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性墨、喷墨记录方法和喷墨记录设备

申请号 CN202311348025.6 申请日 2023-10-18 公开(公告)号 CN117903627A 公开(公告)日 2024-04-19
申请人 佳能株式会社; 发明人 山下知洋; 河部美奈子;
摘要 本 发明 涉及 水 性墨、喷墨记录方法和喷墨记录设备。提供能够记录图像的喷墨用水性墨,所述图像具有在商业印刷和工业印刷中所需的耐磨损性,并且当加载记录物并且它们的记录表面相互摩擦时,抑制所述图像的光泽感变化。喷墨用水性墨包含蜡、(i)用于分散蜡的非离子性分散剂和(ii)用于分散蜡的阴离子性分散剂。非离子性分散剂是由通式(1)表示的化合物并且具有9.0以上且18.0以下的HLB值。阴离子性分散剂是具有选自由磺酸基团、 羧酸 基团、和 磷酸 基团组成的组中的至少一种阴离子性基团的化合物。
权利要求

1.一种喷墨用性墨,其特征在于,所述水性墨包含蜡、(i)用于分散所述蜡的非离子性分散剂和(ii)用于分散所述蜡的阴离子性分散剂,
其中所述非离子性分散剂包含由以下通式(1)表示的化合物并且具有9.0以上且18.0以下的HLB值,和
其中所述阴离子性分散剂包含具有选自由磺酸基团、羧酸基团、和磷酸基团组成的组中的至少一种阴离子性基团的化合物:
1 2
R‑O‑(RO)n‑H(1)
1 2
在通式(1)中,R 表示烷基或烯基且其原子数为4以上且40以下,R各自独立地表示亚乙基、亚丙基或亚丁基,和“n”表示环烷的加成摩尔数并且表示3以上且50以下。
2.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述非离子性分散剂包含由以下通式(2)表示的化合物:
1
R‑O‑(C2H4O)n‑H(2)
1
在通式(2)中,R 表示烷基或烯基且其碳原子数为4以上且40以下,和“n”表示环氧烷的加成摩尔数并且表示3以上且50以下。
3.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述阴离子性分散剂中的所述阴离子性基团包括羧酸基团。
4.根据权利要求1所述的水性墨,其中在所述非离子性分散剂中环氧烷的加成摩尔数为10以上。
5.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述水性墨中所述非离子性分散剂和所述阴离子性分散剂的以质量%计的总含量与所述水性墨中所述蜡的以质量%计的含量的质量比为0.15倍以上且0.50倍以下。
6.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述水性墨中所述阴离子性分散剂以质量%计的含量与所述水性墨中所述非离子性分散剂以质量%计的含量的质量比为0.10倍以上且
0.50倍以下。
7.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述阴离子性分散剂包含乙烯‑丙烯酸共聚物。
8.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述墨中所述蜡、所述非离子性分散剂和所述阴离子性分散剂的以质量%计的总含量为0.50质量%以上且9.00质量%以下。
9.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述水性墨还包括树脂分散颜料。
10.根据权利要求1所述的水性墨,其中所述水性墨的静态表面张为35mN/m以下。
11.一种喷墨记录方法,该方法通过从喷墨记录头喷出墨而将图像记录到记录介质上,其特征在于,所述墨包含根据权利要求1‑10中任一项所述的水性墨。
12.根据权利要求11所述的喷墨记录方法,其中所述记录头包括通过热能的作用将所述水性墨排出的记录头。
13.一种喷墨记录设备,其包括:
墨;和
构造成喷出所述墨的喷墨系统的记录头,
其特征在于,所述墨包含根据权利要求1‑10中任一项所述的水性墨。

说明书全文

性墨、喷墨记录方法和喷墨记录设备

技术领域

[0001] 本发明涉及水性墨、喷墨记录方法和喷墨记录设备。

背景技术

[0002] 喷墨记录方法能够在各种记录介质上记录。此外,为了获得更加令人满意的图像,已经根据它们的用途提出了各种墨,例如适于在例如光泽纸上记录照相品质的图像的墨和适于在例如普通纸上记录文件的墨。
[0003] 近年来,市场已要求不仅在迄今为止使用的专用记录介质例如喷墨用的普通纸或光泽纸上进行喷墨记录,而且在迄今为止用于胶版印刷的纸(例如,涂布纸、非涂布纸或印刷纸)上进行喷墨记录。换句话说,在其中胶版印刷已经成为主流的商业印刷和工业印刷,对擅长多品种、小批量印刷的喷墨技术发展有着强烈的需求。
[0004] 在这种情况下,在对图像品质的要求远远超过传统喷墨记录的同时,开始需要与胶版印刷可比的高耐磨损性。
[0005] 例如,在日本专利申请特开No.2015‑199788中,提出了包括向墨添加水溶性树脂以提高图像的耐磨损性的技术,并且在日本专利申请特开No.2018‑53124中,提出了包括通过使反应液与墨一起使用而使墨聚集和定影的技术。此外,在日本专利申请特开No.2010‑155359和日本专利申请特开No.2019‑203044的每一者中,提出了包括将蜡添加到墨或反应液中以改善滑动性,从而改善图像的耐磨损性的技术。

发明内容

[0006] 本发明的发明人已经研究了日本专利申请特开No.2015‑199788、日本专利申请特开No.2018‑53124、日本专利申请特开No.2010‑155359和日本专利申请特开No.2019‑203044中描述的方法各自是否提供了具有与近年来所需的胶版印刷相当的耐磨损性的图像。
[0007] 发明人已经发现,日本专利申请特开No.2015‑199788中描述的方法难以获得具有与胶版印刷相同水平的耐磨损性的图像。上述是由于墨层在用强摩擦时容易剥落的事实,因为胶版印刷中使用的这种涂布纸没有任何定影层,不像喷墨专用纸。
[0008] 此外,日本专利申请特开号2018‑53124中描述的方法还没有达到胶版印刷纸中所需的图像的耐磨损性。
[0009] 此外,发明人已经揭示了日本专利申请特开No.2010‑155359和日本专利申请特开No.2019‑203044中描述的方法各自引起另一个问题。即,在商业印刷和工业印刷的每一者中,记录的图像(以下也称为“记录物”)可以以叠加的方式加载。此时,一个记录物的记录表面和加载以面对前一个记录物或其上没有记录图像的部分(非记录部分)的另一个记录物的记录表面彼此摩擦。发明人已经认识到新问题在于,作为前述的结果,记录表面各自的光泽感改变,以将记录物移动到作为记录物不可接受的水平。
[0010] 因此,本发明的目的是提供一种能够记录如下图像的喷墨用水性墨:所述图像具有在商业印刷和工业印刷中所需的耐磨损性,并且当加载记录物并且它们的记录表面相互摩擦时,抑制所述图像的光泽感的改变。此外,本发明的另一个目的是提供各自使用水性墨的喷墨记录方法和喷墨记录设备。
[0011] 即,根据本发明,提供了喷墨用水性墨,其包含蜡、(i)用于分散蜡的非离子性分散剂和(ii)用于分散蜡的阴离子性分散剂,其中非离子性分散剂包含由以下通式(1)表示的化合物并且HLB值为9.0以上且18.0以下,并且其中阴离子性分散剂包含具有选自由以下基团组成的组中的至少一种阴离子性基团的化合物:磺酸基团;羧酸基团;和磷酸基团:
[0012] R1‑O‑(R2O)n‑H(1)
[0013] 在通式(1)中,R1表示烷基或烯基,且其原子数为4以上且40以下,R2各自独立地表示乙基、丙基或丁基,且“n”表示环烷的加成摩尔数,并表示3以上且50以下。
[0014] 从下面参考附图对示例性实施方案的描述中,本发明的其它特征将变得显而易见。

附图说明

[0015] 图1是用于示出根据本发明一个实施方案的喷墨记录设备的示意图。
[0016] 图2是用于示出液体施加装置的实例的透视图。

