专利名称：喷墨记录用墨水及具备该墨水的盒和记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适合喷墨记录的喷墨记录用墨水及具备该墨水的盒和记录装置。
背景技术：
目前，作为在喷墨记录中使用的墨水，众所周知含有染料或颜料等色料、保湿剂、浸透剂和水。可是，如果使用含有上述色料的墨水在记录纸等记录介质上形成图像时，该图像的耐水性就成问题。尤其使用含有染料的墨水在普通纸(即在市场上普遍出售的纸，尤其是在电子照相方式的复印机中使用的纸，都不是按照作为喷墨记录用具有最适合的结构、组成和特性等来制造的纸)上进行记录时，耐水性变得非常差。
因此，目前，例如在特开平10-212439号公报、特开平11-293167号公报和特开平11-315231号公报中所公开的那样，提出了通过含有水解性硅烷化合物(有机硅化合物)，来提高记录介质上的图像的耐水性。即，墨滴附着在记录介质上，在该墨滴中的水等溶剂或蒸发或浸透至记录介质内时，上述硅烷化物发生缩聚反应，发生该缩聚反应的硅烷化合物包围色料，因此即使记录介质上的图像被水浸湿，也可防止色料溶解于该水，从而提高其图像的耐水性。
但是，在含有如上述那样的水解性硅烷化合物的墨水，存在长期保存性恶化这样的问题。即，含有硅烷化合物的墨水，通常是中性(pH值是7左右)，因此，如果连续长期吸收空气中的二氧化碳，墨水就变成酸性，这样，墨水一变成酸性，上述硅烷化合物在水中慢慢发生缩聚反应，会发生凝胶化。尤其在70℃左右的高温环境下保存，更加促进硅烷化合物在水中的凝胶化。在使用硅烷化合物像这样发生凝胶化的墨水进行记录时，由于墨水粘度的上升，而发生墨滴喷出不良，图像品质降低，并且在硅烷化合物已经发生某种程度的凝胶化的状态下，在墨滴附着在记录介质上且该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录介质内时，不能通过缩聚反应充分地包围色料，记录介质上的图像的耐水性也降低。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，即使将含有上述水解性硅烷化合物那样的在无水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的墨水进行长期保存后、再使用其进行记录时，在抑制图像品质降低的同时，能够高水平地维持图像的耐水性。
发明内容
为了达到上述的目的，在本发明中，在墨水中含有抑制水溶性物质在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂，或将墨水的pH值设定在8～12。
具体地说，第1发明以含有色料、保湿剂、浸透剂、水、和在无上述水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水为对象，含有抑制上述水溶性物质在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂。
由此，即使墨水在长期保存中由于吸收二氧化碳而变成酸性，由于凝胶化抑制剂抑制水溶性物质在水中的凝胶化，水溶性物质的缩聚反应被抑制，从而抑制墨水粘度的上升。因此，即使在长期保存后再使用该墨水进行记录时，也不发生墨滴的喷出不良，而且在墨滴附着在记录介质上该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录介质内时，水溶性物质通过缩聚反应来包围色料。因此，即使在长期保存后再使用该墨水进行记录时，在能够抑制图像品质降低的同时，能够高水平地维持图像的耐水性。
第2发明，在上述第1发明中，水溶性物质是水解性硅烷化合物。
即，硅烷化合物在提高耐水性方面是非常好的，能够有效地发挥第1发明的作用效果。
第3发明，在上述第2发明中，凝胶化抑制剂是乙酰丙酮或其衍生物。
由于这样，乙酰丙酮或其衍生物的氧与硅烷化合物的活性部分产生氢键，因此能够可靠地抑制硅烷化合物的凝胶化。另一方面，在墨滴附着在记录介质上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录介质内时，上述氢键断开，乙酰丙酮或其衍生物或蒸发或浸透到记录介质内，硅烷化合物可靠地发生缩聚反应。因此，作为凝胶化抑制剂可以看作是最合适的。
第4发明，在上述第3发明中，乙酰丙酮衍生物是乙酰丙酮配位化合物或具有对称面的乙酰丙酮衍生物。
由此，得到与硅烷化合物的活性部分容易结合的衍生物。尤其具有对称面的乙酰丙酮衍生物，硅烷化合物的活性部分通常排列成一列，因此很容易与该活性部分结合。
第5发明，在上述第2发明中，凝胶化抑制剂的含量，相对于水解性硅烷化合物，按质量百分率计，设定为0.1～30％。
即，凝胶化抑制剂相对于硅烷化合物的含量，如果少于0.1%，就不能充分地抑制硅烷化合物的凝胶化，另一方面，如果多于30％，在墨滴附着在记录介质上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录介质内时，硅烷化合物的缩聚反应容易被凝胶化抑制剂阻碍，因而设定在0.1～30％。因此，按照本发明，经过长期后也能够维持极高的耐水性。
第6发明，以含有色料、保湿剂、浸透剂、水及在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水为对象，pH值设定在8～12。
