的具體實例包括(M2)NO3、CH3COO(M2)、C6H5COO(M2)、C2H4(COO(M2))2、C6H4(COO(M2))2和(M2)2SO4。式中的“M2”為氫原子、堿金屬、銨或有機銨。堿金屬的實例包括鋰、鈉和鉀。有機銨的實例包括乙酰酰氨基、苯甲酰氨基、甲基氨基、丁基氨基、二乙基氨基和苯基氨基。無需說明，本發(fā)明不限于這些。
顏料黑色墨中鹽的含量只要求包括在能夠充分達到本發(fā)明的效果的范圍內(nèi)。具體地，鹽的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.05質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。如果該含量低于0.05質(zhì)量％，在某些情況下不能達到本發(fā)明的效果。如果該含量超過10.0質(zhì)量％，在某些情況下所得墨的貯存穩(wěn)定性可能劣化。
(水性介質(zhì)) 顏料黑色墨優(yōu)選包含水性介質(zhì)，該水性介質(zhì)為水和水溶性有機化合物的混合溶劑。作為水，優(yōu)選使用去離子水(離子交換水)。水在顏料黑色墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選50.0質(zhì)量％以上至95.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。
該水溶性有機化合物尤其優(yōu)選為具有抑制墨干燥的效果的化合物。水溶性有機化合物在顏料黑色墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選3.0質(zhì)量％以上至50.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。例如，具體可使用下列水溶性有機化合物。下列水溶性有機化合物可單獨或以其任意組合使用。
具有1至6個碳原子的醇，例如乙醇、2-丙醇、正丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇和己醇；羧酸酰胺，例如N，N-二甲基甲酰胺和N，N-二甲基乙酰胺；酮或酮醇，例如丙酮、甲乙酮和2-甲基-2-羥基戊-4-酮；環(huán)醚，例如四氫呋喃和二噁烷；多元醇，例如甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1，2-或1，3-丙二醇、1，2-或1，4-丁二醇和聚乙二醇；多元醇，例如1，3-丁二醇、1，2-或1，5-戊二醇、1，2-或1，6-己二醇、乙二硫醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，2，6-己三醇和三羥甲基丙烷；多元醇烷基醚，例如乙二醇單甲基(或乙基)醚、二甘醇單甲基(或乙基)醚和三甘醇單乙基(或丁基)醚；雜環(huán)化合物，例如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮和N-甲基嗎啉；以及含硫化合物，例如二甲基亞砜。
(其他組分) 為了保持墨的保濕性，除上述組分以外，該顏料黑色墨可包含保濕性化合物如脲、脲衍生物、三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷。保濕性化合物在顏料黑色墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.1質(zhì)量％以上至20.0質(zhì)量％以下，更優(yōu)選3.0質(zhì)量％以上至10.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。除了上述組分以外，為了給顏料黑色墨提供所需的物理性質(zhì)值，該顏料黑色墨可根據(jù)需要包含添加劑如表面活性劑、pH調(diào)節(jié)劑、消泡劑、防銹劑、防腐劑、防霉劑、抗氧化劑、抗還原劑、蒸發(fā)促進劑和螯合劑。
(墨的物理性質(zhì)) 在本發(fā)明中，顏料黑色墨的靜態(tài)表面張力優(yōu)選30mN/m以上至60mN/m以下，更優(yōu)選35mN/m以上至50mN/m以下。
[非反應(yīng)性墨] 在本發(fā)明中，除了上述反應(yīng)性墨和顏料黑色墨之外，還可組合使用另外的墨。本發(fā)明中該另外的墨包括不含例如多價金屬的墨(非反應(yīng)性墨)，即不與顏料黑色墨反應(yīng)的墨。用于非反應(yīng)性墨的著色材料可合適地從公知的著色材料和新合成的著色材料中選擇。具體地，可以使用作為用于反應(yīng)性墨的著色材料有用的那些。著色材料在非反應(yīng)性墨中的含量(質(zhì)量％)優(yōu)選0.05質(zhì)量％以上至15.0質(zhì)量％以下，基于墨的總質(zhì)量。作為水性介質(zhì)和非反應(yīng)性墨的添加劑，可使用與在上述反應(yīng)性墨和顏料墨中相同的介質(zhì)和添加劑。
