喷墨用油墨组、喷墨用油墨罐、喷墨记录方法和喷墨记录装置的制作方法

专利名称：喷墨用油墨组、喷墨用油墨罐、喷墨记录方法和喷墨记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨用油墨组、喷墨用油墨罐、喷墨记录方法和喷墨记录装置。
背景技术：
因为喷墨记录方法可以利用小型装置而降低成本，所以许多打印机均利用此方法。在喷墨记录方法中，油墨从喷墨口喷出，其中所述喷墨口由喷嘴、狭缝和多孔膜形成。具体地说，压电式喷墨方法和热喷墨方法均适合于高分辨率、高速度打印。所述压电式喷墨方法利用压电式元件的变形来喷墨。所述热喷墨方法利用施加热能使油墨沸腾来喷墨。
提高普通纸上的打印速度和打印质量已成为重要问题。为了实现普通纸上的高速度和高质量打印已提出了一种方法(例如，在日本专利第2667401号公报中的方法)。在所述方法中，在记录介质的表面上提供包含一种具有阳离子基团的化合物的液体，所述液体渗入记录介质；并且在液体从记录介质表面上消失后(所有液体均已经渗入介质中)立刻在记录介质上提供包含阴离子染料的油墨，从而形成图像。然而，在这种方法中，如果油墨干燥时间较短，有时图像的光学浓度便会不足。此外，如果墨滴(drop)量较小，有时长期喷射特性便会不足。
也已经提出了一种喷墨着色剂(例如，日本特开2003-55591号公报和特开2003-172815号公报)，其包含复合粉末状粒子，粒子大小为0.001～0.15μm。提出此着色剂以便改进着色特性、色调鲜艳度、分散性和耐光性。在粒子中，使增容剂颜料被覆一层均匀的有机颜料。然而，如果将该着色剂用于在普通纸上进行高速打印，有时光学浓度便会不足。
还提出了另一种图像形成方法(例如，在日本特开2002-331657号公报和特开2002-331740号公报中的方法)，其中使油墨和液体组合物在记录介质上反应，其中所述油墨包含着色剂，所述液体组合物包含能与该着色剂反应的粒子。在所述方法中粒子和着色剂在油墨和液体组合物的混合物中反应；记录介质上未与着色剂反应的粒子仍处于分散状态；油墨中处于单分子状态的着色剂被粒子的表面吸附；已吸附着色剂的粒子凝集；并且将已吸附着色剂的粒子固定在记录介质的表面。然而，当将此方法用于高速打印时，在某些情况下，并没有改进诸如光学浓度的图像特性。
如上所述，常规方法不能同时满足高色彩显影性、实心图像区域中的较少的不均匀性、高光学浓度、较少的洇纸、较少的色间洇纸(intercolorbleed)、短干燥时间和长期稳定性。

发明内容
考虑到现有技术中的上述问题而达成了本发明。
本发明的喷墨用油墨组包含了第一液体和第二液体。第一液体包含着色粒子、分散剂、水溶性溶剂和水。第二液体包含水溶性溶剂、水和能使第一液体中的成分凝集或不溶解化的凝集剂。该着色粒子具有核-壳结构，其中内核部分被覆有外壳部分。该内核部分包含非着色成分。该外壳部分包含着色成分。
该外壳部分的厚度优选为小于等于100nm。该外壳部分的厚度与该内核部分半径的比率(外壳部分的厚度/内核部分的半径)优选在0.2～2.5的范围内。该外壳部分的质量与该内核部分的质量的比率(外壳部分的质量/内核部分的质量)优选在1～50的范围内。该内核部分中的非着色成分优选为无机物质或重均分子量大于等于10,000的聚合物。该外壳部分中的着色成分优选为颜料或染料。
第一液体优选包含具有羧酸基团的树脂。第二液体优选包含着色剂，所述着色剂选自由下列各物质组成的组染料、在其表面上具有磺酸或磺酸盐的颜料和自分散性颜料。
该着色粒子的体积平均粒径优选为30nm～250nm。
第一液体的表面张力优选为20mN/m～60mN/m。第二液体的表面张力优选为20mN/m～45mN/m。第一液体和第二液体的粘度优选均为1.2mPa·s～25.0mPa·s。在第一液体和第二液体中粒径为大于等于5μm的粒子的数目优选均为多于等于1,000个/μl(μl10-6升)。
本发明的喷墨用油墨罐装有本发明的喷墨用油墨组。
本发明的喷墨记录方法使用本发明的喷墨用油墨组。此方法包括在记录介质上提供第一液体和第二液体，以使第一液体和第二液体彼此接触并且形成图像。
在本发明的喷墨记录方法中，在记录介质上以每滴少于等于25ng(ng10-9g)的量来提供第一液体和第二液体。提供用于一个像素的第一液体的质量与提供用于一个像素的第二液体的质量的比率优选在1∶10到10∶1的范围内。
在本发明的喷墨记录方法中，可以从本发明的喷墨用油墨罐来供应第一液体和第二液体，并且将其施用在记录层上。
本发明的喷墨记录装置包括记录头，该记录头向记录介质喷射本发明的喷墨用油墨组中的各种液体。
在喷墨记录装置中，所提供的第一液体的量优选为每滴少于等于25ng。所提供的第二液体的量优选为每滴少于等于25ng。提供用于一个像素的第一液体的质量与提供用于一个像素的第二液体的质量的比率优选在1∶10到10∶1的范围内。
本发明的喷墨记录装置优选包括本发明的喷墨用油墨罐，该油墨罐向所述记录头供应第一液体和第二液体。


图1为图解说明本发明的喷墨记录装置的优选实施方案的外部构造的立体图。
图2为图解说明图1的喷墨记录装置的基本内部构造的立体图。
图3为图解说明本发明的喷墨记录装置的另一个优选实施方案的外部构造的立体图。
图4为图解说明图3的喷墨记录装置的基本内部构造的立体图。
具体实施例方式
本发明的喷墨用油墨组包含了第一液体和第二液体。第一液体包含着色粒子(下文有时称作“着色剂”)、分散剂、水溶性溶剂和水。第二液体包含水溶性溶剂、水和能使第一液体中的成分凝集或不溶解化的凝集剂。着色粒子具有核-壳结构，其中内核部分被覆有外壳部分。内核部分包含非着色成分。外壳部分包含着色成分。
当将第一液体和第二液体用于在记录介质上打印以使第一液体和第二液体彼此接触时，可使诸如光学浓度、洇纸、色间洇纸和干燥时间的特性得到改进。此机理尚不清楚。然而，可以给出下列解释当第一液体和第二液体在记录介质上彼此接触时，所述着色剂发生凝集；该着色剂凝集体与溶剂相分离；并且如果该着色剂凝集体充分地大于记录介质的纤维之间的空间，那么该着色剂便以高密度滞留在记录介质的表面上，使得光学浓度很高。因为也可以抑制纸张表面上的着色剂凝集体的面内扩散，所以还可以抑制洇纸和色间洇纸。另外，因为着色剂凝集体和溶剂彼此分离并且溶剂单独渗入记录介质，所以可减少干燥时间。
然而，如果将常规颜料和染料用作着色剂，有时彩色再现性会劣化并且在实心图像区域中出现不均匀性。彩色再现性的这种劣化被认为是由着色剂凝集体的光吸收而引起，因为颜料凝集体层或染料凝集体层的厚度显著大于可见光的波长。因为着色剂凝集体在记录介质上的分布不均匀并且存在具有不同光学浓度的局部区域，所以在实心图像区域中出现不均匀性。
考虑到常规颜料和染料的上述问题，本发明将具有核-壳结构的着色粒子用作着色剂，在该着色粒子中，内核部分包含非着色成分，且外壳部分包含着色成分。通过使用本发明的着色粒子，可以解决诸如彩色再现性的劣化和实心图像区域的不均匀性的上述问题。此机理尚不清楚，但是据认为其原因如下。
如上文所述，为了改进光学浓度并且抑制双液体反应体系中的洇纸，凝集体的粒子大小必须充分地大于记录介质的纤维之间的空间。如果将内核部分包含非着色成分的着色粒子用作着色剂，那么可以抑制着色剂凝集体对光的过量吸收，并且可以抑制彩色再现性的劣化。因为本发明的着色粒子不会过量地吸收光，所以即使着色剂在记录介质上的分布不均匀，仍可以降低各区域之间的光吸收的差别。结果，可以抑制实心图像区域的不均匀性。因而，着色剂凝集体中的着色剂层的厚度在抑制彩色再现性的劣化和改进实心图像区域的不均匀性方面是一个重要的因素。其它重要因素包括着色粒子的外壳部分的厚度、外壳部分的厚度与内核部分的厚度的比率、和外壳部分的质量与内核部分的质量的比率。
将对第一液体进行描述。第一液体包含着色粒子、分散剂、水溶性溶剂和水。
作为着色剂的该着色粒子具有核-壳结构，其中，包含非着色成分的内核部分被覆有包含着色成分的外壳部分。
内核部分中的非着色成分(下文有时称作“内核物质”)可以为无机物质或重均分子量大于等于10,000的聚合物。聚合物的实例包括聚(甲基)丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇、聚酯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、胶乳和塑性颜料。无机物质的实例包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、氧化锌、氧化锆、粘土、碳酸钙、碳酸镁、硫酸钡及珠光颜料，例如云母钛、水滑石和白云母。