具体实施方式

[0017] 下面通过示例性实施方案更详细地描述本发明。在本发明中,当化合物是盐时,盐作为解离离子存在于墨中,但是为了方便使用了“含有盐”的表述。此外,喷墨用的水性墨和反应液有时简称为“墨”和“反应液”。除非另有说明,物理性质值是室温(25℃)下的值。描述“(甲基)丙烯酸”和“(甲基)丙烯酸酯”分别指“丙烯酸或甲基丙烯酸”和“丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯”。在本发明中,用于形成树脂的“单元”是指源自一种单体的重复单元。
[0018] 首先,本发明的发明人已经详细研究了记录物中图像的耐磨损性。当在胶版印刷中使用的纸上进行喷墨记录时,将蜡引入到墨中是提高图像耐磨损性所需的一个要求。
[0019] 这里,当将蜡添加到喷墨用水性墨时,需要赋予其在水性介质中的适当分散性。赋予分散性的方法没有特别的限制。本领域的人员可以通过使用已知的方法赋予蜡在水性介质中的分散性。关于该方法的细节将在后面描述。
[0020] 本发明的发明人通过向喷墨用墨中添加各自赋予其在水性介质中的分散性的各种蜡(下文有时简称为“蜡”)来研究图像的耐磨损性。结果,发明人已经得出结论,图像的耐磨损性可以达到近年来所需的水平,而不依赖于用于赋予蜡各自的分散性的分散剂的种类。
[0021] 此外,本发明的发明人已经进行了比假设通过胶版印刷获得记录物更严格的评价。具体来说,进行以下测试:对记录介质进行喷墨记录;使另一记录介质与前一介质的记录表面紧密接触,并使记录介质相互摩擦。结果,发明人发现记录表面的光泽感可以根据用于赋予蜡各自的分散性的分散剂的种类和量而改变。具体地,发明人已经发现,当单独使用阴离子性分散剂或单独使用非离子性分散剂时,记录表面的光泽感的变化是显著的。发明人已经更详细地研究了该现象,并推测其原因如下所述。
[0022] [光泽感变化的原因]
[0023] 首先,本发明的发明人对单独使用阴离子性分散剂来分散蜡的情况进行了详细的研究。通过喷墨记录方法将添加了蜡的水性墨施加到记录介质以记录图像,从而产生记录物。产生的记录物和另一记录介质彼此紧密接触并相互摩擦。结果,前一介质的记录表面的光泽感变化。根据本发明的发明人所做的研究,在光泽感改变的部分中可能发生下述的这种现象。
[0024] 蜡可以在其上记录的水性墨的记录表面上显示如下所述的行为。在将墨定影在没有任何接收层的记录介质上时,用扫描电子显微镜(SEM)观察到蜡在从记录介质的墨层突出的状态下存在。前述与用包含蜡的墨制作的记录物的表面的滑动性得到改善、因此其耐磨损性达到所需水平的事实没有区别。
[0025] 同时,当另一记录介质在面向记录表面的位置与从墨层表面突出的蜡紧密接触,并且颗粒和记录介质相互摩擦时,可能发生下述事件。即,蜡的上部与另一记录介质摩擦而被削去。因此,上部进入平坦状态。平坦的表面处于反射大量入射光的状态,可能因此,光泽感变化。
[0026] 此外,在使用阴离子性分散剂的蜡中,推测由于如下所述的原因光泽感的变化是显著的。例如,当阴离子性分散剂是羧酸盐时,羧酸盐在电离状态下在水性介质中表现出其分散性。更具体地说,可以想到以下情况:阴离子性分散剂被电离;具有正电荷的部分与蜡相互作用,且具有负电荷的部分与水性介质相互作用;因此蜡显示出稳定的分散状态。
[0027] 然而,阴离子性分散剂由于其特性而一度与多个蜡相互作用,因此蜡在彼此靠近的状态下定影。可以说蜡容易具有颗粒彼此靠近的状态,换句话说,容易具有记录介质上的海‑岛结构。本发明的发明人推测以下是光泽感的变化变得明显的原因:在蜡具有海‑岛结构的状态下,蜡各自的上部被削去,而进入如上所述反射大量入射光的状态。
[0028] 接下来,本发明的发明人还对单独使用非离子性分散剂来分散蜡的情况进行了研究。与阴离子性分散剂的情况相比,用非离子性分散剂分散的蜡的分散稳定性可能略有降低。发明人已经发现,分散稳定性各自降低的蜡存在于记录介质的记录表面上的位置容易不均匀分布。即,蜡可能倾向于具有海‑岛结构,并且推测作为结果,当单独使用非离子性分散剂时,记录表面的光泽性也发生变化。
[0029] [能够抑制光泽感变化的原因]
[0030] 本发明的发明人已经发现,使用包含通过组合使用特定的非离子性分散剂和特定的阴离子性分散剂来分散的蜡的墨可以实现图像的耐磨损性和抑制其光泽感的变化二者。本发明的发明人推测其原因如下所述。
[0031] 具有选自由磺酸基团、羧酸基团、和磷酸基团组成的组中的至少一种阴离子性基团的化合物用作阴离子性分散剂。此外,由通式(1)表示的、HLB值为9.0以上且18.0以下的化合物用作非离子性分散剂。该化合物通常被称为“聚氧化烯烷基醚”或“聚氧化烯烯基醚”。如上所述,通过组合使用这些特定的非离子性分散剂和阴离子性分散剂分散的蜡在从记录物表面突出的状态下存在于记录物的表面上,因此可以确保表面的滑动性质。
[0032] R1‑O‑(R2O)n‑H(1)
[0033] 在通式(1)中,R1表示烷基或烯基,且其碳原子数为4以上且40以下,R2各自独立地表示亚乙基、亚丙基或亚丁基,“n”表示环氧烷的加成摩尔数,并表示3以上且50以下。
[0034] 此外,关于图像光泽感的变化,推测上述特定非离子性分散剂的存在实现如下所述的状态。
[0035] 当仅使用阴离子性分散剂作为分散蜡的分散剂时,阴离子性分散剂一度与多个蜡相互作用,以建立蜡彼此靠近的状态,即所谓的海‑岛结构。相反,当上述特定的非离子性分散剂与阴离子性分散剂组合使用时,蜡难以彼此靠近,因此难以具有海‑岛结构。具体而言,上述特定非离子性分散剂的分子结构中的聚氧化烯部分存在于蜡附近,因此可以抑制通过阴离子性分散剂发生的蜡之间的接近。换句话说,蜡可以在分散于图像的记录表面中的状态下存在,而不会彼此过度靠近。
[0036] 结果,由于蜡与记录介质紧密接触和摩擦的事实而导致的图像光泽感的变化可能是不明显的,因为即使当蜡本身被削成具有平坦的表面,从而增加反射光的量时,蜡在记录物上几乎没有海‑岛结构,因此分散在记录表面中。结果,可以抑制光泽感的变化。
[0037] 此外,本发明的发明人已经发现,下述的这种效果也作为次要效果获得。即,当使用通过组合使用上述特定的非离子性分散剂和阴离子性分散剂而分散的蜡时,可以使蜡在分散在记录的表面中的同时存在。由本发明的发明人进行的研究已经揭示,作为前述的结果,由蜡产生的滑动性质在记录表面中不是不均匀分布的,而是均匀的,以将图像的耐磨损性移动到更高的水平。本发明发明人进行的进一步研究发现,即使将对应于上述非离子性分散剂的化合物添加到包含用阴离子性分散剂分散的蜡的墨,或者即使将对应于上述阴离子性分散剂的化合物添加到包含用非离子性分散剂分散的蜡的墨,也没有获得上述效果。换句话说,在本发明中,重要的是使用用特定的非离子性分散剂和阴离子性分散剂二者分散的蜡。
[0038] 另外,如上所述,上述非离子性分散剂的HLB值为9.0以上且18.0以下。当HLB值设定在上述范围内时,非离子性分散剂的亲水性和疏水性可以良好地平衡,以抑制通过阴离子性分散剂发生的蜡之间的接近。当HLB值偏离上述范围(小于9.0或大于18.0)时,非离子性分散剂的亲水性和疏水性之间的平衡丧失,使得非离子性分散剂难以存在于蜡附近。因此,不能抑制蜡之间的接近。关于HLB值的细节将在后面描述。
[0039] (墨)
[0040] 本发明的墨是含有由蜡形成的颗粒(蜡颗粒)的喷墨用水性墨,蜡颗粒是用特定的非离子性分散剂和阴离子性分散剂二者分散的蜡。稍后将详细描述要在墨等中使用的各组分。
[0041] (蜡颗粒)
[0042] 墨包括通过用非离子性分散剂和阴离子性分散剂二者分散蜡而获得的蜡颗粒。蜡颗粒是由蜡形成的颗粒。换句话说,墨包含蜡、用于分散蜡的非离子性分散剂和用于分散蜡的阴离子性分散剂。这里使用的术语“蜡”可以指与除蜡之外的组分共混的组合物,或者可以指蜡本身。
[0043] 蜡是狭义上不溶于水的高级一元醇或二元醇和脂肪酸的酯。因此,动物系蜡和植物系蜡包括在蜡的类别中,但是油和脂肪不包括在其中。广义上其中包括高熔点脂肪、矿物系蜡、石油系蜡以及各种蜡的共混物和改性物。在本发明的记录方法中,广义上的蜡可以各自在没有任何特别限制的情况下使用。广义的蜡可分类为天然蜡、合成蜡、其共混物(共混蜡)和其改性物(改性蜡)。