即，墨水的pH值如果小于8，由于墨水在长期保存中吸收二氧化碳而变成酸性，因此，水溶性物质在水中容易发生凝胶化，另一方面，如果大于12，或使在记录装置中构成将墨水喷出到记录介质上的喷墨头等的树脂、金属材料腐蚀，或使之劣化，因此设定在8～12。因此，通过将墨水的pH值设定在8～12，就能够一边抑制构成喷墨头等的树脂、金属材料的腐蚀、劣化，一边能够防止在长期保存后墨水变成酸性，能够抑制墨水的凝胶化。其结果，即使在长期保存后再使用该墨水进行记录时，也不发生墨滴喷出不良，而且，在墨滴附着在记录介质上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录介质内时，水溶性物质通过缩聚反应来包围色料。因此，与第1发明同样，即使在长期保存后再使用该墨水进行记录时，在能够抑制图像品质的降低的同时，能够高水平地维持图像的耐水性。
第7发明，在上述第6发明中，水溶性物质是水解性硅烷化合物。由此能够有效地发挥第6发明的作用效果。
第8发明，在上述第6发明中，通过含有无机碱或有机碱，pH值被设定在8～12。
按照这样，在能够容易地将墨水的pH值设定在8～12的同时，即使吸收二氧化碳，也能够得到不使墨水的pH值发生变化的缓冲液。
第9发明是盒的发明，该盒具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水，在该发明中，上述墨水含有抑制上述水溶性物质在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂。
按照该发明，可得到与第1发明相同的作用效果。
第10发明以具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水的盒为对象，上述墨水的pH值设定在8～12。
按照这样，可得到与第6发明相同的作用效果。
第11发明是具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水、将该墨水喷出到记录介质上进行记录的记录装置的发明，在该发明中，上述墨水含有抑制上述水溶性物质在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂。
按照该发明，可得到与第1发明相同的作用效果。
第12发明以具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水、将该墨水喷出到记录介质上进行记录的记录装置为对象，上述墨水的pH值设定为8～12。
由此，可得到与第6发明相同的作用效果。
图1是表示具备本发明实施方式的喷墨记录用墨水的喷墨式记录装置的立体示意图。
图2是上述喷墨式记录装置的喷墨头的部分仰视图。
图3是图2的III-III线的剖视图。
图4是图2的IV-IV线的剖视图。
具体实施例方式
图1示意性地表示具备本发明实施方式的喷墨记录用墨水的喷墨式记录装置A，该记录装置A在上面安装具有上述墨水的墨盒35，而且如后面所述，具备将该墨水喷出到作为记录介质的记录纸41上的喷墨头1。该喷墨头1由支架31支持固定，在该支架31上设置未图示的支架电机，上述喷墨头1和支架31由沿主扫描方向(图1和图2所示的X方向)延伸的支架轴32导向，并借助该支架电机沿该方向进行往复动作。由该支架31、支架轴32和支架电机构成使喷墨头1和记录纸41沿主扫描方向进行相对移动的相对移动机构。
上述墨盒35是在容器内容纳上述墨水的容器，其结构是相对于喷墨头1可装卸，在容器内没有墨水时，可以更换新的墨水。
上述记录纸41由未图示的输送电机旋转驱动的二个输送辊42夹持，利用该输送电机和各输送辊42，在上述喷墨头1的下侧，沿与上述主扫描方向垂直的副扫描方向(图1和图2所示的Y方向)进行输送。由该输送电机和各输送辊42构成使喷墨头1和记录纸41沿副扫描方向进行相对移动的相对移动机构。
上述喷墨头1，如图2～图4所示，具备头本体2，该头本体2形成有具有用于供给墨水的供给口3a和用于喷出墨水的喷出口3b的多个压力室用凹部3。该头本体2的各凹部3，在该头本体2的上面沿上述主扫描方向延伸地开口，相互沿上述副扫描方向、以留出近乎等间隔的状态并排设置。上述各凹部3开口的全长设定成约1250μm，宽设定成约130μm。再者，上述各凹部3的开口的两端部形成近乎半圆形。
用约200μμm厚的感光性玻璃制的压力室构件6构成上述头本体2的各凹部3的侧壁部，用粘结固定在该压力室构件6的下面且层叠6块不锈钢薄板构成的墨水流路构件7构成各凹部3的底壁部。在该墨水流路构件7内，形成分别与上述各凹部3的供给口3a连接的多个孔口8、与该各孔口8连接且沿上述副扫描方向延伸的一个供给用墨水流路11和分别与上述喷出口3b连接的多个喷出用墨水流路12。
在墨水流路构件7中，从板厚比它小的上面数第二个不锈钢薄板上形成上述各孔口8，其孔径设定成约38μm。另外，上述供给用墨水流路11与上述墨盒35连接，从该墨盒35向供给用墨水流路11内供给墨水。
不锈钢制喷嘴板9粘结固定在上述墨水流路构件7的下面，该喷嘴板9形成有用于朝上述记录纸41喷出墨滴的多个喷嘴14。该喷嘴板9的下面用疏水膜9a包覆着。上述各喷嘴14分别与上述喷出用墨水流路12连接，通过该喷出用墨水流路12分别与上述各凹部3的喷出口3b连通，在喷墨头1的下面，沿上述副扫描方向排列成列状地设置。再者，上述各喷嘴14由喷嘴直径向喷嘴前端侧变小的锥部和设置在该锥部的喷嘴前端侧的直线部构成，该直线部的喷嘴直径设定成约20μm。
