噴墨油墨、使用該油墨的墨盒、噴墨記錄儀和油墨記錄物的製作方法
2023-11-05 00:51:32 2
噴墨油墨、使用該油墨的墨盒、噴墨記錄儀和油墨記錄物的製作方法
【專利摘要】本發明涉及噴墨油墨、使用該油墨的墨盒、噴墨記錄儀和油墨記錄物。噴墨油墨包括水和按重量計量為40％至70％的水溶性有機材料混合物。水溶性有機材料混合物包括N，N-二甲基丙烯醯胺和/或N，N-二乙基丙烯醯胺，其總含量基於油墨的總重為按重量計10％至70％。
【專利說明】P員墨油墨、使用該油墨的墨盒、噴墨記錄儀和油墨記錄物
【技術領域】
[0001]本發明涉及嗔墨油墨、使用該油墨的墨盒、嗔墨記錄僅和油墨記錄物。
【背景技術】
[0002]與其他記錄方法相比，噴墨記錄方法是有利的，因為該方法簡單，全色彩化容易並且可甚至用簡單的裝置構造獲得高清晰圖像。其中多種水溶性染料溶於水或水和水溶性溼潤劑的混合物的染料基油墨可用作噴墨油墨。
[0003]近年，高速列印的需求持續增加。然而，在水性油墨用於普通紙的情況下，在列印之後出現比如捲曲的問題。水性油墨包含大量的水，其使紙的纖維膨脹，並且導致捲曲。
[0004]另一方面，利用油基油墨，因為其不包含水，捲曲不是嚴重的問題。然而，油基油墨比水性油墨更深地滲入記錄介質，其破壞圖像質量使得圖像密度低以及明顯出現模糊和透印。簡而言之，迄今還未獲得滿足最小捲曲和優異圖像質量的有競爭力要求的噴墨記錄用油墨。
[0005]提出了添加特定糖基團、糖醇、醯胺化合物作為抗捲曲劑以預防當使用水性油墨時普通紙捲曲的方法。儘管在一些程度上是成功的，但是這些方法在高速列印需要大量油墨的圖像時仍面臨捲曲的問題。
[0006]JP-2005-297549-A描述增加水性油墨中溶劑的量以防止出現捲曲的方法。然而，因為溶劑比例增加，如在油基油墨的情況下，圖像質量低下並且油墨的粘度傾向於增加，其造成與油墨排出可靠性相關的問題。
[0007]提出了增加疏水性溶劑的量以防止出現捲曲的方法。然而，結果不令人滿意。
[0008]目前，預防捲曲和提高圖像質量是不相容的。
[0009]JP-2012-107210-A提出了一種油墨，其包括2_吡咯烷酮、1，3_ 二甲基_2_咪唑啉酮、β_甲氧基-N，N-二甲基丙醯胺。該油墨產生捲曲預防效果，但是包括大量這些材料的油墨在時間過去之後具有嚴重的背捲曲問題。
[0010]由於這些原因，需要這樣的記錄油墨，當在普通紙上列印時其能夠預防捲曲並且產生高質量圖像。
【發明內容】
[0011]所以，本發明的一個目的是提供一種記錄油墨，當在普通紙上列印時，其能夠預防捲曲並且產生高質量圖像。
[0012] 本發明的另一目的是提供包含該油墨的墨盒。
[0013]本發明進一步的目的是提供使用該油墨的噴墨記錄儀。
[0014]本發明的另一目的是提供通過該油墨列印的油墨記錄物。
[0015]通過發現包括水和按重量計量為40%至70%的水溶性有機材料混合物的噴墨油墨，單獨或共同滿足了本發明的這些目的和其他目的。該水溶性有機材料混合物包括N，N-二甲基丙烯醯胺和/或N，N-二乙基丙烯醯胺，其總含量基於油墨的總重是按重量計10%至 70%。
[0016]當結合附圖，考慮本發明下述優選實施方式時，本發明的這些和其他目的、特徵和優勢將變得顯而易見。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]本發明的各種其他目的、特徵和相伴的優勢將被更充分地理解，因為當結合附圖考慮時從【具體實施方式】中它們變得更好理解，在附圖中相同的參考字符遍及附圖表示相同的相應部分，並且其中:
[0018]圖1是圖解本發明墨盒的油墨袋的實施方式的示意圖；
[0019]圖2是圖解在盒殼中包括油墨袋的墨盒的示意圖；
[0020]圖3是圖解本發明噴墨記錄儀的實施方式的透視圖，其中墨盒裝載部件的蓋打開；
[0021]圖4是圖解噴墨記錄儀的總體結構的示意圖；和
[0022]圖5是圖解噴墨記錄儀的噴墨頭的實例的放大視圖。
【具體實施方式】
[0023]本發明提供記錄油墨，當在普通紙上列印時其能夠預防捲曲和產生高質量圖像。
[0024]本發明的噴墨油墨至少包括水和水溶性有機材料混合物，和當必要時的其他組分比如顏料和水可分散的樹脂。
[0025]
[0026]水溶性有機材料是在25 °C可溶於用作油墨的分散介質的水中的有機材料。這種水溶性有機材料的具體例子包括溶於水的溼潤劑、聚合物化合物、表面活性劑、滲透劑、防鏽劑、殺真菌劑、染料等。
[0027]不溶於水而分散在水中的有機顏料、無機顏料、樹脂等不是該水溶性有機材料。
[0028]油墨優選包括水溶性有機材料混合物，其量按重量計為從40%至70%，更優選按重量計從50%至70%，和更進一步優選按重量計從60%至70%。當按重量計大於70%時，油墨排出能力劣化。
[0029]水溶性有機材料混合物包括N，N- 二甲基丙烯醯胺和/或N，N- 二乙基丙烯醯胺。這些使油墨的粘度降低，即使當包括水溶性有機材料混合物過多時，並且保持粘度足夠低以可排出並且改善排出穩定性。
[0030]N，N- 二甲基丙烯醯胺和N，N- 二乙基丙烯醯胺通過熱、光、偶氮化合物和金屬離子聚合，提高了油墨粘度和劣化了其保存性能。N，N-二甲基丙烯醯胺和N，N-二乙基丙烯醯胺的總含量優選為按重量計從10 %至70 %，更優選按重量計從20 %至50 %，和更進一步優選按重量計從25 %至40 %。
[0031]當小於按重量計10%時，油墨粘度上升並且排出可靠性下降。當大於按重量計70 %時，油墨保存性能劣化。
[0032]當N，N- 二甲基丙烯醯胺和N，N- 二乙基丙烯醯胺的含量過高時，油墨的保存性能可劣化。所以，除了 N，N-二甲基丙烯醯胺和N，N-二乙基丙烯醯胺外，優選地油墨還包括在23°C和80% RH下平衡水含量不小於按重量計33%的水溶性有機材料。
[0033]水溶性有機溶劑的平衡水含量表示在水溶性有機溶劑和水的混合物在恆定的溫度和溼度下釋放進入空氣並且溶劑中水的蒸發和空氣中水的吸收處於平衡狀態時獲得的其中的水量。
[0034]具體而言，平衡水含量可如下獲得:在使用飽和的氯化鉀溶液保持乾燥器中的溫度和溼度在22°C至24°C和77%至83%時，將上面放置Ig每種水溶性有機溶劑的陪替培養皿保存在乾燥器中，直到沒有質量改變，隨後基於下列關係計算。
[0035]平衡水含量)=有機溶劑中吸收的水量/(有機溶劑的含量+有機溶劑中吸收的水量)X 100
[0036]作為在23°C和80% RH下平衡水含量不小於按重量計33%的水溶性有機材料，優選使用I，3- 二甲基-2-咪唑啉酮、β -甲氧基-N，N- 二甲基丙醯胺和2-吡咯烷酮，這是由於保持油墨的粘度足夠低，以即使當包括過多的水溶性有機材料混合物時也是可排出的。
[0037]然而，僅僅N，N- 二甲基丙烯醯胺或N，N- 二乙基丙烯醯胺可能降低粘度較多。1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮、β -甲氧基-N，N- 二甲基丙醯胺和2-吡咯烷酮的每一個具有高平衡水含量。當它們被包括過多時，油墨具有過高的保持水的能力，並且水在黏附至紙之後難以蒸發，其被認為造成長時間的背捲曲。這些的總含量基於油墨的總重優選為按重量計5%至50%，和更優選按重量計10%至20%。