[0044] 天然蜡的实例可以包括:动物系蜡,例如蜂蜡、鲸蜡和羊毛脂;植物系蜡,如日本蜡、巴西棕榈蜡、甘蔗蜡、棕榈蜡、小烛树蜡和米蜡;矿物系蜡,如蜡;和石油系蜡,例如石蜡微晶蜡和凡士林。合成蜡的实例可以包括系蜡,例如费‑托蜡和聚烯烃蜡(例如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)。共混蜡是上述各种蜡的混合物。通过对上述各种蜡进行改性处理,如氧化、氢化、醇改性、丙烯酸改性或甲酸酯改性来获得改性蜡。例如,氧化聚烯烃为通过使聚烯烃进行氧化处理而得到的产物。氧化聚烯烃可以通过使聚烯烃氧化而合成或者可以使用商购的产品。此类氧化聚烯烃的实例可以包括氧化聚乙烯蜡和氧化聚丙烯蜡,其为聚烯烃蜡的氧化产物。上述蜡可以单独使用或以其组合使用。蜡优选为选自由以下组成的组中的至少一种:微晶蜡;费‑托蜡;聚烯烃蜡;石蜡;以及其改性产物和共混物。其中,更优选多种蜡的共混物,尤其优选石油系蜡和合成蜡的共混物。
[0045] 蜡优选在室温(25℃)下为固体。蜡的熔点(℃)优选为40℃以上且120℃以下,更优选为50℃以上且100℃以下。蜡的熔点可以按照JIS K 2235:1991(石油蜡)第5.3.1节(熔点测试方法)中描述的测试方法来测量。在微晶蜡、凡士林和多种蜡的混合物的情况下,可以通过利用其第5.3.2节中描述的测试方法以更高的精度测量它们的熔点。蜡的熔点易受到例如分子量(较大的分子量提供较高的熔点)、分子结构(线性结构提供较高的熔点,而支化结构提供较低的熔点)、结晶性(较高的结晶性提供较高的熔点)和密度(较高的密度提供较高的熔点)等特性影响。因此,控制这些特性可以提供具有期望熔点的蜡。墨中蜡的熔点可以例如如下测量:在通过对墨进行超速离心处理而分级的蜡洗涤和干燥之后,根据上述各测试方法测量其熔点。
[0046] 墨中蜡的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.30质量%以上且8.00质量%以下,更优选0.50质量%以上且4.00质量%以下。蜡和用于将蜡分散在墨中的分散剂的总含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.50质量%以上且10.00质量%以下,优选0.50质量%以上且9.00质量%以下,更优选1.00质量%以上且5.00质量%以下。用于分散蜡的分散剂包含稍后描述的(i)非离子性分散剂和(ii)阴离子性分散剂。
[0047] (蜡的分散剂)
[0048] [非离子性分散剂]
[0049] 由以下通式(1)表示的化合物用作分散蜡的非离子性分散剂。这种化合物有时被称为“聚氧化烯烷基醚”或“聚氧化烯烯基醚”。为了方便起见,烷基醚和烯基醚在下文中统称为“烷基醚”。此外,非离子性分散剂的HLB值为9.0以上且18.0以下。
[0050] R1‑O‑(R2O)n‑H
[0051] 在通式(1)中,R1表示烷基或烯基,且其碳原子数为4以上且40以下,R2各自独立地表示亚乙基、亚丙基或亚丁基,且“n”表示环氧烷的加成摩尔数,并表示3以上且50以下。
[0052] R1表示烷基或烯基,其碳原子数为4以上且40以下。R2各自独立地表示亚乙基、亚丙基或亚丁基。其中,亚乙基或亚丙基是优选的。“n”表示环氧烷的加成摩尔数,且表示3以上且50以下。
[0053] 这里使用的表面活性剂的“HLB值”是通过Griffin方法确定的值,并且基于等式“HLB值=20×(表面活性剂的亲水性基团的式量)/(表面活性剂的分子量)”来计算。由Griffin方法确定的HLB值是表示表面活性剂的亲水性或亲脂性程度的物理性质值,且其值为0至20。随着HLB值变得越小,亲脂性变得越高,并且随着HLB值变得越大,亲水性变得越高。
[0054] 聚氧化烯烷基醚的实例可以包括:聚氧乙烯烷基醚(通式(2):R1‑O‑(C2H4O)n‑H);1 1
聚氧丙烯烷基醚(通式(3):R ‑O‑(C3H6O)n‑H);聚氧乙烯‑聚氧丙烯烷基醚(通式(4):R‑O‑
1
[(C2H4O)n1‑(C3H6O)n2]‑H);和聚氧丁烯烷基醚(通式(5):R ‑O‑(C4H8O)n‑H)。其中,聚氧乙烯烷基醚和聚氧丙烯烷基醚是优选的。这些非离子性分散剂可以单独使用或以组合使用。如
1
上所述,通式(2)至(5)各自中的R 表示烷基或烯基,并且“n”(包括彼此独立的n1和n2)表示环氧烷(环氧乙烷、环氧丙烷或环氧丁烷)的加成摩尔数(重复单元数)。
[0055] 聚氧乙烯烷基醚的实例可以包括聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十三烷基醚、聚氧乙烯肉豆蔻基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯异硬脂基醚、聚氧乙烯山萮基醚和聚氧乙烯辛基十二烷基醚。
[0056] 聚氧丙烯烷基醚的实例可以包括聚氧丙烯丁基醚、聚氧丙烯肉豆蔻基醚、聚氧丙烯十六烷基醚和聚氧丙烯硬脂基醚。
[0057] 聚氧乙烯‑聚氧丙烯烷基醚的实例可以包括聚氧乙烯‑聚氧丙烯丁基醚、聚氧乙烯‑聚氧丙烯月桂基醚、聚氧乙烯‑聚氧丙烯十六烷基醚和聚氧乙烯‑聚氧丙烯硬脂基醚。
[0058] 在聚氧化烯烷基醚中,聚氧乙烯烷基醚是优选的。即,非离子性分散剂优选为由以下通式(2)表示的化合物。
[0059] R1‑O‑(C2H4O)n‑H……(2)
[0060] 在通式(2)中,R1表示烷基或烯基,且其碳原子数为4以上且40以下,和“n”表示环氧烷的加成摩尔数,并表示3以上且50以下。
[0061] 当聚氧乙烯烷基醚和阴离子性分散剂组合用于分散蜡时,容易抑制蜡在记录介质的记录表面中的不均匀分布,因此使得蜡更均匀地存在于记录介质上。因此,可以有效地抑制记录表面的光泽感的变化。
[0062] 此外,在聚氧化烯烷基醚中的环氧烷的加成摩尔数更优选为10以上,这是因为有效地抑制光泽感的变化。环氧烷可以称为,例如,“环氧烷基”、“氧化烯基”、“聚氧化烯链”或“聚环氧烷链”。环氧烷的加成摩尔数是环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷或其总数的重复单元数。环氧烷的加成摩尔数优选为40以下。
[0063] 此外,通式(2)至(4)各自中由R1表示的烃基可以是线性和支化基团中的任何一1
种,并且可以是饱和基团和不饱和基团中的任何一种。由R表示的烃基的碳原子数更优选为5以上且30以下。当烃基的碳原子数为5以上且30以下时,由与聚氧化烯烷基醚组合使用的阴离子性分散剂产生的蜡颗粒之间的相互作用被抑制,因此容易抑制蜡在记录表面中的
1
不均匀分布。因此,容易有效地抑制图像的光泽感的变化。由R表示的烃基的碳原子数特别优选为8以上且30以下。
[0064] 非离子性分散剂优选为非离子性表面活性剂。表面活性剂是由疏水性部分(烃链、全氟烷基、氧烷结构等)和亲水性部分(如环氧乙烷基团)组成的物质。换句话说,非离子1 1
性分散剂优选不包含水溶性有机溶剂(例如,三甘醇单丁醚(R:4,n:3)、四甘醇单丁醚(R :
4,n:3)等),即使使用通式(1)表示的化合物。
[0065] 非离子性表面活性剂的分子量优选为280以上,且更优选为300以上。分子量优选为3,000以下,更优选为2,500以下,且特别优选为2,000以下。
[0066] 墨中非离子性分散剂的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.01质量%以上且2.50质量%以下,更优选0.10质量%以上且2.50质量%以下。特别地,该含量仍更优选为0.30质量%以上且1.50质量%以下。
[0067] [阴离子性分散剂]
[0068] 具有选自由磺酸基团、羧酸基团、和磷酸基团组成的组中的至少一种阴离子性基团的化合物用作分散蜡的阴离子性分散剂。特别地,阴离子性分散剂中的阴离子性基团优选为羧酸基团。