在上述头本体2的各凹部3的上侧分别设置压电执行元件21。该各压电执行元件21具有Cr制振动板22，振动板22以粘接固定于上述喷墨头本体2的上面的状态，塞住该头本体2的各凹部3，与该凹部3一起构成压力室4。该振动板22，在全部的压电执行元件21上由共同的一个振动板构成，在后述的全部压电元件23上也起到作为共同的共同电极的作用。
另外，上述各压电执行元件21具有压电元件23和Pt制个别电极24，该压电元件23通过Cu制的中间层25分别设置于在与上述振动板22的上述压力室4相反侧面(上面)中对应于压力室4的部分(与凹部3开口相对向的部分)、而且由钛酸锆酸铅(PZT)构成，该个别电极24分别设置在与上述各压电元件23的上述振动板22相反侧面(上面)、用于与该振动板22一起分别在各压电元件23上施加电压(驱动电压)。
上述振动板22、各压电元件23、各个别电极24和各中间层25，全都是用薄膜形成的，振动板22的厚度设定成约6μm，各压电元件23的厚度设定成约8μm以下(例如约3μm)，各个别电极24的厚度设定成约0.2μm，各中间层25的厚度设定成约3μm。
上述各压电执行元件21，通过其振动板22或各中间层25和各个别电极24，在各压电元件23上施加驱动电压，使对应于该振动板22的压力室4的部分发生变形，因此从喷出口3b或喷嘴14喷出该压力室4内的墨水。即，若在振动板22和个别电极24之间施加脉冲状的电压，则通过该脉冲电压升高，由于电压效果，压电元件23在与其厚度方向垂直的宽度方向就发生收缩，与此相反，振动板22、个别电极24和中间层25不发生收缩，因此由于所谓的双金属效应，振动板22的对应于压力室4的部分向压力室4侧挠曲变形成凸状。由于该挠曲变形，在压力室4内产生压力，利用该压力，经由喷出口3b和喷出用墨水流路12从喷嘴14挤出压力室4内的墨水。然后，由于上述脉冲电压的下降，压电元件23发生伸长，振动板22的对应于压力室4的部分恢复到原来的状态，此时，从上述喷嘴14挤出的墨水与墨水流路12内的墨水断开，喷出量例如作为3pl的墨滴向记录纸41喷出，附着在该记录纸41面上成为圆点状。另外，在上述振动板22从挠曲变形成凸状的状态恢复到原来的状态时，从上述墨盒35，通过供给用墨水流路11和供给口3a，将墨水填充在压力室4内。再者，作为施加在各压电元件23上的脉冲电压，如上所述，也可以不是推拉型的脉冲电压，可以是从第1电压降低至比该第1电压低的第2电压后、升高至上述第1电压的拉推型的脉冲电压。
在使喷墨头1和支架31以近乎一定的速度在主扫描方向上从记录纸41的一端移动到另一端时，每隔规定时间(例如50μs左右驱动频率20kHz)向上述各压电元件23施加驱动电压(但是，在喷墨头1到达在记录纸41上不使墨滴弹落的地方时，不施加电压)，由此，墨滴就弹落在记录纸41的规定位置上。于是，一个扫描部分的记录一结束，就利用输送电机和各输送辊42，沿副扫描方向规定量地输送记录纸41，再次一边使喷墨头1和支架31沿主扫描方向移动，一边喷出墨滴，进行新的一个扫描部分的记录。通过反复进行该动作，在整个记录纸41上形成所希望的图像。
下面，对于在上述记录装置A中使用的墨水，在以下的实施方式1和实施方式2中作详细地说明。
实施方式1实施方式1的墨水含有色料、抑制在上述喷墨头1的喷嘴14等中的干燥的保湿剂、提高该墨水对记录纸41的浸透性的浸透剂、水、作为在无该水状态下发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物和抑制该硅烷化合物在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂。
在从上述喷墨头1的喷嘴14喷出的墨滴附着在记录纸41上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时，上述硅烷化合物发生缩聚反应，此时由于包围色料，即使记录纸41上的图像被水浸湿，也可防止色料溶解在该水中，起到提高其图像的耐水性的作用，优选为含有带氨基的有机基的烷氧基硅烷和不含氨基的烷氧基硅烷的水解反应物，或者，使有机单环氧化合物与含有氨基的水解性硅烷发生反应形成的水解性硅烷和不含氮原子的水解性硅烷通过水解所得到的有机硅化合物。
上述色料优选是染料或颜料，染料无论是什么样的都可以，但优选为水溶性的酸性染料或直接染料。
另一方面，颜料优选是以下的颜料。即，作为黑颜料，可举出用重氮鎓盐对碳黑表面进行表面处理的黑颜料、或使聚合物进行接枝聚合而进行表面处理的黑颜料，作为彩色颜料，可举出用萘磺酸盐的甲醛缩合物、木质磺酸、磺基琥珀酸二辛酯、聚氧化乙烯烷基胺、脂肪酸酯等表面活性剂处理颜料的彩色颜料。作为彩色颜料的具体例子，在蓝绿(cyan)颜料中，可举出颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、酞菁铝等。另外，在品红颜料中，可举出颜料红122、颜料紫19等。而且，在黄色颜料中，可举出颜料黄74、颜料黄109、颜料黄110、颜料黄128等。
上述保湿剂，优选是甘油等的多元醇或2-吡咯烷酮或N-甲基-2-吡咯烷酮这样的水溶性氮杂环化合物。
