喷墨记录油墨、记录方法和记录装置的制作方法

专利名称：喷墨记录油墨、记录方法和记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及喷墨记录油墨(inkjet recording ink)和墨盒(ink cartridge)，和分别使用该油墨的记录方法和记录装置。具体地说，本发明涉及提供优异图像质量和与白纸结合的高速打印能力，以及储存稳定性和喷射(discharging)稳定性油墨，和分别使用该油墨的墨盒、记录方法和记录装置。
背景技术：
喷墨打印机由于它们有吸引力的特征，即可在白纸上打印、容易进行彩色打印、尺寸小型化、价格便宜和运行成本相对较低，目前其市场正在扩大。
喷墨记录油墨所要求的典型性能是，实现高图像质量如色调、图像密度和洇渗(bleeding)的那些性能；获得可靠性如着色剂在油墨内的溶解或分散稳定性、油墨的储存稳定性，和油墨的喷射稳定性的那些性能；确保记录图像保留的能力，如耐水和耐光的那些性能；和实现高速打印如油墨快速干燥的那些性能。迄今为止，为了实现这些性能，已提出各种改进。
最初，喷墨记录油墨中的着色剂主要基于染料，这是由于染料的优异着色性能和高的可靠性所致；最近，为了使记录图像具有耐光和耐水性的目的，含有颜料如炭黑的油墨组分引起了人们的兴趣。
此外，目前墨滴的尺寸变得更小，因此，为了实现高质量的打印图像和高速打印，喷嘴尺寸也变得更小。
然而，当颜料用于着色剂中和使用具有较小喷嘴尺寸的打印机时，相当难以确保喷射稳定性。因此，尚未开发出满足这些要求和其它必需性能的喷墨记录油墨。
以前，为了提高打印机的稳定性的目的，解决该问题的一种方法是，提供一种随着时间流逝将粘度增加尽可能抑制低的油墨组合物。例如，日本专利申请公开(JP-A)N2002-337449公开了当与开始相比，油墨的浓度浓缩到2倍时，抑制油墨的粘度变化到小于10倍和粒度变化到小于3倍，会导致下述事实颜料的凝结可防止油墨的展开，且还可防止油墨没有打印在其上的孔隙区域的出现。然而，在所提出的油墨中，发现难以在白纸上形成高质量的图像。
此外，JP-A No.2000-95983公开了一种油墨，其中油墨内可蒸发成分蒸发之后的剩余物仍为液体，且剩余物的粘度小于起始粘度的10倍。然而，该油墨以染料为基础，即使可靠性较高，但在白纸上的图像质量仍相对差。
此外，JP-A No.09-111166公开了一种油墨，其中油墨内的水分于60℃下蒸发之后的剩余物的粘度小于蒸发之前粘度的10倍。然而，该油墨也以染料为基础，即使油墨的可靠性和图像质量的耐久性通过添加水溶性聚合物得以平衡，但耐水性仍不足。
此外，JP-A No.2001-262025提出了较高粘度(5-15mPa.s)的油墨是确保高质量的图像所必需的。根据该提议，应当在起始阶段调节蒸发速度，以确保可靠性，并且应当添加特定的化合物作为粘度控制剂，来调节粘度。然而，关于要使用的颜料的粒度的稳定性，没有任何说明，并且在一定结构与尺寸的喷头(head)和喷嘴中长时间地静置时，认为可靠性差，尽管它公开了确保在24小时之后的可靠性。
如上所述，为了在相对快速的打印速度下确保高质量的打印图像，要成功地处理具有高粘度的油墨，然而，这种具有高粘度的油墨不能被很好地处理，这是因为这种油墨目前难以确保其可靠性。
发明公开本发明涉及一种记录油墨，其包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，其中当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低；当蒸发的水分含量为30-45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高；以及在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，且为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
本发明油墨的特征是，油墨的粘度直到基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量为30wt％才实际增加，即粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，而当蒸发的水分含量为30-45wt％时，油墨的粘度确实快速增加，即粘度增加率超过50mPa.s/％。
由于该特征，即，如上所述配制本发明的油墨，由于在从喷嘴中喷出之后和到达纸张之前的时间段的期间内，以及在到达纸张上的时刻，水分蒸发，油墨可增加其粘度，从而甚至可在白纸上形成高质量的图像。
当蒸发的水分含量小于30wt％时，粘度显著增加的油墨常常显示出差的喷射稳定性，而当蒸发的水分含量大于45wt％时，粘度增加的油墨倾向于引起洇渗，这是因为当油墨施加到纸张上时，粘度较低所致。此外，通过设计油墨，使得甚至在当出现粘度快速增加时的阶段中，平均粒度的变化下降，从而可确保在短期和长期内的可靠性。
在本发明中，术语“粘度增加率”是指如下所述计算的数值，其单位是mPa.s/％。
粘度增加率＝[(水分蒸发之后的粘度(mPa.s)-(水分蒸发之前的粘度(mPa.s))]÷(相关的水分蒸发(％))。
此外，术语“蒸发的水分含量”是指如下所述计算的数值，其单位是％。
(因水分蒸发损失的重量)÷(水分蒸发之前的总重量)×100此外，术语“平均粒度”表示体积平均粒度，即颗粒的总体积(cumulativevolume)为50％体积时的粒度。至于体积平均粒度的测定方法，可采用动态光散射(Doppler光散射分析)，其中激光束被辐照到油墨内作布朗运动的颗粒上，并分析从颗粒上返回的辐射的频率波动(反散射)，以测定粒度。
制备满足本发明特征的油墨的各组分基本上包括着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，其中这些组分的结合和共混比例是重要的。此外，添加特定的pH控制剂作为颜料凝结抑制剂使得可提供具有较高图像质量和较高可靠性的油墨。
关于配制上述的“当蒸发的水分含量为30-45wt％时油墨粘度确实快速增加”的例举标准，制备了沸点比水高得多和粘度比水高得多的保湿剂以及沸点比水高一点和粘度比水高一点的保湿剂，然后成功地共混水和这些保湿剂，但并不限于此。另外，基于在液体内的取向或氢键键合的应用，和较高的当量水分含量，可以是有效的；另外，可理想地检验所添加的着色剂的含量、对各种溶剂的亲和力、所添加的表面活性剂和湿润剂的影响。例如，在一些情况下，掺入占全部保湿剂重量80％或更高的常规地用于保湿剂的低级二元醇如乙二醇或低级醇不是优选的，除非与具有较高沸点和较高粘度的其它保湿剂结合。


图1显示了蒸发的水分含量和油墨粘度(在25℃下)之间的例举关系。
图2显示了蒸发的水分含量和油墨的平均粒度之间的例举关系。
图3例举性地显示了动态表面张力的下降。
图4显示了蒸发的水分含量和油墨粘度之间的另一例举关系。
图5显示了蒸发的水分含量和油墨的平均粒度之间的另一例举关系。
图6示意显示了本发明的例举墨盒。
图7示意显示了本发明的例举的喷墨记录装置。
图8示意显示了图7的喷墨记录装置的例举内部结构。
图9是显示图7的喷墨记录装置的例举内部结构的平面示意图。
图10显示了涉及本发明的喷墨头的局部放大的视图。
图11是涉及本发明的喷墨头沿通道方向局部放大的截面视图。
具体实施例方式