[0038]當小於按重量計5%時，油墨粘度升高並且排出可靠性下降。當大於按重量計50%時，隨著時間過去可發生背捲曲。
[0039]在23°C和80% RH下具有按重量計33 %或更少平衡水含量的其他水溶性有機材料的具體例子包括但不限於多元醇、多元醇烷基醚、多元醇芳基醚、含氮雜環化合物、醯胺、胺、含硫化合物、碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯和糖類。
[0040]其具體例子包括但不限於1，2，3- 丁三醇(沸點:175°C /33hPa，按重量計38% )、I，2，4-丁三醇(沸點:190至191 °C /24hPa、按重量計4 % )、甘油(沸點:290°C，按重量計49% )、二甘油(沸點:270°C /20hPa，按重量計38% )、三甘醇(沸點:285°C，按重量計39%)、四甘醇(沸點:324至330°C，按重量計37% )、二甘醇(沸點:245°C，按重量計43%)、1，3_ 丁二醇(沸點:203至2041:，按重量計35%)、和3-甲基-1，3-丁二醇(沸點:203°C，按重量計23% )、β-甲氧基-N，N-二甲基丙醯胺(沸點:216°C，按重量計33% )、2-吡咯烷酮(沸點:245°C，按重量計39%)和1，3_ 二甲基-2-咪唑啉酮(沸點:225°C，按重量計38% )。
[0041]在本發明中，水溶性有機材料混合物包括二甘醇單異丁基醚和/或二丙二醇單異丁基醚作為表面活性劑，以降低油墨在15ms的動態表面張力，從而圖像密度和捲曲預防是相容的。
[0042]當油墨處在動態狀態比如形成油墨滴時，油墨傾向於具有高的表面張力(差的溼潤性)，因為表面活性劑具有與當靜態時的那些不同的濃度分布和吸附量。
[0043]測量接近油墨實際應用的表面張力，測量不能通過靜態方法測量的形成表面的時間和隨之的表面張力變化。
[0044]本發明的動態表面張力在25°C和15ms下為25至35mN/m的噴墨油墨使圖像密度和捲曲預防相容。
[0045]當動態表面張力小於25mN/m時,油墨排出能力可能有問題。當大於35mN/m時，圖像質量可能劣化。
[0046]水溶性有機材料混合物優選包括二甘醇單異丁基醚和/或二丙二醇單異丁基醚，數量為按重量計從5%至30%。
[0047]除了上述材料，水溶性有機材料混合物還可包括已知的添加劑，比如溼潤劑、滲透劑、表面活性劑、Ph調節劑、防腐劑和抗真菌劑、防腐劑和螯合劑。
[0048]
[0049]溼潤劑的具體例子包括但不限於3-甲基-1，3-丁二醇(沸點:203°C，按重量計23%)、異丁基二甘醇(沸點:220°C，按重量計10%)、三丙二醇單甲基醚(沸點:242°C，按重量計13% )、2_(2-異丙氧基乙氧基)乙醇(沸點:207°C，按重量計18% )、異丙基乙二醇(沸點:142°C，按重量計15%)、二乙基二甘醇(沸點:189°C，按重量計10%)、丙基丙二醇(沸點:150°C，按重量計17% )、檸檬酸三丁基酯(沸點:234°C，按重量計4% )、丙基亞丙基二甘醇(沸點:220°C，按重量計5% )、丁基丙二醇(沸點:170°C，按重量計6% )、丁基亞丙基二甘醇(沸點:212°C，按重量計3%)、甲基丙二醇醋酸酯(沸點:146°C，按重量計8%)，和三甘醇二甲基醚(沸點:216°C，按重量計20%)、N，N-二甲基丙烯醯胺(沸點:171°C，按重量計31% )、N，N-二乙基丙烯醯胺(沸點:56°C /3mm Hg，按重量計11% )、二丙二醇(沸點:232°C )、1，5_戊二醇(沸點:242°C )、丙二醇(沸點:187°C )、2_甲基-2，
