專利名稱：油墨、圖像記錄方法、墨盒、記錄單元、油墨組、防結(jié)皮方法和成像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油墨、圖像記錄方法、墨盒、記錄單元、油墨組和成像裝置。
關(guān)于書寫工具(鋼筆、標(biāo)記筆、水性圓珠筆等)所用油墨和噴墨油墨，迄今已報道了組成方式各異的油墨。尤其近年來，已由各種途徑，如炭黑本身的組成和物理性能、以及包含該炭黑的油墨的組成和物理性能進(jìn)行了深入研究和開發(fā)，因此，即使在普通紙如復(fù)印紙、記錄紙、便條紙、信紙、證券紙和常用于辦公室的連續(xù)商業(yè)形式上也記錄良好。
例如，日本專利申請公開3-210373公開了包含酸性炭黑和作為炭黑分散劑的堿溶性聚合物的水基噴墨油墨。日本專利申請公開3-134073描述了包含中性或堿性炭黑和作為炭黑分散劑的水溶性樹脂的噴墨油墨，所述油墨容易在氣泡噴射記錄裝置中以具有優(yōu)異儲存穩(wěn)定性和噴射穩(wěn)定性的分散體提供。
日本專利申請公開8-3498提出了一個技術(shù)問題，如果使用包含炭黑和分散劑的油墨作為噴墨油墨，噴射變得不穩(wěn)定，或不能獲得足夠的光密度，并公開了使用能夠分散在溶劑中而無需使用分散劑的自分散炭黑的油墨作為能夠解決該問題的油墨。WO-A-96/18695(經(jīng)過PCT途徑的日本專利申請公開10-510862)和美國專利5746818(日本專利申請公開10-95941)也公開了包含自分散炭黑的噴墨油墨并將它們描述為可提供高質(zhì)量圖像。
本發(fā)明人在EP-A-943666中公開了一種技術(shù)方案，除了上述自分散炭黑，在該自分散炭黑用于噴墨油墨時加入一種鹽以提高圖像密度對紙種類的依賴性并降低在黑色油墨和彩色油墨之間邊界上的滲色。
順便說說，作為考慮噴墨油墨性質(zhì)時的因素，有油墨的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。具體地說，油墨的間歇噴射穩(wěn)定性是指以下性能。即，當(dāng)油墨由噴墨記錄頭的預(yù)定噴嘴噴射時，油墨自噴嘴的噴射停止明顯較長的時間(例如，約12小時)，然后油墨再次從該噴嘴噴射，油墨噴射的恢復(fù)在某些情況下可能不穩(wěn)定地進(jìn)行而擾亂印刷。如上所述，油墨自預(yù)定噴嘴噴射、油墨自該噴嘴的噴射停止預(yù)定時間、然后油墨再次由該噴嘴噴射的這種操作稱作“間歇油墨噴射”，而油墨噴射的不穩(wěn)定恢復(fù)稱作“不好的間歇噴射”。
油墨的結(jié)皮性能是指以下性能。即，當(dāng)油墨自噴嘴的噴射長時間(例如，幾天或更長)停止并隨后再次由該噴嘴噴射油墨時，在某些情況下可能需要一個用于去除已在噴嘴內(nèi)經(jīng)歷粘度增加或凝固的油墨的恢復(fù)操作。由于噴嘴內(nèi)油墨的粘度增加或凝固而不穩(wěn)定進(jìn)行噴墨噴射恢復(fù)的狀態(tài)稱作“油墨結(jié)皮”，而需要大量的恢復(fù)操作以穩(wěn)定恢復(fù)噴射的油墨則稱作“結(jié)皮性能不好的油墨”。
近年來，已經(jīng)要求噴墨油墨在通過噴墨記錄形成超高質(zhì)量圖像方面具有極高的性能。
但對于包含上述自分散炭黑作為著色材料的顏料油墨，尤其是黑色顏料油墨，不能說積聚了足夠的技術(shù)發(fā)現(xiàn)以提供具有高光密度(OD)和清晰邊緣的圖像并獲得噴墨噴射性能，如間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能，因此沒有完全澄清它們作為噴墨記錄油墨的性質(zhì)。
例如，包含自分散炭黑和由本發(fā)明人提出的鹽的油墨特別適用于降低圖像密度對紙種類的依賴性以及在黑色油墨與彩色油墨之間邊界上的滲色，這些是最初目的。但為了建立更優(yōu)異的噴墨記錄技術(shù)，本發(fā)明人進(jìn)一步進(jìn)行了研究。結(jié)果已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，油墨的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能隨著所用記錄頭的結(jié)構(gòu)而極大地變化。
記錄頭的結(jié)構(gòu)隨著噴墨打印機(jī)產(chǎn)品的廣泛開發(fā)和噴墨記錄技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大而多樣化，因此我們認(rèn)識到，相對記錄頭多樣化而具有良好和穩(wěn)定的噴墨性能，同時最佳利用包含自分散炭黑的油墨的優(yōu)異性能的油墨需要進(jìn)行技術(shù)開發(fā)。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種包含顏料，尤其是自分散炭黑作為著色材料并具有優(yōu)異的噴墨記錄性能的油墨。