[0069] 本发明的发明人推测阴离子性分散剂中的阴离子性基团优选为羧酸基团的原因如下所述。具有羧酸基团的阴离子性分散剂可以直接或通过墨中的水和与其组合使用的非离子性分散剂形成氢键。结果,用上述分散剂分散的蜡定影的位置可以变得更加随机,因此蜡几乎不具有海‑岛结构。可能作为前述的结果,可以有效地抑制图像的光泽感的变化。
[0070] 阴离子性表面活性剂、或具有阴离子性官能团的树脂等可以合适地用作上述具有阴离子性基团的阴离子性分散剂。具体地,例如,羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐或磷酸酯盐可以用作阴离子性表面活性剂。阴离子性分散剂的实例包括直链高级羧酸(盐)、磺酸(盐)、烷基苯磺酸盐、烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基硫酸酯盐、烷基磷酸酯盐和具有阴离子性官能团的树脂。更具体地,阴离子性分散剂的实例包括褐煤酸、异构化亚油酸及其盐。
[0071] 另外,例如,乙烯‑丙烯酸共聚物可以适当地用作具有阴离子性官能团的树脂。具有阴离子性基团的阴离子性分散剂优选为具有阴离子性基团的树脂,更优选为乙烯‑丙烯酸共聚物。乙烯‑丙烯酸共聚物的使用改善了蜡的分散性,同时改善了阴离子性分散剂和非离子性分散剂的组合使用所表现出的效果。因此,蜡在记录表面中的不均匀分布被抑制,因此可以在更高的水平上抑制光泽感的变化。
[0072] 墨中阴离子性分散剂的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.01质量%以上且2.50质量%以下,更优选0.02质量%以上且2.00质量%以下。特别地,该含量特别优选为0.04质量%以上且1.50质量%以下。
[0073] 墨中非离子性分散剂和阴离子性分散剂的总含量(质量%)与其中蜡的含量(质量%)的质量比优选为0.15倍以上且0.50倍以下。当质量比设定为0.15倍以上时,充分获得蜡的分散稳定性,因此可以在更高水平上抑制图像光泽感的变化。同时,当质量比设定为0.50倍以下时,可以保持蜡的分散稳定性,同时抑制蜡沉入记录介质中。因此,可以进一步提高图像的耐磨损性。
[0074] 墨中阴离子性分散剂的含量(质量%)与其中非离子性分散剂的含量(质量%)的质量比优选为0.10倍以上且0.50倍以下。当上述质量比设定在上述范围内时,在蜡稳定地分散的同时,抑制了与非离子性分散剂组合使用的阴离子性分散剂产生的蜡颗粒之间的相互作用,因此容易抑制蜡在记录介质表面中的不均匀分布。因此,可以在更高的水平上抑制图像的光泽感的变化。
[0075] [着色材料]
[0076] 墨优选包括着色材料。颜料或染料可以用作着色材料。墨中着色材料的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.5质量%以上且15.0质量%以下,更优选1.0质量%以上且10.0质量%以下。
[0077] 颜料的具体实例可以包括:无机颜料,例如炭黑和氧化;和有机颜料,例如偶氮、酞菁、喹吖啶、异吲哚啉酮、咪唑酮、二酮基吡咯并吡咯和二噁嗪颜料。颜料可以单独使用或组合使用。
[0078] 使用树脂作为分散剂的树脂分散颜料、或具有结合到其颗粒表面的亲水性基团的自分散颜料等可以用作颜料用分散体系。此外,可以使用具有化学地结合到其颗粒表面的含树脂的有机基团的树脂结合型颜料、其包含表面覆盖有例如树脂等的颗粒的微胶囊颜料等。这些颜料中,分散体系中彼此不同的颜料可以组合使用。本发明中,优选使用不是树脂结合型颜料或微胶囊颜料,而是用作分散剂的树脂物理吸附到颜料的颗粒表面的树脂分散颜料或具有与其颗粒表面结合的亲水性基团的自分散颜料。
[0079] 优选使用能够通过阴离子基团的作用将颜料分散在水性介质中的分散剂作为将颜料分散在水性介质中的树脂分散剂。具有阴离子基团的树脂可以用作树脂分散剂,并且优选使用如下所述的这种树脂,特别是水溶性树脂。墨中颜料的含量(质量%)与其中的树脂分散剂含量(质量%)的质量比优选为0.3倍以上且10.0倍以下。
[0080] 具有直接或通过任何其它原子团(‑R‑)结合到其颗粒表面的阴离子性基团的颜料可以用作自分散颜料。其它原子团(‑R‑)的具体实例可以包括:具有1至12个碳原子的直链或支链亚烷基;亚芳基,例如亚苯基或亚基;羰基;亚氨基;酰胺基;磺酰基;酯基;和醚基。此外,可以采用通过组合这些基团而获得的基团。
[0081] 优选使用具有阴离子性基团的染料作为染料。染料的具体实例可以包括如偶氮染料、三苯基甲烷染料、(氮杂)酞菁染料、氧杂蒽染料和蒽吡啶酮染料等染料。染料可以单独使用或以其组合使用。着色材料优选为颜料,更优选为树脂分散颜料或自分散颜料。
[0082] 树脂分散剂、自分散颜料和染料的描述中的上述阴离子性基团包括例如羧酸基团、磺酸基团和膦酸基团。阴离子性基团可以是酸型或盐型中的任何一种。当基团是盐型时,基团可以处于基团的一部分解离的状态或其整体解离的状态中的任何一种。当阴离子性基团是盐型时,用作抗衡离子的阳离子的实例可以包括金属阳离子、铵和有机铵。墨中包含的着色材料优选为颜料,更优选为树脂分散颜料或自分散颜料。特别地,墨优选包含树脂分散颜料。
[0083] [树脂]
[0084] 可以将树脂引入墨中。墨中树脂的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为0.1质量%以上且20.0质量%以下,更优选0.5质量%以上且15.0质量%以下。
[0085] 可以将树脂添加到墨中,用于(i)稳定颜料的分散状态,即作为树脂分散剂或助剂。此外,可以将树脂添加到墨中用于(ii)改善记录的图像的各种特性。树脂形式的实例可以包括嵌段共聚物、无规共聚物、接枝共聚物及其组合。此外,树脂可以是可溶解在水性介质中的水溶性树脂,或者可以是分散在水性介质中的树脂颗粒。树脂可以单独使用或以其组合使用。
[0086] [树脂的组成]
[0087] 树脂的实例可以包括丙烯酸系树脂、氨基甲酸酯系树脂和烯烃系树脂。其中,优选丙烯酸系树脂和氨基甲酸酯系树脂,并且更优选包括源自(甲基)丙烯酸或(甲基)丙烯酸酯的单元的丙烯酸系树脂。
[0088] 优选具有亲水性单元和疏水性单元作为其结构单元的树脂作为丙烯酸系树脂。其中,优选具有源自(甲基)丙烯酸的亲水性单元和源自选自由具有芳香环的单体和(甲基)丙烯酸酯系单体组成的组中的至少一种的疏水性单元的树脂。特别优选具有源自(甲基)丙烯酸的亲水性单元和源自选自由苯乙烯和α‑甲基苯乙烯组成的组中的至少一种单体的疏水性单元的树脂。这些树脂可以各自适当地用作用于分散颜料的树脂分散剂,因为这些树脂各自容易引起与颜料的相互作用。
[0089] 亲水性单元是具有如阴离子性基团的亲水性基团的单元。亲水性单元可以通过例如使具有亲水性基团的亲水性单体聚合来形成。具有亲水性基团的亲水性单体的具体实例可以包括:各自具有羧酸基团的酸性单体,例如(甲基)丙烯酸、衣康酸、来酸和富马酸;和阴离子性单体,如这些酸性单体的酸酐和盐。用于形成酸性单体的盐的阳离子可以是例如锂、钠、、铵或有机铵离子。疏水性单元是不含亲水性基团如阴离子性基团的单元。疏水性单元可以通过例如使不含亲水性基团如阴离子性基团的疏水性单体聚合来形成。疏水性单体的具体实例可以包括:各自具有芳香环的单体,例如苯乙烯、α‑甲基苯乙烯和(甲基)丙烯酸苄酯;和(甲基)丙烯酸酯系单体,例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯和(甲基)丙烯酸2‑乙基己酯。
[0090] 氨基甲酸酯系树脂可以通过例如使多异氰酸酯和多元醇相互反应来获得。此外,可以进一步使扩链剂与反应产物反应。烯烃系树脂的实例可以包括聚乙烯和聚丙烯。
[0091] [树脂的性质]