上述浸透剂，优选是二乙二醇单丁基醚等的多元醇的单烷基醚，其含量优选为相对于墨水全体、按质量百分率计是1～50％。这是因为，如果少于1％，就不能充分地得到墨水对记录纸41浸透的效果，另一方面，如果多于50％，色料和硅烷化合物的针对水的溶解性则恶化。
上述凝胶化抑制剂，是通过上述硅烷化合物在水中慢慢地缩聚反应等来抑制发生凝胶化(聚合物化)的凝胶化抑制剂，优选是乙酰丙酮(参照化学式1)或其衍生物，该乙酰丙酮衍生物优选是乙酰丙酮配位化合物或具有对称面的乙酰丙酮衍生物。
化学式1
作为上述乙酰丙酮配位化合物的具体例子，可举出Al(AcAc)3、Cu(AcAc)2、Zr(AcAc)4等。
另外，作为具有对称面的乙酰丙酮衍生物的具体例子，可举出3-甲基戊烷-2，4-二酮(参照化学式2)、庚烷-3，5-二酮(参照化学式3)、4-甲基庚烷-3，5-二酮(参照化学式4)、丙二酸二甲酯(参照化学式5)、2-甲基丙二酸二甲酯(参照化学式6)、丙二酸二乙酯(参照化学式7)、2-甲基丙二酸二乙酯(参照化学式8)等。
化学式2 化学式3 化学式4 化学式5
化学式6 化学式7 化学式8 上述乙酰丙酮或其衍生物，其氧与硅烷化合物的活性部分形成氢键(尤其是具有对称面的乙酰丙酮衍生物，硅烷化合物的活性部分，通常排列成一列，因此和该活性部分限容易结合)，因此抑制硅烷化合物的凝胶化。另一方面，在墨滴附着在记录纸41上，该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时，该氢键被切断，乙酰丙酮或其衍生物或蒸发或浸透到记录纸41内，硅烷化合物通过缩聚反应包围色料。
上述凝胶化抑制剂的含量，相对于上述硅烷化合物，按质量百分率计，优选设定为0.1～30％。这是因为，如果少于0.1％，就不能充分地抑制硅烷化合物的凝胶化，另一方面，如果多于30％，在墨滴附着在记录纸41上，该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时，硅烷化合物的缩聚反应容易受到凝胶化抑制剂阻碍。再者，凝胶化抑制剂的更优选范围，从更可靠地得到一边抑制硅烷化合物的凝胶化，一边在记录纸41上不阻碍缩聚反应的效果的观点出发，相对于硅烷化合物，按质量百分率计，是0.5～20％。
因此，在本实施方式1中，喷墨记录用墨水含有色料、保湿剂、浸透剂、水、作为在无该水状态下发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物和抑制该硅烷化合物在水中发生凝胶化的乙酰丙酮或其衍生物等的凝胶化抑制剂，因此即使墨水在长期保存中由于吸收二氧化碳而变成酸性，利用该凝胶化抑制剂也抑制硅烷化合物的凝胶化，由此，墨水粘度不会上升，而连续长期地稳定。其结果，无论在将该墨水长期保存后再使用它并利用记录装置A在记录纸41上形成图像时，还是在记录装置A的喷墨头1中的头本体2的压力室4或供给用墨水流路11等中填充有墨水的状态下将该记录装置A长期放置后再使用时，都不发生墨滴的喷出不良，而且，在墨滴附着在记录纸41上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时，可充分地进行硅烷化合物的缩聚反应，硅烷化合物可靠地包围色料。因此，经过长期后，也能够抑制图像品质的降低，并能够高水平地维持图像的耐水性。
再者，在上述实施方式1中，作为在无水状态下发生缩聚反应的水溶性物质，含有水解性硅烷化合物，但如果是从喷墨头1的喷嘴14喷出的墨滴附着在记录纸41上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时、进行缩聚反应包围色料的水溶性物质，什么样的都可以，如果是具有这样的性质的水溶性物质，通常与硅烷化合物相同，由于在水中慢慢发生凝胶化，所以长期保存性劣化，因此可以含有可以适用本发明并且抑制该水溶性物质在水中发生凝胶化的适当的凝胶化抑制剂。
在此，作为上述实施方式1的墨水，对具体实施的实施例加以说明。
首先，制作由以下的组成(各组合物的含量是质量百分率，在凝胶化抑制剂的含量中，括弧内所示的值是相对于硅烷化合物的含量)构成的28种喷墨记录用墨水(实施例1～实施例28)。
在所有的上述实施例1～实施例28中，作为保湿剂含有甘油，作为浸透剂含有二乙二醇单丁基醚，作为水解性硅烷化合物含有有机硅化合物。该有机硅化合物是如下这样制得的在放入容器中的180g(10mol)的水中，在室温下一滴一滴地加入100g(0.56mol)的H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3和166g(1.1mol)的Si(OCH3)4的混合物，其全量滴下后，在60℃条件下搅拌1小时(称作“有机硅化合物(A)”)。
另外，作为凝胶化抑制剂，含有上述化学式1～化学式8的物质，在实施例11～实施例20中，含有乙酰丙酮，但其含量不同。
作为色料，在实施例1～实施例23中含有染料，实施例24～实施例28含有颜料。在该实施例24～实施例28中，作为凝胶化抑制剂含有Al(AcAc)3。
