喷墨记录油墨、墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录物质的制作方法

专利名称：喷墨记录油墨、墨盒、喷墨记录方法、喷墨记录装置和油墨记录物质的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨记录油墨一其能提供高的图像密度、以及喷墨记录油墨和其 中颜料分散液的优良的储存稳定性，并且防止在喷墨头发生堵塞；墨盒；喷墨记录方法；喷 墨记录装置和油墨记录物质。
背景技术：
喷墨记录方法的优点在于它便于彩色印刷，因为喷墨记录方法中的工艺比其它 记录方法中的工艺简单；并且它甚至通过喷墨记录方法的简单构造装置就允许获得高分辨 率的图像。作为该喷墨记录方法中使用的油墨，一般使用染料基油墨，其中各种水溶性染料 被溶解在水中或者包含水和有机溶剂的混合液中。然而，染料基油墨的缺点在于它们耐光 性差，尽管它们色调清晰度优良。另一方面，对炭黑或各种有机颜料分散在其中的颜料基油 墨活跃地进行研究，因为它相比染料基油墨的耐光性优良。然而，颜料基油墨与染料基油墨相比倾向于容易引起喷嘴堵塞。颜料基油墨如下制备制备分散体，其中着色物质和分散剂被预先分散在含水溶 剂诸如水和醇中；采用介质型分散设备诸如砂磨机将所述分散体分散至预定程度；以及然 后将所述分散体稀释至预定浓度。一般地，在水基颜料油墨中，表面活性剂或水溶性树脂被用于分散疏水性颜料。然 而，采用这种水基颜料油墨获得的图像质量的可靠性极差。然后，为了提高图像质量，提出 了一种技术，其中可成膜的精细树脂颗粒被加在油墨液体中。然而，难于将多种组分长期精 细且稳定地分散在液体中。当大量分散剂诸如表面活性剂被用于稳定地分散这些精细颗粒 时，气泡就出现在油墨罐和油墨头中，或者图像质量下降。为了提高这些组分的分散性，考 虑了改变颜料表面为亲水性的方法和采用包含亲水性基团(一个或更多个)的树脂的方法 等等。然而，这些方法有这样的问题当这些方法组合使用时，分散体变得不稳定并且储存 稳定性下降，尽管这些方法分别使用时，各个所得的分散体是稳定的。为了解决上述问题，提出了在油墨中掺入用于获得高图像密度的水不溶性着色物 质以及尺寸小于该着色物质的可充电树脂假精细颗粒的方法(参见专利文献1)；以DBP油 的有限吸收量在油墨中掺入可自分散颜料的方法(参见专利文献2)；和采用HLB值7至 18的水基炭黑分散液的方法，其中包含表面改性炭黑和具有乙炔骨架的非离子表面活性剂 (参见专利文献3)。此外，为了稳定这些组分在水基油墨液中的分散体的目的，提出了在水中分散分 子内具有羧基和非离子亲水性基团的水分散性树脂的方法(参见专利文献4)、使水溶性 聚合物的极性与表面活性剂的极性一致或者在水基液体中加入非离子表面活性剂的方法 (参见专利文献5)、使有色离子聚酯树脂的极性与含水记录液中着色剂的亲水性基团的极 性一致的方法(参见专利文献6)以及使颜料的分散体极性适应树脂精细颗粒的极性的方
3法(参见专利文献7)。另外，提出了一种水基喷墨组合物，其包含包含颜料颗粒的颜料分散液，其中该 颜料分散液中至少70%的颗粒具有小于0. 1 μ m的直径并且该分散液中的其它颗粒具有直 径0. 1 μ m或以下的粒度分布；醛萘磺酸盐分散剂；和/或至少一种砜溶剂(参见专利文献 8)。专利文献9提出由水基介质组成的记录液，水基介质包含颜料、聚合物分散剂和非离子 表面活性剂。而且，专利文献10提出将AB嵌段共聚物或BAB嵌段共聚物用作颜料的分散 剂。此外，专利文献11提出采用特定的颜料、水溶性树脂和溶剂。同时，作为在不使用分散剂的情况下分散颜料的方法，提出了例如将包含水溶解 基团(一个或更多个)的取代基引入炭黑的方法(参见专利文献12)、将水溶性单体等聚 合到炭黑表面的方法(参见专利文献13)以及使炭黑经历氧化处理的方法(参见专利文献 14)。还提出一种方法，其通过使用这样的油墨确保油墨的耐水性和喷射稳定性，所述油墨 包含已经经历氧化处理的炭黑以及由丙烯酸、苯乙烯和α-甲基苯乙烯组成的三元共聚物 (参见专利文献15)。此外，提出了一种喷墨记录液，其中分散体颗粒的体均粒径为30nm至200nm (参见 专利文献16)。关于上述喷墨记录液，着色颜料油墨实际上允许获得高图像密度，然而，黑色颜料 油墨目前还不能提供足够的性能以满足用户。此外，提出了一种技术，其中将珠尺寸大约 0. 05mm至1. Omm的珠用在珠磨机分散中(参见专利文献17)。然而，该提议还不能提供足 够的分散稳定性。此外在专利文献18中，作为分散剂使用的是阴离子表面活性剂，其优选具有 1，000至30，000范围内的分子量。然而，该提议没有提供足够的分散稳定性，其涉及一种颜 料，该颜料耐分散处理引起的碰撞弱并且因此分散处理后缺乏稳定性，这导致油墨喷射稳 定性下降。因此目前还没有提供这样的喷墨记录油墨及其相关的技术其能提供高的图像密 度、以及喷墨记录油墨和其中颜料分散液的优良的储存稳定性，并且防止在喷墨头发生堵