[0092] 本文使用的短语“树脂是水溶性的”是指当树脂被用量等于其酸值的碱中和时,树脂在树脂不形成任何其粒径可以通过动态光散射法测量的颗粒的状态下存在于水性介质中。树脂是否是水溶性的,可以根据下面的方法来判断。首先,制备含有用与其酸值相当的碱(例如氢氧化钠或氢氧化钾)中和的树脂的液体(树脂固含量:10质量%)。接下来,用纯水稀释制备的液体十倍(基于体积)以制备样品溶液。然后,当通过动态光散射法测量样品溶液中树脂的粒径时没有测量到具有粒径的颗粒时,可以判断树脂是水溶性的。此时的测量条件可以设定如下,例如:SetZero:30秒;测量次数:3次;测量时间:180秒。此外,基于动态光散射方法的粒度分析仪(例如,可从Nikkiso Co.,Ltd.获得的产品名称为“UPA‑EX150”的分析仪)等可以用作粒度分布测量装置。当然,要使用的粒度分布测量装置、和测量条件等不限于前述。
[0093] 水溶性树脂的酸值优选为100mgKOH/g以上且250mgKOH/g以下。水溶性树脂的重均分子量优选为3,000以上且15,000以下。
[0094] 用于形成树脂颗粒的树脂的酸值优选为5mgKOH/g以上且100mgKOH/g以下。用于形成树脂颗粒的树脂的重均分子量优选为1,000以上且3,000,000以下,更优选为100,000以上且3,000,000以下。通过动态光散射方法测量的树脂颗粒的基于体积的50%累积粒径(D50)优选为50nm以上且500nm以下。树脂颗粒的基于体积的50%累积粒径是在粒径累积曲线中从小粒径累积的颗粒相对于被测量颗粒的总体积的比率达到50%的颗粒直径。用上述动态光散射系统的粒度分析仪并在上述测量条件下,测量树脂颗粒的基于体积的50%累积粒径。树脂颗粒的玻璃化转变温度优选为40℃以上且120℃以下,更优选为50℃以上且100℃以下。树脂颗粒的玻璃化转变温度(℃)可以用差示扫描量热计(DSC)测量。树脂颗粒不需要包括任何着色材料。
[0095] [水性介质]
[0096] 墨是至少包括水作为水性介质的水性墨。可以将作为水或者水与水溶性有机溶剂的混合溶剂的水性介质引入到墨中。优选使用去离子水或离子交换水作为水。水性墨中水的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为50.0质量%以上且95.0质量%以下。此外,水性墨中水溶性有机溶剂的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为2.0质量%以上且45.0质量%以下。可用于喷墨用墨的溶剂,例如醇类、(聚)亚烷基二醇类、二醇醚类、含氮化合物类和含硫化合物类,可各自用作水溶性有机溶剂。水溶性有机溶剂可以单独使用或以其组合使用。水溶性有机溶剂不应包括“表面活性剂”。
[0097] [水溶性烃化合物]
[0098] 要引入到墨中的水溶性有机溶剂优选含有特定的水溶性烃化合物。水溶性烃化合物是具有3个以上的碳原子的烃链的化合物,该化合物被各自选自由羟基、氨基、和阴离子性基团组成的组中的2个以上的亲水性基团取代。然而,烃链可能被磺酰基或醚基中断。当烃链的碳原子数为3或4时,亲水性基团包括阴离子性基团或烃链被磺酰基中断。
[0099] 在本发明中,将以在25℃下墨中烃化合物的含量溶解在水中状态下的烃化合物定义为“水溶性的”。即,该化合物在25℃下在水中的溶解度大于其在墨中的含量。烃链被磺酰基或醚基中断的事实意味着磺酰基(‑S(=O)2‑)或醚基(‑O‑)存在于烃链的中间。水溶性烃化合物具有氢结合性基团,如羟基、氨基、阴离子性基团、磺酰基和醚基。因此,使用包含烃化合物的墨可以抑制其上记录有图像的记录介质的起皱或卷曲。具有碳原子数量相对少(3或4个碳原子)的烃链的一般烃化合物倾向于具有小分子量,因此具有低蒸汽压。然而,上述水溶性烃化合物具有氢结合性阴离子性基团或其烃链被磺酰基中断。因此,由于分子间或分子内的相互作用使该化合物难以蒸发,因此保留在用于构成记录介质的纤维之间,以表现出对起皱或卷曲的抑制作用。水溶性烃化合物在墨中的含量(质量%)相对于墨的总质量优选为1.0质量%以上且20.0质量%以下。
[0100] 用于形成水溶性烃化合物的烃链的碳原子数优选为3以上且50以下,更优选为3以上且10以下。阴离子性基团的实例可以包括磺酸基团和羧酸基团。水溶性烃化合物的具体实例可以包括:链烷二醇类,例如1,5‑戊二醇和1,6‑己二醇;氨基酸,例如丙氨酸、β‑丙氨酸、三甲基甘氨酸、酰氨基硫酸(amidosulfuric acid)(别名:氨基磺酸)、氨基甲磺酸、磺酸(别名:2‑氨基乙磺酸)、氨基甲酸、甘氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、磺胺酸或上述任意酸的盐、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、色氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸和精氨酸;磺酰基化合物类,例如双(2‑羟乙基)砜;亚烷基二醇类,例如三甘醇、四甘醇、三丙二醇和数均分子量为约200至约1,000的聚乙二醇;以及糖类,如山梨醇、D‑山梨醇、木糖醇、海藻糖、果糖和D(+)‑木糖。水溶性烃化合物可单独使用或以其组合使用。
[0101] [其它组分]
[0102] 除了上述组分之外,根据需要墨可以包括各种添加剂,例如消泡剂、表面活性剂、pH调节剂、粘度改变剂、防锈剂、防腐剂、杀真菌剂、抗氧化剂和抗还原剂。然而,墨优选不含用于稍后描述的反应液中的反应剂。
[0103] [墨的物理性质]
[0104] 墨是施加至喷墨系统的水性墨。因此,从可靠性的观点,优选适当控制墨的物理性质值。具体而言,墨在25℃下的静态表面张力优选为20mN/m以上且60mN/m以下。从在墨定影时使蜡均匀地存在于记录介质上以抑制高水平的光泽感变化的观点,墨在25℃下的静态表面张力更优选为35mN/m以下,特别优选为25mN/m以上且35mN/m以下。此外,墨在25℃下的粘度优选为1.0mPa·s以上且10.0mPa·s以下。墨在25℃下的pH优选为7.0以上且9.5以下,更优选为8.0以上且9.5以下。
[0105] (反应液)
[0106] 本发明的记录方法优选进一步包括,在墨施加步骤之前,将含有与水性墨反应的反应剂的含水反应液施加到记录介质的反应液施加步骤。以下详细描述在反应液等中使用的各个组分。
[0107] [反应剂]
[0108] 使反应液与墨接触以与墨反应,从而使墨中的组分(如树脂、用于分散蜡的分散剂和自分散颜料等具有阴离子性基团的组分)聚集。反应液含有反应剂。当反应剂存在时,在记录介质中墨和反应剂之间接触时,墨中具有阴离子性基团的组分的存在状态不稳定,因此可以促进墨的聚集。反应剂的实例可以包括:多价金属离子;阳离子性组分,例如阳离子性树脂;和有机酸。反应剂可以单独使用或以其组合使用。
[0109] 形成多价金属盐的多价金属离子的实例可以包括:二价金属离子,例如Ca2+、Cu2+、2+ 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 3+ 3+ 3+
Ni 、Mg 、Sr 、Ba 和Zn ;以及三价金属离子,如Fe 、Cr 、Y 和Al 。由彼此结合的多价金属离子和阴离子构成的水溶性多价金属盐(可以是水合物)可用于将多价金属离子引入到‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑
反应液中。这种阴离子的实例可以包括:无机阴离子,例如Cl 、Br 、I 、ClO 、ClO2 、ClO3 、‑ ‑ ‑ 2‑ 2‑ ‑ 3‑ 2‑ ‑ ‑
ClO4 、NO2 、NO3 、SO4 、CO3 、HCO3 、PO4 、HPO4 和H2PO4 ;以及有机阴离子,例如HCOO 、‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑
(COO)2、COOH(COO)、CH3COO 、CH3CH(OH)COO、C2H4(COO)2、C6H5COO 、C6H4(COO)2和CH3SO3 。
