專利名稱：噴墨記錄油墨和圖像形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨記錄油墨，并且也涉及使用所述噴墨記錄油墨的墨盒、圖像形成 方法和圖像記錄物質(zhì)。
背景技術(shù)：
噴墨記錄已知為優(yōu)勢系統(tǒng)，這是因為它可以使用比其它記錄系統(tǒng)的過程更簡單的 過程容易地獲得全彩色圖像，并且通過簡單配置的裝置也能得到高分辨率的圖像。對于噴墨記錄，其中多種水溶性染料溶于水或水和無機(jī)溶劑的混合溶液的染料油 墨被用作噴墨記錄油墨。這些染料油墨具有優(yōu)異的透明色調(diào)，但是具有差的耐光性。與染 料油墨相比，炭黑或多種有機(jī)顏料置于其中的顏料油墨具有優(yōu)異的耐光性，并且因此已經(jīng) 積極地對這類染料油墨進(jìn)行研究。因為和染料不同，顏料不溶于水，重要的是將顏料以細(xì)粒狀態(tài)穩(wěn)定地分散在水中。 然而，這樣的分散體狀態(tài)不一定易于實現(xiàn)。特別是當(dāng)顏料分散系統(tǒng)的溫度條件(thermal condition)改變時，分散劑和顏料的吸附平衡受到干擾，這影響顏料顆粒之間的相互作 用。結(jié)果，油墨可能引起物理變化，和/或大量聚集物質(zhì)可能在長期儲存期間產(chǎn)生。物理變 化——特別是其粘度方面的改變——和/或聚集物質(zhì)的產(chǎn)生可能對油墨在墨噴打印機(jī)中應(yīng) 用是關(guān)鍵性的。這是因為物理變化和/或聚集物質(zhì)的產(chǎn)生成為引起噴墨頭(head)的性質(zhì) 的改變和/或噴嘴堵塞的因素，并且因此存在不能進(jìn)行正確印刷的情況。除這之外，盡管出 于提高圖像精確性的目的希望減少油墨的粒徑，但是小粒徑的顏料油墨傾向于引起顆粒聚 集，這取決于分散劑系統(tǒng)的選擇、分散方法等，并且因此不能總是確保穩(wěn)定的噴出。如上所 述，沒有提供任何解決所有上述問題的噴墨記錄油墨。為了防止噴嘴堵塞或提高色域(呈色范圍，color gamut)，必須減小使用的顏料的 平均粒徑。然而，在含有聚合物分散劑例如苯乙烯-丙烯酸共聚物苯丙樹脂(苯乙烯-丙 烯酸共聚物，styrene-acryl compolymer)或苯乙烯-馬來酸共聚物(參見專利文獻(xiàn)1)和 萘磺酸鈉-甲醛縮合物(參見專利文獻(xiàn)幻的任何油墨中，或含有表面活性劑例如聚乙二醇 烷基苯基醚(參見專利文獻(xiàn)幻、聚乙二醇烷基苯基醚硫酸酯(參見專利文獻(xiàn)4)和聚乙二醇 烷基苯基醚磷酸鹽(參見專利文獻(xiàn)幻的任何油墨中，顏料的平均粒徑較大，因此這些油墨 具有差的噴射穩(wěn)定性或液體穩(wěn)定性。此外，已經(jīng)提議將樹脂乳液加入到水性顏料油墨中，主要用于提高存儲穩(wěn)定性的 目的。除了該提議外，作為防止物理性質(zhì)改變和/或聚集物質(zhì)產(chǎn)生的提議，例如專利文獻(xiàn)6 公開了除去在長時期儲存期間產(chǎn)生的聚集物質(zhì)的方法，所述方法通過預(yù)先在50°C下加熱顏 料油墨100小時到500小時進(jìn)行。此外，專利文獻(xiàn)7中公開的技術(shù)通過在65°C至80°C下加 熱顏料、不溶性樹脂乳液和糖類0. 5小時到3小時，在短期內(nèi)實現(xiàn)該處理。專利文獻(xiàn)8公開 在長時期儲存之后粘度變化較少的油墨可以通過在60°C到180°C下加熱pH為8或更大的 顏料、水和多糖溶液提供。專利文獻(xiàn)9公開具有尖銳粒子大小分布、優(yōu)異光澤度和優(yōu)異顏色 再現(xiàn)性的油墨可以通過在35°C或更高溫度下加熱包含著色劑和樹脂的彩色細(xì)粒分散油墨提供。專利文獻(xiàn)10公開具有優(yōu)異的噴出穩(wěn)定性、充分的定影能力和充分的耐水性的噴墨油 墨通過限定聚氨酯樹脂的平均粒徑和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提供。專利文獻(xiàn)11公開圖像定影能 力、油墨存儲穩(wěn)定性和噴出穩(wěn)定性可以通過選擇一定的聚氨酯樹脂維持在期望的程度，即 使在顏料的粒徑在70nm到ISOnm的范圍內(nèi)時。專利文獻(xiàn)12公開了充分的圖像定影能力 和油墨儲存能力可以通過規(guī)定聚氨酯樹脂和顏料的比率、其配制的數(shù)量和顏料的粒徑來獲 得。專利文獻(xiàn)13公開充分的圖像定影能力可以通過限定聚氨酯樹脂的游離酸的酸值和油 墨的表面張力來獲得。專利文獻(xiàn)14公開圖像定影能力、油墨儲存穩(wěn)定性和噴出穩(wěn)定性可以 通過限定炭黑的初級粒徑和DBP吸油量、用包含樹脂乳液的油墨獲得，在所述樹脂乳液中 樹脂具有氨基甲酸乙酯鍵。