内核物质(非着色成分)更优选为重均分子量大于等于10,000的聚合物。具体而言，该聚合物可以为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙二醇或聚酯。如果内核物质为聚合物，那么易于改进记录介质上的着色剂的可固定性。据认为此内核物质具有使着色剂附着到记录介质的功能，因而可以改进可固定性。鉴于这个倾向，该聚合物的重均分子量优选为10,000～5,000,000，更优选为30,000～1,000,000。
外壳部分中的着色成分(下文有时称作“壳物质”)可以为染料或颜料，且优选为颜料。因为当将颜料用作壳物质时，可以改进光学浓度和耐光性。
所述颜料可以为有机颜料或无机颜料。黑颜料的实例包括碳黑，诸如炉黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑。本发明中可用颜料的实例包括黑色颜料；诸如青色颜料、品红颜料和黄色颜料的三原色颜料；诸如红色颜料、绿色颜料、蓝色颜料、棕色颜料和白色颜料的具有特定颜色的颜料；金属颜料，诸如金色颜料和银色颜料；以及新合成的颜料。
外壳部分中的颜料的具体实例包括但不限于RAVEN 7000、RAVEN5750、RAVEN 5250、RAVEN 5000 ULTRA II、RAVEN 3500、RAVEN 2000、RAVEN 1500、RAVEN 1250、RAVEN 1200、RAVEN 1190 ULTRA II、RAVEN 1170、RAVEN 1255、RAVEN 1080、RAVEN 1060(这些由Columbian Carbon制造)；REGAL 400R、REGAL 330R、REGAL 660R、MOGUL L、BLACK PEARLS L、MONARCH 700、MONARCH 800、MONARCH 880、MONARCH 900、MONARCH 1000、MONARCH 1100、MONARCH 1300、MONARCH 1400(这些由Cabot Corporation制造)；Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black 18、Color Black FW200、Color Black S150、Color Black S160、Color BlackS170、PRINTEX 35、PRINTEX U、PRINTEX V、PRINTEX 140U、PRINTEX140V、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4(这些由Degussa制造)；No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF-88、MA600、MA7、MA8和MA100(这些由MitsubishiChemical Co.，Ltd.制造)。
青色颜料的实例包括但不限于C.I.(染料索引)颜料蓝-1、-2、-3、-15、-15:1、-15:2、-15:3、-15:4、-16、-22和-60。
品红颜料的实例包括但不限于C.I.颜料红-5、-7、-12、-48、-48:1、-57、-112、-122、-123、-146、-168、-184和-202。
黄色颜料的实例包括但不限于C.I.颜料黄-1、-2、-3、-12、-13、-14、-16、-17、-73、-74、-75、-83、-93、-95、-97、-98、-114、-128、-129、-138、-151、-154、-155和-180。
外壳部分中的着色剂可以为可自分散于水的颜料。可自分散于水的颜料是指一种颜料其表面上具有大量给予颜料水溶性的基团，并且该颜料即使在不存在聚合物分散剂时仍可稳定地分散于水中。具体而言，可以通过使普通颜料经受表面改性处理，诸如酸碱处理、偶联处理、聚合物接枝处理、等离子处理或氧化/还原处理，从而获得可自分散于水的颜料。
可自分散于水的颜料可以为经过上述表面改性处理的颜料。可自分散于水的颜料的其它实例包括市售的自分散性颜料，诸如，由CabotCorporation制造的CAB-O-JET-200、CAB-O-JET-250、CAB-O-JET-260、CAB-O-JET-270、CAB-O-JET-300、IJX-444和IJX-55以及由OrientChemical Industries，Ltd.制造的Microjet Black CW-1和CW-2。
还可将被覆有树脂的颜料用作着色剂。此颜料称作微囊颜料。本发明中可用的微囊颜料的实例包括由Dainippon Ink and Chemicals Inc.和Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.制造的市售微囊颜料，以及特别为本发明制备的微囊颜料。
外壳部分中的染料可以为水溶性染料或分散染料。水溶性染料的实例包括C.I.直接黑-2、-4、-9、-11、-17、-19、-22、-32、-80、-151、-154、-168、-171、-194、-195；C.I.直接蓝-1、-2、-6、-8、-22、-34、-70、-71、-76、-78、-86、-112、-142、-165、-199、-200、-201、-202、-203、-207、-218、-236、-287、-307；C.I.直接红-1、-2、-4、-8、-9、-11、-13、-15、-20、-28、-31、-33、-37、-39、-51、-59、-62、-63、-73、-75、-80、-81、-83、-87、-90、-94、-95、-99、-101、-110、-189、-227C.I.直接黄-1、-2、-4、-8、-11、-12、-26、-27、-28、-33、-34、-41、-44、-48、-58、-86、-87、-88、-132、-135、-142、-144、-173；C.I.食品黑-1、-2；C.I.酸性黑-1、-2、-7、-16、-24、-26、-28、-31、-48、-52、-63、-107、-112、-118、-119、-121、-156、-172、-194、-208；C.I.酸性蓝-1、-7、-9、-15、-22、-23、-27、-29、-40、-43、-55-、-59、-62、-78、-80、-81、-83、-90、-102、-104、-111、-185、-249、-254；C.I.酸性红-1、-4、-8、-13、-14、-15、-18-、-21、-26、-35、-37、-52、-110、-144、-180、-249、-257、-289；C.I.酸性黄-1、-3、-4、-7、-11、-12、-13、-14、-18、-19、-23、-25、-34、-38、-41、-42、-44、-53、-55、-61、-71、-76、-78、-79和C.I.酸性黄-122。
分散染料的具体实例包括C.I.分散黄-3、-5、-7、-8、-42、-54、-64、-79、-82、-83、-93、-100、-119、-122、-126、-160、-184:1、-186、-198、-204、-224；C.I.分散橙-13、-29、-31-1、-33、-49、-54、-66、-73、-119、-163、C.I.分散红-1、-4、-11、-17、-19、-54、-60、-72、-73、-86、-92、-93、-126、-127、-135、-145、-154、-164、-167:1、-177、-181、-207、-239、-240、-258、-278、-283、-311、-343、-348、-356、-362；C.I.分散紫-33；C.I.分散蓝-14、-26、-56、-60、-73、-87、-128、-143、-154、-165、-165:1、-176、-183、-185、-201、-214、-224、-257、-287、-354、-365、-368；C.I.分散绿-6:1和-9。
本发明的着色粒子可由下列方法产生方法之一，其包括产生包含反应性气体的等离子气体，将壳物质蒸发至该等离子中，使内核部分与所蒸发的壳物质接触以使壳物质附着在该内核部分的表面；方法之二，其包括使聚合物附着到内核部分的表面，并且进一步使壳物质附着到所述表面；方法之三，其包括使用利用机械化学方法的表面改性装置，诸如埃磨机(angstrom mill)、Theta复合机(composer)、杂混机(hybridizer)或机械磨机；和方法之四，其利用了包囊乳液聚合凝集法，诸如EA方法。下文描述EA方法的实例。制备其中分散了内核物质的粒子(下文有时称作“内核粒子”)的内核粒子分散液。同样，制备其中分散了壳物质的粒子(下文有时称作“外壳粒子”)的外壳粒子分散液。可以向各分散液中添加胶乳或表面活性剂，以便来稳定分散状态。如果内核粒子(内核部分)由聚合物制成，那么可以通过乳液聚合方法来制备内核粒子分散液。将外壳粒子分散液添加到内核粒子分散液，以便使外壳粒子附着到内核粒子的表面，并且形成具有所需厚度的被覆层(外壳部分)。以此方式，可以制备具有核-壳结构的着色粒子。在制备内核粒子分散液时，可以改变pH值以产生凝集并且原始凝集产物可以用作内核粒子。为了实现迅速并且稳定的凝集，或为了获得具有窄粒径分布的凝集粒子，可以在制备内核粒子分散液期间添加凝集剂。同样，当使外壳粒子附着到内核粒子时，pH值改变可以用于引起凝集，或可以添加凝集剂，以便实现迅速并且稳定的凝集，或获得具有窄粒径分布的凝集粒子。所述胶乳、表面活性剂和凝集剂分别可以选自EA方法中所用的胶乳、表面活性剂和凝集剂。