当多价金属离子用作反应剂时,其在反应液中以多价金属盐计的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为1.0质量%以上且20.0质量%以下。在本说明书中,当多价金属盐是水合物时,反应液中的“多价金属盐的含量(质量%)”是指通过除去用作水合物的水而获得的“多价金属盐的酐的含量(质量%)”。
[0110] 含有有机酸的反应液在酸性区域(pH小于7.0,优选pH为2.0至5.0)具有缓冲能力,以有效地将墨中存在的组分的阴离子性基团转化为酸型,从而使墨聚集。有机酸的实例可以包括:单羧酸,例如甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、苯甲酸乙醇酸、乳酸、水杨酸、吡咯羧酸、呋喃羧酸、吡啶甲酸、烟酸、噻吩羧酸、乙酰丙酸和香豆酸、及其盐;二羧酸,如草酸丙二酸琥珀酸戊二酸己二酸、马来酸、富马酸、衣康酸、癸二酸、邻苯二甲酸、苹果酸和酒石酸、及其盐和氢盐;三羧酸,如柠檬酸和偏苯三酸,及其盐和氢盐;以及四羧酸,如均苯四酸及其盐和氢盐。当有机酸用作反应剂时,反应液中有机酸的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为1.0质量%以上且50.0质量%以下。
[0111] 阳离子性树脂的实例可以包括具有伯胺至叔胺的结构的树脂和具有季铵盐的结构的树脂。其具体实例可以包括具有例如乙烯基胺、烯丙基胺、乙烯基咪唑、乙烯基吡啶、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、乙烯亚胺、胍、二烯丙基二甲基氯化铵和烷基胺‑表氯醇缩合物的结构的树脂。为了提高在反应液中的溶解度,可以组合使用阳离子性树脂和酸性化合物,或者可以对阳离子性树脂进行季铵化处理。当阳离子性树脂用作反应剂时,反应液中阳离子性树脂的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为0.1质量%以上且10.0质量%以下。
[0112] [水性介质]
[0113] 反应液是至少含有水作为水性介质的水性反应液。用于反应液中的水性介质的实例可以包括与可以引入到上述墨中的水性介质的那些相同的实例。反应液中水溶性有机溶剂的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为1.0质量%以上且45.0质量%以下。水溶性有机溶剂优选含有上述特定水溶性烃化合物。反应液中水溶性烃化合物的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为1.0质量%以上且20.0质量%以下。另外,反应液中的水的含量(质量%)相对于反应液的总质量优选为50.0质量%以上且95.0质量%以下。
[0114] [其它组分]
[0115] 根据需要,反应液可以包含各种其它组分。其它组分的实例可以包括与可以引入到上述墨中的其它组分的那些相同的实例。然而,反应液优选不含蜡。
[0116] [反应液的物理性质]
[0117] 反应液是施加至喷墨系统的水性反应液。因此,从可靠性的观点,优选适当地控制反应液的物理性质值。具体而言,反应液在25℃下的表面张力优选为20mN/m以上且60mN/m以下。此外,反应液在25℃下的粘度优选为1.0mPa·s以上且10.0mPa·s以下。反应液在25℃下的pH优选为5.0以上且9.5以下,更优选为6.0以上且9.0以下。
[0118] <喷墨记录方法和喷墨记录设备>
[0119] 下面参照附图描述根据本发明一个实施方案的喷墨记录方法和可适当用于喷墨记录方法的喷墨记录设备。本实施方案的喷墨记录方法是包括从喷墨系统的记录头喷出上述墨以在记录介质上记录图像的方法。本实施方案的喷墨记录设备设置有上述墨和用于喷出墨的喷墨记录头。
[0120] 图1是示出本实施方案的喷墨记录设备100的示意性构造的实例的示意图。喷墨记录设备100是用含有与墨反应的反应剂的反应液和墨在记录介质上记录图像的喷墨记录设备。这里,通过以将反应液与墨一起使用的情况为例进行描述。然而,可以不使用反应液。X方向、Y方向和Z方向分别表示喷墨记录设备的宽度方向(总长度方向)、深度方向和高度方向。记录介质在X方向上输送。
[0121] 图1所示的实施方案的喷墨记录设备100包括:记录部1000;加热部2000;定影部3000;以及排纸部4000。在记录部1000中,各种液体通过液体施加装置1200施加到已经通过输送构件1300从供纸装置1400输送的记录介质1100。在加热部2000中,通过用加热装置
2100加热,将由施加到记录介质1100的液体形成的图像的液体组分蒸发并干燥。在定影部
3000中,定影构件3100与记录介质1100的包括图像的区域接触,以加热图像,从而促进图像定影至记录介质1100。之后,记录介质1100由排纸部4000的输送构件4100输送,并加载和贮存在记录介质贮存部4200中。这里,通过以包括加热部2000和定影部3000的构造为例进行描述。然而,根据记录条件(例如,墨和记录介质的种类以及记录速度),可以省略加热部或定影部。在后面描述的实施例中,不使用加热部2000和定影部3000进行记录。
[0122] 任何介质都可以用作记录介质1100。例如,如下所述的各自具有墨吸收性(渗透性)的此类记录介质可以各自用作记录介质1100:没有涂层的记录介质,例如普通纸、非涂布纸或合成纸;以及包括涂层的记录介质,例如光泽纸或版纸。此外,可以使用不具有渗透性的记录介质,如由例如聚氯乙烯(PVC)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等树脂材料形成2 2 2
的膜或片材。记录介质1100的基重(g/m)优选为30g/m以上且500g/m 以下,更优选为50g/
2 2
m以上且450g/m以下。
[0123] [记录部]
[0124] 记录部1000包括液体施加装置1200。液体施加装置1200包括反应液施加装置1201和墨施加装置1202。图1所示的反应液施加装置1201是使用喷墨系统的喷出头的单元的实例。除了喷出头之外,反应液施加装置可以通过利用凹印涂布机、胶版涂布机、模涂布机、或刮刀涂布机等来形成。反应液可以由反应液施加装置1201在施加墨之前施加,或者可以在墨施加之后施加,只要液体可以与记录介质1100上的墨接触即可。然而,为了在具有不同液体吸收特性的各种记录介质上记录高品质的图像,优选在施加墨之前施加反应液。喷墨系统的喷出头(记录头)用作墨施加装置1202。用作液体施加装置1200的喷出头的喷出系统的实例包括:包括用电‑热转换器在液体中引起膜沸腾以形成气泡,从而喷出液体的系统;以及包括用电‑机械转换器喷出液体的系统。其中,优选使用构造成通过热能的作用喷出水性墨的记录头。这种记录头也称为所谓的热头。在热头中,使用包含蜡和树脂颗粒的水性墨容易引起喷出稳定性方面的问题。然而,热头是优选的,因为采用本申请发明的构造可以抑制上述问题的发生。
[0125] 液体施加装置1200是以延伸方式在Y方向上设置的线型头,并且其喷出口排列在覆盖具有最大可用宽度的记录介质的图像记录区域的范围内。喷出头具有在其下侧(记录介质1100侧)形成有喷出口的喷出口表面(未示出)。喷出口表面以大约几毫米的微小距离面对记录介质1100。
[0126] 可以设置多个墨施加装置1202用于将各个颜色的墨施加到记录介质1100。例如,当用黄色墨、品红色墨、青色墨和黑色墨记录各个颜色的图像时,喷出上述四种墨的四个墨施加装置1202在X方向上并排设置。墨和反应液在下文中有时统称为“液体”。
[0127] 图2是示出液体施加装置的实例的透视图。图2所示的液体施加装置1200是线型头,并且在其中设置有喷出口阵列的多个喷出元件基板1203直线状排列。喷出元件基板1203各自在其中排列有多个喷出口阵列。
[0128] [输送系统]