本發(fā)明的另一目的是提供一種能夠穩(wěn)定地形成高質(zhì)量噴墨記錄圖像的圖像記錄方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在噴墨記錄中改進(jìn)結(jié)皮性能的方法，其中使用了在油墨流路中具有一個極大地改變油墨流阻的部位的記錄頭。
本發(fā)明的另一目的是提供一種圖像記錄方法和一種可穩(wěn)定地提供高質(zhì)量印刷品的成像裝置、以及其中使用的一種墨盒和記錄單元。
本發(fā)明的另一目的是提供一種降低在噴墨記錄頭上結(jié)皮的方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種在包括多次在預(yù)定時間間隔內(nèi)噴射油墨的步驟的噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，尤其是一種提高在使用所謂側(cè)射(side shooter)型記錄頭時的間歇噴射穩(wěn)定性的方法，其中液體在相對油墨噴射壓力生成元件的方向上噴射。
上述目的可通過以下描述的本發(fā)明而實現(xiàn)。
按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種包含著色材料和含水介質(zhì)的油墨，其中所述著色材料包含自分散型炭黑，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，且其中所述油墨包含占炭黑重量0.6％重量或更高的鉀離子。
因此，按照本發(fā)明的一個實施方案，提供了一種包含至少含自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的油墨，所述自分散炭黑具有至少一個直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，且其中所述油墨包含0.6％重量或更高比例的鉀離子，以鉀離子相對炭黑的重量為基準(zhǔn)。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種圖像記錄方法，包括以下步驟將能量施加到油墨上；然后使油墨由記錄頭向記錄介質(zhì)噴射，其中所述油墨包含至少含自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，且其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種墨盒，包括一個包含油墨的容器，所述油墨包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，且其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種記錄單元，包括一個包含油墨的油墨容器和一個用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭部分，其中所述油墨是一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種包括記錄單元的圖像記錄裝置，所述記錄單元包括一個包含油墨的油墨容器和一個通過能量作用而用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭，其中所述油墨包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種圖像記錄裝置，包括一個配有包含油墨的容器的墨盒和一個通過將能量施用到油墨上而用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭，其中所述油墨包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種降低在記錄頭上結(jié)皮的方法，包括，在通過將能量施用到油墨上而由記錄頭噴射油墨時，使用一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種油墨組，包括組合的一種含有選自青色、品紅色、黃色、紅色、綠色和藍(lán)色相應(yīng)著色材料的著色材料的油墨以及一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種包含作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散顏料、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力比所述親水基團(tuán)低的另一離子的油墨。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種具有油墨的記錄頭，所述油墨包含作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散顏料、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力比所述親水基團(tuán)低的另一離子。