然而，上述聚氨酯樹脂由于噴墨記錄油墨中含有的有機(jī)溶劑的作用傾向于聚集， 并且存在一些圖像定影能力、油墨儲存穩(wěn)定性和噴出穩(wěn)定性下降的情況。還沒有提供可以 獲得完全期望的這些性質(zhì)的樹脂乳液。特別是，適合于包含粒徑為大約IOOnm的相對細(xì)的 顏料的顏料油墨、包含表面活性劑的分散顏料油墨和酸性炭黑顏料油墨的聚氨酯樹脂仍然 沒有提供。此外，上述傳統(tǒng)方法沒有提到關(guān)于在噴墨頭上的油墨附著，以及傳統(tǒng)的包含表面 活性劑油墨沒有解決關(guān)于油墨附著到具有包含有機(jī)硅樹脂的抗墨層的噴墨頭上的問題。已知在中間調(diào)印相紙上獲得高質(zhì)量圖像的有效方法是減少油墨的表面張力，以便 增加油墨對中間調(diào)印相紙的潤濕性，從而提高色彩性能。另外，將樹脂增添到油墨中以便提 高圖像的抗性是有效的。例如，專利文獻(xiàn)15提議包含細(xì)微聚合體顆粒、水不溶性或水微溶 性著色劑、水溶性有機(jī)溶劑和含氟表面活性劑的油墨。然而，使用這類包含含氟表面活性劑 的低表面張力的油墨，噴嘴板傾向于容易潮濕，因此難以確保噴出穩(wěn)定性。此外，專利文獻(xiàn)16提議包含水溶性溶劑、著色劑、水和聚合物的油墨，所述聚合物 至少在一個分子中含有烯化氧部分、芳族環(huán)部分和羧基部分，并且在其說明書中公開“在噴 出口周圍和包括噴出口的區(qū)域進(jìn)行抗液處理”和“包含硅氧烷表面活性劑、氟表面活性劑 等”。然而，該文獻(xiàn)沒有公開任何具體類型的硅氧烷表面活性劑，并且用具有該提議結(jié)構(gòu)的 包含含氟表面活性劑的低表面張力油墨難于確?？挂盒浴４送?，專利文獻(xiàn)17提議用于噴墨記錄的水性分散體，其包含自分散顏料、聚合物 顆粒和具有聚硅氧烷骨架的化合物，以及含有所述水性分散體的水性油墨。然而，該油墨具 有25mN/m至50mN/m的表面張力，因此其不意圖作為低表面張力油墨，并且噴嘴板沒有進(jìn)行 特別處理。因此，專利文獻(xiàn)18提議減小噴墨油墨的表面張力，以便增加油墨對記錄介質(zhì)的潤 濕性，從而提高圖像質(zhì)量，并且專利文獻(xiàn)18也提議將有機(jī)硅樹脂增添到噴墨噴嘴中放置的 噴嘴板的抗墨層。盡管通過該油墨提議提高了圖像質(zhì)量，但是有機(jī)硅樹脂形成的抗墨層的 性能對傳統(tǒng)油墨是不足夠的，因為需要其不但具有在最初階段的抗墨性，而且具有優(yōu)異的 對擦拭等的耐用的物理抗性以依從當(dāng)前趨勢，例如高速打印機(jī)或更頻繁的使用。因此，已經(jīng) 需要進(jìn)一步的改善或發(fā)展。專利文獻(xiàn)19提議包含炭黑、分散劑、聚氨酯樹脂和水的噴墨記錄油墨，其中聚氨 酯樹脂具有50°C到150°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和5nm到20nm的粒徑D50。然而，在該文獻(xiàn) 中，沒有關(guān)于A(在樹脂乳液增添以前包含炭黑、分散劑和水的分散體中存在的顆粒的粒徑 D90)和B(噴墨記錄油墨中存在的顆粒的粒徑D90)之間關(guān)系即B-A的描述。另外，在專利文獻(xiàn)19中公開的實例使用彩色顏料，而不是炭黑<[專利文獻(xiàn)1]日本專利申請?zhí)卦S公開[專利文獻(xiàn)2]JP--ANo.61-083267[專利文獻(xiàn)3]JP--ANo.05-105837[專利文獻(xiàn)4]JP--ANo.10-168367[專利文獻(xiàn)5]JP--ANo.10-88050[專利文獻(xiàn)6]JP--ANo.03-64376[專利文獻(xiàn)7]JP--ANo.08-73785[專利文獻(xiàn)8]JP--ANo.2002-30243[專利文獻(xiàn)9]JP--ANo.2003-313475[專利文獻(xiàn)10]JP--ANo.2007-84784[專利文獻(xiàn)11]JP--ANo.2004-169008[專利文獻(xiàn)12]JP--ANo.2004-285344[專利文獻(xiàn)13]JP--ANo.2002-167536[專利文獻(xiàn)14]JP--ANo.2002-97390[專利文獻(xiàn)15]JP--ANo.2003-226827[專利文獻(xiàn)16]JP--ANo.2004-10733[專利文獻(xiàn)17]JP--ANo.2007-154021[專利文獻(xiàn)18]JP--ANo.2005-138383[專利文獻(xiàn)19]JP--ANo.2007-335858