关于着色剂，通常由于耐久性，主要使用颜料，然而，视需要，为了在维持耐久性所要求的范围内调节颜色，可将染料与颜料结合。
颜料可以是无机或有机颜料，并且可以以自分散型颜料，由表面活性剂和/或聚合物分散剂分散的分散液，乳液型颜料，和用树脂涂布的自分散型颜料形式使用这种颜料。
无机颜料的实例包括氧化钛、氧化铁、碳酸钙、硫酸钡、氢氧化铝、钡黄、镉红和铬黄，以及通过本领域已知的方法如接触法、炉法和热法制造的炭黑。
有机颜料的实例包括偶氮颜料，如偶氮色淀、不溶偶氮颜料、缩合的偶氮颜料和螯合的偶氮颜料；多环颜料，如酞菁颜料、苝(perylene)颜料、苝酮(perynone)颜料、蒽醌颜料、喹吖啶酮颜料、二噁嗪(dioxadine)颜料、靛蓝颜料、硫靛颜料、异吲哚啉酮(isoindolinone)颜料和喹酞酮(quinophthalone)颜料；染料螯合剂，如碱性染料螯合剂和酸性染料螯合剂；硝基颜料；亚硝基颜料和苯胺颜料等。在这些颜料当中，尤其优选对水具有高亲和力的那些染料。
黑色颜料的具体实例包括炭黑(C.I.颜料黑7)，如炉黑、乙炔黑和槽法炭黑；金属和金属化合物如铜、铁(C.I.颜料黑11)，和氧化钛；和有机颜料如苯胺黑。
彩色颜料的具体实例包括C.I.颜料黄1、3、12、13、14、17、24、34、35、37、42(即黄色氧化铁)、53、55、81、83、95、97、98、100、101、104、408、109、110、117、120、128、138、150、151、153和183；C.I.颜料橙5、13、16、17、36、43和51；C.I.颜料红1、2、3、5、17、22、23、31、38、48:1、48:2(永固红2B(Ca))、48:3、48:4、49:1、52:2、53:1、57:1(亮胭脂红6B)、60:1、63:1、63:2、64:1、81、83、88、101(氧化铁红)、104、105、106、108(镉红)、112、114、122(喹吖啶酮洋红)、123、146、149、166、168、170、172、177、178、179、185、190、193、209和219；C.I.颜料紫1(若丹明色淀)、3、5:1、16、19、23和38；C.I.颜料蓝1、2、15、15:1、15:2、15:3(酞菁蓝)、16、17:1、56、60和63；C.I.颜料绿1、4、7、8、10、17、18和36；等。
优选地，改性颜料的表面，以便至少一种亲水基团直接连接到颜料的表面上，或者利用其它插入的原子基团(intervening atomic groups)连接到颜料的表面上。具体地说，可通过使一些官能团如砜基或羧基化学键合到颜料表面上，或者通过在潮湿的条件下，采用次卤酸和/或其盐，引起颜料的氧化，从而生产这种颜料。尤其有利的条件是，颜料的表面连接有羧基，以及颜料可分散在水中。这种具有羧基的表面改性的颜料可提供分散稳定性和高质量的打印，和还可提供打印的记录介质较高的耐水性。
此外，这种油墨条件甚至在油墨干燥之后也可提供油墨的再分散性，因此甚至在长期终止打印之后或者甚至当油墨的水分因在油墨头的喷嘴位置的周围处蒸发而下降时，可在没有堵塞油墨流动的情况下，视需要，藉助简单的清洗，进行合适的打印。此外，当这种自分散型颜料典型地与随后所述的表面活性剂和湿润剂结合时，它可提供具有协同效果的高质量图像和高可靠性。
除了前述颜料以外，可以以水不溶性或几乎不是水溶性的颜料被掺入到聚合物微粒内的结构形式使用聚合物乳液。关于含有颜料的聚合物乳液，这种结构可例举包胶颜料的聚合物微粒和/或在其表面上吸附颜料的聚合物微粒。在这种结构中，不一定要求全部颜料被包胶或被吸附，但在不劣化本发明的效果的范围内，可将适量颜料可分散在乳液内。
构成聚合物乳液的聚合物的实例包括乙烯基聚合物、聚酯聚合物和聚氨酯聚合物；尤其优选乙烯基聚合物和聚酯聚合物。
此外，在本发明中，可结合在分散剂辅助下分散在含水介质内的颜料。优选的颜料是制备已知颜料分散液所使用的本领域中已知的颜料。
这种颜料的实例包括聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、丙烯酸-丙烯腈共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物、丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-α-甲基苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、乙烯基萘-马来酸共聚物、乙酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-脂肪酸乙烯酯-乙烯共聚物、乙酸乙烯酯-马来酸酯共聚物、乙酸乙烯酯-巴豆酸共聚物、乙酸乙烯酯-丙烯酸共聚物等。
这些共聚物的重均分子量(Mw)优选为3000-50000，更优选为5000-30000，最优选为7000-15000。
在稳定地分散颜料以及没有降低本发明效果的范围内，可合适地选择分散剂的含量。颜料(P)对分散剂(D)之比(P/D)优选为1/0.06至1/3，更优选为1/0.125至1/3。
如上所述，羧基优选连接到油墨的分散剂上，进而可提供分散稳定性、打印质量和耐水性的效果。
除了这些效果以外，羧基可提供防止洇渗到纸张背面的额外效果。尤其，在羧基连接到其上的分散剂的辅助下分散的颜料与湿润剂结合的情况下，甚至当在相对宽的白纸记录介质上进行打印时，也可获得诸如充分的干燥速度和很少洇渗到背面之类的效果。认为原因是由于油墨pH的降低，以及在颜料粘着到记录介质上之后，与存在于记录介质表面附近的多价金属离子如钙离子的相互作用，导致降低了分散剂本身的溶解度并引起了分散剂本身和颜料的凝结，这是因为与其它酸性基团相比，羧基的解离常数相对较低。
在本发明中，除了颜料以外，可使用下述染料。
酸性染料和食品染料的具体实例包括C.I.酸性黄17、23、42、44、79和142；C.I.酸性红1、8、13、14、18、26、27、35、37、42、52、82、87、89、92、97、106、111、114、115、134、186、249、254和289；C.I.酸性蓝9、29、45、92和249；C.I.酸性黑1、2、7、24、26和94；C.I.食品黄3和4；C.I.食品红7、9和14；以及C.I.食品黑1和2。
直接染料的具体实例包括C.I.直接黄1、12、24、26、33、44、50、86、120、132、142和144；C.I.直接红1、4、9、13、17、20、28、31、39、80、81、83、89、225和227；C.I.直接橙26、29、62和102；C.I.直接蓝1、2、6、15、22、25、71、76、79、86、87、90、98、163、165、199和202；以及C.I.直接黑19、22、32、38、51、56、71、74、75、77、154、168和171。
碱性染料的具体实例包括C.I.碱性黄1、2、11、13、14、15、19、21、23、24、25、28、29、32、36、40、41、45、49、51、53、63、64、65、67、70、73、77、87和91；C.I.碱性红2、12、13、14、15、18、22、23、24、27、29、35、36、38、39、46、49、51、52、54、59、68、69、70、73、78、82、102、104、109和112；C.I.碱性蓝1、3、5、7、9、21、22、26、35、41、45、47、54、62、65、66、67、69、75、77、78、89、92、93、105、117、120、122、124、129、137、141、147和155；以及C.I.碱性黑2和8。