(实施例1)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例2)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Cu(AcAc)2…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例3)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Zr(AcAc)4…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例4)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％
有机硅化合物(A) …5％3-甲基戊烷-2，4-二酮…0.5％(10％)纯水…69.5％(实施例5)C.I.酸性黑2 …5％甘油…10％二乙二醇单丁基醚…10％有机硅化合物(A) …5％庚烷-3，5-二酮 …0.5％(10％)纯水…69.5％(实施例6)C.I.酸性黑2 …5％甘油…10％二乙二醇单丁基醚…10％有机硅化合物(A) …5％4-甲基庚烷-3，5-二酮…0.5％(10％)纯水…69.5％(实施例7)C.I.酸性黑2 …5％甘油…10％二乙二醇单丁基醚…10％有机硅化合物(A) …5％丙二酸二甲酯…0.5％(10％)纯水…69.5％(实施例8)C.I.酸性黑2 …5％甘油…10％二乙二醇单丁基醚…10％有机硅化合物(A) …5％2-甲基丙二酸二甲酯 …0.5％(10％)纯水…69.5％
(实施例9)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％丙二酸二乙酯 …0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例10)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％2-甲基丙二酸二乙酯…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例11)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.0025％(0.05％)纯水 …69.9975％(实施例12)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.005％(0.1％)纯水 …69.995％(实施例13)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％
二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.025％(0.5％)纯水 …69.975％(实施例14)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.1％(2％)纯水 …69.9％(实施例15)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.25％(5％)纯水 …69.75％(实施例16)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例17)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …1％(20％)
纯水 …69％(实施例18)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …1.5％(30％)纯水 …68.5％(实施例19)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …2％(40％)纯水 …68％(实施例20)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％乙酰丙酮 …5％(100％)纯水 …65％(实施例21)C.I.酸性黄23 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例22)C.I.酸性红52 …5％
甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例23)C.I.直接蓝86 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例24)碳黑(商品名CAB-O-JETTM-200，キャボツト社制)…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例25)碳黑(商品名CAB-O-JETTM-300，キャボツト社制)…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例26)黄色颜料(商品名FUJI SP YELLOW4223，富士色素社制) …5％
甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例27)品红颜料(商品名FUJI SP MAGENTA 9338，富士色素社制)…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％(实施例28)蓝绿颜料(商品名FUJI SP BLUE 6403，富士色素社制) …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％Al(AcAc)3…0.5％(10％)纯水 …69.5％接着，为了比较，制成由以下的组成(各组合物的含量是质量百分率)构成的两种墨水(不含凝胶化抑制剂的墨水)(比较例1和比较例2)。