根据本发明，着色粒子的体积平均粒径优选为30nm到250nm。如果没有添加剂附着于着色粒子，那么着色粒子的体积平均粒径从所述着色粒子的粒径计算得到。然而，如果诸如分散剂的添加剂附着于着色粒子，那么着色粒子的体积平均粒径从包括添加剂的整个粒子的尺寸计算得到。体积平均粒径可以由MICROTRACK UPA粒径分析仪9340(由Leeds &Northrup Co.制造)测量得到。在测量中，将4ml油墨放入测量池中，并且根据指定测量规程进行测量。关于测量中输入的参数，将油墨粘度输入作为粘度，并且将着色粒子的密度输入作为分散粒子的密度。体积平均粒径更优选为60nm到250nm，再优选为150nm到230nm。如果体积平均粒径小于30nm，有时光学浓度较低。如果体积平均粒径大于250nm，有时将不能维持储存稳定性。
着色粒子的外壳部分的厚度优选为5nm到100nm，较优选为10nm到90nm，更优选为25nm到75nm。如果外壳部分的厚度大于100nm，有时彩色再现性会劣化。
着色粒子的外壳部分的厚度与着色粒子的内核部分的半径的比率(外壳部分的厚度/内核部分的半径)优选在0.2到2.5的范围内，较优选在0.2到2的范围内，更优选在0.25到1的范围内。如果所述比率低于0.2，有时光学浓度不足。如果所述比率高于2.5，那么彩色再现性会劣化，并且实心图像区域中出现不均匀。
着色粒子的外壳部分的质量与着色粒子的内核部分的质量的比率(外壳部分的质量/内核部分的质量)优选在1到50的范围内，较优选在5到40的范围内，更优选在10到40的范围内。如果所述比率低于1，有时不能获得足够的光学浓度。如果所述比率高于50，有时彩色再现性会劣化，并且实心图像区域中出现不均匀。利用透射电子显微镜，通过观察着色粒子的截面，可以测量内核部分的半径和外壳部分的厚度。在测量外壳部分的厚度时，选择并且观察着色粒子的截面，所述着色粒子之粒径与通过库尔特(Coulter)粒子计数器方法测量的着色粒子的平均粒径相差±10％以内。
所述粒径和粒径分布参数由COULTER COUNTER TA-II(由Beckman-Coulter，Inc.制造)测量。在测量中，将ISOTON-II(由Beckman-Coulter，Inc.制造)用作电解质溶液。测量方法包括向作为分散剂的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸钠)的2ml的5％水溶液中添加0.5～50mg的样品；向100～150ml的所述电解质溶液添加所述混合物；通过使用超声波分散装置，将样品分散在该电解质溶液中历时大约1分钟；并通过使用具有100μm光圈的COULTER COUNTER TA-II测量粒径在2～60μm内的粒子的粒径分布，以便获得体积平均粒径和数均粒径。将以此方式测量的体积平均粒径视为着色粒子的平均粒径。
通过观察非着色内核部分与着色外壳部分之间的边界来判定内核部分的半径和外壳部分的厚度。观察显微视野中的至少20个着色粒子，并且测量内核部分的平均半径和壳的平均厚度。另外，还测量所述半径的分布和所述厚度的分布。
具体而言，按如下方法测量内核部分的平均半径和外壳部分的平均厚度。从透射电子显微镜照片上的着色粒子图像的中心画出十条径向线，使得每对邻近的径向线呈相同角度(36度)。用标尺测量在每条线上的内核部分的半径和外壳部分的厚度。将十个半径的平均值视作该着色粒子的内核部分的半径，且将10个厚度的平均值视作该着色粒子的外壳部分的厚度。
以所测定的内核部分的半径和外壳部分的厚度为基础来计算外壳部分的质量与内核部分的质量的比率。
基于第一液体的总质量，第一液体中所包含的着色粒子的量为0.1质量％～50质量％，优选为1质量％～10质量％。如果所述量小于0.1质量％，有时光学浓度不足。如果所述量大于50质量％，有时该液体的喷射特性不稳定。
第一液体可以包含改进着色粒子的分散状态的分散剂。该分散剂可以为非离子性化合物、阴离子化合物、阳离子化合物或两性化合物。
该分散剂可以为多种单体的共聚物，其中每种单体具有α、β-烯属不饱和基团。
具有α、β-烯属不饱和基团的单体的实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、衣康酸的单酯、顺丁烯二酸、顺丁烯二酸的单酯、富马酸、富马酸的单酯、乙烯基磺酸、苯乙烯磺酸、磺化乙烯萘、乙烯醇、丙烯酰胺、甲基丙烯酰氧基乙基磷酸酯、双(甲基丙烯酰氧基乙基)磷酸酯、甲基丙烯酰氧基乙基苯基酸式磷酸酯、乙二醇二(甲基丙烯酸)酯、二乙二醇二(甲基丙烯酸)酯；苯乙烯衍生物，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯；乙烯基环己烷、乙烯基萘、乙烯基萘衍生物、丙烯酸烷基酯、丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸苯酯、甲基丙烯酸环烷基酯、巴豆酸烷基酯、衣康酸二烷基酯和顺丁烯二酸二烷基酯。
该分散剂可为选自上述单体的单体的均聚物或选自以上单体的单体的共聚物。它的具体实例包括苯乙烯/苯乙烯磺酸共聚物、苯乙烯/顺丁烯二酸共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯萘/顺丁烯二酸共聚物、乙烯萘/甲基丙烯酸共聚物、乙烯萘/丙烯酸共聚物、丙烯酸烷基酯/丙烯酸共聚物、甲基丙烯酸烷基酯/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸烷基酯/甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯/丙烯酸烷基酯/丙烯酸共聚物、苯乙烯/甲基丙烯酸苯酯/甲基丙烯酸共聚物和苯乙烯/甲基丙烯酸环己酯/甲基丙烯酸共聚物。
可以在第一液体中使用的分散剂具有优选2,000到50,000的重均分子量。如果分子量小于2,000，有时着色粒子的分散状态较差。如果分子量大于50,000，有时该液体的粘度较高且喷射特性较差。分子量更优选为3,500到20,000。
第一液体中分散剂的含量为0.01质量％到3质量％。如果含量高于3质量％，有时该液体的粘度较高且液体的喷射特性不稳定。如果含量低于0.01质量％，有时着色粒子的分散稳定性降低。所述含量较优选为0.05质量％到2.5质量％，更优选为0.1质量％到2质量％。
在第一液体中使用的水溶性溶剂可为多元醇、多元醇衍生物、含氮溶剂、醇类或含硫溶剂。其具定实例包括多元醇，例如乙二醇、二乙二醇、丙二醇、丁二醇、三乙二醇、1，5-戊二醇、1，2，6-己三醇和甘油；多元醇衍生物，例如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二乙二醇单甲基醚、二乙二醇单乙基醚、二乙二醇单丁基醚、丙二醇单丁基醚、二丙二醇单丁基醚和二甘油的环氧乙烷加成物；含氮溶剂，例如吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、环己基吡咯烷酮和三乙醇胺；醇类，例如乙醇、异丙醇、丁醇和苯甲醇；含硫溶剂，例如硫代双乙醇、硫代双甘油、环丁砜和二甲基亚砜；碳酸丙二酯；及碳酸乙二酯。
第一液体可以包含仅一种水溶性溶剂或两种或两种以上的水溶性溶剂。第一液体中水溶性溶剂的含量为1质量％到60质量％，优选为5质量％到40质量％。如果所述含量低于1质量％，有时光学浓度不足。如果所述含量高于60质量％，有时液体的粘度较高并且液体的喷射特性不稳定。
第一液体的表面张力优选为20mN/m到60mN/m，较优选为20mN/m到45mN/m，更优选为20mN/m到35mN/m。如果表面张力低于20mN/m，有时液体溢流到喷嘴面上而不能进行正常打印。如果表面张力高于60mN/m，有时向记录介质内的渗透缓慢并且所需的干燥时间长。