O[专利文献1]日本专利申请公开(JP-A)号2006-8858[专利文献 2] JP-A 号 2002-3767[专利文献 3] JP-A 号 2006_219584[专利文献 4] JP-A 号 05-239392[专利文献 5] JP-A 号 08-283633[专利文献 6] JP-A 号 2000-63727[专利文献 7] JP-A 号 2001-81366[专利文献 8] JP-A 号 08-333531[专利文献 9] JP-A 号 56-147871[专利文献10]美国专利号5，085,698[专利文献11]美国专利号5，172，133[专利文献12]美国专利号5，571，311[专利文献 13] JP-A 号 08-81646
[专利文献 14] JP-A 号 08-3498[专利文献 15] JP-A 号 O9-IM775[专利文献 16] JP-A 号 2000_144028[专利文献 17] JP-A 号 2OO5-28I69I[专利文献18]日本专利(JP-B)号362559
发明内容
本发明的一个目的是提供喷墨记录油墨，其能提供高的图像密度、以及喷墨记录 油墨和其中颜料分散液的优良的储存稳定性，并且防止在喷墨头发生堵塞；墨盒；喷墨记 录方法；喷墨记录装置和油墨记录物质。旨在解决上述问题的认真研究的结果是，本发明人发现上述问题可通过采用这样 的喷墨记录油墨有效地解决，所述喷墨记录油墨包含颜料分散液A和自分散颜料分散液B， 所述颜料分散液A至少包含第一炭黑、分散剂和水，所述自分散颜料分散液B包含表面上具 有官能团的第二炭黑，其中颜料分散液A中第一炭黑(Ac)的量与自分散颜料分散液B中 表面上具有官能团的第二炭黑(Be)的量的质量比(Ac Be)被调节以便落在98 2至 50 50的范围内。本发明基于发明人的上述发现。解决所述问题的方法如下<1>喷墨记录油墨，其至少包含颜料分散液A和自分散颜料分散液B，所述颜料分 散液A包含第一炭黑、分散剂和水，所述自分散颜料分散液B包含表面上具有官能团的第二 炭黑，其中所述颜料分散液A中所述第一炭黑(Ac)的量与所述自分散颜料分散液B中所述 第二炭黑(Be)的量的质量比(Ac Be)为98 2至50 50。<2>根据项<1>的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A中所述分散剂为萘磺酸钠 福尔马林缩合物(sodium naphthalene sulfonate formalin condensate)，并且所述蔡石黄 酸钠福尔马林缩合物中萘磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量为按质量计20%至按质量
if 80% ο<3>根据项<1>和<2>的任一项的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A中所述第 一炭黑为气黑，并且具有100m2/g至400m2/g的BET比表面积以及IOnm至30nm的平均初级 f立@ (〒肖率刀双f立〒i@，average primary particle diameter)。<4>根据项<1>至<3>的任一项的喷墨记录油墨，其中在所述油墨中所述第一和第 二炭黑具有如动态光散射方法所测量的70nm至ISOnm的体均粒径(D5tl)，并且所述第一和 第二炭黑的粒度分布的标准偏差为所述体均粒径D5tl的一半或更低。<5>根据项<1>至<4>的任一项的喷墨记录油墨，其中相对1质量份的所述第一炭 黑，所述颜料分散液A中包含的所述分散剂的量为0. 1质量份至2质量份。<6>根据项<1>至<5>的任一项的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A和所述自 分散颜料分散液B中的所述炭黑的总量为按质量计5%至按质量计50%。<7>根据项<1>至<6>的任一项的喷墨记录油墨，其中所述油墨中所述炭黑的量为 按质量计1 %至按质量计20 %。<8>墨盒，其包含容纳根据项<1>至<7>的任一项的喷墨记录油墨的至少一个容
ο
<9>喷墨记录装置，其包含至少一个喷墨单元，所述喷墨单元被配置为通过将刺 激施加到根据项<1>至<7>的任一项的喷墨记录油墨而喷射喷墨记录油墨，以形成图像。<10>喷墨记录方法，其至少包括通过将刺激施加到根据项<1>至<7>的任一项 的喷墨记录油墨而喷射所述喷墨记录油墨，以形成图像。<11>根据项<10>的喷墨记录方法，其中所述喷墨记录方法是压电喷墨方法和感 热喷墨方法中任一种。<12>油墨记录物质，其至少包含利用根据项<1>至<7>的任一项的喷墨记录油墨 在记录介质上形成的图像。<13>根据项<12>的油墨记录物质，其中所述记录介质是纸。根据本发明，可以解决现有技术的问题，并且可以提供喷墨记录油墨、墨盒、喷墨 记录方法、喷墨记录装置和油墨记录物质，其可提供高的图像密度和优良的储存稳定性，其 可改进喷墨头以便避免堵塞，并且其可提供颜料分散液优良的储存稳定性。


图1是显示本发明的喷墨记录装置的一个实例的透视图。
