專利名稱：噴墨記錄方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按需型噴墨記錄方法及裝置，該方法和裝置除了與打印數(shù)據(jù)一致地噴出黑色顏料的油墨或濃色顏料的油墨之外，還能噴出相同顏色的淡色顏料的油墨，通過在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄。
這樣的噴墨記錄裝置按照下述方式記錄，即，一邊使記錄頭沿著被記錄材料的輸送方向(副掃描方向)和垂直方向(主掃描方向)進(jìn)行串行掃描，一邊使墨滴從多個(gè)噴墨記錄噴嘴(下文稱噴嘴)噴出，另一方面，在被記錄時(shí)將被記錄材料按照與記錄間隙相等的量間歇地輸送，從而在被記錄材料上順次地進(jìn)行記錄。這種記錄方式是根據(jù)記錄信號(hào)將油墨直接噴出到被記錄材料上，因此，作為高速而且簡(jiǎn)易和廉價(jià)的記錄方式已獲得廣泛應(yīng)用，除此之外，它還具有使用普通紙也可以記錄的優(yōu)點(diǎn)，因此人們對(duì)其前景抱有很大的期望。
另外，由于具有多種顏色的記錄頭，因此可以達(dá)到全色化和獲得高質(zhì)量的圖像，并且也能容易地與所謂照片(photo)圖像相對(duì)應(yīng)。在這類噴墨記錄裝置的場(chǎng)合，一般可以使用與黑(B)、黃(Y)、深品紅(M)、深青(C)、淡品紅(photo magenta)(PM淡品紅)和淡青(PC淡青)共6種顏色相對(duì)應(yīng)的6種記錄頭和墨盒。
可是，在傳統(tǒng)的噴墨記錄裝置中，作為油墨，一般使用由各種水溶性染料溶解于水或水與有機(jī)溶劑的混合液中而形成的油墨。然而，在使用水溶性染料的場(chǎng)合，由于這些水溶性染料本身固有的耐光性差，因此其記錄圖像的耐光性在多數(shù)情況下都有問題。
已經(jīng)查明，油墨的退色現(xiàn)象是由于油墨中含有的色素分子發(fā)生光分解或過氧化而引起的。并且可以認(rèn)為，在氧的存在下，氧分子加速了光化學(xué)反應(yīng)。該反應(yīng)是經(jīng)過下述式(1)至式(4)所示階段的反應(yīng)(在P.Douglas，M.Towsend and R.Persico，J.Am.Chem.Soc.105，3388(1983)等中有記載)。
(2)
(3)(4)其中，DYE表示染料，1(3)表示一重項(xiàng)(三重項(xiàng))狀態(tài)，另外，*表示激發(fā)狀態(tài)。
因此，如果將色素分子與氧分子盡可能地分隔開，就能避免色素分子的光分解或過氧化，從而可以期待油墨耐光性的提高。
例如，對(duì)于色素分子凝集的顏料，通過降低色素分子與氧分子接觸的比例，就能較好地提高其耐光性，因此在近年來有較多人提出了使用顏料的噴墨記錄裝置。例如在特開昭56-147871號(hào)公報(bào)等中提出了一種利用高分子分散劑將顏料分散的含水顏料油墨。
然而，在含顏料的油墨，即顏料油墨中，在長(zhǎng)時(shí)期的保存中，顏料沉淀到墨盒的底部，因此存在由于油墨濃度的變化而導(dǎo)致記錄濃度變化的可能性，另外，還會(huì)在油墨通路中或噴嘴內(nèi)引起堵塞，造成油墨的噴出不良，或者，對(duì)于利用熱能來在油墨中產(chǎn)生氣泡，并基于氣泡的生成來噴出油墨的加熱式噴墨記錄裝置來說，很可能在噴出油墨時(shí)發(fā)生焦化等不適宜的情況。
另外，象上述那樣的淡品紅、淡青等淡油墨，雖然其保存穩(wěn)定性優(yōu)良，但是其耐光性很可能會(huì)顯著降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述存在的問題，其目的是要提供一種噴墨記錄方法及裝置，所述噴墨記錄方法及裝置不僅能夠形成耐光性好的彩色圖像，而且還能防止長(zhǎng)期保存后的記錄濃度變化以及油墨的噴出不良或焦化等不希望情況的發(fā)生。
也就是說，本發(fā)明涉及一種噴墨記錄方法，該方法使用多種顏色的顏料油墨，通過將該油墨噴出以便在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，其特征在于，對(duì)于該顏色中的至少一種顏色，使用一種顏料濃度相對(duì)較高的濃顏料油墨和一種顏料濃度相對(duì)較低的淡顏料油墨，該淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于該濃顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑。