再者，在这些比较例1和比较例2中，都不含浸透剂。另外，在比较例1中使用与上述各实施例相同的有机硅化合物(A)，但在比较例2中使用由以下的方法制作的有机硅化合物(称作“有机硅化合物(B)”)。即，向装入反应容器中的100g(0.56mol)的H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3中，一滴一滴地加入49g(0.66mol)的2，3-环氧-1-丙醇，在其全量滴下后，在80℃条件下搅拌5小时，就得到氨基和环氧基发生反应而成的水解性硅烷。接着，向新的反应容器中一滴一滴地加入混合120g(6.67mol)的水、50.6g(0.2mol)的上述水解性硅烷和30.4g(0.2mol)的Si(OCH3)4的混合物，在其全量滴下后，通过在60℃条件下反应1小时得到的是比较例2的有机硅化合物(B)。
(比较例1)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％有机硅化合物(A)…5％纯水 …80％(比较例2)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％有机硅化合物(B)…5％纯水 …80％接着，将上述实施例1～28和比较例1、2的各墨水在70℃的环境下放置3月，观察其后的各墨水状态，同时测定放置前后的墨水粘度。
其结果，比较例1、2的各墨水，墨水粘度上升，也观察到稍微有沉淀，但实施例的各墨水，除凝胶化抑制剂的含量很少的实施例11以外，墨水粘度没有变化，也全都看不到凝聚、沉淀。另外，即使在实施例11的墨水中，虽然粘度上升，但比比较例1、2的各墨水上升程度小，沉淀量也少。因此可知，由于含有凝胶化抑制剂，经过长朝后也能抑制硅烷化合物的凝胶化，能够使墨水稳定。但是，如果凝胶化抑制剂的含量过少(实施例11的情况)，就不能充分地得到其稳定效果，因此从稳定性的观点出发，其含量的下限值，相对硅烷化合物，按质量百分率计，优选设定为0.1％，为了得到更可靠的稳定效果，可以设定为0.5％。
接着，使用上述放置后的实施例1～28和比较例1、2的各墨水，通过市售的印刷机(利用上述的记录装置A的压电执行元件(但压电元件的厚度比上述实施方式的大得多)喷出墨水的印刷机)在普通纸(商品名Xerox4024，ゼロツクス社制)上形成图像，将形成该图像的用纸浸渍在纯水中后，在室温条件下放置并使之干燥，观察图像是否洇。
其结果，用比较例1、2的各墨水记录的图像，在该图像的边缘部分看到了洇，与此相反，用实施例的各墨水记录的图像，除用实施例11、19、20的各墨水记录的图像以外，全都没有看到洇。另外，即使在用实施例11、19、20的各墨水记录的图像中，虽然看到洇，但其洇的程度，比用比较例1、2的各墨水记录的图像良好。因此可知，如果利用凝胶化抑制剂预先抑制硅烷化合物的凝胶化，即使在长期保存后，也能得到高耐水性。但是，如果凝胶化抑制剂的含量过少(实施例11的情况)，如上所述，就得不到充分稳定的效果，因此耐水性稍微劣化，另一方面，如果凝胶化抑制剂的含量过多(实施例19、20的情况)，在墨滴附着在记录纸上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸内时，硅烷化合物的缩聚反应容易被凝胶化抑制剂阻碍，存在耐水性发生某些劣化的可能性。因此，从尽可能地将耐水性维持在高水平的观点出发，相对于硅烷化合物，按质量百分率计，优选将凝胶化抑制剂的含量设定在0.1～30％，为了得到更可靠的耐水性，可以设定在0.5～20％。
实施方式2本实施方式2的墨水，与上述实施方式1相同，包括色料、抑制在喷墨头1的喷嘴14等中的干燥的保湿剂、提高该墨水(溶剂)对记录纸41的浸透性的浸透剂、水和作为在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物，但不含凝胶化抑制剂。即，本实施方式2，代替含有凝胶化抑制剂，通过将墨水的pH值设定在8～12，抑制墨水的凝胶化。再者，将墨水的pH值设定在8～12后，也可以含有凝胶化抑制剂。
具体的上述色料、保湿剂、浸透剂和硅烷化合物，是与上述实施方式1中举出的相同。浸透剂的含量也与上述实施方式1相同，相对于墨水全体，按质量百分率计，可以是1～50％。
如上所述，将墨水的pH值设定在8～12的理由是，如果墨水的pH值小于8，则在长期保存中吸收二氧化碳而变成酸性，因此，硅烷化合物在水中通过缩聚反应等容易发生凝胶化，与此同时，在色料是酸性染料时，色料析出，另一方面，如果大于12，会使记录装置A的喷墨头1中的头本体2的压力室构件6、墨水流路构件7、喷嘴板9等发生腐蚀，或发生劣化。
希望优选上述墨水是通过含有无机碱或有机碱将pH值设定在8～12的墨水。如果这样，就能够容易将墨水的pH值设定为8～12。另外，如果通过碱和碱的组合，预先调制具有缓冲作用(不管添加或去除某种程度的酸或碱，也能保持氢离子浓度近乎一定的作用)的缓冲液，即使吸收二氧化碳，pH值也不发生变化，因此是更令人满意的。作为用于调制这样的缓冲液的碱和碱的组合，可举出氢氧化钠和磷酸二氢钠的组合、氢氧化钠和碳酸氢钠的组合、氢氧化钠和氯化钾的组合(还添加硼酸)等。