活性染料的具体实例包括C.I.活性黑3、4、7、11、12和17；活性黄1、5、11、13、14、20、21、22、25、40、47、51、55、65和67；C.I.活性红1、14、17、25、26、32、37、44、46、55、60、66、74、79、96和97；C.I.活性蓝1、2、7、14、15、23、32、35、38、41、63、80和95。
在这些染料当中，特别优选为酸性染料和直接染料。
油墨内这些着色剂的含量优选为3-15wt％，更优选为5-12wt％。
至于保湿剂，对于本发明来说，优选为倾向于形成氢键，仅仅代表较高粘度，显示出较高的当量水分(equivalent moisture)和在水存在下显示出较低粘度的那些保湿剂。
选自多价醇的这种保湿剂的实例包括甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、二丙甘醇、三丙甘醇、3-甲基-1，3-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、四甘醇、1，6-己二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、聚乙二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，6-己三醇等。随着水分的蒸发，甘油提供粘度的快速增加，另一方面，它抑制着色剂的凝结，从而提供防止粒度生长的优异效果。因此，基于全部保湿剂，包括甘油的含量优选为20wt％或更高。此外，对于较高的当量水分含量来说，优选为甘油。
优选地，保湿剂包括两种或多种的多价醇，所述多价醇在20℃的温度和60％的相对湿度的条件下分别显示出25wt％或更高的当量水分。
此外，在优选的方面中，多价醇之一是甘油，且基于全部保湿剂，甘油的含量为20wt％-80wt％。
至于与甘油结合的保湿剂，优选为1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇。1，3-丁二醇和3-甲基-1，3-丁二醇可提供类似于甘油的更高当量水分含量和更高可靠性；并且还可提供诸如所施加墨滴(图像元素)在纸张上均匀展开之类的效果和诸如在纸张表面上充分保留油墨物质之类的效果。3-甲基-1，3-丁二醇尤其可提供均匀展开墨滴的效果，从而可形成高质量的图像。
在提高可靠性方面，甘油可提供优异的效果，但可劣化图像质量，可在水分蒸发之后提供过高的粘度，并且当配混大量甘油时，可劣化喷射性能。这些丁二醇与甘油的共混比例优选为1∶4到4∶1，更优选为1∶3到3∶1，最优选为1∶1到3∶1。
至于基于全部油墨的保湿剂的含量，在10-40wt％范围内，最优选在25-35wt％的保湿剂含量内可推导出本发明的效果。当保湿剂的含量过低时，储存稳定性和喷射稳定性可能不足，并且喷嘴可能被堵塞。另一方面，当保湿剂的含量过高时，可能难以干燥油墨，并且倾向于出现字母的洇渗和色彩边界处的洇渗，从而导致较低的图像质量。
为了提供以下分别所述的所需性能，将表面活性剂和湿润剂掺入到本发明的油墨内。本发明中使用的表面活性剂是尤其在约100毫秒(下文简称“msec”)内可以降低静态表面张力的表面活性剂，从而当墨滴施加到纸张上时，促进油墨渗透到纸张内。另一方面，本发明中使用的湿润剂是尤其在约10-100msec内可降低相对动态表面张力的湿润剂，从而当墨滴施加到纸张上时，促进油墨在纸张表面上展开。
这些表面活性剂和湿润剂的结合可提供一种油墨，其中图像元素更合适地在纸张上展开且以较高速度渗透到纸张内，即快干性能(rapid dryingproperty)，从而以更高的生产速度产生更高质量的图像和更高的生产速度。
表面活性剂可合适地选自两性表面活性剂、非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。考虑到材料的分散稳定性和图像质量之间的关系，优选使用非离子表面活性剂如聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧丙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧乙烯嵌段共聚物、脱水山梨醇脂肪酸酯、聚氧乙烯脱水山梨醇脂肪酸酯、炔属醇(acetylenealcohol)的环氧乙烷加成物(additive)。
此外，可根据配方允许单独或结合使用含氟的表面活性剂或硅氧烷表面活性剂。
在这些当中，尤其优选为式(1)表示的非离子表面活性剂。
R-O-(C2H4O)m-H式(1)其中“R”表示具有6-14个碳原子的直链或支链的烷基，“m”表示正整数。
考虑到图像质量，“R”优选具有10或更多个碳原子的烷基，“m”优选7-9。
油墨组合物内表面活性剂的含量优选为0.01-5.0wt％，更优选0.5-3.0wt％。当含量小于0.01wt％时，效果不显著；当大于5.0wt％时，到达记录介质内的渗透又过于显著，并且可招致图像劣化和/或洇渗到背面。
上述分子式(1)表示的化合物的具体实例包括，但不限于表1

这些表面活性剂可单独或结合使用。甚至当表面活性剂不能容易溶解在记录液体内时，在一些情况下，通过与其它表面活性剂结合，该表面活性剂也可溶解和实现长的寿命。至于包括上述化合物作为其主要组分的商业表面活性剂，可例举获自Nikko Chemicals Co.的BT系列、获自Nippon ShokubaiCo.的Softanol系列，和获自Nippon Yuski Co.的Dispernol。
本发明中使用的湿润剂优选含有至少一种在20℃下对水的溶解度为0.2wt％或更高和小于5.0wt％的多元醇。
多元醇中脂肪二醇的实例包括2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、3，3-二甲基-1，2-丁二醇、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、2-甲基-2-丙基-1，3-丙二醇、2，4-二甲基-2，4-戊二醇、2，5-二甲基-2，5-己二醇、5-己烯-1，2-二醇、2-乙基-1，3-己二醇等。
在这些当中，最优选为2-乙基-1，3-己二醇和/或2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
可结合的其它湿润剂的实例包括多价醇的烷基和芳基醚，如二甘醇单苯基醚、乙二醇单苯基醚、乙二醇单烯丙基醚、二甘醇单丁醚、丙二醇单丁醚和四甘醇氯苯基醚；和低级醇如乙醇。湿润剂不限于这些化合物，条件是它们可溶解在油墨内和调节所需性能。
湿润剂的含量优选为0.1-4.0wt％。当含量小于0.1wt％时，无法获得快干性能，从而导致展开的图像。另一方面，当含量大于4.0wt％时，遇到以下问题着色剂的分散稳定性不足，喷嘴倾向于被堵塞，到达记录介质内的渗透超过所需的程度，以及还倾向于出现降低图像密度和洇渗到背面。
pH控制剂可以是任何物质，条件是可调节记录液体的pH到所需范围，而没有引起对所制备的记录液体负面的影响。