4-戊二醇(沸點:197°C)、乙二醇(沸點:196至198°C)、三丙二醇(沸點:267°C)、己二醇(沸點:197°C)、聚乙二醇(粘性液體至固體)、聚丙二醇(沸點:187°C )、1，6_己二醇(沸點:253 至 2600C )和 1，2，6_ 己三醇(沸點:178°C )。
[0050]進一步，可使用多元醇烷基醚比如乙二醇單乙基醚(沸點:135°C )、乙二醇單丁基醚(沸點:171°C )、二甘醇單甲基醚(沸點:194°C )、二甘醇單乙基醚(沸點:197°C )、二甘醇單丁基醚(沸點:231°C )、乙二醇單2-乙基己基醚(沸點:229°C )和丙二醇單乙基醚(沸點:132°C )。
[0051]另外，可使用多元醇芳基醚比如乙二醇單苯基醚(沸點:237°C )和乙二醇單苄基醚。
[0052]進一步，可使用含氮雜環化合物比如2-吡咯烷酮(沸點:250°C，熔點:25.5°C，按重量計47%至按重量計48% )、N-甲基-2-吡咯烷酮(沸點:202°C )、1，3- 二甲基-2-咪唑啉酮(沸點:226°C)、ε-己內醯胺(沸點:270°C)和Y-丁基內酯(沸點:204至205°C)。
[0053]另外，可使用醯胺比如甲醯胺(沸點:210°C )、N_甲基甲醯胺(沸點:199至201°C )、N，N-二甲基甲醯胺(沸點:153°C )和N，N-二乙基甲醯胺(沸點:176至177°C )。
[0054]進一步，可使用胺類比如單乙醇胺(沸點:170°C )、二乙醇胺(沸點:268°C )、三乙醇胺(沸點:360°C )、N，N-二甲基單乙醇胺(沸點:139°C )、N-甲基二乙醇胺(沸點:2430C )、N-甲基乙醇胺(沸點:159°C )、N-苯基乙醇胺(沸點:282至287°C )，和3-氨基丙基二乙基胺(沸點:169°C )。
[0055]另外，可使用含硫化合物比如二甲基亞碸(沸點:139°C )、環丁碸(沸點:285°C )和硫二甘醇(沸點:282V )。
[0056]糖類也優選作為其他固體水溶性有機材料。
[0057] 糖類的具體例子包括但不限於單糖、二糖、寡糖(包括三糖和四糖)、和多糖。其具體例子包括但不限於葡萄糖、甘露糖、果糖、核糖、木糖、阿拉伯糖、半乳糖、麥芽糖、纖維二糖、乳糖、蔗糖、海藻糖、和麥芽三塘。多糖表示廣義上的糖並且是天然廣泛存在的材料，例如，α-環糊精和纖維素。
[0058]另外，這些糖類的衍生物的具體例子包括但不限於上面指出的糖組的還原糖(例如，糖醇(由HOCH2 (CHOH)nCH2OH表示，其中η表示從2至5的整數)、氧化的糖(例如，糖醛酸和醛糖酸)、胺基酸，和硫代酸。這些中，優選糖醇並且其具體例子包括但不限於麥芽糖醇和山梨糖醇。
[0059]
[0060]油墨優選包括至少一種具有8至11個碳原子的多元醇化合物或乙二醇醚化合物作為滲透劑。這些化合物中，優選在25°C下水溶解度為從按重量計0.2%至5.0%的化合物。尤其，優選2-乙基-1，3-己二醇(在25°C下溶解度為按重量計4.2% )和2，2，4_三甲基-1，3-戊二醇(在25°C下溶解度為按重量計2.0% )。
[0061]其他多元醇化合物的具體例子包括脂肪族二醇，比如2-乙基-2-甲基-1，3-丙二醇、3, 3- 二甲基_1，2-戍二醇、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-戍二醇、2, 5- 二甲基-2, 5_ 己二醇，和 5-己稀-2,2- 二醇。