按照本發(fā)明的一個實施方案，還提供了一種包含油墨的油墨罐，所述油墨包含作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散顏料、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力比所述親水基團(tuán)低的另一離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種包含具有直接或通過利用另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)的自分散炭黑、鹽和含水介質(zhì)的噴墨油墨，其中甚至當(dāng)記錄頭中油墨的流態(tài)變成湍流狀態(tài)或干擾狀態(tài)時，所述油墨保持所述自分散炭黑的穩(wěn)定分散狀態(tài)。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種在噴墨記錄工藝中，在配有其位置與油墨噴射壓力生成元件相對的油墨噴射開口的噴墨記錄頭上減少結(jié)皮的方法，包括利用該記錄頭噴射油墨的步驟，其中所述油墨是一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種在噴墨記錄工藝中在噴墨記錄頭上減少結(jié)皮的方法，包括利用該記錄頭噴射油墨的步驟，所述記錄頭具有一個帶有極大地改變液體流阻的部位的油墨流路，該方法包括，使用一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨作為所述油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括重復(fù)將能量施用到油墨上以利用噴墨體系在預(yù)定時間間隔內(nèi)由記錄頭噴射油墨的過程的步驟，該方法包括，使用一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨作為所述油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括在預(yù)定時間間隔內(nèi)使用記錄頭多次噴射油墨的步驟，其中所述油墨在一個與油墨噴射壓力生成元件相對的方向上由所述記錄頭噴射，該方法包括，使用一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨作為所述油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
按照本發(fā)明的另一實施方案，還提供了一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括在預(yù)定時間間隔內(nèi)使用噴墨記錄頭多次噴射油墨的步驟，所述記錄頭在油墨流路中具有一個極大地改變液體流阻的部位，該方法包括，使用一種包括含有自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的噴墨油墨作為所述油墨，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨包含基于自分散炭黑重量為0.6％重量或更高的鉀離子。
本發(fā)明人對上述目的進(jìn)行了各種實驗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對于噴墨性能，加入油墨中的鹽的種類與記錄頭的結(jié)構(gòu)之間存在一種關(guān)系。例如，在圖24所示的記錄頭中，參考數(shù)字251表示噴射能量生成元件，252為噴射開口，253為加料開口、254為基材，和255為噴射開口板。
從圖24顯然看出，油墨流動的方向在加料開口的一個部位上極大地彎曲，且油墨在噴射能量生成元件的方向上移動。表示油墨在該部位上的彎曲度的值是角θ，由基材在加料開口的部位上形成。如果θ不超過90°，油墨以基本上至少90°的角度彎曲。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在這種記錄頭中，油墨的間歇噴射穩(wěn)定性、結(jié)皮性能等極大地隨著該油墨所含鹽的種類而變化。
另一方面，在其結(jié)構(gòu)中幾乎沒有能夠干擾油墨流動的部分的記錄頭中，在分別包含不同鹽的油墨之間沒有觀察到在間歇噴射穩(wěn)定性與結(jié)皮性能上的顯著差異。據(jù)發(fā)現(xiàn)，能夠產(chǎn)生優(yōu)異效果而與記錄頭結(jié)構(gòu)無關(guān)的鹽是所有包含鉀的鹽，包含鈉鹽或銨鹽的油墨與含鉀鹽的油墨相比在圖24所示記錄頭中具有不好的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。
尚未清楚含鉀鹽的油墨即使在使用圖24所示記錄頭時也具有優(yōu)異的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能的原因。但由上述發(fā)現(xiàn)可以認(rèn)為，油墨在記錄頭中的流動性極大地受油墨所含鹽的影響。