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目標(biāo)是提供噴墨記錄油墨，其同時實現(xiàn)儲存穩(wěn)定性 (shelf-stability)和圖像質(zhì)量，并且防止固化和附著到具有由PTFE-Ni共析電鍍 (eutectoid plating)或用氟樹脂或有機(jī)硅樹脂處理形成的抗墨層的噴墨頭。本發(fā)明的另 一個目標(biāo)是提供使用這樣的噴墨記錄油墨的墨盒、圖像形成方法和圖像記錄物質(zhì)。解決上述問題的方法如下。<1>噴墨記錄油墨，其包含炭黑、分散劑、樹脂乳液和水，其中所述樹脂乳液包含 為聚氨酯樹脂和苯丙樹脂(styrene-acryl resin)的至少一種的樹脂，并且其中所述油墨 滿足下列關(guān)系20 ( B-A ( 50，其中A(nm)表示在加入所述樹脂乳液之前的含有炭黑、分散劑和水的分散體中含 有的顆粒的粒徑D90，和B(nm)表示所述油墨中含有的顆粒的粒徑D90。<2>根據(jù)<1>所述的油墨，其中所述油墨中含有的樹脂乳液的量相對于按質(zhì)量計 100%的所述油墨，基于樹脂固體，為按質(zhì)量計0. 到按質(zhì)量計10%。<3>根據(jù)<1>或<2>任一項所述的油墨，其中所述聚氨酯樹脂是陰離子自乳化醚化 聚氨酯樹脂，其酸值為50到100，重均分子量為10，000到30，000。<4>根據(jù)<1>或<2>任一項所述的油墨，其中所述苯丙樹脂的酸值為100到200， 重均分子量為10，000到30，000。
<5>根據(jù)<1>至<4>任一項所述的油墨，其中所述分散劑是萘磺酸鈉-甲醛縮合 物，其中萘磺酸鹽的二聚體、三聚體和四聚體的總量為相對于縮合物的總量按質(zhì)量計20% 到按質(zhì)量計80%，并且所述油墨中含有的所述分散劑的量通過與所述炭黑相比的質(zhì)量比限 定，并且所述分散劑與所述炭黑的質(zhì)量比為0. 01/1到2/1。<6>根據(jù)<1>至<5>任一項所述的油墨，其中所述炭黑的DBP吸油量為300g/100g 到 750g/100g。<7>根據(jù)<1>至<6>任一項所述的油墨，其中所述油墨中含有的所述顆粒的平均粒 徑 D50 為 IOOnm 到 200nm。<8>墨盒，其含有殼體和在所述殼體內(nèi)容納的<1>至<7>任一項中所限定的噴墨記 錄油墨。<9>圖像形成方法，其包含通過噴墨記錄裝置，使用<1>至<7>任一項所限定的 噴墨記錄油墨進(jìn)行印刷，其中所述噴墨記錄裝置裝配有含有由PTFE-Ni共析電鍍或用氟樹 脂或有機(jī)硅樹脂處理形成的抗墨層的噴墨頭。<10>圖像記錄物質(zhì)，其包含圖像載體(即記錄介質(zhì))；和通過<9>中所限定的圖 像形成方法在所述圖像載體上印刷的單個或多個圖像或字符。根據(jù)本發(fā)明，提供噴墨記錄油墨，其同時實現(xiàn)儲存穩(wěn)定性和圖像質(zhì)量，并且防止固 化和附著到具有由PTFE-Ni共析電鍍或用氟樹脂或有機(jī)硅樹脂處理形成的抗墨層的噴墨 頭，以及使用這樣的噴墨記錄油墨的墨盒、圖像形成方法和圖像記錄物質(zhì)。
具體實施例方式下文，本發(fā)明的實施方式將被詳細(xì)描述。本發(fā)明的噴墨記錄油墨包含炭黑、分散劑、樹脂乳液和水。包含在樹脂乳液中的樹脂為選自聚氨酯樹脂和苯丙樹脂的至少一種。通過使用特 定樹脂(一種或多種)，形成樹脂乳液以便圍繞炭黑顆粒作為保護(hù)膠體，結(jié)果，油墨的儲存 穩(wěn)定性、圖像質(zhì)量和圖像抗性相比于傳統(tǒng)油墨得到提高。此外，考慮到油墨附著到具有PTFE-Ni共析電鍍或用氟樹脂或有機(jī)硅樹脂處理形 成的抗墨層的噴墨頭，和傳統(tǒng)油墨不同，油墨不需要增添防粘劑，因為該油墨具有提高的防 粘性。因此，由于添加劑潤濕的問題得以解決，因此可能用本發(fā)明的油墨進(jìn)行連續(xù)打印。另外，與其他樹脂相比，這些樹脂通過在紙上形成膜具有出眾的提高印刷耐摩擦 的效果。這些樹脂也具有防止著色組分滲入紙和促進(jìn)定影于紙的效果，這是因為樹脂具有 這樣的特性，使得當(dāng)油墨以碰撞方式到達(dá)紙例如記錄介質(zhì)時，它們增加它們的粘度和/或 聚集。聚氨酯樹脂是特別優(yōu)選的，因為它可以提高炭黑的分散穩(wěn)定性。在兩種或更多種樹脂組合使用的情況中，圖像質(zhì)量和圖像抗性可以被進(jìn)一步提 高，同時保持油墨的儲存穩(wěn)定性，條件是其組合是適當(dāng)選擇的。用于本發(fā)明的聚氨酯樹脂將更具體地描述。在本說明和所附權(quán)利要求中，聚氨酯樹脂指主要由聚氨酯骨架組成的聚合物化合 物，其中主鏈包括作為重復(fù)單元的氨基甲酸乙酯鍵。在聚氨酯樹脂中，水分散性聚氨酯樹脂 是特別優(yōu)選的。