另外，本發(fā)明涉及一種噴墨記錄裝置，該裝置具有用于將多種顏色的顏料油墨分別噴出的多個(gè)噴墨記錄頭，通過在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，其特征在于，該裝置對(duì)于該顏色中的至少一種顏色具備兩個(gè)噴墨記錄頭，其中的一個(gè)噴墨記錄頭用于噴出顏料濃度相對(duì)較高的濃顏料油墨，另一個(gè)噴墨記錄頭用于噴出顏料濃度相對(duì)較低的淡顏料油墨，該淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于該濃顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑。
圖2是用于說明本發(fā)明記錄裝置實(shí)例的主要部分的放大圖。
圖3是用于說明本發(fā)明記錄裝置實(shí)例的托架結(jié)構(gòu)的立體圖。
圖4是用于說明本發(fā)明記錄裝置實(shí)例的噴墨記錄頭結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明人對(duì)上述技術(shù)課題進(jìn)行了深入研究，推測(cè)其原因?yàn)轭伭系臐舛燃傲健?br> 也就是說，在高濃度的顏料油墨中，顏料粒子相互間的碰撞次數(shù)增加，因此顏料容易聚集。另外，對(duì)于含有大粒徑顏料粒子的油墨來說，粒子的表面積相對(duì)于體積的比例較小，因此使得粒子之間的排斥力變小，從而容易相互聚集。結(jié)果使得沉淀或堵塞等各種問題更容易發(fā)生。
相反，在低濃度油墨的情況下，顏料粒子的濃度較稀，粒子相互間的聚集變少，因此難以發(fā)生大粒徑化，這樣雖然可以獲得良好的保存穩(wěn)定性，但是顏料粒子在被記錄材料上特別稀疏地噴出，因此使得在被記錄材料上與氧分子接觸的顏料粒子的比例增加，從而容易導(dǎo)致抗氧化性降低。
因此，本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，顏料濃度與顏料粒徑處于適當(dāng)關(guān)系的上述本發(fā)明可以獲得上述顯著效果。
在本發(fā)明中，使用上述濃顏料油墨和淡顏料油墨的顏色，優(yōu)選是品紅和/或青色。這時(shí)，可以將濃顏料油墨制成濃品紅色油墨和/或濃青色油墨，與此相對(duì)應(yīng)，可以將上述淡顏料油墨制成淡青色油墨和/或淡品紅色油墨。
另外，在上述淡顏料油墨中含有的顏料的平均粒徑優(yōu)選為100nm或100nm以上至小于500nm，特別優(yōu)選是100nm或100nm以上至小于200nm。另外，在上述濃顏料油墨中含有的顏料的平均粒徑優(yōu)選50nm或50nm以上至小于100nm，特別優(yōu)選是50nm或550nm以上至小于75nm。
應(yīng)予說明，在本發(fā)明中，平均粒徑是指數(shù)平均粒徑，作為測(cè)定裝置，可以舉出由大塚電子株式會(huì)社制的ELSS00型激光ζ電位測(cè)定器。
進(jìn)而，在本發(fā)明中，優(yōu)選利用由加熱器產(chǎn)生的熱能來使上述油墨中產(chǎn)生氣泡，借助于氣泡生成時(shí)產(chǎn)生的壓力來噴出該油墨。
下面參照附圖來更詳細(xì)地說明本發(fā)明的噴墨記錄裝置的一種實(shí)施方式，但是本發(fā)明不受該實(shí)施方式的限定，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的目的，各構(gòu)成要素都可以用代替物來置換。
此處示出的噴墨記錄裝置是一種按需型的噴墨記錄裝置，它具有一個(gè)掃描裝置，該掃描裝置使噴墨記錄頭沿著與被記錄材料的輸送方向相垂直的方向進(jìn)行掃描，在上述噴墨記錄頭中，與各顏色相對(duì)應(yīng)的多個(gè)噴墨記錄噴嘴沿著被記錄材料的輸送方向直列地設(shè)置，這些噴嘴將黑色顏料油墨、濃彩色顏料的油墨以及相同顏色的淡彩色顏料的油墨噴出，如此通過在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，在淡彩色顏料油墨的顏料中含有的顏料粒子的平均粒徑分別大于相同顏色的濃彩色顏料油墨中含有的顏料粒子的平均粒徑。