[0062]其他滲透劑可結合上面提到的滲透劑使用，只要滲透劑可溶於油墨，並且油墨的性質可被控制從而落在期望的範圍。其具體例子包括多元醇的烷基或芳基醚比如二甘醇單苯基醚、乙二醇單苯基醚、乙二醇單芳基醚、二甘醇單丁基醚、丙二醇單丁基醚和四甘醇氯苯基醚；和低級醇比如乙醇。
[0063]油墨優選包括量為按重量計從0.1 %至4.0%的滲透劑。
[0064]包括量為按重量計從0.1 %至4.0 %滲透劑的油墨對介質具有好的滲透性並且良好地包埋點。
[0065]
[0066]具有低表面張力和高滲透性和流平性而不損傷分散穩定性的表面活性劑可根據稍後提及的著色劑或溼潤劑的組合使用。
[0067]優選使用選自下述的至少一種表面活性劑:非離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、有機矽表面活性劑和含氟表面活性劑。這些中，優選使用有機矽表面活性劑和含氟表面活性劑。
[0068]這些表面活性劑可單獨或組合使用。
[0069]非離子表面活性劑的具體例子包括聚氧乙烯烷基醚比如聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯十四烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、和聚氧乙烯油基醚；聚氧乙烯烷基苯基醚比如聚氧乙烯辛基苯基醚、和聚氧乙烯壬基苯基醚；聚氧乙烯α-萘基醚、聚氧乙烯β -萘基醚、聚氧乙烯單苯乙烯基苯基醚、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚、聚氧乙烯烷基萘基醚、聚氧乙烯單苯乙烯基萘基醚、聚氧乙烯二苯乙烯基萘基醚、和聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。
[0070]另外，也可使用其中這些表面活性劑的聚氧乙烯基團的部分被聚氧丙烯基團替換的表面活性劑；和通過使具有芳環的表面活性劑比如聚氧乙烯烷基苯基醚經歷使用福馬林的縮合而製備的表面活性劑。
[0071]在非離子表面活性劑中，優選HLB為12至19.5，優選從13至19的非離子表面活性劑。
[0072]陰離子表面活性劑的具體例子包括聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽、聚氧乙烯單苯乙烯基苯基醚硫酸鹽、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基醚磷酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚磷酸鹽、聚氧乙烯單苯乙烯基苯基醚磷酸鹽、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚磷酸鹽、聚氧乙烯烷基醚羧酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚羧酸鹽、聚氧乙烯單苯乙烯基苯基醚羧酸鹽、聚氧乙烯二苯乙烯基苯基醚羧酸鹽、萘磺酸鹽的福馬林縮合產物、蜜胺磺酸鹽的福馬林縮合產物、二烷基磺基琥珀酸酯的鹽、烷基磺基琥珀酸酯的二鹽、聚氧乙稀烷基橫基玻拍酸酷的二鹽、烷基橫基醋酸鹽、α _稀經橫酸鹽、烷基苯橫酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基磺酸鹽、N-醯基胺基酸鹽、醯化肽、和肥皂。