第一液体的粘度优选为1.2mPa·s～25.0mPa·s，较优选为大于等于1.5mPa·s但低于10.0mPa·s，更优选为大于等于1.8mPa·s但低于5.0mPa·s。如果粘度高于25.0mPa·s，有时喷射特性会劣化。如果粘度低于1.2mPa·s，有时喷射特性会劣化。
只要第一液体的表面张力和粘度维持在上述范围内，可以向第一液体中添加水。水的添加量并无特别限制。第一液体中的含水量优选为10质量％到99质量％，较优选为30质量％到80质量％。
下面将描述第二液体。第二液体包含水溶性溶剂、水和能使所述第一液体凝集或不溶解化的凝集剂。
该凝集剂可以为与第一液体混合时至少能增加着色粒子的粒径的物质，或为与第一液体混合时能使着色粒子与溶剂相分离的物质。例如，凝集剂可以为无机电解质、有机酸、无机酸或有机胺。
无机电解质的实例包括(碱金属离子，例如锂离子、钠离子和钾离子；及多价金属离子，例如铝离子、钡离子、钙离子、铜离子、铁离子、镁离子、锰离子、镍离子、锡离子、钛离子和锌离子)与(盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸、硫氰酸；有机羧酸，例如乙酸、草酸、乳酸、富马酸、柠檬酸、水杨酸和苯甲酸，及有机磺酸类)之间形成的盐。
所述盐的具体实例包括碱金属盐，例如氯化锂、氯化钠、氯化钾、溴化钠、溴化钾、碘化钠、碘化钾、硫酸钠、硝酸钾、乙酸钠、草酸钾、柠檬酸钠和苯甲酸钾；多价金属的盐，例如氯化铝、溴化铝、硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝钠、硫酸铝钾、乙酸铝、氯化钡、溴化钡、碘化钡、氧化钡、硝酸钡、硫氰酸钡、氯化钙、溴化钙、碘化钙、亚硝酸钙、硝酸钙、磷酸二氢钙、硫氰酸钙、苯甲酸钙、乙酸钙、水杨酸钙、酒石酸钙、乳酸钙、富马酸钙、柠檬酸钙、氯化铜、溴化铜、硫酸铜、硝酸铜、乙酸铜、氯化铁、溴化铁、碘化铁、硫酸铁、硝酸铁、草酸铁、乳酸铁、富马酸铁、柠檬酸铁、氯化镁、溴化镁、碘化镁、硫酸镁、硝酸镁、乙酸镁、乳酸镁、氯化锰、硫酸锰、硝酸锰、磷酸二氢锰、乙酸锰、水杨酸锰、苯甲酸锰、乳酸锰、氯化镍、溴化镍、硫酸镍、硝酸镍、乙酸镍、硫酸锡、氯化钛、氯化锌、溴化锌、硫酸锌、硝酸锌、硫氰酸锌和乙酸锌。
有机酸的实例包括精氨酸、柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、半胱氨酸、草酸、富马酸、邻苯二甲酸、顺丁烯二酸、丙二酸、赖氨酸、苹果酸，及由下式(1)表示的化合物；及它们的衍生物。
式(1) 在式(1)中，X表示O、CO、NH、NR1、S或SO2，其中R1表示烷基。R1优选表示CH2、C2H5或C2H4OH。R表示烷基。R优选表示CH2、C2H5或C2H4OH。式(1)中并非必须存在R，R可以从所述式中省去。X优选表示CO、NH、NR或O，较优选为CO、NH或O。M表示氢原子、碱金属或胺。M优选表示H、Li、Na、K、单乙醇胺、二乙醇胺或三乙醇胺。M较优选表示H、Na或K，更优选表示氢原子。在式(1)中，n表示3到7的整数。在式(1)中，n优选表示使该环为5元环或6元环、更优选为5元环的整数。在式(1)中，m表示1或2。式(1)所表示的化合物的环可以为饱和环或不饱和环。在式(1)中，1表示1到5的整数。
由式(1)表示的化合物可为例如包括羧基(作为官能团)且具有选自由以下各物质组成的组的结构的化合物呋喃、吡咯、吡咯啉、吡咯烷酮、吡喃酮、噻吩、吲哚、吡啶和喹啉。其具体实例包括2-吡咯烷酮-5-羧酸、4-甲基-4-戊内酯-3-羧酸、呋喃羧酸、2-苯并呋喃羧酸、5-甲基-2-呋喃羧酸、2，5-二甲基-3-呋喃羧酸、2，5-呋喃二羧酸、4-丁内酯-3-羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2，6-二羧酸、2-吡喃酮-6-羧酸、4-吡喃酮-2-羧酸、5-羟基-4-吡喃酮-5-羧酸、4-吡喃酮-2，6-二羧酸、3-羟基-4-吡喃酮-2，6-二羧酸、噻吩羧酸、2-吡咯羧酸、2，3-二甲基吡咯-4-羧酸、2，4，5-三甲基吡咯-3-丙酸、3-羟基-2-吲哚羧酸、2，5-二氧基-4-甲基-3-吡咯啉-3-丙酸、2-吡咯烷羧酸、4-羟基脯氨酸、1-甲基吡咯烷-2-羧酸、5-羧基-1-甲基吡咯烷-2-乙酸、2-吡啶羧酸、3-吡啶羧酸、4-吡啶羧酸、吡啶二羧酸、吡啶三羧酸、吡啶五羧酸、1，2，5，6-四氢-1-甲基烟酸、2-喹啉羧酸、4-喹啉羧酸、2-苯基-4-喹啉羧酸、4-羟基-2-喹啉羧酸和6-甲氧基-4-喹啉羧酸。
有机酸的优选实例包括柠檬酸、甘氨酸、谷氨酸、琥珀酸、酒石酸、邻苯二甲酸、吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸和烟酸；它们的衍生物；及它们的盐。有机酸的更优选实例包括吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶羧酸、香豆酸、噻吩羧酸和烟酸；它们的衍生物；及它们的盐。有机酸的再优选实例包括吡咯烷酮羧酸、吡喃酮羧酸、呋喃羧酸和香豆酸；它们的衍生物；及它们的盐。
可用在第二液体中的有机胺化合物可为伯胺、仲胺、叔胺或季胺，或它们的盐。此有机胺化合物可为例如四烷基铵、烷基胺、苯甲烷铵、烷基吡啶鎓盐、咪唑鎓盐或多胺，或它们的衍生物，或它们的盐。此有机胺化合物的具体实例包括戊胺、丁胺、丙醇胺、丙胺、乙醇胺、乙基乙醇胺、2-乙基己胺、乙基甲胺、乙基苯甲胺、乙二胺、辛胺、油胺、环辛胺、环丁胺、环丙胺、环己胺、二异丙醇胺、二乙醇胺、二乙胺、二(2-乙基己基)胺、二亚乙基三胺、二苯胺、二丁胺、二丙胺、二己胺、二苯胺、3-(二甲氨基)丙胺、二甲基乙胺、二甲基乙二胺、二甲基辛胺、1，3-二甲基丁胺、二甲基-1，3-丙二胺、二甲基己胺、氨基丁醇、氨基丙醇、氨基丙二醇、N-乙酰基氨基乙醇、2-(2-氨基乙氨基)-乙醇、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、2-(3，4-二甲氧基苯基)乙胺、十六烷胺、三异丙醇胺、三异戊胺、三乙醇胺、三辛胺、三苯甲胺、双(2-氨乙基)-1，3-丙二胺、双(3-氨丙基)乙二胺、双(3-氨丙基)-1，3-丙二胺、双(3-氨丙基)-甲胺、双(2-乙基己基)胺、双(三甲硅烷基)胺、丁胺、丁基异丙胺、丙烷二胺、丙二胺、己胺、戊胺、2-甲基-环己胺、甲基丙胺、甲基苄基胺、单乙醇胺、月桂胺、壬胺、三甲胺、三乙胺、二甲基丙胺、丙二胺、六亚甲基二胺、四亚乙基五胺、二乙基乙醇胺、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、二羟乙基硬脂胺、2-十七碳烯基-羟乙基咪唑啉、月桂基二甲苄基氯化铵、十六烷基氯化吡啶鎓、硬脂酰胺甲基氯化吡啶鎓、二烯丙基二甲基氯化铵聚合物、二烯丙基胺聚合物和单烯丙基胺聚合物。
有机胺化合物更优选为三乙醇胺、三异丙醇胺、2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇、乙醇胺、丙烷二胺或丙胺。
第二液体可以包含仅一种凝集剂或两种或两种以上的凝集剂。第二液体中凝集剂的含量优选为0.01质量％～30质量％，较优选为0.1质量％～15质量％，更优选为1质量％～15质量％。如果第二液体中的凝集剂含量低于0.01质量％，有时着色剂与第一液体接触时的凝集便会不足，光学浓度低且出现严重的洇纸和色间洇纸。如果含量高于30质量％，有时喷射特性较差并且该液体不能正常喷射。
第二液体可以包含着色剂。第二液体可以包含的着色剂优选为染料、表面上有磺酸或磺酸盐的颜料或自分散性颜料。据认为所述的这些着色剂即使当存在凝集剂时仍很难凝集。如果将此等着色剂用于第二液体中，不会降低第二液体的储存稳定性。所述染料、表面上有磺酸或磺酸盐的颜料和自分散性颜料可以选自在对上述第一液体中的着色剂(着色粒子)的解释中所提及的着色剂。
如果第二液体包含颜料，那么所述颜料的体积平均粒径优选为30nm到250nm，较优选为50nm到200nm，更优选为75nm到175nm。如果体积平均粒径小于30nm，有时光学浓度较低。如果体积平均粒径大于250nm，有时储存稳定性便劣化。
第二液体中的水溶性溶剂可以选自在对第一液体中的水溶性溶剂的描述中所提及的水溶性溶剂。第二液体中的水溶性溶剂含量优选为1质量％到60质量％，较优选为5质量％到40质量％。如果含量低于1质量％，有时光学浓度不足。如果含量高于60质量％，有时该液体的粘度较高，该液体的喷射特性不稳定。
可以向第二液体添加第一液体的描述中所提及的聚合物分散剂。