<成套墨> 根據(jù)本發(fā)明的成套墨具有多種墨，其中該成套墨具有上述水性墨和顏料黑色墨。該成套墨可進一步具有上述非反應(yīng)性墨和任意其他墨的至少一種。本發(fā)明中的成套墨包括單獨貯存多種墨的墨盒的形式或通過組合多個分別貯存多種墨的墨貯存部一體化形成的墨盒的形式。另外，墨盒可具有額外地一體化形成記錄頭的結(jié)構(gòu)。構(gòu)成獨立貯存多種墨的墨盒以便可拆卸地安裝在噴墨記錄設(shè)備上的形式，也可包括在根據(jù)本發(fā)明的成套墨中。在任何情況下，只需要根據(jù)本發(fā)明的成套墨以至少反應(yīng)性墨和顏料黑色墨可組合使用的方式構(gòu)成，因此成套墨不限于上述模式，并可以是任意模式。
<圖像形成方法和圖像形成設(shè)備> 根據(jù)本發(fā)明的圖像形成方法為使用含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨形成圖像的圖像形成方法，其中將上述顏料黑色墨和上述水性墨用作該黑色墨和水性墨，并且圖像以用顏料黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域彼此重疊的方式形成。
根據(jù)本發(fā)明的圖像形成設(shè)備為使用含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨形成圖像的圖像形成設(shè)備，其中將上述顏料黑色墨和上述水性墨用作該黑色墨和水性墨，并且該設(shè)備具有用于形成圖像的單元，該圖像以用顏料黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域彼此重疊的方式形成。
作為適用于使用上述反應(yīng)性墨和顏料黑色墨進行記錄圖像形成設(shè)備，將參考圖1和2對能夠進行雙向記錄的噴墨記錄設(shè)備進行描述。
圖1示意性地示出示例性噴墨記錄設(shè)備。底盤(chassis)1由多個具有預(yù)定剛性的板狀金屬構(gòu)件構(gòu)成，并形成噴墨記錄設(shè)備的骨架。在底盤中引入用于進給記錄介質(zhì)的進給部(feedsection)2，用于將記錄介質(zhì)引導(dǎo)至預(yù)定記錄位置和引導(dǎo)至排出部3的傳送部4，用于在記錄介質(zhì)上進行預(yù)定記錄的記錄部，以及用于對記錄部進行回復(fù)操作的記錄頭回復(fù)部5。記錄部具有沿著支座軸6可掃描支撐的支座7，通過記錄頭設(shè)定桿8可拆卸地安裝在支座7上的記錄頭盒10，和用于將該記錄頭盒定位到預(yù)定位置的支座蓋9。接觸撓性打印電纜(下文中簡稱為“接觸FPC”)11的一個末端連接到與記錄頭盒10相對的支座7的另一個接合部。形成在接觸FPC11的端部的接觸部15(參見圖2)與接觸部15電接觸，接觸部15為設(shè)置在記錄頭盒10上的外部信號輸入端子，以進行各種信息的傳輸并提供電源給記錄頭盒10。
在形成圖像時，支座7配置記錄頭盒10，在記錄頭盒10中，在所需的圖像形成位置引入記錄頭，從而基于通過接觸部15接收的各種信息，通過從記錄頭噴射墨而在記錄介質(zhì)上進行記錄。具體地，將支座7在行方向沿著支座軸6掃描同時通過記錄頭進行記錄的主掃描，和傳送部4在列方向傳送記錄介質(zhì)的副掃描交替重復(fù)，從而在記錄介質(zhì)上形成圖像。此時，圖像通過記錄頭在記錄介質(zhì)的單位區(qū)域的一次主掃描形成的圖像形成方法為單遍記錄，此單遍記錄在主掃描的前進方向和后退方向兩個方向都進行的圖像形成方法為單遍雙向記錄。通過記錄頭的n次掃描在記錄介質(zhì)的單位區(qū)域形成圖像的圖像形成方法為n遍記錄(n為1以上)。單位區(qū)域意指一像素或帶(band)，并且單位區(qū)域可根據(jù)需要預(yù)設(shè)為各種區(qū)域。在此，一像素指對應(yīng)于分辨率的一像素，一個帶意指由記錄頭的一次掃描形成的圖像區(qū)域?；谶_到本發(fā)明的效果的觀點，尤其優(yōu)選構(gòu)成圖像形成方法和圖像形成設(shè)備以包括單遍雙向記錄。