圖1是用于說明本發(fā)明噴墨記錄裝置一個(gè)實(shí)例的斜視圖。放置在供紙盤1上的被記錄材料隨著打印工作開始同時(shí)向下方輸送，由圖中未示出的噴墨記錄頭的作用形成油墨圖像后，從排紙盤2將紙排出。
圖2是用于說明本實(shí)施方式的噴墨記錄裝置的主要部分的立體圖。托架11通過托架驅(qū)動(dòng)帶14而被托架驅(qū)動(dòng)馬達(dá)13驅(qū)動(dòng)，沿著托架驅(qū)動(dòng)導(dǎo)軌15，與被記錄材料12的輸送方向相垂直地移動(dòng)。該被記錄材料由圖中未示出的送紙馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的輸送輥17輸送，而該送紙馬達(dá)和上述托架驅(qū)動(dòng)馬達(dá)則由圖中沒有示出的控制電路控制其動(dòng)作。噴出恢復(fù)部16具有圖中未示出的噴出恢復(fù)泵，當(dāng)它與噴墨記錄頭接觸時(shí)，由圖中未示出的恢復(fù)泵將油墨吸上來。
圖3是從被記錄材料方向觀察的本實(shí)施方式的托架部分的放大圖。為了噴出油墨，使用黑色(B)、黃色(Y)、品紅(M)、青色(C)以及顏色與紅和青相同但其顏料濃度分別較前者淡的淡品紅和淡青六種油墨，給每一種油墨設(shè)置一個(gè)噴墨記錄頭18。油墨液滴設(shè)置在噴墨記錄頭18上，由噴嘴19將其噴出。給每一種油墨設(shè)置64支噴嘴19。
除了淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于濃顏料油墨中所含的顏粒粒子的平均粒徑以外，本發(fā)明中所用顏料油墨的組成及其調(diào)整方法不受本發(fā)明的限制，可以適用公知的技術(shù)。
對(duì)顏料油墨中的顏料濃度沒有特別限制，但是，在濃顏料油墨的場(chǎng)合，相對(duì)于油墨總量，顏料濃度優(yōu)選10質(zhì)量％或10質(zhì)量％以下，特別優(yōu)選5質(zhì)量％或5質(zhì)量％以下。在淡顏料油墨的場(chǎng)合，例如優(yōu)選為濃顏料油墨中的顏料濃度的1/4或1/4以下，特別優(yōu)選1/6或1/6以上至1/4或1/4以下，更優(yōu)選為1/4左右。
對(duì)適用于本發(fā)明中的顏料種類沒有特殊限定，例如可以使用下列的顏料。
作為黑色油墨用顏料，可以使用按加熱爐法、煙道法制造的炭黑；No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、No.2200B(以上為三菱化成社制)；RAVEN1255(Columbian Carbon公司制)；REGAL400R、REGAL330R、REGAL660R、MOGULL(Cabot公司制)；Color Black FW1、Color Black FW18、Color Black S170、ColorBlack S150、Printex35、Printex U(Degussa公司制)等的市售品。
作為黃色油墨，可以使用C.I.顏料黃1、C.I.顏料黃2、C.I顏料黃3、C.I.顏料黃13、C.I.顏料黃16、C.I.顏料黃74、C.I.顏料黃83等市售品。
作為高濃度/低濃度品紅色油墨，可以使用C.I.顏料紅5、C.I.顏料紅7、C.I顏料紅12、C.I.顏料紅48(Ca)、C.I.顏料紅48(Mn)、C.I.顏料紅57(Ca)、C.I.顏料紅112、C.I.顏料紅122等市售品，但是在高/低濃度油墨中可以使用不同的顏料品種。
作為高濃度/低濃度青色油墨使用的顏料，可以使用C.I.顏料藍(lán)1、C.I.顏料藍(lán)2、C.I.顏料藍(lán)3、C.I.顏料藍(lán)153、C.I.顏料藍(lán)16、C.I.顏料藍(lán)22、C.I.Vat藍(lán)4、C.I.Vat藍(lán)6122等市售品，但是在高/低濃度油墨中可以使用不同的顏料品種。
另外，為了提高這些顏料的潤(rùn)濕性，也可以對(duì)其進(jìn)行表面處理等。