作為這類水分散性聚氨酯樹脂，通過將使樹脂穩(wěn)定地分散在水中必需的親水組分 引入聚氨酯骨架的主鏈，或在外部乳化劑的幫助下將樹脂進(jìn)行分散獲得的聚氨酯水性分散 體是通常已知的。在它們中，其中親水組分被引入主鏈的自分散(自乳化)聚氨酯樹脂是 優(yōu)選的。水分散性聚氨酯樹脂可以是任何狀態(tài)，例如膠態(tài)分散體、乳液、懸浮液和漿。水分散性聚氨酯樹脂的實例包括通過使二異氰酸酯化合物、二醇化合物和包含酸 根的二醇反應(yīng)形成的各種水分散性聚氨酯樹脂(例如，酯聚氨酯樹脂、醚聚氨酯樹脂、碳酸 酯聚氨酯樹脂)。二醇化合物的實例包括聚醚二醇、聚酯二醇和聚碳酸酯二醇。包含在含酸 根二醇中的酸根的實例包括羧酸根、磺酸根。在它們中，作為水分散性聚氨酯樹脂，陰離子 自乳化醚聚氨酯樹脂是特別優(yōu)選的。二異氰酸酯化合物的具體實例包括脂肪族二異氰酸酯化合物，例如1，6_己二 異氰酸酯和2，2，4_三甲基己二異氰酸酯；脂環(huán)族二異氰酸酯化合物，例如異氟爾酮二異 氰酸酯、氫化二甲苯二異氰酸酯、1，4 =環(huán)己烷二異氰酸酯和4，4' - 二環(huán)己甲烷二異氰酸 酯；芳族的/脂肪族的二異氰酸酯化合物，例如二甲苯二異氰酸酯和四甲基二甲苯二異氰 酸酯；芳族二異氰酸酯化合物，例如甲苯二異氰酸酯(toluylene diisocyanate)和苯基 甲烷二異氰酸酯；這些二異氰酸酯化合物的改性產(chǎn)物，例如其包含碳二亞胺、uretodion或 uretoimine的改性產(chǎn)物。二醇化合物的具體實例包括聚醚二醇例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基醚乙 二醇和聚亞己基醚乙二醇；聚酯二醇，例如聚己二酸亞乙基酯、聚己二酸亞丁基酯、聚己二 酸新戊基酯、聚-3-己二酸甲基戊酯、聚乙烯/ 丁烯己二酸酯和聚新戊基/己基己二酸酯； 聚內(nèi)酯二醇，例如聚己酸內(nèi)酯二醇；和聚碳酸酯二醇。在這些中，考慮到油墨的儲存穩(wěn)定性， 聚醚二醇化合物、聚酯二醇化合物和聚碳酸酯二醇化合物是優(yōu)選的，聚醚二醇化合物和聚 碳酸酯二醇化合物是更優(yōu)選的，以及聚醚二醇化合物是進(jìn)一步更優(yōu)選的。因為聚醚二醇化 合物和聚碳酸酯二醇化合物通過在水中水解不可能改變它們的性質(zhì)，這導(dǎo)致期望的儲存穩(wěn) 定性。含有酸根的二醇的具體實例包括乙酸二羥甲酯、丁酸二羥甲酯(dimethylol butanoate)、丙酸二羥甲酯和丁酸二羥甲酯(dimethylolbutyrate)。在它們中，丁酸二羥甲 酯是特別優(yōu)選的。聚氨酯樹脂的合成方法非限制性地選自本領(lǐng)域的任何已知方法。這樣的合成方法 的實例包括溶液法，其中包含異氰酸酯端的預(yù)聚物在不與異氰酸酯基反應(yīng)的低沸點(diǎn)溶劑 中合成，使用二胺、多元醇等將親水基團(tuán)(一個或多個)引入預(yù)聚物，然后用水稀釋以引起 相變，除去溶劑，因此以致獲得聚氨酯分散體；預(yù)聚物方法，其中合成將親水基團(tuán)(一個或 多個)引入的異氰酸酯終端的預(yù)聚物，該預(yù)聚物分散在水中，并且與胺反應(yīng)以致延長鏈；熱 熔方法，一種其中使用水將聚氨酯預(yù)聚物在含有乳化劑的水溶液中反應(yīng)的方法，所述水是 水溶液中作為鏈延伸劑的溶劑；一種方法，其包括磺化聚氨酯預(yù)聚物中含有的芳環(huán)，所述聚 氨酯預(yù)聚物包含游離異氰酸酯基，其從疏水多元醇和芳族聚異氰酸酯獲得；和使用嵌段異 氰酸酯的方法。當(dāng)聚氨酯樹脂按照預(yù)聚物方法合成時，可使用低分子量的多羥基化合物。低分子 量多羥基化合物的實例包括上面列出作為原料用于聚酯二醇的那些，例如乙二醇和其烯化 氧低摩爾加合物，三元醇例如甘油、三羥甲基乙烷和三羥甲基丙烷和其烯化氧低摩爾加合物。通常已知的合成水分散性聚氨酯樹脂的方法是這樣的在有機(jī)溶劑相中形成的聚 氨酯預(yù)聚物進(jìn)行相變，以致乳化，然后在水相中進(jìn)行鏈延長。作為用于此的鏈延長劑，聚胺 例如二胺是通常已知的。特別地，在中和源自二羥甲基鏈烷酸的聚氨酯預(yù)聚物的酸根之后， 或者當(dāng)中和聚氨酯預(yù)聚物的酸根時，聚氨酯預(yù)聚物被水?dāng)U張(water-extended)或二胺或 三胺擴(kuò)張。用于胺擴(kuò)張作為鏈延長劑的聚胺通常是二胺或三胺。其具體的實例包括己二胺、 異氟爾酮二胺、胼和哌嗪。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用通過利用聚胺作為鏈延長劑形成的聚氨酯樹脂傾向于不利地 影響記錄液體的儲存穩(wěn)定性。