圖2示意性地示出示例性記錄頭盒10。在此，將使用三種彩色墨盒顏料黑色墨的情況作為實例給出描述。三種彩色墨的至少一種為根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)性墨?；趶挠涗浽O(shè)備主體通過接觸部15接收到的記錄信號，記錄頭盒10從用于顏料黑色墨的記錄頭12的噴射口列14和用于彩色墨的記錄頭13中同樣設(shè)置的噴射口列噴射墨，另外，雖然以上已經(jīng)對三種彩色墨進行描述，彩色墨的數(shù)量不限于此，墨的數(shù)量和墨的色相可適當(dāng)預(yù)設(shè)，只要彩色墨的至少一種為根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)性墨即可。
作為記錄頭，提及在墨中通過熱能作用引起膜沸騰而噴射墨的Bubble-Jet(商標(biāo))系統(tǒng)的記錄頭。相對于噴墨頭的常規(guī)構(gòu)成和原理，使用基本原理公開于例如美國專利4,723,129和4,740,796的那些是優(yōu)選的。此系統(tǒng)可應(yīng)用于所謂的按需型和連續(xù)型中的任一種。然而，按需型是有效的，這是因為將相應(yīng)于記錄信息并給出超過膜沸騰的快速升溫的至少一種驅(qū)動信號施加于電熱轉(zhuǎn)化器，從而產(chǎn)生熱能以在記錄頭的熱作用表面引起膜沸騰，因此可以一對一的關(guān)系響應(yīng)驅(qū)動信號而在墨中形成氣泡。墨通過氣泡的生長和收縮通過噴射口噴射。當(dāng)此驅(qū)動信號以脈沖的形式施加時，此時氣泡的生長和收縮合適地進行，因此可以達到響應(yīng)性尤其優(yōu)良的墨的噴射。由此更優(yōu)選使用這種脈沖信號。
除了上述記錄頭外，提及通過機械能的作用噴射墨的系統(tǒng)的記錄頭。該系統(tǒng)的記錄頭安裝有具有多個噴嘴的噴嘴形成基板，與噴嘴對向設(shè)置的壓電材料，由導(dǎo)電材料構(gòu)成的壓力產(chǎn)生設(shè)備和填充在該壓力產(chǎn)生設(shè)備周圍的墨。在此構(gòu)造中，通過施加電壓而使該壓力產(chǎn)生設(shè)備位移，從而噴射墨。
噴墨記錄設(shè)備可為記錄頭和墨盒分離設(shè)置的設(shè)備或這些構(gòu)件不可分離地一體化形成的設(shè)備。該墨盒可為與記錄頭可分離地或不可分離地與記錄頭一體化安裝在支座上的類型，或設(shè)置在噴墨記錄設(shè)備的固定位置并通過墨供給構(gòu)件如管將墨進給至記錄頭的類型。當(dāng)在墨盒中設(shè)置有用于將有利的負壓施加給記錄頭的結(jié)構(gòu)時，可優(yōu)選使用下列結(jié)構(gòu)。更具體地，其實例包括吸收構(gòu)件配置在墨盒的墨貯存部的結(jié)構(gòu)，以及具有撓性的貯墨袋和用于在該袋的內(nèi)容積擴張方向?qū)⑵珘毫?biasing force)施加給袋的彈簧部的結(jié)構(gòu)。該噴墨記錄設(shè)備優(yōu)選使用如上所述連續(xù)型記錄系統(tǒng)，但可使用記錄元件對應(yīng)于記錄介質(zhì)的整個寬度范圍排列的行式打印機型。
[實施例] 下文中，將通過下列實施例、比較例和參考例更具體地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明并不限于這些實施例，除非超出本發(fā)明的主旨。另外，除非另外說明，以下使用的“％”基于質(zhì)量。
<制備顏料分散液> 向溶解于5.5g水中的5g濃鹽酸溶液中，在冷卻于5℃下加入1.5g 4-氨基-1，2-苯二甲酸。然后將裝有這種溶液的容器放置在冰浴中，攪拌溶液，從而使溶液一直保持在10℃以下，然后向此溶液中加入將1.8g亞硝酸鈉溶于9g 5℃的水中所得的溶液。在繼續(xù)攪拌該溶液15分鐘以后，邊攪拌邊加入6g具有比表面積220m2/g且DBP吸油值為105mL/100g的炭黑。然后將得到的混合物再繼續(xù)攪拌15分鐘。在將所得漿料通過濾紙(商品名StandardFilter Paper No.2；Advantec Co.的產(chǎn)品)過濾后，用水徹底洗滌所得粒子并在控制在110℃的烘箱中干燥，從而制備自分散型炭黑。將所得的自分散型炭黑進行離子交換以由銨離子置換鈉離子。進一步將水加入到以上得到的自分散型炭黑中來分散炭黑，以便給出10質(zhì)量％的顏料濃度，從而制備分散液。根據(jù)上述步驟，得到顏料分散液，在該顏料分散液中，-C6H3-(COONH4)2基團引入到自分散型炭黑粒子表面，該自分散型炭黑分散在水中。
測量以上制備的自分散型炭黑的離子基團密度。結(jié)果，該離子基團密度為3.1μmol/m2。此時使用的測量離子基團密度的測量方法是借助離子計(TOA DKK制造)測量上面制得的自分散型炭黑(鈉鹽型)中的鈉離子濃度，再將該值換算成自分散型炭黑中的離子基團的密度。
<表面活性劑的HLB值和結(jié)構(gòu)> 測定表面活性劑的HLB值。具體地，根據(jù)Griffin法(下列方程(1))計算各表面活性劑中主要組分的HLB值。結(jié)果示于表1。