另外，作為堿溶性樹脂，只要是在溶解有堿性物質(zhì)的水溶液中為可溶的樹脂即可，其余沒有特殊限定，但是在可以作為上述顏料的分散劑使用的堿溶性樹脂中，從顏料的分散穩(wěn)定性方面考慮，優(yōu)選是重均分子量在100或100以上至20,000或20,000以下的樹脂，特別優(yōu)選是在2,000或2,000以上至15,000或15,000以下的樹脂。具體地可以舉出由選自苯乙烯、苯乙烯衍生物、乙烯基萘衍生物、α，β-乙烯性不飽和羧酸的脂肪族醇酯等；丙烯酸、丙烯酸衍生物、馬來酸、馬來酸衍生物、衣康酸、衣康酸衍生物、富馬酸、富馬酸衍生物等中的至少兩種或兩種以上的單體形成的嵌段共聚物、接枝共聚物或無規(guī)共聚物等。
另外，作為可使上述堿溶性樹脂溶解于水中的堿性物質(zhì)，可以使用單乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、乙基單乙醇胺、乙基二乙醇胺、單異丙醇胺、二異丙醇胺、三異丙醇胺等的鏈烷醇胺或氨等有機(jī)胺，或者氫氧化鉀、氫氧化鈉等無機(jī)堿類。
另外，在本發(fā)明的油墨中適宜的水性介質(zhì)優(yōu)選是水和水溶性有機(jī)溶劑形成的混合溶劑，作為水，不是含有各種離子的普通水，優(yōu)選使用離子交換水(去離子水)。
另外，作為能夠并用的任意溶劑成分，有能夠與水混合使用的水溶性有機(jī)溶劑，例如可以舉出碳原子數(shù)1～4的烷醇類、酰胺類、酮類或酮醇類、醚類、聚亞烷基二醇類，亞烷基部分的碳原子數(shù)為2～6的亞烷基二醇類、多元醇的低級(jí)烷基醚類等。
在眾多的水溶性有機(jī)溶劑中，優(yōu)選二甘醇等多元醇、三甘醇單甲基(或乙基)醚等多元醇的低級(jí)烷基醚。
另一方面，為了將顏料分散，優(yōu)選使用分散機(jī)，但是，作為分散機(jī)，如果是一般使用的分散機(jī)可以使用任何一種，例如可以舉出球磨機(jī)、輥磨機(jī)、砂磨機(jī)等。作為用于獲得具有所需粒度分布的顏料分散體的方法，可以使用任何一種公知技術(shù)。
圖4是用于說明墨盒的噴墨記錄頭一實(shí)例的剖面圖。在上述噴墨記錄頭內(nèi)設(shè)置有共有(common)儲(chǔ)液室(墨盒)20。優(yōu)選共有儲(chǔ)液室內(nèi)具有油墨吸收體，作為油墨吸收體的材料，優(yōu)選使用聚氨酯。調(diào)整好的顏料油墨貯存在該墨盒內(nèi)。在黑色、黃色、深品紅色和深青色油墨用的墨盒中貯存著含有平均粒徑在50nm或50nm以上至小于100nm的顏料的各色油墨，另外在淡品紅色和淡青色的墨盒中貯存著含有平均粒徑在100nm或100nm以上至小于500nm的顏料的淡品紅色油墨和淡青色油墨。
通過設(shè)置在油墨流路21內(nèi)的加熱器22的發(fā)熱，生成氣泡，通過這些氣泡的作用使油墨從噴墨記錄噴嘴19噴出。
下面通過實(shí)施例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。
(高濃度用顏料分散液的制備)堿溶性樹脂苯乙烯-丙烯酸共聚物(重均分子量5000) 5.0份單乙醇胺 1.0份去離子水 68.0份二甘醇 5.0份應(yīng)予說明，在本說明書中出現(xiàn)“份”或“％”的場(chǎng)合，如無特別說明，皆以質(zhì)量為基準(zhǔn)。
將上述成分混合，在水浴中加溫至70℃，使樹脂成分完全溶解。向該溶液中加入顏料(顏料黃93)20份、異丙醇1.0份，預(yù)混合30分鐘，然后按下述條件進(jìn)行分散處理。
分散機(jī)砂磨機(jī)粉碎介質(zhì)鋯制珠粒，直徑1mm粉碎介質(zhì)填充率50％(體積)粉碎時(shí)間3小時(shí)接著進(jìn)行離心分離處理(12000rpm，約20分鐘)，除去粗大粒子，獲得了分散液。測(cè)定顏料平均粒徑，為93nm。
(高濃度顏料油墨的制備)該油墨可通過向上述高濃度用分散液中加入以下的成分，并調(diào)節(jié)成規(guī)定濃度來制備。顏料的平均粒徑為93nm。
上述分散液 15份甘油 10份二甘醇 15份30％堿溶性樹脂水溶液(苯乙烯-丙烯酸共聚物水溶液，平均分子量5000，單乙醇胺中和，中和率110％) 50份去離子水 10份(低濃度用顏料分散液的制備)除了將離心分離處理時(shí)間縮短為十幾分鐘之外，與高濃度顏料分散液同樣制備。測(cè)定顏料的平均粒徑，為174nm。