具体实施例方式(喷墨记录油墨)根据本发明的喷墨记录油墨包含颜料分散液A——其至少包含炭黑、分散剂和 水；和自分散颜料分散液B——其包含表面上具有官能团的炭黑；以及润湿剂；渗透剂；表 面活性剂和其它所需的组分。在喷墨记录油墨中，颜料分散液A中炭黑(Ac)的量与自分散颜料分散液B中表面 上具有官能团的炭黑(Be)的量的质量比(Ac Be)为98 2至50 50，优选地为95 5 至60 40，并且更优选地85 15至65 35。当油墨中颜料分散液A的量大于按质量计98%时，普通纸上的图像密度降低。当 该量小于按质量计50%时，图像密度在较少油墨渗透的载体(加工纸)诸如高光纸等上有 时可能降低。颜料分散液A和自分散颜料分散液B中的炭黑的量可以基于掺和配方的信息进行 计算，或者可选地可通过采用例如红外吸收光谱进行测定。<颜料分散液A>颜料分散液A至少包含炭黑、分散剂和水以及另外所需的其它组分。炭黑的实例包括通过气黑方法、炉法和槽法制备的那些。在这些炭黑中，气黑法制 备的炭黑是特别优选的。对于炭黑，可以使用商业上可得到的产品商业上可得到的炭黑产品的实例包括 #45L、MCF88、#990、MA600 和 #850 (由 Mitsubishi Chemical Corporation 制造)；NIPEX90、 NIPEX150、NIPEX160、NIPEX170、NIPEX180、COLOR BLACKFW200、PRINTEX25 和 SPECIAL BLACK250 (由 Degussa Japan Co. ,Ltd.制造)；以及 REGAL400R、REGAL600R和 MOGUL L(由 Cabot Corporation IfjlJia )。炭黑优选地具有10. Onm至30. Onm的平均初级粒径以及100m2/g至400m2/g的BET比表面积，并且更优选地具有15. Onm至20. Onm的平均初级粒径以及150m2/g至300m2/g的 BET比表面积。炭黑的平均初级粒径可通过采用例如电子显微镜给颗粒照相并且根据粒径和照 片图像中的颗粒数计算而测得。炭黑的BET比表面积可通过采用氮吸收的BET方法进行测量。颜料分散液A中使用的炭黑具有小的平均初级粒径，结构高级并且对分散过程中 引起的碰撞的抗性弱，以致于当使用尺寸大于0. 05mm的珠时，炭黑的结构被珠颗粒之间 强的碰撞能破碎，导致由此所得的炭黑分散液的稳定性被削弱。因此，珠的直径优选地为 0. 05mm或更低。-分散剂-分散剂没有特别限制并且可根据目的适当选择；萘磺酸钠福尔马林缩合物被优选 地用作分散剂。萘磺酸钠福尔马林缩合物是萘磺酸钠和甲醛的缩合物，并且没有特别限制，只要 它是由上述缩合物的重复组成的化合物。相对于萘磺酸钠福尔马林缩合物的总量，萘磺酸钠福尔马林缩合物中萘磺酸的二 聚体、三聚体和四聚体的总量优选地为按质量计20%至按质量计80%，并且更优选地按质 量计35%至按质量计65%。当总量小于按质量计20%时，萘磺酸钠福尔马林缩合物的分散性以及颜料分散液 和油墨的储存稳定性下降，有时导致容易发生喷嘴堵塞。当总量大于按质量计80%时，颜料 分散液A的粘度增加，有时导致分散困难。每1质量份的炭黑加入的分散剂的量优选地为0. 1质量份至2质量份，并且更优 选地0. 25质量份至1质量份。通过以这种混合物比例加入分散剂，可以提供显示高图像密 度、优良喷射稳定性和优良液体稳定性的油墨。当加入的量小于0. 1质量份时，水基颜料分散液和油墨的储存稳定性下降，而本 发明的效果变得难于实现，导致往往容易发生喷嘴堵塞。当加入的量大于2质量份时，由于 水基颜料分散液和油墨的高粘度，往往难于通过喷墨方法进行记录。除了炭黑、分散剂和水，还可根据需要向颜料分散液中加入另外的各种添加剂诸 如水溶性有机溶剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面 活性剂和防腐剂。水溶性有机溶剂没有特别限制并且可根据目的适当选择；其实例包括醇诸如甲 醇、乙醇、1-丙醇和2-丙醇；多元醇诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇和甘油；吡咯烷酮 衍生物诸如N-甲基吡咯烷酮和2-吡咯烷酮；酮诸如丙酮和甲乙酮；链烷醇胺诸如单乙醇 胺、二乙醇胺和三乙醇胺；各种表面活性剂诸如非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳 离子表面活性剂和两性表面活性剂；以及防腐剂。为了获得炭黑分散液，炭黑、分散剂、水和各种所需的添加剂首先通过珠磨机分 散，诸如 DYNO-MILL TYPE KDL(由 SHINMARU ENTERPRISESC0RP0RATI0N 制造)、AGITATOR Mill LMZ(由 Ashizawa Finetech Ltd.制造)和 SC MILL(由 Mitsui Mining CO.，LTD 制 造)。采用珠磨机的第一分散过程后，所得分散体进一步通过无珠磨机(beadless mill)进 一步分散，例如高速剪切力型研磨机诸如CLEARSS5(由Mtechnique K. K.制造)、CAVITR0N