HLB＝20×(表面活性劑的親水性基團的式重)/(表面活性劑的分子量)(1) 在表1中，每種表面活性劑的主要組分的結(jié)構(gòu)，和當(dāng)此表面活性劑的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于通式(1)時的m、n、a和m+n的值，或當(dāng)此表面活性劑的結(jié)構(gòu)對應(yīng)于通式(2)時的x、y、b和x+y的值總體示出。
在表1中，EMALEX 1610、EMALEX 1615和EMALEX 1825均為Nihon Emulsion Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑，NIKKOL BT-7和NIKKOL BT-12均為Nikko Chemicals Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑，ACETYLENOL E100為Kawaken Fine Chemicals Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑。
表1
<制備墨> 混合并充分?jǐn)嚢枋居诒?至5的組分后，將所得的各混合物，對于顏料黑色墨在壓力下過濾通過具有孔徑3.0μm的過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，對于其他墨在壓力下過濾通過具有孔徑0.2μm的微濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，從而制備墨。另外，在表2至5中，EMALEX 1610、EMALEX1615和EMALEX 1825均為Nihon Emulsion Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑，NIKKOL BT-7和NIKKOL BT-12均為NikkoChemicals Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑，ACETYLENOL E100為Kawaken Fine Chemicals Co.，Ltd.生產(chǎn)的表面活性劑。
表2(單位％)
表3(單位％)
表4(單位％)
表5(單位％)
<反應(yīng)性墨或非反應(yīng)性墨與顏料黑色墨之間的反應(yīng)性> 混合并充分?jǐn)嚢枋居诒?的20g顏料黑色墨和20g反應(yīng)性墨或非反應(yīng)性墨以制備混合墨，然后將混合墨靜置24小時。其后，目視觀察混合墨中的沉淀和或聚集體的存在以對反應(yīng)性進行評價。評價結(jié)果示于表6。
表6

(*1)反應(yīng)性墨或非反應(yīng)性墨。
從表6中，可理解組合顏料黑色墨與反應(yīng)性墨，反應(yīng)性墨R-1至R-16為去穩(wěn)定顏料黑色墨中的顏料的分散狀態(tài)的墨。
<評價> (測量動態(tài)表面張力) 對于以上得到的各反應(yīng)性墨和非反應(yīng)性墨，測量墨在(1)30毫秒壽命和(2)500毫秒壽命時的動態(tài)表面張力。將根據(jù)最大泡壓法測量動態(tài)表面張力的設(shè)備(Bubble Pressure TesiometerBP2；由KRUSS制造)用于本測量。對動態(tài)表面張力的評價結(jié)果示于表7。
表7
(黑色實心圖像中的顏色不均勻) 組合使用表8所示的第一施用墨和第二施用墨，從而通過圖像形成方法形成黑色實心圖像，在該圖像形成方法中，施用另一種墨以重疊要施用顏料黑色墨的區(qū)域。將通過改裝能夠進行雙向記錄的噴墨記錄設(shè)備BJF850(由Canon Inc.制造)得到的設(shè)備用作圖像形成設(shè)備。將四種普通紙Canon Extra、Canon OfficeMulti-Function Applications、EN100和高彩色顯影性普通紙Superwhite Paper SW101(全部為Canon Inc.的產(chǎn)品)用作記錄介質(zhì)。另外，將墨施用于每種記錄介質(zhì)以按照表8所述的第一施用墨和第二施用墨的順序彼此重疊。通過單遍雙向記錄進行圖像的形成。將此時的1/600平方英尺的墨的施用量控制在對顏料黑色墨約28ng，對其他墨約4.5ng。