這大概是因為通過胺擴(kuò)張獲得的聚氨酯樹脂(即包含聚氨酯 脲部分的聚氨酯樹脂)可能引起水解，并且作為水解作用的副產(chǎn)品產(chǎn)生的聚胺作為炭黑分 散記錄液體中的聚集劑，結(jié)果這樣的聚氨酯樹脂對所形成的記錄液體具有雙重副作用。聚氨酯樹脂可以以堿金屬鹽的形式使用，例如Li、Na和K，或者可以以有機(jī)胺鹽的 形式使用，例如氨、二甲胺和(單_、二 _、三_)乙醇胺。這些可以通過進(jìn)一步中和由上述方 法形成的聚氨酯樹脂獲得。在中和時使用的堿根據(jù)意圖使用鹽的抗衡離子適當(dāng)?shù)剡x擇。其實例包括烷基 胺，例如丁胺和三乙胺；鏈烷醇胺，例如，單乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺；和無機(jī)堿，例如 嗎啉、氨水和氫氧化鈉。用于本發(fā)明的苯丙樹脂將在下文詳細(xì)說明。通過使用一種單體以致形成均聚物或使用兩種或更多種單體以致形成共聚物，可 以根據(jù)本領(lǐng)域已知的自由基乳化聚合方法在水介質(zhì)中制備苯丙樹脂。包含能形成水不溶性 均聚物的單體的聚合物以及這樣單體的共聚物是優(yōu)選的。此外，聚合物可以包括能形成水 不溶性均聚物的單體，條件是該聚合物組分總體上充分地不溶于水足以形成膠乳。這些聚 合物可以通過乳液聚合、溶液聚合、懸浮聚合、分散聚合、離子聚合(例如陽離子的和陰離 子的)、原子轉(zhuǎn)移自由基聚合和聚合技術(shù)領(lǐng)域已知的其他聚合方法制備。聚合物的優(yōu)選實例包括通過乙烯單體在水性乳液中自由基聚合制備的苯丙樹脂。 聚合物膠乳優(yōu)選是均聚物、共聚物或交聯(lián)聚合物，其每種包含能形成水不溶性均聚物的疏 水不飽和乙烯單體(一個或多個)。同樣地，包含親水不飽和乙烯單體(一個或多個)的單 體的共聚物是優(yōu)選的，條件是聚合物組分總體上充分不溶于水足以形成膠乳。這些苯丙樹脂可以通過乳液聚合、分散聚合、懸浮聚合、粉碎或溶液/本體聚 合制備。使用的方法和穩(wěn)定劑的細(xì)節(jié)可以在“EmulsionPolymerization and Emulsion Polymer, "P. A. Lovel 1, and M. S. El-Aasser, John Wiley & Sons Ltd. , England, 1977 中 發(fā)現(xiàn)，并且通過引用并入本文。商業(yè)上可獲得的樹脂乳液的實例包括J-450、J-734、J-7600、J-352, J-390、 J-7100、J-741、J-74J、J-511、J-840、J-775、HRC-1645、HPD-71、PDX-6102B 和 JDX-5050(苯 丙樹脂乳液，由BASF JAPAN LTD.制造)；UC_3900 (苯丙樹脂乳液，由Toagosei Co., Ltd.制造)；SF460、SF460S、SF420、SFl 10、SF300 和 SF361 (聚氨酯樹脂乳液，由 Nippon UnicarCompany Limited 制造)；和 W-6020、W-5025、ff-5661 和 W-6010 (聚氨酯樹脂乳液， 由 Mitsui Chemicals, Inc.制造)。本發(fā)明的噴墨記錄油墨滿足下列關(guān)系20< B-A<50，并且優(yōu)選地滿足下列關(guān)系20 ^ B-A ^ 30，其中A(nm)是在加入樹脂乳液之前的含有炭黑分散劑和水的分散體中含有 的顆粒的粒徑D90，和B(nm)是噴墨記錄油墨中含有的顆粒的粒徑D90。作為常識，考慮將樹脂乳液加入到炭黑的分散體防止炭黑顆粒之間的聚集，并且 因此其粒徑D90不變大。已經(jīng)說過，上面公式代表的關(guān)系滿足的理由是因為樹脂乳液附著 到炭黑顆粒周圍作為保護(hù)膠體，并且其粒徑暫時地增大。樹脂乳液的平均粒徑D50優(yōu)選為5nm到20nm。當(dāng)樹脂乳液的平均粒徑D50以這種 尺度非常小的時候，樹脂乳液容易附著到炭黑周圍，并且B-A的值等于樹脂乳液保護(hù)層的 厚度(即，模擬的膠囊層(capsulelayer))。另外，樹脂乳液的平均粒徑D50更優(yōu)選為5nm到lOnm。當(dāng)B-A的值大于50nm時， 油墨的分散穩(wěn)定性或噴出性能可能下降。當(dāng)B-A的值小于20nm時，樹脂乳液不充分地附著 于炭黑，因此，根據(jù)油墨的組成，油墨的分散穩(wěn)定性可能下降，使得二醇溶劑或溶劑的量是 大的。本發(fā)明的噴墨記錄油墨滿足Onm ( C-B ( 15nm的關(guān)系，其中B(nm)是上述粒徑， C是在70°C下儲存M小時后，油墨中包含的顆粒的粒徑D90。當(dāng)油墨在高溫下儲存時，C-B 的值大于15nm意味著該分散體在儲存一段時間期間變得不穩(wěn)定。