第二液体的表面张力为20mN/m到45mN/m，较优选为20mN/m到39mN/m，更优选为20mN/m到35mN/m。如果表面张力低于20mN/m，有时液体会溢流到喷嘴面上，且不能正常进行打印。如果表面张力高于45mN/m，有时渗入过程将耗费很长时间，且干燥时间较长。
第二液体的粘度优选为1.2mPa·s～25.0mPa·s，较优选为大于等于1.5mPa·s但低于10.0mPa·s，更优选为大于等于1.8mPa·s但低于5.0mPa·s。如果第二液体的粘度高于25.0mPa·s，有时喷射特性会劣化。如果粘度低于1.2mPa·s，有时长期储存稳定性会降低。
只要第二液体的表面张力和粘度维持在上述范围内，可向第二液体中添加水。水的添加量并无特别限制。第二液体中的含水量优选为10质量％到99质量％，较优选为30质量％到80质量％。
在第一液体和第二液体的混合物中，粒径大于等于5μm的粒子的数目优选为大于等于1,000个/μl，较优选为大于等于2,500个/μl，更优选为大于等于5,000个/μl。如果所述数目小于1,000个/μl，有时光学浓度不足。
以下列方式清点混合物中粒径大于等于5μm的粒子的数目。以1∶1的比率混合第一液体和第二液体，并且当搅拌混合物时，将2μl的混合物分离出来。用ACCUSIZER TM770光学粒径分析仪(Optical ParticleSizer，由Particle Sizing Systems制造)来清点2μl样品中粒径大于等于5μm的粒子的数目。在测量中，将着色粒子的密度用作表示分散粒子的密度的参数。可以按如下方法测量着色粒子的密度加热着色粒子分散液并将其干燥以获得粉末；用比重计或比重瓶测量该粉末的比重。
下面将描述可以包含在第一液体或第二液体中的添加剂。
第一液体和第二液体各自可以包含表面活性剂。同时包括亲水部分和疏水部分的化合物作为本发明中的表面活性剂是有效的。所述表面活性剂可以为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂或非离子性表面活性剂。上述聚合物分散剂也可以用作表面活性剂。
阴离子表面活性剂可为例如烷基苯磺酸盐、烷基苯基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、高级脂肪酸盐、高级醇的硫酸酯盐、高级脂肪族磺酸盐、高级醇醚的硫酸酯盐、高级醇醚的磺酸酯盐、高级烷基磺化琥珀酸盐、高级烷基磷酸酯盐或高级醇的环氧乙烷加成物的磷酸酯盐。其具体实例包括十二烷基苯磺酸盐、煤油烷基苯磺酸盐、异丙基萘磺酸盐、单丁基苯基苯酚单磺酸盐、单丁基联苯基磺酸盐，及二丁基苯基苯酚二磺酸盐。
非离子性表面活性剂的实例包括聚丙二醇的环氧乙烷加成物、聚氧乙烯壬苯基醚、聚氧乙烯辛苯基醚、聚氧乙烯十二烷苯基醚、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、脱水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯、脂肪酸烷醇酰胺、乙炔二醇、乙炔二醇的氧化乙烯加成物、脂肪族烷醇酰胺、甘油酯、脱水山梨糖醇酯。
阳离子表面活性剂的实例包括四烷基铵盐、烷基胺盐、苯甲铵盐、烷基吡啶鎓盐、咪唑鎓盐。其具体实例包括二羟乙基硬脂胺、2-十七碳烯基-羟乙基咪唑啉、月桂基二甲苄基氯化铵、十六烷基氯化吡啶鎓和硬脂酰胺甲基氯化吡啶鎓。
除以上实例外，此表面活性剂可为生物表面活性剂，例如针胞子酸(spiculosporic acid)、鼠李糖脂或溶血卵磷脂。
在第一液体和第二液体中各自的表面活性剂的含量均优选低于10质量％，较优选为0.01质量％到5质量％，更优选为0.01质量％到3质量％。如果所述量为大于等于10质量％，有时导致光学浓度不足并且颜料油墨的储存稳定性劣化。
所述第一液体与第二液体各自可包含调控诸如喷射特性等特性的其它添加剂。此类添加剂可选自例如以下各物质聚乙烯亚胺、聚胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇，纤维素衍生物(诸如乙基纤维素和羧甲基纤维素)、多糖及其衍生物、水溶性聚合物、聚合物乳液(诸如丙烯酸聚合物乳液、聚氨酯乳液)、亲水性胶乳、亲水性聚合物凝胶、环糊精、大环胺、树枝状聚合物、冠醚、尿素及其衍生物、乙酰胺、硅酮表面活性剂，及含氟表面活性剂。可添加其它添加剂以调节导电性或pH值，诸如碱金属化合物(例如，氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化锂)；含氮化合物(例如氢氧化铵、三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺和2-氨基-2-甲基-1-丙醇)；碱土金属化合物(例如氢氧化钙)；酸(例如硫酸、盐酸和硝酸)；及强酸弱碱盐(例如硫酸铵)。
第一液体和第二液体各自还可包含其它添加剂，诸如，pH稳定剂、抗氧化剂、杀真菌剂、粘度调节剂、导电剂和UV(紫外线)吸收剂。(喷墨记录方法和喷墨记录装置)本发明的喷墨记录方法使用上述本发明的喷墨用油墨组。该喷墨记录方法包括以使第一液体和第二液体在记录介质上彼此接触的方式进行打印。本发明的喷墨记录装置包括记录头，该记录头向记录介质喷射所述喷墨用油墨组中的各种液体。该喷墨记录装置可以为普通喷墨记录装置；或为具有一个加热器的记录装置，其中所述加热器控制油墨的干燥；或为装备有中间部件转印系统的记录装置，其在所述中间部件上进行打印，接着将打印的图案转印到记录介质诸如纸上。
在本发明的喷墨记录方法和装置中，在使用第一液体和第二液体的情况下，每滴的液体质量均优选为小于等于25ng，较优选为0.5ng到20ng，更优选为2ng到8ng。如果每滴的液体质量大于25ng，有时洇纸会恶化。这可能是因为第一液体或第二液体与记录介质的接触角随每滴的液体量而改变，并且所述墨滴更可能随着滴量的增加而在纸张的表面上展开。
如果喷墨记录装置可以改变从一个喷嘴喷射的墨滴的容量，那么“墨滴量”指的是可打印的最小墨滴量。
以使第一液体和第二液体彼此接触的方式将第一液体和第二液体提供在记录介质上。当所述两种液体彼此接触时，由于凝集剂的作用，油墨发生凝集，并且改进了打印特性，诸如彩色再现性、实心图像区域的均匀性、光学浓度、洇纸、色间泅纸和干燥时间。只要两种液体彼此接触，便可并不特定限制提供液体的方式。例如，可采用使记录介质上的两种液体在水平方向上彼此邻接的方式，或采用使一种液体与记录介质上的另一种液体重叠的方式来提供这两种液体。
关于在记录纸上提供各液体的顺序，首先提供第二液体，接着提供第一液体。当首先提供第二液体时，可使第一液体中的成分凝集。在提供第二液体之后的任何时候可以提供第一液体。优选在离提供第一液体前的一秒内提供第二液体，较优选在离提供第一液体前的0.5秒内提供第二液体。
在本发明的喷墨记录方法和装置中，用于每个像素的第一液体的质量与用于每个像素的第二液体的质量的比率优选为1∶20到20∶1，较优选为1∶10到10∶1，更优选为1∶5到5∶1。如果相对于第二液体而言第一液体的量过小或过大，有时凝集不充分，光学浓度降低，并且洇纸和色间洇纸恶化。本文所用的术语“像素”指的是由打印时沿主扫描方向可分离的最小距离和打印时沿次扫描方向可分离的最小距离所限定的面积。向每个像素提供适当的油墨组，使得可获得适当的色彩和图像浓度以形成图像。
从抑制洇纸和色间洇纸的观点来说，本发明的喷墨记录方法和装置优选利用热喷墨记录方法或压电式喷墨记录方法。其原因可能如下。在热喷墨记录方法中，油墨被加热，并且当喷射时油墨具有较低粘度。油墨的温度在记录纸上降低，从而迅速增加油墨的粘度。因此，可以抑制洇纸和色间洇纸。在压电式喷墨方法中，可喷射高粘性液体。因为高粘性液体不太可能在记录介质上展开，所以可以抑制洇纸和色间洇纸。
在本发明的喷墨记录方法(或装置)的实施方案中，第一液体和第二液体(油墨和处理液)由装有第一液体和第二液体(油墨和处理液)的油墨罐(包括处理液罐)供应(补充)。油墨罐优选为可与该装置分离的色带盒。通过换色带盒可以容易地补充油墨和处理液。
在下文中，将参考附图详细描述本发明的喷墨记录装置的优选实施方案。在这些附图中，实际上具有相同功能的部件由相同的附图标记表示，并且以下描述内容中省略了重复的解释。
图1为图解说明本发明的喷墨记录装置的优选实施方案的外部构造的立体图。图2为图解说明图1的喷墨记录装置(下文有时称作“图像形成装置”)的基本内部构造的立体图。
本实施方案的图像形成装置100通过本发明的喷墨记录方法而形成图像。如图1和2所示，图像形成装置100包括外罩6、托盘7、传送辊2、图像形成部分8和主罐4。所述托盘7可承受直至预定量的记录介质1。所述记录介质1可以为普通纸。所述传送辊2可以逐张地将记录介质1传送到图像形成装置100的内部。所述图像形成部分8可以将油墨和处理液喷射到记录介质1上，以形成图像。主罐4可以将油墨和处理液供应给图像形成部分8中的其各自的子罐5。