[0129] 如图1所示,记录部1000包括液体施加装置1200和输送记录介质1100的输送构件1300。反应液和墨通过液体施加装置1200施加到由输送构件1300输送的记录介质1100的期望位置。各个液体施加装置接收绘图数据的图像信号,以将所需的反应液和墨施加到各个位置。尽管在图1中示出了输送带形式的输送构件1300,但是例如,只要正齿轮(spur)或输送滚筒具有输送记录介质1100的功能,就可以使用正齿轮或输送滚筒。可以固定记录介质
1100的构件可以用作输送构件1300,以提高输送精度。其具体实例可以包括:包括在输送构件1300中设置孔,并从记录介质1100的背面侧吸引记录介质1100以固定该介质的方法;以及包括由合适的材料形成输送构件1300并静电吸附记录介质1100以固定介质的方法。
[0130] [加热部]
[0131] 如图1所示,加热部2000包括加热装置2100和输送构件2200。通过施加反应液和墨而在其上记录有图像的记录介质1100在由输送构件2200输送的同时被加热装置2100加热。因此,图像的液体组分蒸发和干燥。记录方法优选地还包括在墨施加步骤和定影步骤之间的干燥步骤,该干燥步骤使已经施加有墨的记录介质经受非接触加热以干燥墨。这种干燥步骤的存在可以有效地抑制记录介质1100的变形(起皱或卷曲)。
[0132] 加热装置2100可以具有任何构造,只要该装置能够加热记录介质1100即可。可以各自使用传统已知的各种装置,例如暖干燥器和加热器。其中,就安全性和能量效率而言,优选利用非接触型加热器,例如电热丝和红外加热器。此外,利用以下机构容易提高干燥效率:该机构在其中内置用于将加热的气体喷射到记录介质1100上的风扇,并向其吹送温风。
[0133] 关于用于加热的方法,记录介质1100可以从已施加有反应液和墨的表面一侧加热,可以从其背面侧加热,或者可以从两面加热。可以将加热功能赋予输送构件2200。尽管在图1中示出了输送带形式的输送构件2200,但是例如,只要正齿轮或输送滚筒具有输送记录介质1100的功能,就可以利用正齿轮或输送滚筒。
[0134] [定影部]
[0135] 如图1所示,在定影部3000中,记录介质1100由输送构件3200输送。此外,定影构件3100与记录介质1100在介质被加压的状态下接触,以加热施加到记录介质1100的液体,例如反应液和墨。因此,可以将图像定影到记录介质1100。在反应液和墨的液体组分渗透到在其上记录有图像的记录介质1100中并且它们通过加热部2000从记录介质1100蒸发之后,反应液和墨在定影部3000中定影以完成图像。当记录介质1100在夹持在定影构件3100和输送构件3200之间的状态下被加热和加压时,记录介质1100上的图像和定影构件3100彼此紧密接触,因此图像定影到记录介质。当使用如包含树脂颗粒和着色材料的墨等液体时,树脂颗粒借助主要通过定影部3000加热而软化以形成膜,因此着色材料可以结合到记录介质1100上。
[0136] 加热定影构件3100的方法可以是例如包括在驱动用作定影带的定影构件3100的各个辊内部设置热源例如卤素加热器以加热构件的系统。此外,该方法可以是例如包括在不同于定影构件3100的位置设置热源例如红外加热器以加热构件的系统。此外,这些系统可以相互组合。
[0137] [排纸部]
[0138] 图像记录之后的记录介质1100贮存在排纸部4000中(图1)。具体地,记录后的记录介质1100由输送构件4100输送,以最终在加载状态下贮存在记录介质贮存部4200中。可以设置两个以上的记录介质贮存部4200用于例如分别贮存不同的记录物。
[0139] [实施例]
[0140] 下面通过实施例和比较例更详细地描述本发明。在不脱离本发明要旨的情况下,本发明决不限于以下实例。除另有说明外,有关组分的量的描述的“份”和“%”均以质量计。
[0141] <反应液的制备>
[0142] 将表1中所示的各个组分(单位:%)混合并充分搅拌,随后用孔径为3.0μm的醋酸纤维素过滤器(Advantec制造)在加压下过滤。由此,制备各反应液。在表1中,术语“CATIOMASTER PDT‑2”表示由Yokkaichi Chemical Co.,Ltd.制造的胺‑表氯醇缩合型聚合物水溶液(阳离子性树脂含量:60.0%)的产品名称。表1中所示的术语“ACETYLENOL E100”表示由Kawaken Fine Chemicals Co.,Ltd.制造的表面活性剂的产品名称。
[0143] 表1
[0144] 反应液的组成
[0145]
[0146] <颜料分散液的制备>
[0147] (颜料分散液1)
[0148] 向通过将5.0g浓盐酸溶解在5.5g离子交换水中得到的溶液在该溶液冷却至5℃的状态下,添加1.5克4‑氨基邻苯二甲酸。接下来,将容纳有该溶液的容器装入浴中,通过搅拌溶液建立溶液温度始终保持在10℃以下的状态。向该溶液中添加通过将0.9g亚硝酸钠在5℃下溶解于9.0g离子交换水中获得的溶液。将所得溶液进一步搅拌15分钟,然后在搅拌下向其中添加6.0g颜料(炭黑)。之后,将混合物进一步搅拌15分钟。用滤纸(产品名称:
STANDARD FILTER PAPER No.2;由Advantec制造)过滤所得浆料,然后用水充分洗涤其颗粒,随后在110℃的烘箱中干燥。之后,通过离子交换法用钾离子取代钠离子,以制备其中‑C6H4‑(COOK)2基团键合到颜料颗粒的表面的自分散颜料。向自分散颜料添加适量的离子交换水,以提供颜料分散液1。颜料分散液1中颜料(炭黑)的含量为20.0%。
[0149] (颜料分散液2)
[0150] 除了颜料改变为C.I.颜料蓝15:3以外,通过与上述制备颜料分散液1的方法相同的步骤制备自分散颜料。向自分散颜料添加适量的离子交换水,提供颜料(C.I.颜料蓝15:3)含量为20.0%的颜料分散液2。
[0151] (颜料分散液3)
[0152] 准备酸值为150mgKOH/g、重均分子量为8,000的苯乙烯‑丙烯酸乙酯‑丙烯酸共聚物(树脂1)。用摩尔量等于酸值的氢氧化钾中和20.0份树脂1,然后添加适量的纯水。由此,制备树脂含量(固含量)为20.0%的树脂1的水溶液。将10.0份颜料(C.I.颜料蓝15:3)、15.0份树脂1的水溶液和75.0份纯水混合以提供混合物。将所得混合物和200份各自直径为0.3mm的氧化锆珠装入间歇式立式砂磨机(AIMEX Co.,Ltd.制造)中,分散5小时,同时用水冷却。将分散的产物离心以除去粗颗粒,随后用孔径为3.0μm的醋酸纤维素过滤器(Advantec制造)在加压下过滤。由此,制备颜料(C.I.颜料蓝15:3)含量为20.0%、树脂分散剂(树脂1)含量为10.0%的颜料分散液3。
[0153] (颜料分散液4)
[0154] 除了颜料改变为C.I.颜料紫19和C.I颜料红122的固溶体颜料以外,通过与上述制备颜料分散液3的方法相同的步骤制备颜料(C.I.颜料紫19和C.I.颜料红122的固溶体颜料)的含量为20.0%且树脂分散剂(树脂1)的含量为10.0%的颜料分散液4。
[0155] (颜料分散液5)
[0156] 除了颜料改变为C.I.颜料红150以外,通过与上述制备颜料分散液3的方法相同的步骤制备颜料(C.I.颜料红150)的含量为20.0%且树脂分散剂(树脂1)的含量为10.0%的颜料分散液5。
[0157] (颜料分散液6)
[0158] 除了颜料改变为C.I.颜料黄74以外,通过与上述制备颜料分散液3的方法相同的步骤制备颜料(C.I.颜料黄74)的含量为20.0%且树脂分散剂(树脂1)的含量为10.0%的颜料分散液6。
[0159] (颜料分散液7)
[0160] 除了颜料改变为炭黑以外,通过与上述制备颜料分散液3的方法相同的步骤制备其中颜料(炭黑)的含量为20.0%且树脂分散剂(树脂1)的含量为10.0%的颜料分散液7。
[0161] <分散剂的准备>
[0162] 准备下述分散剂1~16作为分散蜡的分散剂。下列非离子性分散剂中的术语“EO数”和“PO数”分别指环氧乙烷和环氧丙烷的加成摩尔数(重复单元数)。·分散剂1:非离子性分散剂;聚氧丙烯丁基醚(PO数:4,HLB值:11.5)