對于通過使用四種記錄介質(zhì)得到的各圖像，目視觀察通過前進記錄形成的圖像和通過后退記錄形成的圖像中圖像濃度和色調(diào)之間的差別，以進行評價，從而將其平均值視為黑色實心圖像中色彩不均勻性的評價結(jié)果。對實施例1至14、比較例1至7和參考例1的色彩不均勻性的評價相對分為A、B、C、D和E 5個等級。更具體地，在由前進記錄形成的圖像和由后退記錄形成的圖像之間的圖像濃度和色調(diào)的差別狀況為最佳的情況下，將色彩不均勻性評為A，在由前進記錄形成的圖像和由后退記錄形成的圖像之間的圖像濃度和色調(diào)的差別狀況為最差的情況下的色彩不均勻性評為E。作為評價結(jié)果，將A、B、C、D和E 5等級中的A和B確定為當(dāng)前所需的黑色實心圖像中色彩不均勻性可接受的程度。評價結(jié)果示于表8。
(耐滲色性) 形成其中與黑色實心圖像評價中形成的相同黑色實心圖像毗鄰用彩色墨形成的實心圖像的圖像。此時，混合并充分?jǐn)嚢枰韵滤镜慕M分，所得的各混合物在壓力下過濾通過具有孔徑0.2μm的微濾器(FujiPhoto Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，從而制備黃色非反應(yīng)性墨，并將該墨用作彩色墨。構(gòu)成黃色墨的組分為C.I.酸性黃233.0份、甘油5.0份，1，5-戊二醇10.0份、二甘醇5.0份、Acetylenol E1001.0份和水76.0份。將通過改裝能夠進行雙向記錄的噴墨記錄設(shè)備BJF850(由Canon Inc.制造)得到的設(shè)備用作圖像形成設(shè)備。將四種普通紙Canon Extra、CanonOffice Multi-Function Applications、EN100和高彩色顯影性普通紙Superwhite Paper SW101(全部為Canon Inc.的產(chǎn)品)用作記錄介質(zhì)。通過單遍雙向記錄進行圖像形成。將此時的每1/600平方英尺的墨的施用量控制在對于顏料黑色墨約28ng，對于非反應(yīng)性墨約4.5ng。
對于通過使用四種記錄介質(zhì)得到的各圖像，目視觀察黑色和彩色圖像之間邊界部分的滲色以進行評價，從而將其平均值視為滲色的評價結(jié)果。實施例1至14和比較例1至7和參考例1的耐滲色性評價相對分為A、B和C三等級。更具體地，將滲色最少且圖像質(zhì)量良好的情況下的耐滲色性評為A，將滲色最多且圖像質(zhì)量差的情況下的耐滲色性評為C。作為評價結(jié)果，將A、B和C三等級中的A和B確定為當(dāng)前所需的耐滲色性可接受的程度。評價結(jié)果示于表8。
(彩色實心圖像的均一性) 通過使用示于表8右側(cè)的墨形成彩色實心圖像。此時，未使用顏料黑色墨。將通過改裝能夠進行雙向記錄的噴墨記錄設(shè)備BJF850(由Canon Inc.制造)得到的設(shè)備用作圖像形成設(shè)備。將四種普通紙Canon Extra、Canon Office Multi-FunctionApplications、EN100和高彩色顯影性普通紙Superwhite PaperSW101(全部為Canon Inc.的產(chǎn)品)用作記錄介質(zhì)。通過單遍雙向記錄進行圖像形成。將此時的每1/600平方英尺的墨施用量控制在約14ng。
對于通過使用四種記錄介質(zhì)得到的各圖像，目視觀察彩色實心圖像的均一性以進行評價，從而將其平均值視為彩色實心圖像中均一性的評價結(jié)果。實施例1至14、比較例1至7和參考例1的彩色實心圖像的均一性評價相對分為A、B、C和D四個等級。更具體地，將彩色實心圖像均一性最高且圖像質(zhì)量良好的情況下的彩色實心圖像的均一性評為A，將彩色實心圖像均一性最低的評為D。作為評價結(jié)果，將A、B、C和D 4等級中的A和B確定為當(dāng)前所需的彩色實心圖像中均一性可接受的程度。評價結(jié)果示于表8。
(彩色字符質(zhì)量) 通過使用示于表8右手一側(cè)的墨形成12點的Gothic字形的彩色字符。此時，未使用顏料黑色墨。將通過改裝能夠進行雙向記錄的噴墨記錄設(shè)備BJF850(由Canon Inc.制造)得到的設(shè)備用作圖像形成設(shè)備。將四種普通紙Canon Extra、Canon OfficeMulti-Function Applications、EN100和高彩色顯影性普通紙Superwhite Paper SW101(全部為Canon Inc.的產(chǎn)品)用作記錄介質(zhì)。通過單遍雙向記錄進行圖像形成。將此時的每1/600平方英尺的墨施用量控制在約18ng。
對于通過使用四種記錄介質(zhì)得到的各圖像，目視觀察彩色字符質(zhì)量以進行評價，從而將其平均值視為彩色字符質(zhì)量的評價結(jié)果。實施例1至14、比較例1至7和參考例1的彩色字符質(zhì)量的評價相對分為A和B兩個等級。更具體地，將彩色字符質(zhì)量最好的彩色字符質(zhì)量評為A，將彩色字符質(zhì)量低于A但還在可接受程度的評為B。評價結(jié)果示于表8。