樹脂乳液的干燥膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg優(yōu)選為50°C到150°C，更優(yōu)選為75°C到 125°C。當(dāng)樹脂乳液被加入油墨時，樹脂顆粒在油墨干燥到紙上和/或紙內(nèi)時彼此接觸，并 且紙的纖維在當(dāng)形成膜時彼此連接。以這種方式形成的圖像部分不容易膨脹，盡管紙的纖 維傾向于與水接觸膨脹。此外，因為紙的纖維彼此結(jié)合，所以纖維間的空間不擴(kuò)大。因此， 圖像流出或洇色不容易發(fā)生。當(dāng)樹脂乳液的干燥膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在50°C到150°C的范 圍內(nèi)時，紙的纖維之間的結(jié)合變強(qiáng)。此外，因為其具有相對高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，即50°C到 150°C，所以干燥膜相對較硬，并且因此即使當(dāng)粘于噴墨頭時也不會剝離。因此，這樣的干燥 膜適合于本發(fā)明。當(dāng)其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度小于50°C時，樹脂顆粒容易變形。當(dāng)玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度超過150°C時，樹脂乳液不容易形成膜。注意，在本發(fā)明中，樹脂乳液的干燥膜的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可通過差示掃描色譜 (DSC)或熱力學(xué)分析(TMA)確定。噴墨記錄油墨中含有的顆粒的平均粒徑D50優(yōu)選為IOOnm到200nm，更優(yōu)選為 IOOnm到150nm。當(dāng)平均粒徑D50小于IOOnm時，炭黑可滲透入中間調(diào)印相紙的內(nèi)部，并且 結(jié)果不能獲得高光密度的印刷物。當(dāng)平均粒徑D50超過200nm時，噴出性能可能下降。本發(fā)明中使用的粒徑D50、D90可通過任何傳統(tǒng)方法測量。例如，它們可通過使用 粒度分析儀(particle size analyzer)UPA150-由 Nikkiso Co. ,Ltd.制造-進(jìn)行測fio此外，當(dāng)通過分散器分散炭黑時，粒徑D50、D90可通過調(diào)節(jié)分散器的轉(zhuǎn)動部分的 圓周速度、分散持續(xù)時間、分散體流速和分散體溫度進(jìn)行控制。用于本發(fā)明的介質(zhì)磨可根據(jù)預(yù)期目的非限制性地適當(dāng)選擇。其實例包括由 VMA-GETZMANN GMBH 制造的 T0RUSMILL、由 AshizawaFinetech Ltd.制造的 Marmill、 由 AIMEX Co. Ltd.制造的 Biscomill> 由 Shinmaru Enterprises Corporation 制造 的 DYN0-MILL、由 MitsubishiHeavy Industries, Ltd.制造的 DIAMOND FINE MILL、 由 KotobushiEngineering & Manufacturing Co. , Ltd.制造的 Apex Mega、由 AsadaIronworks Co.，Ltd.制造的 PICO GRAIN MILL、由 Eurotec Ltd.制造的 OBBEADS MILL 和 由 Mitsui Mining Company Limited 制造的 SC MILL。用于本發(fā)明的無介質(zhì)磨(media-less mill)根據(jù)預(yù)期目的非限制性地適當(dāng)選擇， 其實例包括由 PRIMIX Corporation 制造的 T. K. FILMICS、由 Sugino Machine Limited 制 造的 Altemizer、由 M Technique Co.，Ltd.制造的 CLEAR SS5 和 CLEARMIX W-M0TI0N、 由 Eurotec Ltd.制造的 CAVITR0N、由 Shinmaru Enterprises Corporation 制造的 IKA DR2000。在本發(fā)明中，分散可通過上述無介質(zhì)磨進(jìn)行，然后通過介質(zhì)磨進(jìn)行分散。這是優(yōu)選 的，因為1 μ m或更大的粗顆粒的分散性被特別提高，并且在后來通過珠磨機(jī)分散時，炭黑 顆粒的粒子大小分布的標(biāo)準(zhǔn)偏差變小。此外，在通過介質(zhì)磨分散后使用上述無介質(zhì)磨有助于減少炭黑的表面粗糙度，并 且提高分散穩(wěn)定性。