上述分散液 3份甘油 10份二甘醇 15份30％堿溶性樹脂水溶液(苯乙烯-丙烯酸共聚物水溶液，平均分子量5000，單乙醇胺中和，中和率110％)10份去離子水 42份[比較例1]除了改變分散條件，使高濃度顏料油墨中的顏料的平均粒徑為174nm以外，其余與實(shí)施例1同樣地配制高濃度顏料油墨。
將按上述方法獲得的實(shí)施例1的高濃度顏料油墨、比較例1的高濃度顏料油墨長(zhǎng)期放置，測(cè)定平均粒徑的變化。粒徑的測(cè)定使用大塚電子株式會(huì)社制的ELS800激光ζ電位測(cè)定器。

由上述結(jié)果可知平均粒徑大的比較例1的顏料粒子，由于相對(duì)于其體積的表面積變得相對(duì)較小，粒子間的排斥力弱，粒子相互之間容易聚集。結(jié)果，對(duì)于成為沉淀、堵塞等問題原因的顏料聚集，與實(shí)施例1的顏料粒子相比，以4倍以上的速度生成。由此，本發(fā)明提供一種噴墨記錄方法和裝置，所述噴墨記錄方法和裝置不僅能夠形成耐光性高的彩色圖像，還不易發(fā)生起因于高濃度顏料油墨的技術(shù)問題，可以防止發(fā)生在長(zhǎng)期保存后的記錄濃度變化、油墨噴出不良、焦化等不適宜情況。
權(quán)利要求
1.一種噴墨記錄方法，該方法使用多種顏色的顏料油墨，通過將該油墨噴出以便在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，其特征在于，對(duì)于該顏色中的至少一種顏色，使用一種顏料濃度相對(duì)較高的濃顏料油墨和一種顏料濃度相對(duì)較低的淡顏料油墨，所述淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于所述濃顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨記錄方法，其中，在所述淡顏料油墨中所含的顏料的平均粒徑為100nm或100nm以上至小于500nm。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨記錄方法，其中，在所述濃顏料油墨中所含的顏料的平均粒徑為50nm或50nm以上至小于100nm。
4.如權(quán)利要求1所述的噴墨記錄方法，其中，利用熱能來使所述油墨中產(chǎn)生氣泡，借助于該氣泡生成時(shí)產(chǎn)生的壓力將油墨噴出。
5.一種噴墨記錄裝置，該裝置具有用于將多種顏色的顏料油墨分別噴出的多個(gè)噴墨記錄頭，通過在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，其特征在于，該裝置對(duì)于多種顏色中的至少一種顏色具備兩個(gè)噴墨記錄頭，其中的一個(gè)噴墨記錄頭用于噴出顏料濃度相對(duì)較高的濃顏料油墨，另一個(gè)噴墨記錄頭用于噴出顏料濃度相對(duì)較低的淡顏料油墨，該淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于該濃顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑。
6.如權(quán)利要求5所述的噴墨記錄裝置，其中，所述淡顏料油墨中所含的顏料的平均粒徑為100nm或100nm以上至小于500nm。
7.如權(quán)利要求6所述的噴墨記錄裝置，其中，所述濃顏料油墨中所含的顏料的平均粒徑為50nm或50nm以上至小于100nm。
8.如權(quán)利要求5所述的噴墨記錄裝置，其中，所述噴墨記錄頭具有用于利用熱能來使上述油墨中產(chǎn)生氣泡的加熱器。
全文摘要
一種噴墨記錄方法，該方法使用多種顏色的顏料油墨，通過將該油墨噴出以便在被記錄材料上形成有色像素來進(jìn)行記錄，其特征在于，對(duì)于該顏色中的至少一種顏色，使用一種顏料濃度相對(duì)較高的濃顏料油墨和一種顏料濃度相對(duì)較低的淡顏料油墨，所述淡顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑大于所述濃顏料油墨中所含的顏料粒子的平均粒徑。
文檔編號(hào)C09D11/00GK1470390SQ0314825
公開日2004年1月28日 申請(qǐng)日期2003年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者河村英孝 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社