當(dāng)將使用比較例7的反應(yīng)性墨(R-16)在記錄介質(zhì)上形成的彩色圖像的部分從其背面觀察時，發(fā)現(xiàn)發(fā)生了透印。另一方面，在使用除反應(yīng)性墨(R-16)以外的反應(yīng)性墨或使用非反應(yīng)性墨在記錄介質(zhì)上形成的圖像的部分的背面未發(fā)生透印。
盡管本發(fā)明參考示例性實施方案進行描述，但應(yīng)理解本發(fā)明不限于公開的示例性實施方案。所附的權(quán)利要求的范圍應(yīng)符合最寬泛的解釋以包含所有的此類改進和等同的結(jié)構(gòu)與功能。
權(quán)利要求
1.一種水性墨，該水性墨與包含自分散型顏料的黑色墨一起使用，
該水性墨包含用于去穩(wěn)定自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分，
其中，由最大泡壓法測定的該水性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上，該水性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上至38mN/m以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中，由最大泡壓法測定的該水性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為51mN/m以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中，該水性墨包含聚氧乙烯烷基醚作為表面活性劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水性墨，其中該聚氧乙烯烷基醚為選自由下列通式(1)表示的表面活性劑和由下列通式(2)表示的表面活性劑的至少一種
通式(1)
其中a、m和n各自獨立地表示1以上的整數(shù)，并且m+n表示14至20的整數(shù)；
通式(2)
其中b、x和y各自獨立地表示1以上的整數(shù)，并且x+y表示12至21的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，其中該反應(yīng)性組分為多價金屬。
6.一種成套墨，其包含多種墨，其中該成套墨包含根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨和根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑色墨。
7.一種圖像形成方法，其使用包含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨以形成圖像，
其中該水性墨為根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，該黑色墨為根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑色墨，
該方法包括以用黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域中彼此重疊的方式形成圖像。
8.一種圖像形成設(shè)備，其用于通過使用包含自分散型顏料的黑色墨和至少一種水性墨形成圖像，
其中該水性墨為根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性墨，該黑色墨為根據(jù)權(quán)利要求1所述的黑色墨，
該設(shè)備包含用于以用黑色墨形成的圖像和用水性墨形成的圖像在至少部分區(qū)域中彼此重疊的方式形成圖像的單元。
全文摘要
本發(fā)明涉及水性墨、成套墨、圖像形成方法和圖像形成設(shè)備。本發(fā)明涉及一種與含自分散型顏料的黑色墨一起使用的水性墨，其中該水性墨包含用于去穩(wěn)定自分散型顏料分散狀態(tài)的反應(yīng)性組分，由最大泡壓法測定的該水性墨在30毫秒壽命的動態(tài)表面張力為41mN/m以上，該水性墨在500毫秒壽命的動態(tài)表面張力為28mN/m以上至38mN/m以下。
文檔編號C09D11/00GK101302368SQ20081009736
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月11日
發(fā)明者岡村大二, 宅原浩幸, 西野勇輝, 真田干雄, 森部鐮志, 工藤智 申請人:佳能株式會社