具體地說，顏料油墨之間在間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能上的差異可歸因于如下事實作為鹽加入油墨中的陽離子的性質(zhì)，尤其是在記錄頭中的性質(zhì)極大地隨著所用記錄頭而改變。作為其原因，可以考慮2點，即，作為鹽加入的陽離子的性質(zhì)和油墨本身的性質(zhì)。
本發(fā)明人對使用鉀鹽作為鹽的油墨的性質(zhì)的考慮首先根據(jù)圖27A-27C以及圖28A和28B來描述。圖27A示意地說明自分散炭黑在包含該炭黑的油墨中的狀態(tài)。在圖27A中，參考數(shù)字2701表示自分散炭黑，2705是該炭黑中親水基團(tuán)的抗衡離子，而2703是水分子。自分散炭黑2701通過保持對其周圍存在的水分子的親合性而保持其穩(wěn)定的分散態(tài)。
圖27B和27C分別說明了將鉀鹽加入油墨時的情形和將鈉鹽加入油墨時的情形。鉀離子具有圖28B所示的負(fù)水合性能，而鈉鹽具有圖28A所示的正水合性能。
如果鈉離子以預(yù)定濃度存在于油墨中，存在于自分散炭黑周圍的水分子2703就如圖27C所示集中于鈉離子側(cè)。另一方面，與不含鉀離子的油墨相比，沒有在包含鉀離子的油墨中觀察到自分散炭黑與水分子之間關(guān)系的極大變化。
毋庸置疑，這些狀態(tài)是通常描繪的相應(yīng)油墨的瞬間狀態(tài)。油墨并不總是處于這些狀態(tài)。從可能性角度可以推論，油墨通常處于這些狀態(tài)。因此，炭黑在包含鈉鹽的油墨中的分散穩(wěn)定性不是即刻降低的。
但圖24所示的記錄頭被認(rèn)為造成油墨在流體狀態(tài)中的湍流或干擾，該記錄頭具有其中改變油墨主流動方向90°的部位，即，彎曲部分。這種流體狀態(tài)有這樣的可能性，即油墨的表觀粘度可能升高。在這種造成油墨流體狀態(tài)湍流的記錄頭中，可以認(rèn)為，由炭黑和水分子之間如圖27B和27C所示的狀態(tài)差異造成的自分散炭黑分散穩(wěn)定性上的差異表現(xiàn)為間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能上的差異。
本發(fā)明人已根據(jù)這些發(fā)現(xiàn)和考慮而完成本發(fā)明。
對于著色油墨，尤其是包含自分散顏料的著色油墨，本發(fā)明人已研究了上述2點對噴墨記錄的單獨和組合影響，結(jié)果發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能對記錄頭結(jié)構(gòu)的依賴性可通過加入基于油墨中自分散炭黑重量為0.6％重量或更多的鉀離子而降低，而且即使對于其中加入鹽以減輕黑色圖像與彩色圖像之間滲色的包含自分散炭黑的著色油墨，這也是有效的。按照本發(fā)明的著色油墨可更容易處理，而且由該油墨制成的圖像的質(zhì)量令人滿意。


圖1是說明噴墨記錄裝置的一個示例性記錄頭的縱向橫截面視圖。
圖2是噴墨記錄裝置的記錄頭的橫向橫截面視圖。
圖3是多頭的外觀透視圖，它是一排圖1所示的記錄頭。
圖4是說明一個示例性噴墨記錄裝置的示意透視圖。
圖5是說明一個示例性墨盒的縱向橫截面視圖。
圖6是說明一個示例性記錄單元的透視圖。
圖7是說明噴墨記錄頭的另一示例性結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖。
圖8A、8B、8C、8D、8E和8F是按照步驟次序說明噴墨記錄頭的一個示例性生產(chǎn)工藝的橫截面視圖。
圖9是說明在能夠安裝液體噴射頭的一個示例性噴墨打印機(jī)中的主要部件的示意透視圖。
圖10是說明一個配有液體噴射頭的示例性噴墨墨盒的示意透視圖。
圖11是說明一個示例性液體噴射頭的主要部件的示意透視圖。
圖12是說明從示例性液體噴射頭選取的一部分的概念圖。
圖13是說明圖12所示噴射開口的一部分的放大視圖。
圖14典型地說明油墨已附著到圖13所示噴射開口部分上的一種狀態(tài)。
圖15典型地說明圖12中的主要部件。
圖16是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖17-23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖17是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16和18-23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖18是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16、17和19-22一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖19是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16-18和20-23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖20是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16-19和21-23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖21是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16-20、22和23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖22是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16-21和23一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖23是對應(yīng)于圖15的16-16橫截面形式的橫截面示意圖，與圖16-22一起說明液體噴射頭中的液體隨著時間的噴射操作。
圖24是說明本發(fā)明效果借以更有效地表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的第一示例性頭的橫截面示意圖。
圖25是說明本發(fā)明效果借以更有效地表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的第二示例性頭的橫截面示意圖。
圖26是說明本發(fā)明效果借以更有效地表現(xiàn)的結(jié)構(gòu)的第三示例性頭的橫截面示意圖。
圖27A、27B和27C示意并典型地說明了本發(fā)明表現(xiàn)出效果的機(jī)理。
圖28A和28B是說明鈉離子等和鉀離子在水合性能上相互不同之處的概念圖。
圖29是一個噴墨記錄裝置的示意透視圖，它是本發(fā)明液體噴射頭可安裝并應(yīng)用于其上的液體噴射裝置的一個例子。
本發(fā)明以下通過優(yōu)選實施方案更詳細(xì)描述。在附圖中，類似部件給出相同的參考符號。
按照本發(fā)明一實施方案的油墨是一種包括至少含自分散炭黑的著色材料和含水介質(zhì)的油墨，所述自分散炭黑具有至少一個直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，其中所述油墨的鉀離子比例至少為0.6％，以鉀離子與炭黑的質(zhì)量比率計。以下描述該油墨的各組分。
(鉀離子)鉀離子在按照該實施方案的油墨中的濃度優(yōu)選至少為0.6％，以鉀離子與炭黑的質(zhì)量比率計。如果鉀離子的濃度控制低于50％，以鉀離子與炭黑的質(zhì)量比率計，那么該油墨本身的儲存穩(wěn)定性等可保持極高的水平。
更具體地說，如果鉀離子濃度控制在該范圍內(nèi)，可得到一種明顯提高間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能的噴墨油墨。本發(fā)明人認(rèn)為，間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能上的改進(jìn)在較大程度上是利用將鉀離子在油墨中的濃度控制在上述范圍內(nèi)的作用，而非通過將油墨pH值調(diào)節(jié)在合適范圍內(nèi)來增加自分散炭黑的分散穩(wěn)定性的作用。
上述效果可由如下事實證明，如果將其中已加入氫氧化鉀、苯甲酸鉀或類似物以使鉀離子在油墨中的濃度在上述范圍內(nèi)的油墨的pH值和其中已加入氨或胺如三乙醇胺的油墨的pH值調(diào)節(jié)至相同的值，然后將相應(yīng)油墨的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能進(jìn)行相互比較，那么其中鉀離子濃度已控制在上述范圍內(nèi)的油墨在間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能上明顯比具有相同pH值的油墨更明顯得到改進(jìn)。在改進(jìn)間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能方面，即使與其中已加入鋰或鈉的油墨相比，優(yōu)選其中已加入鉀的油墨。
毋庸置疑，按照本發(fā)明的油墨的穩(wěn)定性在堿性側(cè)的pH值時進(jìn)一步提高。如果將此結(jié)合本發(fā)明，本發(fā)明的效果更容易表現(xiàn)。用于本發(fā)明的油墨的pH值范圍如下。按照本發(fā)明的陰離子自分散炭黑往往在酸性水溶液中缺少分散穩(wěn)定性。此外，考慮到油墨與記錄頭的接觸，油墨的pH值優(yōu)選不低于7，但不超過10。
尚不知道按照本發(fā)明的油墨具有上述性能的詳細(xì)原因。但可認(rèn)為歸因于如下事實，自分散炭黑的分散穩(wěn)定性和再分散性的變差可通過鉀離子與鍵接到炭黑表面上的親水基團(tuán)之間的相互作用而改進(jìn)。即，本發(fā)明主要在觀念上不同于加入氫氧化鉀或類似物用于增溶，例如，分散劑，即，用于堿化分散體的加入。