作为上述无机碱的具体例子，可举出氨、氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸三钠、磷酸氢二钠、磷酸三钾、磷酸氢二钾等，可以单独含有，也可以含有其它的无机物。
作为上述有机碱的具体例子，可举出甲胺、乙胺、二甲胺、二乙胺、吡咯烷、三甲胺、三乙胺等，可以单独含有，也可以含有多种。
因此，在本实施方式2中，将含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水的pH值设定在8～12，因此在抑制压力室构件6、墨水流路构件7、喷嘴板9等的腐蚀或劣化的同时，能够防止墨水在长期保存后变成酸性，能够抑制墨水的凝胶化。其结果，无论是在将该墨水长期保存后再使用并利用记录装置A在记录纸41上形成图像时，无论是以在记录装置A的喷墨头1中的头本体2的压力室4或供给用墨水流路11等中填充墨水的状态长期放置该记录装置A后再使用时，都不产生墨滴的喷出不良，而且，在墨滴附着在记录纸41上、该墨滴中的水或蒸发或浸透到记录纸41内时，硅烷化合物的缩聚反应充分地进行，硅烷化合物可靠地包围色料。因此，与实施例1相同，经过长期后，能够抑制图像品质的降低，并能够高水平地维持图像的耐水性。
再者，在上述实施方式2中，作为在无水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质，不限于水解性硅烷化合物，如果是从喷墨头1的喷嘴14喷出的墨滴附着在记录纸41上、该墨滴中的水(溶剂)或蒸发或浸透到记录纸41内时、发生缩聚反应而包围色料的水溶性物质，什么样的都可以。
在此，作为上述实施方式2的墨水，说明具体地实施的实施例。
首先，制作由以下的组成(各组合物的含量是质量百分率)构成的16种喷墨记录用墨水(实施例1～实施例16)。在该各实施例中，通过含有无机碱或有机碱，将墨水的pH值调整成8～12(在实施例2～实施例4和实施例12中，调制缓冲液)。
再者，在全部上述实施例1～实施例26中，作为保湿剂含有甘油，作为浸透剂含有二乙二醇单丁基醚，作为水解性硅烷化合物含有有机硅化合物。该有机硅化合物是有机硅化合物(A)。
另外，作为色料，在实施例1～实施例11中含有染料，在实施例12～实施例16中含有颜料。
(实施例1)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氢氧化钠 …0.1％纯水 …69.9％pH值＝12(实施例2)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氢氧化钠 …0.2％磷酸二氢钾 …0.7％纯水 …69.1％pH值＝8(实施例3)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％
氯化钾 …0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5(实施例4)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％氢氧化钠 …0.1％碳酸氢钠 …0.2纯水 …69.7％pH值＝10.9(实施例5)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％甲胺 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.8(实施例6)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％二甲胺 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.7(实施例7)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％
二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％吡咯烷 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.7(实施例8)C.I.酸性黑2…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基 …10％有机硅化合物(A)…5％氨 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.5(实施例9)C.I.酸性黄23 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氨 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.9(实施例10)C.I.酸性红52 …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氨 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.8(实施例11)C.I.直接蓝86 …5％
甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氨 …0.5％纯水 …69.5％pH值＝9.5(实施例12)碳黑(商品名CAB-O-JETTM-200，キャボツト社制)…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％氯化钾 …0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5(实施例13)碳黑(商品名CAB-O-JETTM-300，キャボツト社制)…5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A)…5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％氯化钾 …0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5(实施例14)黄色颜料(商品名FUJI SP YELLOW 4223，富士色素社制) …5％
甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％氯化钾…0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5(实施例15)品红颜料(商品名FUJI SP YELLOW 9338，富士色素社制) …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％氯化钾…0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5(实施例16)蓝绿颜料(商品名FUJI SP BLUE 6403，富士色素社制) …5％甘油 …10％二乙二醇单丁基醚 …10％有机硅化合物(A) …5％氢氧化钠 …0.1％硼酸 …0.6％氯化钾…0.7％纯水 …68.6％pH值＝9.5接着，为了比较，制作由以下的组成(各组合物的含量是质量百分率)构成的两种墨水(不含无机碱或有机碱的墨水)(比较例1和比较例2)。
在这些比较例1和比较例2中，都不含浸透剂。另外，在比较例1中使用有机硅化合物(A)，在比较例2中使用有机硅化合物(B)。
(比较例1)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％有机硅化合物(A) …5％纯水 …80％pH值＝7.2(比较例2)C.I.酸性黑2 …5％甘油 …10％有机硅化合物(B) …5％纯水 …80％pH值＝7.1接着，将上述实施例1～16和比较例1、2的各墨水在70℃的环境下放置三月，观察此后的墨水的状态，并且测定放置前后的墨水粘度。
其结果，比较例1、2的各墨水，墨水粘度上升(在经过1月左右后开始上升)，也稍微观察到沉淀物，但实施例的各墨水，墨水的粘度没有变化，也全都看不到凝聚、沉淀。因此可知，通过预先将墨水的最初pH值设定在8～12，经过长期后，也能抑制硅烷化合物的凝胶化，能够使墨水稳定。
接着，使用上述放置后的实施例1～16和比较例1、2的各墨水，通过市售的印刷机(利用与上述的记录装置A相同的压电执行元件(但压电元件的厚度比上述实施方式的大得多)喷出墨水的印刷机)在普通纸(商品名Xerox4024，ゼロツクス社制)上形成图像，将形成该图像的用纸浸渍在纯水中后，在室温条件下放置并进行干燥，观察图像是否洇。
其结果，用比较例1、2的各墨水记录的图像，在该图像的边缘部分看到洇，与此相反，用实施例的各墨水记录的图像全都没有看到洇。因此可知，如果将墨水的pH值设定在8～12，预先抑制硅烷化合物的凝胶化的话，即使在长期保存后也能得到高耐水性。
产业上的可利用性本发明在利用喷墨式记录装置进行记录的喷墨记录用墨水中是有用的，即使将该墨水长期保存后再使用其进行记录时，在能够抑制图像品质的降低的同时，也能够高水平地维持图像品质的耐水性，从这一点上来看，产业上的可利用性很高。
权利要求
1.一种喷墨记录用墨水，其含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水解性硅烷化合物，其特征在于通过含有无机碱或有机碱，将pH值设定为8～12。
2.一种盒，其具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水解性硅烷化合物的喷墨记录用墨水，其特征在于通过含有无机碱或有机碱，将所述墨水的pH值设定为8～12。
3.一种记录装置，具备含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水解性硅烷化合物的喷墨记录用墨水，并将该墨水喷出在记录介质上来进行记录，其特征在于通过含有无机碱或有机碱，将所述墨水的pH值设定为8～12。
全文摘要
在含有色料、保湿剂、浸透剂、水和在无该水的状态下发生缩聚反应的水溶性物质(例如水解性硅烷化合物)的墨水中，含有抑制该水溶性物质在水中发生凝胶化的凝胶化抑制剂，或者，将墨水的pH值设定为8～12。
文档编号B41J2/01GK1727415SQ2005100841
公开日2006年2月1日 申请日期2002年3月8日 优先权日2001年3月8日
发明者曾我真守, 荒瀬秀和, 松尾浩之, 立川雅一郎 申请人:松下电器产业株式会社