传送辊2为一个用于传送纸张的装置。所述装置包括一对安置在图像形成装置100中的可旋转辊。该辊夹紧托盘7上的记录介质1，并且在将指定量的记录介质1逐张定时地传送到图像形成装置100的内部。
图像形成部分8在记录介质1的表面上形成油墨图像。图像形成部分8包括记录头3、子罐5、信号输送电缆9、托架10、导杆11、同步皮带12、主动带轮13和维持单元14。记录头3和子罐5一起由标记“5(3)”表示。
子罐5包括子罐51～55。这些子罐51～55各自装有不同颜色的油墨或处理液。在各子罐中的油墨或处理液可以从记录头喷射。例如，子罐51～55可以分别盛放黑色油墨(K)、黄色油墨(Y)、品红油墨(M)、青色油墨(C)和处理液。所述油墨为第一液体，并且所述处理液为第二液体。如果第二液体包含着色剂，那么子罐5不需要包括用于盛放处理液的单独子罐。
子罐51～55各自具有排出口56和补充口57。当记录头3移动至待机位置(或补充位置)时，排出销151和补充销152分别插入所述的排出口56和补充口57，使得子罐5和补充装置15得以连接。补充装置15通过补充管16连接到主罐4。补充装置15通过补充口57将油墨和处理液从主罐4输送到子罐5，从而将子罐5中的油墨和处理液装满。
主罐4包括主罐41～45，每个均装有不同颜色的油墨或处理液。例如主罐41～45可以分别盛放黑色油墨(K)、黄色油墨(Y)、品红油墨(M)、青色油墨(C)和处理液。所述油墨为第一液体，并且所述处理液为第二液体。每个主罐都可以独立地与图像形成装置100分离。如果第二液体包含着色剂，那么主罐4不需要包括用于盛放处理液的单独主罐。
信号输送电缆9和子罐5都连接到记录头3。当通过信号输送电缆9将图像记录信息从外部传输到记录头3时，记录头3从子罐51～55抽吸预定量的油墨和处理液，并且基于所述图像记录信息将油墨和处理液喷射到记录介质1的表面。信号输送电缆9除了传输图像记录信息之外，还向记录头3供应驱动记录头3所需的电力。
记录头3安置在托架10上。托架10连接到同步皮带12，还连接到导杆11和主动带轮13。根据这个结构，记录头3可以沿导杆11移动，并且可在主扫描方向Y上移动。主扫描方向Y平行于记录介质1的表面，并且垂直于次扫描方向X。所述次扫描方向为输送记录介质1的方向。方向Z为垂直于方向X和Y而向上的方向图像形成装置100还包括控制元件(未图示)，其根据图像记录信息来控制记录头3的驱动时序(driving timing)和托架10的驱动时序。所述控制装置使得可在记录介质1上的指定区域上进行连续成像，所述记录介质1在输送方向X上以指定速率输送，其中基于图像记录信息进行所述成像过程。
维持单元14通过导管连接到减压器(未图示)。维持单元14还连接到记录头3的喷嘴部分。维持单元14通过利用减压来将油墨吸入记录头3的喷嘴中。在图像形成装置100的运行期间，维持单元14可以移除喷嘴中不必要的墨，并且当图像形成装置100停止运行时可以防止油墨通过喷嘴蒸发。
图3为图解说明本发明的喷墨记录装置的另一个优选实施方案的外部构造的立体图。图4为图解说明图3的喷墨记录装置(下文有时称作“图像形成装置”)的基本内部构造的立体图。本实施方案的图像形成装置101通过本发明的喷墨记录方法形成图像。
在图3和图4所示的图像形成装置101中，记录头3的宽度等于或大于记录介质1的宽度。图像形成装置101不具有托架式机械结构。图像形成装置101具有一个纸张传送系统，其在次扫描方向(输送记录介质1的方向，由箭头X表示)上传送纸张。尽管此实施方案中的纸张传送系统为输送辊2，但是所述系统也可以为带型纸张传送系统。
沿次扫描方向X的方向排列子罐51～55。类似地，也沿次扫描方向排列能够喷射各种颜色的油墨和处理液的喷嘴(未图示)。所述构造的其它细节与图1和图2中所示的图像形成装置100相同。在图3与图4中，子罐5具有这样一种构造，即，因为记录头3不移动，所以子罐5一直与补充装置15相连。然而，子罐5也可以仅在补充油墨或处理液时与补充装置15相连。
图3和图4中所示的图像形成装置101使用记录头3沿记录介质1的宽度方向(主扫描方向)一次全部地在记录介质1上进行打印。因此，所述装置的构造比具有托架系统的装置的情形简单，并且打印速度也较高。
实施例在下文中，将参考实施例更具体地解释本发明。请注意，所述实施例不应解释为对本发明的限制。在实施例中，除非另有规定，术语“份”指的是“质量份”。
<制造着色粒子的方法>
以各自的预定量将内核粒子(内核物质)、外壳粒子(壳物质)和树脂放入高速搅拌器中，并搅拌20分钟。结果，可获得一种混合物，其中外壳粒子静电附着于内核粒子。
将所述混合物放入杂混机中，并且在65℃以6,000rpm的转子转速处理60分钟以获得着色粒子。
以离子交换水充分漂洗所获得的着色粒子。接着将水除去，并且在70℃将粒子干燥24小时。以此方式，获得具有核-壳结构的着色粒子。
<分散着色粒子的方法1>
以粒子固体占总量的20质量％的量将着色粒子添加到离子交换水中。使用超声波均化器处理所得液体，使着色粒子得以分散。使所获得的分散液进一步经受离心处理(8,000rpm×30分钟)，并且除去碎屑(约占初始粒子量的20％)。以此方式，获得着色粒子分散液。
<分散着色粒子的方法2>
以混合物中粒子含量为20质量％，且混合物中分散剂含量为3质量％的量将着色粒子和分散剂添加到预定量的离子交换水中。搅拌所述混合物，接着使用超声波均化器进行处理，使着色粒子得以分散。使所述分散液进一步经受离心处理(8,000rpm×30分钟)，并且除去碎屑(约占初始粒子量的20％)。以此方式，获得着色粒子分散液。
<制备液体的方法>
混合着色粒子分散液、水溶性有机溶剂、表面活性剂、离子交换水等，并且进行搅拌，以获得具有预定组成的混合物。使用5μm的过滤器对所获得的混合物液体进行过滤。以此方式，制备得到了所要的液体。
(着色粒子A)根据上述制造着色粒子的方法来制备着色粒子。
组成CABOJET-300(粉末，由Cabot Corporation制造)(壳物质) 300份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 20份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝20,000) 100份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为10.4nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为0.42，外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为2.8。
(着色粒子B)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成BLACK PEARLS L(由Cabot Corporation制造)(壳物质) 200份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 20份聚苯乙烯(内核物质重均分子量＝700,000) 100份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为7.6nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为0.30，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为1.7。
(着色粒子C)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料蓝15:3(壳物质) 4,500份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 15份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝50,000) 100份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为56nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为2.2，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为45。