7CD1010 (由 Eurotec，Ltd.制造)和MODULE DR2000 (由 SHINMARU ENTERPRISES CORPORATION 制造)；薄膜旋转系统研磨机(thin-film spin system mill)诸如Τ. K. FILMICS(由 PRlMlXCorporation制造)；和特级高压碰撞型研磨机诸如ULTIMIZER(由SUGINOMACHINE LIMITED 制造)和 NANOMIZER (由 Y0SHIDA KIKAI Co.，LTD.制造)。—般地，陶瓷珠子被优选地用作珠磨机中使用的珠子，并且一般使用氧化锆球。珠 子优选地具有0. 05mm或更低的直径，并且更优选地0. 03mm或更低的直径。在采用分散设备分散处理前的工艺中，粗糙颗粒通过均化机等的预处理使得获得 更清晰的粒度分布成为可能，这导致图像密度和喷射稳定性等得以改进。<自分散颜料分散液B>自分散颜料分散液B中使用的表面上包含官能团的炭黑是这样的炭黑，其经过 这样的表面处理以致于选自羧基、羰基、羟基、磺基、磷酸根基团、季铵和其盐的至少一个 被结合到表面，因而使得炭黑能在没有分散剂的帮助下分散和/或溶解在水中。特别地， 自分散颜料分散液B中使用的炭黑这样获得通过物理处理诸如真空等离子处理；按照 M. L. Studebaker采用重氮烷基化合物(N = N-R-X)将官能团诸如羧基、羟基或磺基化学结 合到一个炭黑颗粒的表面的方法；通过自由基反应将酚化合物化学结合到碳基材料尤其是 炭黑的一个颗粒表面的方法；或者将官能团或包含官能团的分子接枝到炭黑颗粒表面的方 法。不像常规表面氧化方法，在本发明中所需官能团可以以必需的量化学结合到炭黑颗粒 表面。在本发明中，单一类型的官能团或多种类型的官能团可被接枝到一个炭黑颗粒上。要 接枝的官能团的类型和官能团接枝的程度可从分散稳定性、颜色密度和喷墨头表面处油墨 的干燥特性的角度适当确定。在自分散颜料分散液B中使用的炭黑中，在没有分散剂的帮助下炭黑稳定地存在 于整个水中的状态在本文中被称为“分散的和/或溶解的”。经常难于清楚地区分溶解的物 质状态和分散的物质状态。在本发明中，无论是分散的或者溶解的，可以使用在没有分散剂 的帮助下能稳定地存在于整个水中的这种颜料。因此，在本文中，在没有分散剂的帮助下能 稳定地存在于整个水中的颜料有时被称为水溶性颜料，然而术语“水溶性颜料”不排除分散 在水中的颜料。自分散颜料分散液B中使用的炭黑没有特别限制并且可根据目的适当选择；其实 例包括由已知方法诸如接触法、炉法和热法制备的炭黑。炭黑的类型没有特别限制并且可根据目的适当选择；其实例包括酸性炭黑、中性 炭黑和碱性炭黑。自分散颜料分散液B中使用的炭黑的实例包括炉黑、灯黑、乙炔黑和槽法炭黑。对于炭黑，可以使用适当合成的炭黑或商业上可得到的炭黑。商业上可得到的产 品的实例包括 #10B、#20B、#30、#33、#40、#44、#45、#45L、#50、#55、#95、#260、#900、#1000、 #2200B、#2300、#2350、#2400B、#2650、#2700、#4000B、CF9、MA8、MAl 1、MA77、MA100、MA220、 MA230、MA600 和 MCF88 (由 Mitsubishi Chemical Corporation 制造)；MONARCH 120、 MONARCH 700、MONARCH 800、MONARCH 880、MONARCH 1000、MONARCH 1100、MONARCH 1300、 MONARCH 1400、MOGUL L、REGAL 99R、REGAL 250R、REGAL 300R、REGAL 330R、REGAL 400R、 REGAL 500R 和 REGAL 660R (由 Cabot Corporation 制造)；PRINTEX A、PRINTEX G、PRINTEX U,PRINTEX V,PRINTEX 55,PRINTEX 140U,PRINTEX 140V、SPECIAL BLACK 4、SPECIALBLACK4A、 SPECIAL BLACK 5、 SPECIAL BLACK 6、 SPECIAL BLACK 100、 SPECIAL BLACK 250、 COLOUR BLACK FffU COLOUR BLACK Fff2, COLOURBLACK Fff2V, COLOUR BLACK FW18、COLOUR BLACK FW200、COLOURBLACK S150,COLOUR BLACK S160 禾P COLOUR BLACK S170(由 Degussa JapanCo.，Ltd. ffjljia )。颜料分散液A和自分散颜料分散液B中炭黑的总量优选地为按质量计5%至按质 量计50 %，并且更优选地按质量计10 %至按质量计40 %。当炭黑的总量小于按质量计5 % 时，生产率有时可能下降。当炭黑的总量大于按质量计50%时，颜料分散液的粘度变得如此 高以致于它变得难于将炭黑分散。在油墨中，炭黑优选地具有按照动态光散射法测量的70nm至ISOnm的体均粒径 (D50)，并且粒度分布中炭黑粒径的标准偏差优选地为体均粒径D5tl的一半或更低。设定体均 粒径和这些范围的炭黑粒径的标准偏差导致产生这样的油墨，其提供高的图像密度以及优 良的喷射稳定性和储存稳定性。因此，炭黑的体均粒径是例如在23°C和55% RH的条件下采用粒度分布测量设备 (UPA，由NIKKIS0 C0.，LTD.制造)测定的。炭黑的平均粒径(D50)是指基于体积分布的粒 径。油墨中炭黑的量优选地为按质量计至按质量计20%，并且更优选地按质量计 3%至按质量计15%。当炭黑的量小于按质量计时，印刷图象的清晰度有时因为低的图 像密度而下降。当炭黑的量大于按质量计20%时，不但油墨的粘度倾向于高，而且喷嘴有时 变得容易堵塞。-润湿剂-润湿剂的沸点优选地为180°C或更高。当这样的润湿剂包含在水基颜料油墨中 时，可确保油墨组合物的水分保持和润湿性。因此，获得水基颜料喷墨油墨——其不会引起 着色物质聚集和粘度增加，甚至当它长时间储存时——以及达到优良的储存稳定性是可能 的。