pH控制剂的实例包括胺如二乙醇胺、三乙醇胺等；碱金属元素的氢氧化物如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾等；氢氧化铵；季铵的氢氧化物、季鳞的氢氧化物、碳酸锂、碳酸钾和碱金属的其它碳酸盐。
当适量的含有氨基的多价醇用作颜料凝结抑制剂时，由于抑制颜料的凝结的原因，可更加显著地改进颜料的分散稳定性，并可确保喷射稳定性的可靠性。其含量取决于配方和所需的pH值；通常，优选为0.01-2.0wt％，更优选为0.1-1.0wt％。此外，在实施本发明中，尤其优选2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇为颜料凝结抑制剂，并且添加2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇可提高在油墨流动通路上使用的元件与记录液体接触的可能性。
至于其它添加剂成分，可将水溶性有机溶剂如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、ε-己内酰胺、单乙醇胺和二乙醇胺成功地掺入到本发明的油墨内，以防止油墨过早干燥。
至于另一添加剂成分，可将防腐抗真菌剂如脱氢乙酸钠、山梨酸钠、2-吡啶硫醇-1-氧化钠、苯甲酸钠和五氯苯酚钠掺入到本发明的油墨内。
至于用作另一添加剂的螯合剂，可例举乙二胺四乙酸钠、氨三乙酸钠(sodium nitrilotriacetate)、羟乙基乙二胺三乙酸钠、二亚乙基三胺五乙酸钠和2-氨基丙二酰脲二乙酸钠。
至于用作另一添加剂的防锈剂，可例举酸性亚硫酸盐、硫代硫酸钠、亚基二甘醇酸铵(ammonium thiodiglycolate)、亚硝酸二异丙基铵、季戊四醇四硝酸酯、亚硝酸二环己基铵和苯并三唑等。
在喷嘴位置周围，在蒸发的水分含量超过30wt％之前，通过将油墨喷向可打印区域或非打印区域，本发明的油墨可一致地形成具有较高质量的图像。此外，下述记录条件充分利用本发明油墨的特征从喷嘴中喷出的墨滴的体积为3-40皮升(pico-liter)(下文称为“pl”)，喷出墨滴的速度为6-20m/s，频率为1kHz或更高，以及分辨率为300点/英寸(下文称为“dpi”)或更高。
由于当基于全部油墨的重量，蒸发的水分含量超过30wt％时，本发明的油墨快速变稠，因此本发明的油墨应当用于下述方法和/或装置中，所述方法和/或装置包括在蒸发的水分含量超过30wt％之前，喷出油墨到可打印区域或非打印区域上的程序。至于将油墨喷射到非打印区域的一种方法，计算喷头安装架(head-installed carriage)的扫描次数，驱动喷头，以便当扫描次数超过预定值时，将油墨喷射到非打印区域上，从而可喷射一定量的油墨。优选地，设定喷射到非打印区域上的油墨量，以便在可靠性得以维持且没有降低打印速度的范围内，装填最小量的油墨，其中可通过改变喷头的驱动次数，任选地设定喷射到非打印区域上的油墨量。
至于接收喷出油墨的方法，考虑到记录装置的结构，例如可将油墨接受器布置在传输记录介质的带的外部。因此，当扫描次数超过预定次数时，通过使用将油墨喷射到置于非打印区域上的油墨接受器内的方法，可提供确保更稳定的喷射性能的记录装置。
此外，由于提供了配有记录头的记录装置，所述记录头由多个加压液室(pressuring liquid room)，具有与加压液室互通的不大于35微米的孔隙的喷嘴，油墨供应通路，振动板，和使振动板移动的电机械转换单元构成，以及由于提供了在到达记录介质之前多个连续喷出的墨滴合并成较大液滴的部件，因此即使油墨具有较高的粘度，也可确保油墨的喷射稳定性。
参考以下给出的实施例，更详细地阐述本发明，但这些不应当解释为限制本发明。所有百分数和份数以重量计，除非另有说明。
实施例实施例1-关于油墨黑色油墨
KM-9036(Toyo Ink Co.自分散型颜料) 50％甘油(保湿剂)10％1，3-丁二醇(保湿剂) 15％2-乙基-1，3-己二醇(湿润剂) 2％2-吡咯烷酮 2％表面活性剂(1-9) 1％硅氧烷消泡剂KS508(Shin-Etsu Che.) 0.1％去离子水平衡量在室温下充分地共混上述配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例1的油墨。
实施例2-关于油墨聚合物溶液A的制备在充分地用氮气反填充配有搅拌器、温度计、氮气入口管、回流冷凝器和滴液漏斗的1升烧瓶的内部气氛之后，共混11.2g苯乙烯、2.8g丙烯酸、12.0g甲基丙烯酸月桂酯、4.0g聚乙二醇甲基丙烯酸酯、4.0g苯乙烯大分子单体和0.4g巯基乙醇并加热到65℃。
然后，将由100.8g苯乙烯、25.2g丙烯酸、108.0g甲基丙烯酸月桂酯、36.0g聚乙二醇甲基丙烯酸酯、60.0g甲基丙烯酸羟乙酯、36.0g苯乙烯大分子单体、3.6g巯基乙醇、2.4g偶氮双甲基戊腈和18g甲乙酮组成的混合溶液经2.5小时逐滴装填到烧瓶内。在溶液的滴加完成之后，将由0.8g偶氮双甲基戊腈和18g甲乙酮的混合溶液经半小时逐滴装填到烧瓶内。在65℃下保持1小时以允许反应之后，向烧瓶中添加0.8g偶氮双甲基戊腈，并进一步允许反应1小时。在反应完成之后，将364g甲乙酮倾倒在烧瓶内，然后收集50％浓度的800g聚合物溶液。
-含有聚合物微粒的颜料的含水分散液的制备-充分搅拌28.0g聚合物溶液A、26.0g C.I.颜料黄97、13.6g 1mol/L的氢氧化钾水溶液、20g甲乙酮和13.6g去离子水，然后藉助辊磨机捏合。将所得糊剂倾倒在200g去离子水中，然后充分搅拌，接着藉助蒸发器，蒸发甲乙酮和水，制备黄色聚合物颗粒的含水分散液。
黄色油墨黄色聚合物微粒的分散液40％甘油(保湿剂) 8％1，3-丁二醇(保湿剂) 20％2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(湿润剂)2％表面活性剂(1-8) 1.5％硅氧烷消泡剂KS508(Shin-Etsu Che.) 0.1％去离子水 平衡量在室温下充分地共混上述配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例2的油墨。
实施例3-关于油墨含有聚合物微粒的颜料的含水分散液的制备根据与实施例2相同的方式制备洋红色聚合物微粒的含水分散液，所不同的是颜料被替换为C.I.颜料红122。
洋红色油墨洋红色聚合物微粒的分散液 50％甘油(保湿剂) 10％1，3-丁二醇(保湿剂) 18％2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(湿润剂) 2％表面活性剂(1-8) 1.5％硅氧烷消泡剂KS508(Shin-Etsu Che.)0.1％去离子水 平衡量在室温下充分地共混上述配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例3的油墨。
实施例4-关于油墨含有聚合物微粒的颜料的含水分散液的制备根据与实施例2相同的方式制备深蓝色聚合物微粒的含水分散液，所不同的是颜料被替换为C.I.颜料蓝15:3。
深蓝色油墨深蓝色聚合物微粒的分散液40％甘油(保湿剂)10％1，3-丁二醇(保湿剂) 20％2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇(湿润剂) 2％表面活性剂(1-8) 1.5％硅氧烷消泡剂KS508(Shin-Etsu Che.) 0.1％去离子水平衡量在室温下充分地共混上述的配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例4的油墨。