(着色粒子D)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料红122(壳物质)120份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 25份聚苯乙烯(内核物质重均分子量＝100,000) 1000份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为5.8nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为0.23，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为1.2。
(着色粒子E)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料黄74(壳物质) 150份硅烷偶联剂(树脂) 20份二氧化硅(内核物质)100份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为11nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为0.28，外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为1.5。
(着色粒子F)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料蓝15:3(壳物质) 4,500份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 15份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝50,000) 10份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为72nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为6.5，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为584。
(着色粒子G)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料蓝15:3(壳物质) 400份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 10份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝50,000) 2,100份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为4nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为0.19，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为0.94。
(着色粒子H)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料蓝15:3(壳物质) 23,550份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 120份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝50,000) 10份在所获得的着色粒子中，外壳部分的厚度为110nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为11，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为2355。
(着色粒子I)根据上述制造着色粒子的方法制备着色粒子。
组成C.I.颜料蓝15:3(壳物质) 2,260份苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钠共聚物(树脂) 15份聚甲基丙烯酸甲酯(内核物质重均分子量＝50,000) 100份在所获得的粒子中，外壳部分的厚度为40nm，外壳部分的厚度与内核部分的半径的比率为1.6，且外壳部分的质量与内核部分的质量的比率为22.6(液体A)根据上述分散着色粒子的方法1和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子A 7质量％二乙二醇10质量％丙二醇 10质量％二乙二醇单丁基醚5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为7.9，表面张力为31mN/m，且粘度为2.9mPa·s。液体中粒子的体积平均粒径为124nm。
(液体B)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子B 5质量％二乙二醇 10质量％甘油 10质量％二乙二醇单丁基醚 5质量％
乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为8.2，表面张力为31mN/m，且粘度为3.1mPa·s。液体中粒子的体积平均粒径为113nm。
(液体C)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子C 4质量％二乙二醇10质量％环丁砜 10质量％二乙二醇单丁基醚5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为8.1，表面张力为31mN/m，且粘度为3.2mPa·s。液体中粒子的体积平均粒径为121nm。
(液体D)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子D 4.5质量％二乙二醇 10质量％丙二醇10质量％二乙二醇单丁基醚 5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1.5质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为8.0，表面张力为31mN/m，粘度为3.0mPa·s，且体积平均粒径为118nm。
(液体E)
根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子E 6质量％二乙二醇 13质量％丙二醇 12质量％二乙二醇单丁基醚 5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1.5质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为7.9，表面张力为31mN/m，粘度为3.5mPa·s，且体积平均粒径为118nm。
(液体F)根据上述制备液体的方法来制备一种液体。
组成CABOJET 300(由Cabot Corporation制造) 4质量％苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钾共聚物 0.5质量％二乙二醇 20质量％二乙二醇单丁基醚 5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为8.3，表面张力为30mN/m，粘度为3.1mPa·s，且体积平均粒径为125nm。
(液体G)根据上述制备液体的方法来制备一种液体。
组成CABOJET 260(由Cabot Corporation制造) 4质量％苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸钾共聚物 0.5质量％甘油 15质量％乙二醇 5质量％
丙二醇5质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为8.4，表面张力为31mN/m，粘度为2.9mPa·s，且体积平均粒径为108nm。
(液体H)混合下列成分。
组成二乙二醇 27质量％2-吡咯烷酮-5-羧酸 10质量％氢氧化钠 1.75质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为3.8，表面张力为31mN/m，且粘度为3.2mPa·s。
(液体I)混合下列成分。