本發(fā)明噴墨記錄油墨中含有的樹脂乳液的量基于樹脂固體優(yōu)選為按質(zhì)量計0. 1% 到按質(zhì)量計10%，更優(yōu)選為按質(zhì)量計0.2%到按質(zhì)量計5%。當(dāng)量小于按質(zhì)量計0. 時， 當(dāng)油墨碰撞地到達(dá)記錄介質(zhì)上時，樹脂覆蓋炭黑，形成保護(hù)膠體的樹脂的量變得不足，并且 因此耐磨性可變低。當(dāng)其量大于按質(zhì)量計10%時，油墨的粘度太高而不能在噴墨系統(tǒng)中平 穩(wěn)地進(jìn)行印刷?？紤]到進(jìn)一步增加記錄液體的儲存穩(wěn)定性和噴出穩(wěn)定性，用于本發(fā)明的聚氨酯樹 脂中含有的游離酸的酸值優(yōu)選為50到100，更優(yōu)選為55到95。當(dāng)酸值小于50時，不可能表現(xiàn)水溶性。當(dāng)酸值大于100時，問題出現(xiàn)，使得涂布膜 的耐磨性和耐水性可被降低，油墨的粘度變得非常高，并且噴出性能降低。考慮噴出穩(wěn)定性，聚氨酯樹脂的重均分子量優(yōu)選為10，000到30，000。當(dāng)重均分 子量超過30，000時，粘度增加，并且結(jié)果油墨可能不能容易地噴出。當(dāng)重均分子量小于 10，000時，聚氨酯樹脂的水溶性變高，賦予光澤的作用降低，并且液體穩(wěn)定性也降低。相似地，苯丙樹脂中含有的游離酸的酸值優(yōu)選為100到200，更優(yōu)選為125到175。 苯丙樹脂的重均分子量優(yōu)選為10，000到30，000。該范圍優(yōu)選的原因與聚氨酯樹脂中的情 況相同。用于本發(fā)明的分散劑優(yōu)選為萘磺酸鈉和甲醛的縮合產(chǎn)物，即萘磺酸鈉-甲醛縮合 物。分散劑沒有特別限定，只要它相當(dāng)于所述縮合產(chǎn)物，但是其萘磺酸鹽的二聚體、三聚體、 四聚體的總量相對于縮合產(chǎn)物的總量為按質(zhì)量計20%到按質(zhì)量計80%是優(yōu)選的。當(dāng)其總量小于按質(zhì)量計20%時，分散性降低，炭黑分散體和油墨的儲存穩(wěn)定性降 低，并且結(jié)果，噴嘴堵塞可能發(fā)生。當(dāng)其總量超過按質(zhì)量計80%時，粘度增加，并且分散可能 不能容易實現(xiàn)。炭黑與分散劑的混合比，即炭黑/分散劑，基于質(zhì)量優(yōu)選為1/0. 01到1/2，更優(yōu)選 為1/0. 05到1/0. 5。當(dāng)分散劑的比率小于0. 01時，分散劑的功能難以表現(xiàn)，水性炭黑分散 體和油墨的儲存穩(wěn)定性降低，結(jié)果噴嘴堵塞可能發(fā)生。當(dāng)分散劑的比例大于2時，水性炭黑 分散體和油墨的粘度太高而不能在噴墨系統(tǒng)中平穩(wěn)地進(jìn)行印刷。用于本發(fā)明的炭黑的DBP吸油量優(yōu)選為300g/100g到750g/100g，更優(yōu)選為 350g/100g 到 700g/100g。
因為高級結(jié)構(gòu)的炭黑可以獲得高的光密度(OD)，優(yōu)選炭黑具有上述范圍的DBP吸油量。優(yōu)選地，本發(fā)明的噴墨記錄油墨含有潤濕劑作為組分之一，并且潤濕劑優(yōu)選地具 有180°C或更高的沸點(diǎn)。當(dāng)潤濕劑被包含在水性炭黑油墨中時，油墨組合物的水分保持和濕 潤性可以被保持。結(jié)果，即使在將水性炭黑油墨儲存長時間段之后，也見不到著色劑的聚集 或油墨粘度增加，并且可以實現(xiàn)優(yōu)異的儲存穩(wěn)定性。此外，可以提供這樣的噴墨記錄油墨， 當(dāng)該油墨在噴墨打印機(jī)的噴嘴尖端處保持開放時，噴墨記錄油墨可以保持其干燥制品的流 動性。此外，在印刷期間或在中斷印刷之后重新開始的時刻，噴嘴不堵塞，并且可以獲得高 的噴出穩(wěn)定性。潤濕劑的具體實例包括多元醇例如乙二醇、二甘醇、1，3-丁基乙二醇、3-甲 基-1，3-丁基乙二醇、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、1，2，4- 丁三醇、1，2，3- 丁三醇和petriol ；多元醇烷基醚 例如乙二醇單乙醚、乙二醇單丁醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單丁醚、四甘醇單 甲醚和丙二醇單乙醚；多元醇芳基醚，如乙二醇單苯基醚和乙二醇單芐基醚；含氮的雜環(huán) 化合物如2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羥乙基-2-吡咯烷酮、1，3_ 二甲基咪唑啉 酮、ε-己內(nèi)酰胺和Y-丁內(nèi)酯；胺，例如酰胺，諸如甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基 甲酰胺；胺，如單乙醇胺、二乙醇胺、三乙胺、一乙胺、二乙胺和三乙胺；含硫的化合物，如二 甲基亞砜、環(huán)丁砜和硫代二乙醇；碳酸異丙烯酯和碳酸亞乙酯。