比较例1-关于油墨从A公司商业销售的黄色墨盒中引出适量油墨，并作为比较例1的油墨形式评价。
比较例2关于油墨从A公司商业销售的洋红色墨盒中引出适量油墨，并作为比较例2的油墨形式评价。
比较例3-关于油墨从A公司商业销售的深蓝色墨盒中引出适量油墨，并作为比较例3的油墨形式评价。
比较例4-关于油墨从A公司商业销售的黑色墨盒中引出适量油墨，并作为比较例4的油墨形式评价。
对于实施例1-4和比较例1-4的油墨，进行下述评价(1)。
评价(1)测定与水分蒸发相关的粘度增加率和粒度变化在50℃的温度和10％湿度的条件下，分别使一定量的实施例1-4和比较例1-4的各油墨静置；然后测定油墨重量的变化；并在相同条件下允许静置一段时间之后还测定粘度(25℃)和粒度。藉助粘度计RL-500(Toki SangyoCo.)测定粘度，和藉助粒度分析仪UPA 150(Micro Track Co.)，稀释500倍测定粒度。
本发明蒸发的水分含量(％)是在50℃的温度和10％的湿度内允许静置，然后测定蒸发的水分含量之后获得的这种测量结果。
图1显示了蒸发的水分含量(％)和油墨的粘度(25℃)之间的关系；图2显示了蒸发的水分含量(％)和油墨的平均粒度之间的关系。在图1和2中，实心符号表示实施例，中空符号表示比较例，菱形符号相应于黑色油墨，正方形符号相应于黄色油墨，三角形符号相应于洋红色油墨，圆形符号相应于深蓝色油墨。
如图1和2所示，当基于油墨的总重量，蒸发的水分含量为30-45％时，本发明油墨的粘度快速增；而当蒸发的水分含量为50％或更高时，比较的油墨的粘度增加。
在粘度增加的阶段中，本发明的油墨的平均粒度保持不大于起始平均粒度的5倍，这类似于比较的油墨的行为。
对实施例1-4的一组油墨(称为“实施例1的油墨组(ink set)”)，和比较例1-4的另一组油墨(称为“比较例1的油墨组”)，进行评价(2)。
评价(2)-打印质量的评价以恒定打印速度的模式打印彩色图像，其中藉助下文说明的记录装置处理本发明的油墨，而藉助采用商业产品A的打印机处理比较的油墨。肉眼评价打印图像关于字母的洇渗和色彩边界的洇渗。评价用纸是白纸、用下述等级表达评价结果等级A没有洇渗等级B很少洇渗等级C有些洇渗等级D明显洇渗表2评价(2)

在墨滴施加到纸张上之前或与此同时，实施例1的油墨组中的油墨由于水分蒸发，比比较例1的油墨组中的油墨显示出较高的粘度，因此提供更清楚的图像，且尤其没有字母的洇渗。
比较例5-关于油墨组以与实施例1的油墨组相同的方式制备比较例5的油墨组，所不同的是没有配混实施例1的表面活性剂和湿润剂。
比较例6-关于油墨组以与实施例1的油墨组相同的方式制备比较例6的油墨组，所不同的是没有配混实施例1的湿润剂。
比较例7-关于油墨组以与实施例1的油墨组相同的方式制备比较例7的油墨组，所不同的是没有配混实施例1的表面活性剂。
比较比较例6和7以及实施例1的油墨组中的黑色油墨的动态表面张力方面，获得的结果如图3所示。藉助动态表面张力测量仪BP-2(KRUSS Co.)，在25℃下测定动态表面张力。证明在不含湿润剂的油墨内，在10-100毫秒期间动态表面张力没有下降，还证明在不含表面活性剂的油墨内，在约1000毫秒内静态表面张力没有下降。
关于相对于比较例5-7的油墨组的评价(1)的结果，比较例5的油墨组的各油墨在蒸发的水分含量为50％或更高时，显示出快速的粘度增加。比较例6和7的油墨组的各油墨在蒸发的水分含量为38-42％时显示出快速的粘度增加。此外，评价(2)的结果如下所述。
表3评价(2)

结果证明，不含表面活性剂和湿润剂的油墨显示出显著的字母洇渗和色彩边界洇渗。
参考例1-关于油墨以与实施例4的油墨相同的方式制备参考例1的油墨，所不同的是甘油的用量变化为5wt％，和1，3-丁二醇的用量变化为23wt％。
参考例2-关于油墨以与实施例4的油墨相同的方式制备参考例2的油墨，所不同的是甘油的用量改变至23wt％，和1，3-丁二醇的用量改变至5wt％。
关于相对于实施例4和参考例1-2的油墨的评价(1)的结果，参考例1的油墨在基于全部油墨的重量，蒸发的水分含量为35-38wt％时，显示出粘度增加；而参考例2的油墨在蒸发的水分含量为43-45wt％时，显示出粘度增加。此外，参考例1的油墨的平均粒度变化为起始状态的4.8倍，而参考例2的油墨在尺寸方面显示出很少的变化。以下结果显示了这些油墨涉及字母洇渗的评价(2)。
表4评价(2)

实施例5-关于油墨以与实施例2的油墨相同的方式制备实施例5的油墨，所不同的是另外包括0.5wt％2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇在油墨组合物内。
实施例6-关于油墨以与实施例4的油墨相同的方式制备实施例6的油墨，所不同的是另外包括0.5wt％2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇在油墨组合物内。
关于相对于实施例5和实施例6的油墨的评价(1)的结果，与不含2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇的油墨相比，实施例5和6的各油墨在水分蒸发过程中在粒度方面显示出较少的变化(参见图4和5)。此外，涉及字母洇渗的评价(2)表明实施例5和6的油墨类似于不含2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇的油墨。
在实施例2、4、5和6以及参考例1、2的油墨上进行下述评价(3)。
评价(3)间歇打印检测使用IJ Printer IPSiD Jet 300(喷嘴尺寸31微米，由Ricoh Co.，Ltd.制造)作为评价仪器，重复这一操作10次，当经预定时间段没有喷射(自由扫描)的情况下，扫描支架30秒，在喷墨用光泽膜上打印每一相应喷嘴的20滴油墨，然后进行恢复移动(50滴用于吹扫(purge))。
通过肉眼判断放大照片进行评价，其中在打印20滴的过程中，特别是相对于在喷墨方向上第一墨滴的墨点，拍摄照片，判断基准如下所述等级A在喷墨方向上不能存在湍流。墨点尺寸正常且对齐。
等级B在喷墨方向上不能存在湍流。墨点几乎排成直线，但尺寸有点小。
等级C在喷墨方向上存在一定的湍流，但湍流没有延伸到第二条线。
等级D第一墨点在第二墨点外延伸。
等级E没有喷出墨滴。
表5评价(3)


结果表明，当在保湿剂内的甘油含量小于20wt％时，可靠性倾向于不足，另一方面，当甘油含量超过80wt％时，出现字母洇渗的几率。此外，添加2-氨基-2-乙基-1，3-丙二醇提高喷射的可靠性。
实施例7-关于油墨最初以下述工序制备颜料分散液。
黄色颜料分散液CI.颜料黄 20％聚氧乙烯油基醚硫酸铵15％乙二醇 30％纯水平衡量藉助砂磨机对上述的各成分进行分散，在共混之后，然后用离心工序处理，为的是除去相对粗糙的颗粒，从而制备黄色颜料分散液。
黄色油墨黄色颜料分散液 20％甘油5％二甘醇 15％2-乙基-1-，3-己二醇 2％表面活性剂(1-7) 2％硅氧烷消泡剂KS531(Shin-Etsu Che.) 0.1％去离子水平衡量在室温下充分地共混上述的配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例7的油墨。
实施例8-关于油墨最初以下述工序制备颜料分散液。