组成二乙二醇27质量％硝酸镁 10质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为4.0，表面张力为31mN/m，且粘度为3.0mPa·s。
(液体J)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子F4.5质量％
二乙二醇 12质量％丙二醇 10质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为8.0，表面张力为31mN/m，粘度为3.2mPa·s，且体积平均粒径为182nm。
(液体K)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子G 4.5质量％二乙二醇 12质量％丙二醇10质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为8.2，表面张力为31mN/m，粘度为3.4mPa·s，且体积平均粒径为62nm。(液体L)根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子H 4.5质量％二乙二醇 12质量％丙二醇10质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水余量所获得的液体的pH值为8.1，表面张力为31mN/m，粘度为3.0mPa·s，且体积平均粒径为231nm。
(液体M)
根据上述分散着色粒子的方法2和制备液体的方法来制备一种液体。
组成着色粒子I4.5质量％二乙二醇 12质量％丙二醇 10质量％乙炔二醇的环氧乙烷加成物 1质量％离子交换水 余量所获得的液体的pH值为8.3，表面张力为30mN/m，粘度为2.9mPa·s，且体积平均粒径为115nm。
(实施例1-9和对比例1-3)通过使用表1中所示的油墨组来进行打印。在打印时，使用800dpi(点每英寸)、256喷嘴实验用打印头(墨滴量14ng)并且将第二液体(处理液)喷射到FX-P纸(由富士施乐制造)上。将第一液体(油墨)喷射到第二液体上。以此方式，打印出打印图案。打印时的条件为一般条件(温度23±0.5℃，湿度55±5％R.H.(相对湿度))。用于每个像素的第一液体的质量与用于每个像素的第二液体的质量之间的比率为1∶0.2。
打印后，将样品在一般条件下静置24小时。接着，除了对干燥时间和长期稳定性的评估之外，对样品(下文详细说明了用于评估干燥时间和长期稳定性的样品)进行其它评估。对色间洇纸的评估来说，使用表中所示的液体(着色油墨)来进行打印，以使各油墨的打印图案彼此邻接。将所获得的样品在一般条件下静置24小时，并且用于色间洇纸的评估。
彩色再现性通过使用X LIGHT 967(由X Light Photonics Inc.制造)来测量所打印的图案中的打印区域的亮度。
—评估标准(黑色油墨)—A亮度(L*)为20或更高但是低于25B亮度(L*)为15或更高但是低于20C亮度(L*)低于15
—评估标准(彩色油墨)—A亮度(L*)为45或更高但是低于50B亮度(L*)为30或更高但是低于45C亮度(L*)低于30实心图像区域中的不均匀性与极限样品(boundary sample)比较实心图案打印区域中的不均匀性，并且对该不均匀性进行感官上的评估。
—评估标准—A很难观察到不均匀性B观察到可接受水平的轻微不均匀性C不均匀性严重而不可接受光学浓度通过使用X LIGHT 404(由X Light Photonics Inc.制造)来测量所打印的图案中打印区域的光学浓度。
—评估标准(黑色油墨)—A光学浓度为1.4或更高B光学浓度为1.3或更高但是低于1.4C光学浓度低于1.3—评估标准(彩色油墨)—A光学浓度为1.1或更高B光学浓度为1.0或更高但是低于1.1C光学浓度低于1.0色间洇纸以不同色彩彼此邻接的方式打印图案，并且将在颜色边界处的色间洇纸与预定的极限样品比较，并且对其进行感官上的评估。以此方式进行色间洇纸的评估。
—评估标准—A轻微色间洇纸B可观察到色间洇纸，但是在可接受的程度内
C色间洇纸严重而不可接受洇纸打印细线图案，将其与极限样品比较洇纸程度，并且对其进行感官上的评估。
—评估标准—A轻微洇纸B可观察到洇纸，但是在可接受的程度内C洇纸严重而不可接受干燥时间打印100％覆盖图案。自打印起经过一段预定时间后，放上另一张FX-P纸，并且以1.9×104N/m2的压力用该纸压住该打印图案。改变所述的预定时间，以判定所打印的图案干燥到没有液体转印到压住该打印图案的FX-P纸上的程度时所需的时间。将上述所需的时间视为干燥时间。
—评估标准—A干燥时间少于1秒。
B干燥时间为1秒或更长但是小于5秒。
C干燥时间为5秒或更长。
长期储存稳定性测量油墨粘度和油墨表面张力。接着，将第一液体和第二液体静置于评估条件(温度23±0.5℃，湿度55±5％R.H.)下3年。然后，再次测量第一液体的油墨粘度和第一液体的油墨表面张力。评估初始值与储存后的值之间的差。
—评估标准—A储存后的特性值与初始特性值之间的差小于该初始特性值的5％。
B储存后的特性值与初始特性值之间的差为初始特性值的5％或更大但是小于15％。
C储存后的特性值与初始特性值之间的差为初始特性值的15％或更大。
喷射特性按如下方法评估喷射特性使用所述液体按顺序打印1×105个脉冲；并且测量滴速随时间的变化。
—评估标准—A在1×105个脉冲后的滴速为初始滴速的90％或更高。
B在1×105个脉冲后的滴速为初始滴速的80％或更高但是低于90％。
C在1×105个脉冲后的滴速低于初始滴速的80％。
<评估总结>
在表2中总结了评估的结果。如表2中所示，实施例1～5显示了在彩色再现性、实心图像区域中的均匀性、光学浓度、洇纸、色间洇纸、干燥时间和长期稳定性方面的优异特性，其中在实施例1～5中，在记录介质上提供第一液体和第二液体，以使两种液体彼此接触，所述第一液体包含分散剂、水溶性溶剂、水和具有核-壳结构的着色粒子，该着色粒子的内核部分包含非着色成分，外壳部分包含着色成分，所述第二液体包含水溶性溶剂、水和能使第一液体中的成分凝集或不溶解化的凝集剂。
表1

表2

根据本发明，提供了喷墨用油墨组、喷墨用油墨罐、喷墨记录方法和喷墨记录装置，其在彩色再现性、实心图像区域中的不均匀性、光学浓度、洇纸、色间洇纸、干燥时间和长期稳定性方面表现优异。
权利要求
1.一种包含第一液体和第二液体的喷墨用油墨组，其中所述第一液体包含着色粒子、分散剂、水溶性溶剂和水；所述第二液体包含水溶性溶剂、水和能使所述第一液体凝集或不溶解化的凝集剂；所述着色粒子具有核-壳结构，该着色粒子中，内核部分被覆有外壳部分；所述内核部分包含非着色成分；而且所述外壳部分包含着色成分。
2.根据权利要求1所述的喷墨用油墨组，其中，所述外壳部分的厚度为5nm～100nm。
3.根据权利要求1所述的喷墨用油墨组，其中，所述外壳部分的厚度与所述内核部分的半径的比率在0.2～2.5的范围内。
4.根据权利要求1所述的喷墨用油墨组，其中，所述外壳部分与所述内核部分的质量比率在1～50的范围内。
5.根据权利要求1所述的喷墨用油墨组，其中，所述非着色成分为无机物质或重均分子量大于等于10,000的聚合物。
6.一种喷墨用油墨罐，其装有权利要求1所述的喷墨用油墨组。
7.一种喷墨记录方法，该方法包括提供权利要求1所述的喷墨用油墨组；并且以使所述第一液体和所述第二液体在记录介质的表面上彼此接触的方式，将所述第一液体和所述第二液体从喷墨记录头喷射到所述记录介质的表面上，并且形成图像。
8.一种包括记录头的喷墨记录装置，其中，所述记录头喷射权利要求1所述的喷墨用油墨组中的各液体。
9.根据权利要求8所述的喷墨记录装置，其中，以每滴少于等于25ng的量分别将所述第一液体和所述第二液体提供至所述记录介质上。
10.根据权利要求8所述的喷墨记录装置，其中，提供用于一个像素的所述第二液体的量与提供用于一个像素的所述第一液体的量之间的质量比率为1∶10到10∶1。
全文摘要
本发明提供了一种包含第一液体和第二液体的喷墨用油墨组，其中所述第一液体包含着色粒子、分散剂、水溶性溶剂和水，所述第二液体包含水溶性溶剂、水和能使所述第一液体凝集或不溶解化的凝集剂，所述着色粒子具有核－壳结构，其中该着色粒子的内核部分被覆有外壳部分，所述内核部分包含非着色成分，并且所述外壳部分包含着色成分。本发明还提供一种喷墨用油墨罐、一种喷墨记录方法和一种利用所述喷墨用油墨组的喷墨记录装置。
文档编号B41J2/01GK1752157SQ2005100535
公开日2006年3月29日 申请日期2005年3月8日 优先权日2004年9月21日
发明者土井孝次 申请人:富士施乐株式会社