此外，这种水基颜料油墨的使用可提供这样的喷墨油墨，所述喷墨油墨能长时间保持喷 墨油墨的干燥物质——其通过将小部分喷墨油墨留在开放空间诸如喷墨打印机的喷嘴点 处而产生——的流动性。而且，在记录期间或者记录停止后打印机重新启动过程期间获得 高的喷射稳定性而基本不引起喷嘴堵塞是可能的。润湿剂没有特别限制并且可根据目的适当选择；其实例包括多元醇诸如乙二醇、 二甘醇、1-3-丁二醇、三甘醇、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、2-乙基-1，3-己二醇、乙基-1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和petriol ；多元 醇烷基醚诸如乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、二甘醇单甲醚、二甘醇单乙醚、二甘醇单丁醚、 四乙二醇单甲醚和丙二醇单乙醚；多元醇芳基醚诸如乙二醇单苯醚和乙二醇单苯偶酰醚 (ethyleneglycolmonobenzilether)；含氮杂环化合物诸如2_吡咯烷酮、N-甲基_2_吡咯 烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、1，3_ 二甲基咪唑啉酮、ε-己内酰胺和Y-丁内酯；酰胺诸 如甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺；胺诸如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单 乙胺、二乙胺和三乙胺；含硫化合物诸如二甲基亚砜、环丁砜和硫二甘醇；碳酸1，2_亚丙酯 和碳酸(1，2)亚乙酯。这些润湿剂可单独使用或者两个或更多个组合使用。在这些润湿剂 中，在防止由于油墨干燥引起的堵塞(即由于水分蒸发引起的喷墨特性缺陷)和提供优良 的改进图像色彩饱和度效果方面，1，3-丁二醇、二甘醇、三甘醇和甘油是特别优选的。
润湿剂的量相对于油墨总量的比优选地为按质量计50%或更低，并且更优选地按 质量计5 %至按质量计40 %。-渗透剂-渗透剂没有特别限制并且可根据目的适当选择；其实例包括非离子表面活性 剂诸如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙二醇酯(polyoxyethyleneglycol esters)、聚氧乙烯聚氧丙烯癸基醚(polyoxyethyIene polyoxypropyIene decylethers)、 乙炔表面活性剂、有机硅表面活性剂和氟表面活性剂。-表面活性剂_在根据本发明的油墨中，表面活性剂可以以它不影响其油墨特性的量加入。表 面活性剂的实例包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和两性表 面活性剂。非离子表面活性剂的特定实例包括BT系列的那些(由NikkoChemicals Co.， Ltd.制造)；N0NIP0L 系列的那些(由 Sanyo Chemical Industries, Ltd.制造)；D-系列 和0-系列的那些(由Takemoto Oil&Fat Co. ,Ltd.制造)；SURFIN0L系列的那些(由Air Products&Chemicals Inc.制造)；OLFIN 系列的那些(由 NisshinChemicals Co. ,Ltd.制 造)；EMALEX DAPE系列的那些(由NIHON EMULSION Co.，Ltd.制造)；有机硅表面活性剂 (由 DOW CORNING TORAY SILICONE CO. ,LTD.制造)；和氟表面活性剂(分别由 Neos Co.， Sumitomo 3M Ltd. , Du Pont KabushikiKaisha,禾口 Daikin Industries, Ltd.制造)。附加成分的实例包括消泡剂、防腐抗真菌剂、防蚀剂、pH调节剂、电阻率改性剂、抗 氧化剂、紫外吸收剂、氧吸收剂、光稳定剂和粘度改性剂。生产根据本发明的喷墨记录油墨的方法没有特别限制，并且可以是已知方法，诸 如这样的方法搅拌和混合颜料分散液、水、润湿剂、渗透剂、表面活性剂等；通过采用金属 过滤器或膜过滤器的真空过滤、压滤、或通过离心机的离心过滤从所得混合物中去除粗糙 颗粒和外来物质(即灰尘和污垢)；以及然后如需要从所得滤液中去除空气。根据本发明的喷墨记录油墨可被优选地用在如下述的容纳油墨的墨盒中。此外， 根据本发明的喷墨记录油墨可被用于通过将所述喷墨记录油墨应用到将所述喷墨记录油 墨喷射到记录介质诸如纸的喷墨记录装置上而形成图象，如下所述。(墨盒)根据本发明的墨盒包括容纳本发明的喷墨记录油墨的容器。容器没有特别限制并且容器的形状、结构、大小、材料等可根据目的适当选择；容 器优选的实例包括至少具有墨袋的容器，所述墨袋用铝碾压膜、树脂膜或类似物制成，以及
塑料盒。本发明的墨盒容纳本发明的喷墨记录油墨并且可以可拆卸地安装在各种喷墨记 录装置上。此外，特别优选的是，喷墨盒可拆卸地安装在下述的本发明的喷墨记录装置。(喷墨记录装置和喷墨记录方法)本发明的喷墨记录装置至少包括喷墨单元，所述喷墨单元被配置为通过将刺激施 加到喷墨记录油墨而喷射根据本发明的喷墨记录油墨以形成图像，并且进一步包括所需的 附加单元。本发明的喷墨记录方法至少包括喷墨步骤，其中根据本发明的喷墨记录油墨通过 将刺激施加到喷墨记录油墨而被喷射以形成图像，并且进一步包括所需的附加步骤。