洋红色颜料分散液CI.颜料红12230％
聚氧乙烯油基醚硫酸铵 15％乙二醇 30％纯水 平衡量藉助三辊磨机对上述的各成分进行分散，在共混工序之后，然后用离心工序处理，为的是除去相对粗糙的颗粒，从而制备洋红色颜料分散液。
洋红色油墨洋红色颜料分散液 25％甘油 5％二甘醇 15％2-乙基-1-，3-己二醇 2％表面活性剂(1-7) 2％硅氧烷消泡剂KS531(Shin-Etsu Che.)0.1％去离子水 平衡量在室温下充分地共混上述的配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例8的油墨。
实施例9-关于油墨最初以下述工序制备颜料分散液。
深蓝色颜料分散液CI.颜料蓝15:3 30％聚氧乙烯油基醚硫酸铵 15％乙二醇 30％纯水 平衡量藉助湿磨机对上述的各成分进行分散，在共混之后，然后用离心工序处理，为的是除去相对粗糙的颗粒，从而制备深蓝色颜料分散液。
深蓝色油墨深蓝色颜料分散液 15％甘油 5％二甘醇 2％表面活性剂(1-7) 1％硅氧烷消泡剂KS531(Shin-Etsu Che.)0.1％
去离子水 平衡量在室温下充分地共混上述的配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例9的油墨。
实施例10-关于油墨最初以下述工序制备颜料分散液。
自分散型深蓝色颜料分散液共混20份C.I.颜料蓝15:3和70份环丁烷，形成配混料，和在油浴中加热该配混料到120℃，然后添加10份氨基磺酸，允许磺化5小时。在冷却之后，用离心工序处理所得反应产物，为的是除去相对粗糙的颗粒，从而制备自分散型深蓝色颜料分散液。
深蓝色油墨自分散型深蓝色颜料分散液 50％甘油 5％二甘醇15％2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇2％表面活性剂(1-7) 1％硅氧烷消泡剂KS531(Shin-Etsu Che.) 0.1％去离子水 平衡量在室温下充分地共混上述的配方中的油墨成分，生产油墨组合物，然后使所得油墨组合物通过平均孔径为1.2微米的膜滤器经历过滤，从而制备实施例10的油墨。
关于相对于实施例7和8的油墨的评价(1)的结果，在蒸发的水分含量为30-45％时，在这两种油墨上均出现粘度增加，以及在该范围内的各自的平均粒度小于各自起始状态尺寸的5倍。
实施例2-关于油墨组实施例1和7-9的油墨作为实施例2的油墨组进行评价。
实施例3-关于油墨组实施例1、7、8和10的油墨作为实施例3的油墨组进行评价。
关于相对于实施例2和3的油墨组的评价(2)，结果如下所述表6评价(2)

关于相对于实施例7-10的油墨的评价(3)，结果如下所述表7评价(3)

实施例11-关于油墨以与实施例1的油墨相同的方式制备实施例11的油墨，所不同的是1，3-丁二醇被替换为3-甲基-1，3-丁二醇。
实施例12-关于油墨以与实施例2的油墨相同的方式制备实施例12的油墨，所不同的是含有C.I.颜料黄97的聚合物微粒的含水分散液被替换为含有C.I.颜料黄74的聚合物微粒的含水分散液，1，3-丁二醇被替换为3-甲基-1，3-丁二醇。
实施例13-关于油墨以与实施例3的油墨相同的方式制备实施例13的油墨，所不同的是1，3-丁二醇被替换为3-甲基-1，3-丁二醇。
实施例14-关于油墨以与实施例4的油墨相同的方式制备实施例14的油墨，所不同的是1，3-丁二醇被替换为3-甲基-1，3-丁二醇。
关于相对于实施例11-14的油墨的评价(1)的结果，在蒸发的水分含量为30-45％时，在各油墨上出现粘度增加，在该范围内的各自的平均粒度小于各自起始状态尺寸的5倍。
实施例4-关于油墨组实施例11-14的油墨作为实施例4的油墨组进行评价。关于相对于实施例4的油墨组的评价(2)，结果如下所述表8评价(2)

关于相对于实施例11-14的油墨的评价(3)，结果如下所述表9评价(3)

-墨盒-可通过将本发明的前述记录油墨装填到容器内，从而提供本发明的墨盒，和本发明的墨盒可包括根据要求合适选择的其它组件。
可取决于应用合适地选择容器的形状、结构、尺寸和材料等；例如，容器可由油墨袋组成，所述油墨袋由铝的层压膜、树脂膜等形成。
参考图6说明本发明墨盒的一个方面。图6所示的墨盒1包括装封记录油墨的油墨袋2和容纳油墨袋2的外壳(housing)3。用本发明的记录油墨填充由铝的层压膜形成的油墨袋2(它为挠性且基本上为矩形)并容纳在外壳3内。外壳3由第一外壳部分11、第二外壳部分12、第三外壳部分13组成。在墨盒1中，第一外壳部分11和第二外壳部分12藉助螺旋部件拧紧和固定。在图6中，25表示油墨供入口，44和45表示插入盒的导向装置，64表示将确定颜色正确地安装到盒上的导向装置。
本发明的墨盒可以以允许安装和取出的方式安装并应用到各种喷墨记录装置上，优选以允许安装和取出的方式安装并应用到本发明的喷墨记录装置上。
-喷墨记录装置和喷墨记录方法-本发明的喷墨记录装置包括喷出墨滴的至少一个单元，和根据要求合适地选择的其它单元，如脉冲发生单元、控制单元等。
本发明的喷墨记录方法包括至少喷出墨滴，和根据要求合适地选择的其它步骤，如脉冲发生、控制等。
可优选藉助本发明的喷墨记录装置进行本发明的喷墨记录方法；和可优选藉助其它单元进行其它。
-喷出墨滴的方法和喷出墨滴的单元-在喷出墨滴的方法中，施加脉冲到本发明的记录油墨上，然后喷出墨滴，形成图像。
在喷出墨滴的单元中，将脉冲施加到本发明的记录油墨上，然后喷出墨滴，形成图像。可毫无特定限制地选择喷出墨滴的单元，例如包括喷出油墨的各种喷嘴。
在实施本发明的方法中，优选液室部分、阻流部分、振动板和喷墨头的喷嘴元件中的至少一部分由含硅或镍的材料形成。
优选地，喷墨喷嘴的入口直径为30微米或过低，更优选1微米至20微米。
可通过例如上述的脉冲发生单元生成上述的脉冲。可毫无特别限制地合适选择脉冲；例如，脉冲可以是热(温度)、压力、振动、辐射等。这些可单独或结合使用。在这些当中，优选热和压力。
具体地说，脉冲发生单元的实例包括加热装置、压力装置、压电元件、振动发生器件、超声发生器件、光等；更具体地说，可例举压电致动器如压电元件、基于藉助电热元件如加热电阻器在液体和蒸汽之间膜的相变的热致动器，基于温度相变的形状记忆合金致动器、基于静电力的静电致动器等。
可根据前述脉冲毫无限制地合适地选择喷出墨滴的方法。在脉冲属于“热”的情况下，这种方法可例举相应于记录信号的热能藉助热头施加到在记录头内的记录油墨上，然后通过热能在记录油墨内产生气泡，从而因气泡的压力从记录头的喷嘴中以墨滴形式射出记录油墨。或者在脉冲属于“压力”的情况下，这种方法可例举，施加压力到压电元件上，所述压电元件布置并粘着在通向记录头的油墨通路上的所谓的压力室内，结果压电元件偏转，从而减少压力室的体积，然后从记录头的喷嘴中以墨滴形式射出记录油墨。
喷出的记录油墨液滴的尺寸优选为3-40pl，射出的液滴的粘度优选为5-20m/sec，驱动频率优选为1kHz或更高，分辨率优选为300dpi或更高。
可根据应用毫无限制地合适地选择前述控制单元，只要可正常地控制各单元即可，例如可利用诸如定序器(sequencer)、计算机之类的仪器。
参考附图将说明利用本发明的喷墨记录装置的本发明喷墨记录方法的一个方面。图7所示的喷墨记录装置包括主体101，安装在主体101上用以装填纸张的供纸托盘102、安装在主体101上用以储存已记录图像(形成)的纸张的出纸托盘103，和墨盒安装部分104。在墨盒安装部分104的上侧，排列配有操作销(operating key)和显示器等的操作部分105。墨盒安装部分104包括闭合/打开前盖115，为的是安装和取出墨盒1。上部的盖子用111表示，和正面用112表示。