[0163] ·分散剂2:非离子性分散剂;聚氧丙烯十六烷基醚(PO数:10,HLB值:10.0)·分散剂3:非离子性分散剂;聚氧乙烯十六烷基醚(EO值:8,HLB值:11.9)·分散剂4:非离子性分散剂;聚氧乙烯十六烷基醚(EO值:10,HLB值:12.9)·分散剂5:非离子性分散剂;聚氧乙烯十六烷基醚(EO值:20,HLB值:15.7)·分散剂6:非离子性分散剂;聚氧乙烯油烯基醚(EO值:30,HLB值:16.6)·分散剂7:非离子性分散剂;聚氧乙烯山萮基醚(EO值:20,HLB值:14.6)·分散剂8:非离子性分散剂;聚氧乙烯山萮基醚(EO值:6,HLB值:9.0)·分散剂9:非离子性分散剂;聚氧乙烯十六烷基醚(EO值:4,HLB值:8.4)·分散剂10:非离子性分散剂;聚氧乙烯十六烷基醚(EO值:50,HLB值:18.0)·分散剂11:非离子性分散剂;聚氧乙烯肉豆蔻基醚(EO值:50,HLB值:18.2)·分散剂12:阴离子性分散剂;聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐(产品名称:
“Newcol2320‑SN”,Nippon Nyukazai Co.,Ltd.制造)
[0164] ·分散剂13:阴离子性分散剂;聚氧乙烯烷基醚磷酸盐(产品名称:“NIKKOL DDP‑8”,Nikko Chemicals Co.,Ltd.制造)
[0165] ·分散剂14:阴离子性分散剂;褐煤酸钾
[0166] ·分散剂15:阴离子性分散剂;异构化亚油酸(具有共轭结构的亚油酸,CAS编号:67701‑06‑8)
[0167] ·分散剂16:阴离子性分散剂;乙烯‑丙烯酸共聚物
[0168] (分散剂16的制备方法)
[0169] 用常规方法合成由乙烯和丙烯酸形成的共聚物,并用摩尔量等于其酸值的中和剂中和。此外,离子交换水在减压下蒸发至干燥。由此,得到固体分散剂16。分散剂16的酸值为120mgKOH/g,重均分子量为8,000。
[0170] <蜡颗粒的水分散液的制备>
[0171] 混合表2(表2‑1至表2‑3)中所示的各组分(单位:份),接着适当调节温度和压力以分散蜡。由此,制备各自具有预定粒径的蜡分散体。然后,向分散体中添加适量的纯水,制备蜡颗粒的水分散液1~32,其每一者中蜡颗粒和分散剂的总含量为35.0%。在不引入蜡的情况下制备水分散液30。
[0172] 关于表2中所示的蜡颗粒1至4的细节描述如下。
[0173] ·蜡颗粒1:聚乙烯蜡(熔点:90℃)
[0174] ·蜡颗粒2:氧化聚烯烃蜡(熔点:100℃)
[0175] ·蜡颗粒3:费‑托蜡(熔点:90℃)
[0176] ·蜡颗粒4:石蜡(熔点:70℃)
[0177] 表2‑1
[0178] 蜡颗粒的水分散液的组成(份)
[0179]
[0180] 表2‑2
[0181] 蜡颗粒的水分散液的组成(份)
[0182]
[0183] 表2‑3
[0184] 蜡颗粒的水分散液的组成(份)
[0185]
[0186] <墨的制备>
[0187] 将表3(表3‑1至表3‑4)中列所示的各组分(单位:%)混合并充分搅拌,随后用孔径为3.0μm的醋酸纤维素过滤器(Advantec制造)在加压下过滤。其编号显示在表3上半部分的产品用作蜡颗粒的水分散液。墨在25℃下的静态表面张力(mN/m)显示为表3下部的墨特性。此外,示出了相对于各墨的总质量,蜡和分散剂的总含量(%)、蜡的含量A(%)、非离子性分散剂的含量B(%)和阴离子性分散剂的含量C(%)以及“(B+C)/A”的值(倍)和“C/B”的值(倍)。
[0188] 表3‑1
[0189] 墨的组成与性质
[0190]
[0191] 表3‑2墨的组成与性质
[0192]
[0193] 表3‑3
[0194] 墨的组成与性质
[0195]
[0196] 表3‑4
[0197] 墨的组成与性质
[0198]
[0199] <评价>
[0200] 将表4‑1和表4‑2所示种类的反应液(见表1)和墨(见表3)分别装入具有图1所示构造的喷墨记录设备100的反应液施加装置1201和墨施加装置1202中。当没有施加反应液时,没有反应液加载到反应液施加装置1201中。当用喷墨记录设备100将反应液施加到记录介质时,在记录介质上记录尺寸为1.6cm×10cm的实心图像,该图像具有7.5%的反应液记录任务和75%的墨记录任务。当用喷墨记录设备100没有将反应液施加到记录介质时,在记录介质上记录尺寸为1.6cm×10cm的实心图像,该图像具有75%的墨记录任务。通过调节输送构件1300的操作速度,将从施加反应液到施加墨的时间差调节到100毫秒。涂布纸(产品名称:“OK TOP COAT+”,由Oji Paper Co.,Ltd.制造)用作记录介质。
[0201] 在本实施例中,在以下条件下记录的图像定义为具有100%的记录任务:将各自质量为4.0ng的4个墨滴施加到尺寸为1/600英寸×1/600英寸的单位区域。在本实施例中,在以下项目各自的评价标准中,水平“AA”、“A”和“B”定义为可接受的水平,而水平“C”定义为不可接受的水平。评价结果示于表4‑1和表4‑2的评价栏。在比较例3中,在后述的光泽感变化的评价中,在图像和记录介质相互摩擦之后,实心图像从记录介质剥落。因此,没有进行光泽感变化的评价,并且在表4‑2的“光泽感变化”一栏中显示了符号“‑”。
[0202] (光泽感变化的抑制)
[0203] 在从记录完成经过10分钟后,在记录的实心图像上安装没有记录图像的记录介质2
(与记录中使用的相同的记录介质(白色背景))和表面压力为80g/cm 的砝码,随后将记录的实心图像和白色背景记录介质相互反复摩擦五次。之后,移除已经安装的白色背景记录介质和砝码,并目视观察实心图像,随后根据以下评价标准评价图像光泽感的变化。
[0204] AA:实心图像的光泽感没有发生变化。
[0205] A:实心图像的光泽感发生了变化,但发生在实心图像整体的5%以下。
[0206] B:实心图像的光泽感发生了变化,但是发生在实心图像整体的大于5%且50%以下。
[0207] C:实心图像的光泽感的变化处于引起问题的水平,因为这种变化发生在实心图像整体的大于50%。
[0208] (耐磨损性)
[0209] 将记录的图像放置在25℃和相对湿度为55%的环境下1小时。之后,用作为摩擦试验机II(Gakushin型)的耐摩擦试验机(产品名称:“AB‑301”,由Tester Sangyo Co.,Ltd.制造)按照JIS L0849在80g的负荷下摩擦记录图像的表面五次。将与在其上记录了图像的记录介质相同种类的记录介质作为评价用记录纸粘贴到摩擦(block)部分。目视观察摩擦试验后的图像表面和评价用记录纸的表面,随后根据以下评价标准评价图像的耐磨损性。
[0210] AA:图像定影至记录介质,以防止观察到记录介质的白色背景,并且在评价用记录纸上不存在污染。
[0211] A:图像定影至记录介质,以防止观察到记录介质的白色背景,并且在进行一次摩擦的时间点,评价用记录纸上不存在污染。然而,在进行五次摩擦后,评价用记录纸上存在污染。
[0212] B:图像定影至记录介质,以防止观察到记录介质的白色背景,但是在进行一次摩擦的时间点,评价用记录纸上存在污染。
[0213] C:图像从记录介质上剥落,显示记录介质的白色背景。
[0214] 表4‑1
[0215] 评价条件和结果
[0216]
[0217] 表4‑2
[0218] 评价条件和结果
[0219]
[0220] 根据本发明,本发明可以提供能够记录图像的喷墨用水性墨,该水性墨具有在商业印刷和工业印刷中所需的耐磨损性,并且当加载记录物并且它们的记录表面相互摩擦时,该水性墨抑制光泽感的变化。此外,根据本发明,可以提供使用水性墨的喷墨记录方法和喷墨记录设备。
[0221] 虽然已经参照示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明不限于所公开的示例性实施方案。权利要求的范围应当符合最宽泛的解释,以便涵盖所有此类修改以及等同的结构和功能。
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