喷墨单元的实例包括连续喷射型喷墨单元和按需型(on-demand type)喷墨单元。 按需型喷墨单元的实例包括采用压电喷墨方法、感热喷墨方法和静电喷墨方法的喷墨单 元。在这些喷墨单元中，采用压电喷墨方法和感热喷墨方法的那些是特别优选的。压电喷墨方法是这样的方法，其中形成油墨流动通道壁表面的振动板借助压电元 件变形，压电元件作为被配置为给油墨流动通道中流动的油墨加压的压力产生单元，并且 改变油墨流动通道中的油墨体积，从而可以喷射墨滴(参见日本专利申请公开(JP-A)号 02-51734)。感热喷墨方法是这样的方法，其中油墨在油墨流动通道中采用加热元件或电阻 元件加热以在其中产生空气泡，从而可以喷射墨滴(参见日本专利申请公开(JP-A)号 61-59911)。静电喷墨方法是这样的方法，其中形成油墨流动通道壁表面的振动板通过施加在 振动板和电极之间产生的静电而变形，其中振动板面向电极设置，以改变油墨流动通道中 的油墨体积，从而可以喷射墨滴(参见日本专利申请公开(JP-A)号06-71882)。刺激可例如借助刺激产生单元产生。刺激没有特别限制，可根据目的适当选择，并 且其实例包括热(温度)、压力、振动和光。这些刺激可单独使用或者两个或更多个组合使 用。在这些之中，优选使用热和压力。刺激产生单元的实例包括加热器、加压设备、压电元件、振动发生器、超声振荡器 和光。刺激产生单元的具体实例包括压电驱动器诸如压电元件；热驱动器，其通过采用电热 交换元件诸如放热电阻而利用可归于液体膜沸腾的相变；形状记忆合金驱动器，其利用可 归于温度变化的金属相变；和静电驱动器，其利用静电力。喷墨记录油墨的喷射方面没有特别限制并且根据刺激的类型而不同。例如，当刺 激是热时，有这样的方法，其中根据记录信号的热能通过利用例如加热头施加到记录头中 的喷墨记录油墨，以借助热能作用在喷墨记录油墨中产生气泡并且因而借助气泡的压力作 用从记录头的喷嘴孔中喷射小滴状的喷墨记录油墨。当刺激是压力时，例如有这样的方法， 其中电压被施加到压电元件，其被粘合到记录头内置于油墨流动通道中的被称为压力室的 位置，以使压电元件弯曲以缩短压力室的内部容积并且因而从记录头的喷嘴孔中喷射小滴 状的喷墨记录油墨。在需要时，通过利用容纳本发明的喷墨记录油墨的本发明的喷墨记录装置在记录 介质上记录图像，在记录介质上获得油墨记录物质。喷墨记录油墨可在墨盒基础上进行替 换。在下文中，本发明的墨盒和喷墨记录装置将参考图1进行描述。在图1中，容纳本发明的喷墨记录油墨的墨盒20被装在滑座18上。在图1中，为 了方便放置了多个墨盒20，然而多个墨盒20不一定是必须的。在这种状态下，喷墨油墨从 墨盒20供给到安装在滑座18上的墨滴喷射头18a。喷墨油墨从喷墨嘴18a喷射，但喷墨喷 嘴表面没有显示在图1中，因为它面朝下。在墨滴喷射头18a由导杆21和22引导的状态下，安装在滑座18上的墨滴喷射头 18a通过定时带23的运动而运动，定时带23由主扫描发动机24驱动。同时，滚筒19将特 定涂布纸(图像载体)置于特定涂布纸面向墨滴喷射头18a的位置。在图1中，喷墨记录 装置1被安装有主壳2、齿轮系统16、副扫描发动机17、齿轮系统25和27以及另一主扫描
11发动机26。(油墨记录物质)本发明的油墨记录物质至少包括利用根据本发明的喷墨记录油墨在记录介质上 形成的图像。记录介质没有特别限制并且可根据目的适当选择；其优选的实例包括具有油墨吸 收能力的记录介质诸如纸；和基本缺乏油墨吸收能力的记录介质。记录介质的实例包括基于材料诸如聚对苯二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙 烯、聚砜、ABS树脂或聚氯乙烯的塑料薄片；记录介质，其利用技术诸如气相沉积通过用金 属涂布诸如黄铜、铁、铝、SUS或铜金属表面，或者通过用金属涂布非金属基材料而制备；记 录介质，其通过使作为基材的纸经历防水(water-shedding)处理而制备；以及由所谓的陶 瓷材料组成的记录介质，其通过在高温下煅烧无机材料而制备。在这些之中，在经济效率和 其上所产生图像的自然性方面，纸是特别优选的。实施例在下文中，将描述本发明的实施例；然而，本发明不完全限于这些实施例。(制备 实施例1)-颜料分散液1的制备_〈配方〉·炭黑(气黑；NIPEX 150-IQ,由 Degussa Japan Co.，Ltd.制 造)...........................200质量份·萘磺酸钠福尔马林缩合物(PIONINE A-45-PN，由 Takemoto Oil&Fat Co.，Ltd.
制造；缩合物中萘磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量=按质量计30%).............
..................................................................................................50质量份· 蒸馏水................................