在主体101中，如图8和9所示，由在左侧和右侧板(未示出)支撑的导向棒131支撑支架133，和作为支持元件的拉杆132，以便支架133在主扫描方向上可自由滑动，和可通过在图9中箭头所示的方向上的主扫描马达(未示出)来扫描。
支架133包括配有4个喷墨记录头的记录头134，这4各记录头喷出黄色(Y)、深蓝色(C)、洋红色(M)和黑色(BK)的各种记录油墨液滴，其中安装记录头134使得各油墨出口与主扫描方向相交，并且排出的油墨向下移动。
记录头134的喷墨记录头可包括能量发生单元用以排出记录油墨，例如压电致动器如压电元件、基于藉助电热元件如加热电阻器在液体和蒸汽之间膜的相变的热致动器，基于温度相变的形状记忆合金致动器和基于静电力的静电致动器等。
此外，在支架133上安装标记颜色的子罐(subtank)135用以将标记颜色的油墨供应到记录头134上。本发明的记录油墨从安装在墨盒安装部分104上的墨盒1经记录油墨供应管(未示出)供料和供应到子罐135中。
另一方面，在进纸托盘103的纸张累积部分141上的装填累积纸张142的进纸部分包括半月形辊(进纸辊143)和分离垫(separating pad)144，在所述分离垫内，半月形辊逐一独立地装填来自纸张累积部分141的纸张，分离垫144布置在进纸辊143的反面且由相对较高摩擦系数的材料形成，和分离垫144向进纸辊143加压。
输送从记录头134下的空间处的进纸部分的纸张142的输送部分包括输送带151，所述输送带151通过静电效应吸引纸张142并输送它；计数辊152，所述计数辊152通过用输送带151的夹送，经导向装置145输送来自进纸部分的纸张142；输送导向装置153，所述输送导向装置153几乎以垂直方向输送的纸张142以约90度变向供应给输送带151；和顶部压辊155，所述顶部压辊155通过加压元件154对着输送带151挤压；和使输送带151的表面带电的带电辊156。
输送带151是环形带，它跨接在输送辊157和张紧辊158上且能沿皮带输送方向旋转。在输送带151的背面，导向部件161布置在记录头134旁的具有打印区域的相应区域处。此外，出纸部分排出通过记录头134记录的纸张142，它包括用以分离来自输送带151的纸张142的分离爪171、出纸辊172和出纸辊173。出纸托盘103布置在出纸辊172的下方。
在主体101的背面，以允许安装和取出的方式安装双面进纸单元181。双面进纸单元181夹住由输送带151的反向旋转返回的纸张142，并翻转它，然后再次将它装填到计数辊152和输送带151之间。顺便说一下，在双面进纸单元181上提供手工进纸部分182。
在喷墨记录装置中，独立地逐一从进纸部分装填纸张，以几乎垂直方向装填的纸张142通过导向装置145导引并输送，同时在输送带151和计数辊152之间夹送。然后，在引导端通过输送导向装置153来导引纸张142，通过末端压辊155在输送带151上加压，并使输送方向翻转约90度。
在此阶段，通过带电辊156使输送带151带电，从而在静电连接到输送带151上的条件下输送纸张142。然后，通过根据图像信号以及移动支架133驱动记录头134，可通过喷射墨滴到静止的纸张142上来记录一行图像，然后以预定的距离移动纸张142，并记录下一行。当到达记录区域的最后记录的信号或者尾部信号被接收时，中止记录操作，和将纸张142移动到出纸托盘103上。
此外，当检测到在子罐135内残留的记录油墨接近耗尽时，将来自墨盒1的要求量的记录油墨供应到子罐135内。
在喷墨记录装置中，当本发明的墨盒1内的记录油墨完全被消耗时，通过分解墨盒1的外壳3来更换仅仅在墨盒1内的油墨袋2。墨盒的可供替代的结构如直立式或者正面注射的结构以允许记录油墨的稳定供料。因此，甚至在本发明的装置安置在主体101的上部空间被一些物体占据的状况的情况下，例如，甚至当本发明的装置密闭在什么也没有的空间(in a lack)内或一些物体布置在主体上时，也可容易地替换墨盒1。
顺便说一下，尽管本发明的实施例是应用到前面的串行式(往复式)喷墨记录装置上，但本发明类似的可用到配有行式(line type)喷头的行式喷墨记录装置上。
另外，本发明喷墨记录装置和喷墨记录方法可应用到基于喷墨记录的各种记录上，例如用到喷墨记录的打印机、传真机、复印机打印机/传真机/复印机的复合装置上。
以下说明本发明的记录装置。
图10显示了本发明喷墨头的局部放大的视图，图11是在通道方向上局部放大的喷墨头的截面视图。
喷墨头包括凸缘(flame)10，其形成用于提供带油墨入口(未示出)的普通液室1b的结构；通路板20，其形成用于形成阻流部分2a和加压液室2b，以及与喷嘴3a互通的连接孔隙2c的结构；形成喷嘴3a的喷嘴板；含中凸部分6a、振动膜部分6b和油墨入口6c的振动板60；通过粘合层70粘接到振动板上的层压压电元件50；和固定层压压电元件50的基体40。基体40由钛酸钡陶瓷形成，且排列并粘接两排层压的压电元件50。
通过交替层压10-50微米厚的压电层(未示出)/由锆酸钛酸铅组成的层和数微米厚的内电极层(未示出)/由银/钯(AgPb)组成的层，形成压电元件50。内电极(未示出)与外电极(未示出)在它们的终端处相连。
通过半切割式切割加工，将压电元件50分成栉齿状(ctenidium shape)用作或者驱动部分5f和支持部分5g。
通过进行诸如截断之类的加工限制外电极(未示出)外部的长度，以便通过半切割式切割加工分开，并使得这些成为独立的电极。其它的维持电连续性，且没有通过切割式加工分开，和使得成为共用电极5e。
用软焊剂将EPC80粘接到驱动部件的独立电极(未示出)上。此外，通过在层压的压电元件的一端提供电极层，将共用电极5e连接到FPC80的Gnd电极周围。驱动器IC(未示出)安装到FPC80上，从而控制将驱动电压施加到驱动部分5f上的应用。
振动板60由下述部件形成薄膜的振动膜部分6b；岛状中凸部分6a(岛部分)，所述岛状凸部分6a在振动膜部分6b的中心部分形成且连接到用于成为驱动部分5f的层压压电元件50上；含有连接到支持部分(未示出)的承重梁上的厚膜部分；和油墨入口6c的孔隙，其用两层Ni板通过电成形加工涂布。至于振动膜部分，厚度为3微米，宽度为35微米(一侧)。
通过含有间隙材料的构图粘合层70实现振动板60的岛状中凸部分6a与压电元件50的驱动部分5f之间的粘接。
通路板20由硅单晶形成。在硅单晶中，通过蚀刻加工来构图沟槽和穿插孔(penetration)，其中沟槽用于形成阻流部分2a和加压液室2b；以及穿插孔用于在相应于喷嘴的位置处形成连接入口2c。
在蚀刻之后的其余部分形成了加压液室2b的隔离壁。在喷头的这种结构中，阻流部分2a提供部分变窄的蚀刻宽度。
喷嘴板30由金属材料如Ni-板通过电铸加工形成，且具有许多喷嘴3a，所述喷嘴充当引出墨滴的微细出口的作用。内部结构或内部形状为角状(horn-like)，其中柱状或锥状也是可允许的。喷嘴3a的尺寸作为在墨滴出口处的直径，为约20-35微米。每排喷嘴的间距为150dpi。
在喷嘴板30的喷墨侧的表面上，提供防水层(未示出)。在防水层上的表面处理是，例如PTFE-Ni共沉淀电镀，氟化物树脂的电沉积涂布，可蒸发的氟化物树脂如氟化沥青的蒸汽沉积涂布，有机硅树脂的烘烤或用溶剂流动涂布氟化物树脂等。可根据油墨性能选择这种表面处理，以便稳定化液滴形状、喷射性能，从而实现高质量的图像。