在堿性側(cè)比在中性范圍內(nèi)，用于本發(fā)明的油墨在穩(wěn)定性上象簡單油墨那樣較高。但本發(fā)明的實質(zhì)不是僅尋求簡單油墨那樣的穩(wěn)定性，而是主要用于提高在噴射開口附近的穩(wěn)定性。即使在這方面，本發(fā)明主要在觀念上不同于用于堿化分散體的加入。
本發(fā)明在鉀離子存在下表現(xiàn)出效果的機(jī)理以下根據(jù)圖27A-27C更詳細(xì)描述。圖27A-27C典型地說明了本發(fā)明在鉀離子存在下帶來效果的機(jī)理。在附圖中，參考數(shù)字2703表示水分子，2709是鈉離子，2707是鉀離子，2701是自分散炭黑，且2705是炭黑中親水基團(tuán)的抗衡離子。
如圖27A所示，自分散炭黑2701具有抗衡離子2705且一般分散成穩(wěn)定狀態(tài)，其中大量水分子2703存在于該親水基團(tuán)和抗衡離子周圍。存在大量一價陽離子以及不是炭黑親水基團(tuán)的抗衡離子的其它陽離子的圖像被認(rèn)為是如圖27B和27C所示的這種狀態(tài)。
更具體地說，如果鉀離子2707作為其它陽離子而非該自分散炭黑的親水基團(tuán)的抗衡離子大量存在于自分散炭黑周圍，那么與圖27A所示狀態(tài)沒有大的差異，因此分散穩(wěn)定性不會變差。另一方面，如果鈉離子2709作為其它陽離子而非抗衡離子存在于自分散炭黑周圍，那么水分子2703往往存在于鈉離子2709而非自分散炭黑2701的周圍。結(jié)果，自分散炭黑的分散穩(wěn)定性下降。
同時認(rèn)為，圖27A-27C所示的這種差異難以因為抗衡離子的種類而發(fā)生，因此抗衡離子并不尤其局限于鉀離子，所以也可允許鈉離子等。毋庸置疑，離子在油墨中移動，而相同的離子并不總是作為炭黑的抗衡離子而存在。離子間置換總是發(fā)生在油墨中。因此，圖27A-27C所示的概念圖利用的是某個瞬間。
但可以認(rèn)為，當(dāng)鉀離子大量存在于油墨中時，油墨處于圖27B所示狀態(tài)的可能性高，而當(dāng)鈉離子大量存在于油墨中時，油墨處于圖27C所示狀態(tài)的可能性高。這兩種狀態(tài)之間的差異被認(rèn)為可歸因于兩種離子之間在水合性能上的差異。比起鉀離子，鋰離子、鈉離子等非常容易水合。
關(guān)于此，本發(fā)明人認(rèn)為這種差異可歸因于如下事實鈉和鋰離子具有正水合性能，而鉀離子具有負(fù)水合性能，如圖28A和28B所示。更具體地說，可以認(rèn)為，當(dāng)鋰離子或鈉離子存在于油墨中時，自然存在于自分散炭黑周圍以保持自分散炭黑的分散穩(wěn)定性的水分子由于這些離子的強(qiáng)水合作用將離開該自分散炭黑，并存在于陽離子周圍。
另一方面，鉀離子本身的水合性能弱于自分散炭黑，因此認(rèn)為，存在于自分散炭黑周圍的水分子極少被吸引在鉀離子自身的周圍。順便說說，圖28A和28B是說明鈉離子等和鉀離子在水合性能上相互不同之處的概念圖。
毋庸置疑，油墨中的所有自分散炭黑最好處于圖27B所示的狀態(tài)。本發(fā)明人進(jìn)一步深入研究后發(fā)現(xiàn)，整個自分散炭黑無需為了表現(xiàn)出本發(fā)明的效果而處于圖27B所示這種狀態(tài)，而且其一部分可以處于圖27C所示的狀態(tài)。即，已經(jīng)揭示，本發(fā)明的效果甚至可通過圖27B和27C所示狀態(tài)的混合體系而實現(xiàn)。即，本發(fā)明人已經(jīng)推論，只要鉀離子的含量比例至少為0.6％，以鉀離子與炭黑的質(zhì)量比率計，本發(fā)明就具有效果。
盡管以上已詳細(xì)描述了本發(fā)明人推論的機(jī)理，但在本發(fā)明技術(shù)概念中重要的是，存在于自分散炭黑周圍的一價陽離子的水合性能弱，而且具有重要意義的是，其水合性能弱于自分散炭黑。因此認(rèn)為，非鉀離子的其它離子也落入本發(fā)明技術(shù)概念的范圍內(nèi)，只要它們具有與鉀離子相同的性能(對水的非親合性)。
如果使用具有能夠干擾油墨流體狀態(tài)(伴隨油墨加料)的部位的記錄頭，例如在油墨流路中具有一個能夠極大地改變油墨流阻的部位的記錄頭，上述現(xiàn)象的效果變得更加明顯。其原因并不清楚。但本發(fā)明人認(rèn)為如下。
圖27A-27C所示的這種現(xiàn)象極難發(fā)生在密閉狀態(tài)下的油墨中(換句話說，除了時間和重力不受任何外部因素影響的狀態(tài))。但即使在上述的相同油墨中，其結(jié)皮性能等隨著所用記錄頭的結(jié)構(gòu)而變化極大。
考慮到這點，本發(fā)明人認(rèn)為記錄頭中的某些部分會引起油墨的分散穩(wěn)定性極大地下降，并進(jìn)行了深入研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種下降歸因于記錄頭本身的結(jié)構(gòu)而非其組成材質(zhì)。更具體地說，本發(fā)明人已經(jīng)推論，油墨流路中流阻的極大變化會引起這種下降。
(自分散炭黑)
自分散炭黑是其表面上直接或通過另一原子團(tuán)鍵接有至少一個親水基團(tuán)的炭黑。通過將該親水基團(tuán)引入炭黑的表面，無需象常規(guī)油墨那樣使用分散劑以分散炭黑。自分散炭黑優(yōu)選具有離子性。