[0073]這些陰離子表面活性劑中，尤其優選聚氧乙烯烷基醚的硫酸鹽或磷酸鹽、聚氧乙稀烷基苯基釀、和聚氧乙稀二苯乙烯基苯基釀。
[0074]含氟表面活性劑中，優選其中結合氟原子的碳原子數是從2至16，和優選從4至16的表面活性劑。當2至16時，表面活性劑具有高的降低表面張力的能力和良好保存性倉泛。
[0075]用作含氟表面活性劑的合適材料包括全氟烷基磺酸化合物、全氟烷基羧酸化合物、全氟烷基磷酸酯化合物、全氟烷基環氧乙烷加合物，和其側鏈具有全氟烷基醚基團的聚氧化烯醚聚合物化合物。這些化合物中，優選其側鏈具有全氟烷基醚基團的聚氧化烯醚聚合物化合物，這是由於具有小的起泡能力。
[0076]尤其，優選具有下式的含氟表面活性劑。
[0077]CF3CF2 (CF2CF2) m-CH2CH20 (CH2CH2O) nH
[0078]其中每個m表示O或從I至10的整數並且η表示O或從I至40的整數。
[0079]全氟烷基磺酸化合物的具體例子包括全氟烷基磺酸和全氟烷基磺酸鹽。
[0080]全氟烷基羧酸化合物的具體例子包括全氟烷基羧酸和全氟烷基羧酸鹽。
[0081]全氟烷基磷酸酯化合物的具體例子包括全氟烷基磷酸酯和全氟烷基磷酸酯的鹽。
[0082]其側鏈具有全氟烷基醚基團的聚氧化烯醚聚合物化合物的具體例子包括在其側鏈具有全氟烷基醚基團的聚氧化烯醚聚合物、聚氧化烯醚聚合物的鹽和聚氧化烯醚聚合物的硫Ife酷。
[0083]這種含氟表面活性劑的抗衡離子的具體例子包括L1、Na、K、NH4, NH3CH2CH2OH,NH2 (CH2CH2OH) 2 和 NH (CH2CH2OH) 3。
[0084]優選使用具有下式(2)至(J)之一的含氟化合物。
[0085](I)陰離子含氟表面活性劑
[0086]
【權利要求】
1.噴墨油墨，其包括: 水；和 水溶性有機材料混合物，其量為按重量計40 %至70 %， 其中所述水溶性有機材料混合物包括N，N- 二甲基丙烯醯胺和N，N- 二乙基丙烯醯胺的至少一種，其總含量基於所述油墨的總重為按重量計10%至70%。
2.權利要求1所述的噴墨油墨，其中所述油墨的粘度為6至lOmPas。
3.權利要求1或2所述的噴墨油墨，其中所述水溶性有機材料混合物包括在23°C和80% RH下的平衡水含量不小於按重量計33%、基於所述油墨的總重其量為按重量計5%至50%的水溶性有機材料。
4.權利要求3所述的噴墨油墨，其中所述水溶性有機材料是1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、β -甲氧基-N，N- 二甲基丙醯胺和2-吡咯烷酮的至少一種。
5.權利要求1至4任一項所述的噴墨油墨，其中所述水溶性有機材料混合物進一步包括基於所述油墨的總重其量為按重量計5%至30%的二甘醇單異丁基醚和二丙二醇單異丁基醚的至少一種。
6.權利要 求1至5任一項所述的噴墨油墨，進一步包括顏料。
7.墨盒，其包括配置來容納根據權利要求1至6任一項所述的噴墨油墨的容器。
8.噴墨記錄儀，其包括根據權利要求7所述的墨盒。
9.油墨記錄物，其包括: 記錄介質；和 用根據權利要求1至6任一項所述的噴墨油墨形成的位於所述記錄介質上的圖像。
【文檔編號】B41J2/175GK104046131SQ201410092764
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2013年3月13日
【發明者】藤井秀俊, 後藤寬 申請人:株式會社理光