通过树脂模塑生产凸缘10，其中在所述凸缘10上形成用于油墨入口(未示出)和共用液室1b的沟槽。
在以上所述结构的喷墨喷嘴中，由于取决于记录信号，在驱动部分5f上施加驱动波形(脉冲电压10-50V)，在驱动部分5f处在层压方向上产生位移，从而通过振动板30对加压液室2b加压，以增加压力，并且从喷嘴3a中喷出墨滴。
当终止墨滴的喷射时，在加压液室2b内的油墨压力下降，和在加压液室2b内通过油墨流动的惯性和驱动脉冲的放电，产生负压，从而转到填充油墨的阶段。也就是说，从墨罐供入的油墨流动到共用液室1b内，和从共用液室1b经油墨流入口6c流动到阻流部分2a中，然后填充加压液室2b。
阻流部分2a提供在喷射之后衰减残留压力振动的作用，但由于表面张力，它干扰再填充。因此，可很好地平衡残留压力的衰减和再填充的时间，和可通过合适地选择阻流部分来缩短在油墨喷射操作(运行时间)之间的循环时间段。
发明效果如以上所具体和详尽描述的，根据本发明，提供了包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂的记录油墨，其中配制喷墨记录油墨，以便当蒸发的水分含量为30-45wt％时，粘度快速增加，即粘度增加率超过50mPa.s/％，从而甚至可在白纸上形成高质量图像。此外，通过设计油墨，以便甚至当出现快速的粘度增加时的阶段中，平均粒度的变化下降，可确保在短和长时间段内的可靠性。另外，通过使用本发明的记录方法和记录装置，可在较高的喷射稳定性和较高质量的情况下形成图像。
权利要求
1.一种记录油墨，其包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，其中当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，当蒸发的水分含量为30-45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高，和在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，且为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
2.权利要求1的记录油墨，其中记录油墨包括3-15wt％的着色剂，10-40wt％保湿剂，0.01-5wt％表面活性剂，和0.1-4.0wt％的湿润剂。
3.权利要求1和2之一的记录油墨，其中着色剂是以下的颜料由于直接连接到所述颜料表面上或利用其它插入的原子基团连接到所述颜料表面上的至少一种亲水基团的原因，在没有分散剂的情况下，所述的颜料可被加工成分散到水中。
4.权利要求1-3任何一项的记录油墨，其中着色剂是由至少一种表面活性剂和聚合物分散剂分散的颜料。
5.权利要求1-4任何一项的记录油墨，其中着色剂是通过将水不溶性或几乎不是水溶性的色料掺入到聚合物微粒内而形成的聚合物乳液。
6.权利要求1-5任何一项的记录油墨，其中保湿剂包括两种或多种多价醇，所述多价醇在20℃的温度和60％的相对湿度的条件下分别显示出25wt％或更高的当量水分含量。
7.权利要求6的记录油墨，其中多价醇之一是甘油，且基于全部保湿剂，甘油的含量为20wt％-80wt％。
8.权利要求1-7任何一项的记录油墨，其中湿润剂包括至少一种多元醇，所述多元醇在20℃下对水显示出0.2wt％或更高和小于5.0wt％的溶解度。
9.权利要求8的记录油墨，其中多元醇是2-乙基-1，3-己二醇。
10.权利要求8的记录油墨，其中多元醇是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇。
11.权利要求1-10任何一项的记录油墨，其中进一步掺入有颜料凝结抑制剂。
12.一种含有记录油墨的墨盒，其中所述记录油墨包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，当蒸发的水分含量为30-45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高，和在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，且为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
13.一种喷墨记录方法，其中所述喷墨记录方法包括在喷嘴位置周围，在基于记录油墨的总重量，记录油墨的蒸发的水分含量超过30wt％之前，将记录油墨喷向可打印区域或非打印区域，所述记录油墨包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，当蒸发的水分含量为30-45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高，和在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，且为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
14.权利要求13的喷墨记录方法，其中从喷嘴喷出的墨滴的体积为3-40皮升，墨滴的速度为6-20m/s，频率为1kHz或更高，分辨率为300点/英寸。
15.一种记录装置，其包括记录头，其中所述记录头由多个加压液室、具有与加压液室互通的不大于35微米的孔隙的喷嘴，油墨供应通路，振动板，和使振动板移动的电机械转换单元构成，将记录油墨引入到记录装置内，其中所述记录油墨包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，当蒸发的水分含量为30-45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高，和在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，且为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
16.权利要求15的记录装置，其中在喷嘴位置周围，在基于记录油墨的总重量，记录油墨的蒸发的水分含量超过30wt％之前，将记录油墨喷向可打印区域或非打印区域，从而形成彩色图像。
全文摘要
一种记录油墨，它包括可分散在水中的着色剂、保湿剂、表面活性剂和湿润剂，当基于记录油墨的总重量，蒸发的水分含量小于30wt％时，与记录油墨内的水分蒸发相关的粘度增加率为5.0mPa.s/％或更低，当蒸发的水分含量为30－45wt％时，与水分蒸发相关的粘度增加率超过50mPa.s/％或更高，和记录油墨内的着色剂的平均粒度小于起始记录油墨内的着色剂的平均粒度的5倍，和在当粘度增加率达到50mPa.s/％时的记录油墨阶段中，其为0.8微米或更低，其中与水分蒸发相关的粘度增加率(mPa.s/％)定义为粘度的增加(mPa.s)对蒸发的水分含量的增加(％)之比。
文档编号C09D11/00GK1701103SQ20048000073
公开日2005年11月23日 申请日期2004年6月29日 优先权日2003年6月30日
发明者坂内昭子, 永井希世文, 后藤明彦, 小岛真理子, 南场通彦, 井上智博 申请人:株式会社理光