陰離子帶電的自分散炭黑的例子包括通過例如將任何的下述親水基團(tuán)鍵接到炭黑的表面上而得到的那些-COOM、-SO3M、-PO3HM和-PO3M2其中M是氫、堿金屬、銨或有機(jī)銨。其中，通過將-COOM或-SO3M鍵接到其表面上而陰離子帶電的炭黑特別優(yōu)選用于本發(fā)明，因為它在油墨中具有良好的分散性。
在上述親水基團(tuán)中“M”表示的那些中，堿金屬的具體例子包括Li、Na、K、Rb和Cs，且有機(jī)銨的具體例子包括甲基銨、二甲基銨.三甲基銨、乙基銨、二乙基銨、三乙基銨、甲醇銨、二甲醇銨和三甲醇銨。
包含其中M為銨或有機(jī)銨的自分散炭黑的油墨能夠更加提高由其所形成的記錄圖像的耐水牢度。因此，考慮到這點，這種炭黑優(yōu)選使用。這可認(rèn)為歸因于當(dāng)該油墨施用到記錄介質(zhì)上時由銨分解而產(chǎn)生的氨揮發(fā)的影響。
其中M為銨的自分散炭黑可按照，例如將其中M為堿金屬的自分散炭黑進(jìn)行離子交換以用銨取代M的方法，或?qū)⑺峒尤胱苑稚⑻亢谥幸愿淖兂蒆型，然后加入氫氧化銨以用銨取代M的方法而制成。
作為一種制備陰離子帶電的自分散炭黑的方法，可以提及例如，其中將炭黑用次氯酸鈉進(jìn)行氧化處理的方法。通過該方法，-COONa基團(tuán)可化學(xué)鍵接到炭黑的表面上。
這樣，上述的各種親水基團(tuán)可直接鍵接到炭黑的表面上。另外，它們可通過在炭黑表面與該親水基團(tuán)之間插入另一原子團(tuán)而間接鍵接到炭黑的表面上。
原子團(tuán)的具體例子包括具有1-12個碳原子的直鏈或支鏈亞烷基、取代或未取代亞苯基、和取代或未取代亞萘基。亞苯基和亞萘基上的取代基的例子包括具有1-6個碳原子的直鏈或支鏈烷基。原子團(tuán)與親水基團(tuán)結(jié)合的具體例子包括-C2H4-COOM、-Ph-SO3M和-Ph-COOM，其中-Ph-為亞苯基，且M具有以上定義的相同含義。
本發(fā)明人在進(jìn)一步研究之后發(fā)現(xiàn)，如果在這些陰離子帶電的自分散炭黑中將其表面親水基團(tuán)密度至少為1.8微摩爾/米2的炭黑與鉀離子一起使用，那么所得油墨具有遠(yuǎn)為優(yōu)異的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。作為其原因，可以認(rèn)為，自分散炭黑的分散穩(wěn)定性和再分散性通過鉀離子與親水基團(tuán)之間的相互作用而提高。也可認(rèn)為，如果使用具有該范圍內(nèi)的親水基團(tuán)密度的炭黑，這種效果似乎更加敏感。
在本發(fā)明中，包含在油墨中的自分散炭黑并不局限于一種，因此可以結(jié)合使用兩種或多種的這些炭黑以調(diào)節(jié)油墨的色調(diào)。自分散炭黑在本發(fā)明顏料油墨中的加入量優(yōu)選為0.1-15％質(zhì)量，更優(yōu)選1-10％質(zhì)量，以每種油墨的總質(zhì)量計。除了自分散炭黑，可以使用染料來調(diào)節(jié)油墨的色調(diào)。
(親水基團(tuán)密度)作為一種測定自分散炭黑中的親水基團(tuán)密度的方法，有這樣一種方法，其中制備炭黑分散體，將所有抗衡離子變成鈉離子，鈉離子的量通過探針型鈉離子電極來測定以確定鈉離子在整個分散體中的含量。親水基團(tuán)密度根據(jù)鈉離子的該量和分散體中的炭黑濃度來確定，以單位固體的ppm計。順便說說，這種轉(zhuǎn)化是在假設(shè)親水基團(tuán)如羧酸基團(tuán)的存在量與鈉離子的摩爾數(shù)相同的情況下進(jìn)行的。
以下描述記錄頭?，F(xiàn)在描述本發(fā)明效果得以更明顯表現(xiàn)的一個記錄頭，即，在使用其中加入鹽的由本發(fā)明人公開的含自分散炭黑的油墨時難以使用的記錄頭。上述記錄頭包括一種在油墨流路中具有極大地改變油墨流阻的部位的記錄頭。其具體例子通常包括以下記錄頭1)在記錄頭頂部具有一個將油墨流動方向彎曲基本上至少90°的部位的記錄頭，2)在記錄頭頂部具有其表面能大大不同于其周圍的部位的記錄頭，和3)在記錄頭頂部具有其中流路寬度在20μm內(nèi)或更短的部位的記錄頭。
當(dāng)該油墨的分散性由于某些原因而變得部分不穩(wěn)定時，上述部位被認(rèn)為進(jìn)一步將油墨的分散性去穩(wěn)定。這些記錄頭將參考附圖更詳細(xì)描述。
首先描述1)的記錄頭。圖24和25是說明本發(fā)明效果借助其結(jié)構(gòu)更顯著表現(xiàn)的記錄頭的橫截面示意圖。在圖24和25中，參考數(shù)字251表示噴射能量生成元件，252是噴射開口，253是加料開口，254是基材，且255是噴射開口板。
從附圖顯然看出，油墨在加料開口的位置上極大地彎曲，在噴射能量生成元件的方向上移動。表示這時油墨彎曲度的數(shù)值是由基材在加料開口位置上形成的角θ。如果θ不超過90°，油墨以基本上至少90°的角度彎曲。