... 750质量份包含上面描述的成分的混合物被预先混合，然后混合物借助使用直径0.03mm的 氧化锆珠(密度6. 03X 10Vm3)的珠磨机分散设备(UAM-015,由KotobukiIndustries Co.，LTD.制造)在10m/S的圆周速度和30°C的液体温度下分散15min。然后，通过离心分 离机(Model-3600，由Kubota Corporation制造)从混合物中分离出粗糙颗粒，由此制备颜 料分散液1。(制备实施例2)-颜料分散液2的制备_颜料分散液2以与制备实施例1相同的方式制备，除了使用COLOR BLACKS170 (槽 法炭黑；由Degussa Japan Co.，Ltd.制造)代替颜料分散液1中使用的炭黑，以及颜料分 散液1中使用的萘磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量从按质量计30%变至按质量计 50%。(制备实施例3)-颜料分散液3的制备_颜料分散液3以与制备实施例1相同的方式制备，除了使用炭黑(炉黑；PRINTEX 95，由Degussa Japan Co.，Ltd.制造)代替颜料分散液1中使用的炭黑。
12
(制备实施例4)-颜料分散液4的制备_颜料分散液4以与制备实施例1相同的方式制备，除了使用COLOR BLACKFW200 (槽 法炭黑；由Degussa Japan Co.，Ltd.制造)代替颜料分散液1中使用的炭黑。(制备实施例5)-颜料分散液5的制备_颜料分散液5以与制备实施例1相同的方式制备，除了使用炭黑#44(炉黑；由 Mitsubishi Chemical Corporation制造)代替颜料分散液1中使用的炭黑。(制备实施例6)-颜料分散液6的制备_颜料分散液6以与制备实施例1相同的方式制备，除了使用炭黑raiNTEX140U(槽 法炭黑；由Degussa Japan Co.，Ltd.制造)代替颜料分散液1中使用的炭黑。(制备实施例7)-颜料分散液7的制备_颜料分散液7以与制备实施例5相同的方式制备，除了颜料分散液5中使用的萘 磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量从按质量计30%变至按质量计18%。(制备实施例8)-颜料分散液8的制备_颜料分散液8以与制备实施例6相同的方式制备，除了颜料分散液6中使用的萘 磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量从按质量计30%变至按质量计85%。(制备实施例9)-颜料分散液9的制备_颜料分散液9以与制备实施例1相同的方式制备，除了颜料分散液1中使用的萘 磺酸的二聚体、三聚体和四聚体的总量从按质量计30%变至按质量计15%。(制备实施例10)-颜料分散液10的制备_颜料分散液10以与制备实施例1相同的方式制备，除了颜料分散液1中使用的炭 黑的初级粒径变为9nm(FW285,由Degussa Japan Co.，Ltd.制造)。(制备实施例11)-颜料分散液11的制备_颜料分散液11以与制备实施例1相同的方式制备，除了颜料分散液1中使用的炭 黑的初级粒径变为 31nm(PRINTEX 150T,由 Degussa Japan Co.，Ltd.制造)。(制备实施例12)-颜料分散液12的制备_颜料分散液12以与制备实施例1相同的方式制备，除了在颜料分散液1的制备中 珠磨机分散设备分散混合物的时间段从15min变为20min。(制备实施例13)-颜料分散液13的制备_颜料分散液13以与制备实施例1相同的方式制备，除了在颜料分散液1的制备中
13珠磨机分散设备分散混合物的时间段从15min变为8min。接下来，由此得到的颜料分散液1至13的特征以下述方式进行测量。结果显示在 表1中。<炭黑的平均初级粒径>炭黑的平均初级粒径如下测定采用电子显微镜给炭黑颗粒照相并且根据照相图 像中炭黑颗粒的直径和数目进行计算。〈炭黑的BET比表面积〉炭黑的BET比表面积通过利用氮吸收的BET方法进行测量。<颜料分散液的体均粒径和标准偏差>颜料分散液的体均粒径(D5tl)和标准偏差采用粒度分布测量设备(UPA 150EX，由 NIKKISO CO.，LTD.制造)进行测量。<萘磺酸盐缩合物的HPLC分析>·设备LC_10vp(由 Shimadzu Corporation 制造)·柱ZORBAX BP-ODS (由 GL Science Inc.制造；4. 6idX 150mm)·保护柱=ZORBAX BP-ODS (由 GL Science Inc.制造；4. OidX IOmm) 探测器UV(237nm)·流动相:CH3CN/0. 005M PIC 水溶液=25/75 (体积比)·流速lmL/min 样品的制备200ppm溶液 注射量20 μ L(实施例1至19和比较实施例1至7)-喷墨记录油墨的生产_实施例1至19和比较实施例1至7的喷墨记录油墨各自如下制备按照下列油墨 配方和表1将由此得到的颜料分散液A和下列两种自分散颜料分散液B之一混合，搅拌该 混合物30min，通过孔径0. 8 μ m的膜过滤器过滤该混合物，最后使滤液真空脱气。-自分散颜料分散液B-· B-I液通过将含羧基的炭黑(CAB-0-JET300，由Cabot Corporation制造)分 散在水中(炭黑的浓度按质量计20% )而制备的液体。· B-2液通过将含磺基的炭黑(CAB-0-JET200，由Cabot Corporation制造)分 散在水中(炭黑的浓度按质量计20% )而制备的液体。-油墨配方-·颜料分散液A..................以表1中所示的量·自分散颜料分散液B............以表1中所示的量然而，颜料分散液A和自分散颜料分散液B的总量为80质量份。
0189] 甘油.............................................7. 5质量份