這些潤濕劑可單獨(dú)或組合使用。在這些潤濕劑中，優(yōu)選含有1，3_ 丁基乙二醇、3-甲基-1，3-丁基乙二醇、二甘醇、 三甘醇和/或甘油的那些。通過使用這類潤濕劑，就防止由于干燥油墨所引起的堵塞—— 即由于水蒸發(fā)引起的噴墨失敗——和所形成圖像的色度的提高而言，可獲得優(yōu)異的效果。本發(fā)明的噴墨記錄油墨可含有滲透劑作為組分之一。其實例包括聚氧乙烯烷基 醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙二醇酯、聚氧乙烯/聚氧化丙烯癸基醚或非離子型表面活 性劑例如乙炔表面活性劑、硅氧烷表面活性劑和氟表面活性劑。在這些中，特別是當(dāng)氟表面活性劑被加入到油墨時，油墨對紙的潤濕性增加，而沒 有干擾炭黑顆粒的穩(wěn)定性，并且可以獲得高著色質(zhì)量和少洇色的圖像。氟表面活性劑的具體實例包括全氟烴基磺酸鹽、全氟烴基碳酸鹽、全氟烴基磷酸 鹽、全氟烴基環(huán)氧乙烷加合物、全氟烴基甜菜堿和全氟烴基氧化胺化合物。在這些中，考慮 到化合物的可靠性，下式表示的化合物是優(yōu)選的。
CF3CF2 (CF2CF2) ffl-CH2CH20 (CH2CH2O) nH在上述式中，m表示0到10的整數(shù)，η表示0到40的整數(shù)。
權(quán)利要求
1.噴墨記錄油墨，其包括 炭黑；分散劑； 樹脂乳液；和 水，其中所述樹脂乳液包含為聚氨酯樹脂和苯丙樹脂的至少一種的樹脂，并且 其中所述油墨滿足下列關(guān)系 20 彡 B-A 彡 50，其中A(nm)表示在加入所述樹脂乳液之前的包含所述炭黑、所述分散劑和水的分散體 中含有的顆粒的粒徑D90，和B(nm)表示所述油墨中含有的顆粒的粒徑D90。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油墨，其中所述油墨中含有的所述樹脂乳液的量相對于按質(zhì) 量計100%的所述油墨，基于樹脂固體為按質(zhì)量計0. 到按質(zhì)量計10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的油墨，其中所述聚氨酯樹脂是陰離子自乳化醚化 聚氨酯樹脂，其酸值為50到100，重均分子量為10，000到30，000。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項所述的油墨，其中所述苯丙樹脂的酸值為100到200，重 均分子量為10，000到30，000。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的油墨，其中所述分散劑是萘磺酸鈉-甲醛縮合物，其 中萘磺酸鹽的二聚體、三聚體和四聚體的總量為相對于縮合物的總量按質(zhì)量計20%到按質(zhì) 量計80%，并且所述油墨中含有的所述分散劑的量通過與所述炭黑相比的質(zhì)量比限定，并 且所述分散劑與所述炭黑的質(zhì)量比為0. 01/1到2/1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的油墨，其中所述炭黑的DBP吸油量為300g/100g到 750g/100g。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項所述的油墨，其中所述油墨中含有的所述顆粒的平均粒徑 D50 為 IOOnm 至Ij 200nm。
8.墨盒，包括 殼體；和在所述殼體內(nèi)容納的由權(quán)利要求1-7任一項所限定的噴墨記錄油墨。
9.圖像形成方法，包括通過噴墨記錄裝置，使用權(quán)利要求1至7任一項所限定的噴墨記錄油墨進(jìn)行印刷， 其中所述噴墨記錄裝置裝配有含有通過PTFE-Ni共析電鍍或用氟樹脂或有機(jī)硅樹脂 處理形成的抗墨層的噴墨頭。
全文摘要
噴墨記錄油墨，其包含炭黑；分散劑；樹脂乳液；和水，其中樹脂乳液包含為聚氨酯樹脂和苯丙樹脂的至少一種的樹脂，并且油墨滿足下列關(guān)系20≤B-A≤50，其中A(nm)表示在加入樹脂乳液之前的含有炭黑、分散劑和水的分散體中含有的顆粒的粒徑D90，和B(nm)表示油墨中含有的顆粒的粒徑D90。
文檔編號C09D11/00GK102046737SQ20098011926
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月26日
發(fā)明者伏見寬之, 成瀨充, 羽切稔, 長谷川慎 申請人:株式會社理光