0190] 二甘醇......................................................22. 5质量份
0191]· 2-乙基-1，3-己二醇........................3.0质量份
0192]· 2-吡咯烷酮.......................................3.0质量份
0193] ·聚氧乙烯(3)烷基(C13)醋酸钠醚
...................................................0.45 质量份·蒸馏水...........................................38. 55质量份〈油墨的体均粒径和标准偏差>油墨的体均粒径(D5tl)和标准偏差采用粒度分布测量设备(UPA 150EX,由NIKKIS0 CO.，LTD.制造)进行测量。接下来，采用喷墨打印机(MJ-930C，由SEIKO EPSON Corp.制造)用实施例1至19 和比较实施例1至7的喷墨记录油墨的每一种在普通纸(PPC Paper 4024，由Fuji Xerox Office Supply Co.，Ltd.制造)和光泽纸(RICOH BUSINESS COAT GLOSS 纸，由 Ricoh Company, Ltd.制造)上记录图像，以便就其图像密度、喷射稳定性和油墨的储存稳定性如 下评价喷墨记录油墨。结果显示在表2中。〈图像密度〉普通纸和光泽纸上各个喷墨记录油墨的图像密度通过采用X-RITE密度计(由 X-Rite Inc.制造)测量所得到的固态图像进行测定。〈喷射稳定性〉对于评价喷射稳定性，在油墨记录物质采用各个喷墨记录油墨通过喷墨打印机制 备后，让喷墨头盖上帽的喷墨打印机在40°C的温度下保持原封不动1个月。然后，按照下 列标准，基于清洁操作的数目评价喷墨打印机的喷墨条件是否可恢复到最初的喷墨条件水 平。[评价标准]A 通过一次清洁操作恢复到最初水平B 通过两次或三次清洁操作恢复到最初水平C 甚至三次或更多次的清洁操作也不能恢复到最初水平<油墨的储存稳定性>各个喷墨记录油墨被放置且密封在聚乙烯容器中并且在70°C下储存三周。然后， 测量各个喷墨记录油墨的粒径、表面张力和粘度。按照下列评价标准，通过物理性质与最初 水平的变化率评价各个喷墨记录油墨。[评价标准]A 粒径、表面张力和粘度的所有评价项目中最高的变化率小于5%。B 粒径、表面张力和粘度的所有评价项目中最高的变化率小于10%。C 粒径、表面张力和粘度的所有评价项目中最高的变化率小于30%。D 粒径、表面张力和粘度的至少一个评价项目具有30%或更高的变化率。表1.
表2.表1和2中显示的结果证实，实施例1至19的各个喷墨记录油墨具有比比较实施 例1至7的任何一种喷墨记录油墨更高的图像密度且更优良的喷射稳定性和油墨储存稳定 性。工业实用性根据本发明的喷墨记录油墨可用在采用喷墨记录方法的各个记录方法中；所述记 录方法优选的实例包括喷墨打印机、传真机和复印机中使用的记录方法。
权利要求
喷墨记录油墨，其包含颜料分散液A，其包含第一炭黑、分散剂和水，和自分散颜料分散液B，其包含表面上具有官能团的第二炭黑，其中所述颜料分散液A中所述第一炭黑(Ac)的量与所述自分散颜料分散液B中所述第二炭黑(Bc)的量的质量比(Ac∶Bc)为98∶2至50∶50。
2.根据权利要求1的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A中所述分散剂为萘磺酸钠 福尔马林缩合物，并且所述萘磺酸钠福尔马林缩合物中萘磺酸的二聚体、三聚体和四聚体 的总量为按质量计20%至按质量计80%。
3.根据权利要求1和2的任一项的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A中所述第一 炭黑为气黑，并且具有100m2/g至400m2/g的BET比表面积以及IOnm至30nm的平均初级粒 径。
4.根据权利要求1至3的任一项的喷墨记录油墨，其中在所述油墨中所述第一和第二 炭黑具有如动态光散射方法所测量的70nm至ISOnm的体均粒径(D5tl)，并且所述第一和第 二炭黑的粒度分布的标准偏差为所述体均粒径D5tl的一半或更低。
5.根据权利要求1至4的任一项的喷墨记录油墨，其中相对1质量份的所述第一炭黑， 所述颜料分散液A中包含的所述分散剂的量为0. 1质量份至2质量份。
6.根据权利要求1至5的任一项的喷墨记录油墨，其中所述颜料分散液A和所述自分 散颜料分散液B中的所述炭黑的总量为按质量计5%至按质量计50%。
7.根据权利要求1至6的任一项的喷墨记录油墨，其中所述油墨中所述炭黑的量为按 质量计至按质量计20%。
8.墨盒，其包含容纳根据权利要求1至7的任一项的喷墨记录油墨的容器。
9.喷墨记录装置，其包含喷墨单元，其被配置为通过将刺激施加到根据权利要求1至7的任一项的喷墨记录油 墨而喷射所述喷墨记录油墨，以形成图像。
10.喷墨记录方法，其包括通过将刺激施加到根据权利要求1至7的任一项的喷墨记录油墨而喷射所述油墨，以 形成图像。
11.根据权利要求10的喷墨记录方法，其中所述喷墨记录方法是压电喷墨方法和感热 喷墨方法中任一种。
12.油墨记录物质，其包含利用根据权利要求1至7的任一项的喷墨记录油墨在记录介质上形成的图像。
13.根据权利要求12的油墨记录物质，其中所述记录介质是纸。
全文摘要
本发明提供喷墨记录油墨，其至少包含颜料分散液A和自分散颜料分散液B，所述颜料分散液A至少包含第一炭黑、分散剂和水，所述自分散颜料分散液B包含具有表面官能团的第二炭黑，其中所述颜料分散液A中所述第一炭黑(Ac)的量与所述自分散颜料分散液B中所述具有表面官能团的第二炭黑(Bc)的量的质量比(Ac∶Bc)为98∶2至50∶50。
文档编号B41M5/00GK101903476SQ20088012200
公开日2010年12月1日 申请日期2008年12月18日 优先权日2007年12月21日
发明者伏见宽之, 成濑充, 羽切稔, 长谷川慎 申请人:株式会社理光