在這種情況下，該油墨部分被認(rèn)為難以通過在例如記錄頭頂部的油墨中自擴(kuò)散而相互混合以變得均勻。更具體地說，分散穩(wěn)定作用這樣抑制將已由于存在容易形成某種停滯的部位而變得不穩(wěn)定分散的油墨部分與保持穩(wěn)定分散的油墨部分進(jìn)行接觸以將它們相互混合。此外，在油墨的流體狀態(tài)中引起干擾或湍流以升高該油墨的表觀粘度?？梢哉J(rèn)為，這時實現(xiàn)了對如上所述的分散不穩(wěn)定的自分散炭黑的影響。
隨后描述2)的記錄頭。圖26示意地說明了具有其表面能極大地不同于其周圍的部位的記錄頭。在該示意圖中，其中表面能極大地不同于其周圍的部位描述為突起。在圖26中，參考數(shù)字261表示涂覆樹脂層，262為噴射能量生成元件，263是突起。在這種情況下，可以認(rèn)為，油墨由于表面能差異而被束縛在該突起附近，變得難以移動。此外，在油墨的流體狀態(tài)中引起干擾或湍流以升高該油墨的表觀粘度?？梢哉J(rèn)為，這時實現(xiàn)了對如上所述的分散不穩(wěn)定的自分散炭黑的影響。
如2)的記錄頭，隨后參考圖26來描述3)的記錄頭。在油墨流路中，圖26中A所示的部分窄于其周圍。具體地說，存在寬度為20μm或更低的部分。在這種記錄頭中，正如在1)的情況下，油墨部分難以通過在頂部自擴(kuò)散而相互混合以變得均勻。更具體地說，分散穩(wěn)定作用這樣抑制將已由于存在容易形成某種停滯的部位而變得不穩(wěn)定分散的油墨部分與保持穩(wěn)定分散的油墨部分進(jìn)行接觸以將它們相互混合。此外，在油墨的流體狀態(tài)中引起干擾或湍流以升高該油墨的表觀粘度?？梢哉J(rèn)為，這時實現(xiàn)了對如上所述的分散不穩(wěn)定的自分散炭黑的影響。
毋庸置疑，如果將記錄頭1)、2)和3)結(jié)合使用，本發(fā)明的效果變得更加明顯。例如，可以提及這樣一種記錄頭，它在彎曲油墨流動方向的部位附近具有20μm或更低的流路寬度。作為本發(fā)明效果明顯表現(xiàn)的一個例子，可以提及一個其中使用其噴射量最高為40毫微克/點的記錄頭的例子，因為可以認(rèn)為，在記錄頭具有極大地改變油墨流阻的部位的例子中，噴射量小的記錄頭往往對應(yīng)于記錄頭3)。毋庸置疑，本發(fā)明不僅局限于噴射量條件。
現(xiàn)在描述一種調(diào)節(jié)鉀離子在油墨中含量的方法。該調(diào)節(jié)方法包括其中將鉀離子以鉀鹽形式加入的方法。
鉀鹽的具體例子包括氫氧化鉀、苯甲酸鉀、鄰苯二甲酸鉀、乙酸鉀、琥珀酸鉀、檸檬酸鉀、葡萄糖酸鉀、硝酸鉀、磷酸鉀、硫酸鉀、碳酸鉀、氯化鉀和溴化鉀。上述的這些鉀鹽可單獨或以任何組合方式來使用。
如果鉀離子以鹽的形式加入，自分散炭黑表面上官能團(tuán)的一部分或所有抗衡離子將被鉀離子置換，但這種置換當(dāng)然取決于所加鹽的量。
(一價陽離子)在按照該實施方案的水基顏料油墨中，一價陽離子的總含量優(yōu)選為基于油墨總量的0.05-1摩爾/升，特別是0.1-0.5摩爾/升。如果一價陽離子的總含量落入該范圍內(nèi)，所得油墨可提供具有高圖像密度和高質(zhì)量的圖像，而且不會對油墨性能，如儲存穩(wěn)定性等產(chǎn)生問題。
可提供具有高圖像密度和高質(zhì)量的圖像的原因可認(rèn)為歸因于如下事實如果一價陽離子以預(yù)定總量包含在油墨中，在油墨施用到記錄介質(zhì)的表面上之后，油墨在其上經(jīng)歷快速固-液分離。一價陽離子的總含量對這種現(xiàn)象是重要的。
如果一價陽離子的總含量低于下限，具體地低于0.05摩爾/升，固-液分離在某些情況下不以所需速度進(jìn)行。另一方面，如果總含量超過1摩爾/升，考慮到油墨本身的穩(wěn)定性，可能會出現(xiàn)不優(yōu)選的情形。
至于造成固-液分離的因素，可以考慮毛細(xì)作用、水蒸發(fā)等。但本發(fā)明人認(rèn)為，造成本發(fā)明油墨固-液分離的最大因素是水在油墨噴射之后的蒸發(fā)。毋庸置疑，墨滴沖擊之后在記錄介質(zhì)上的毛細(xì)作用是造成固-液分離的因素之一。但本發(fā)明人根據(jù)以下內(nèi)容認(rèn)為，水在油墨噴射之后的蒸發(fā)是造成本發(fā)明油墨固-液分離的最大因素。
比起其中一價陽離子總含量低于所述下限的油墨，按照本發(fā)明的油墨即使在干凈玻璃的表面上也更迅速地經(jīng)歷固-液分離。更具體地說，這真實地表明，按照本發(fā)明的油墨即使在沒有毛細(xì)作用的情況下也經(jīng)歷固-液分離。因此，本發(fā)明人推論，造成本發(fā)明油墨固-液分離的最大因素是水在油墨噴射之后的蒸發(fā)。
本文所用的語句“一價陽離子的含量”是指所有一價陽離子在油墨中的含量。更具體地說，它是指作為陽離子存在于油墨中并可檢測為陽離子的所有陽離子，例如自分散炭黑表面上官能團(tuán)的抗衡離子、作為pH值調(diào)節(jié)劑加入的陽離子、以鹽的形式加入的陽離子等的量。定量分析油墨中陽離子的方法包括離子色譜與等離子體發(fā)射光譜的組合。
一價陽離子的例子包括堿金屬離子、銨離子和有機(jī)銨離子。更具體地說，破金屬離子的例子包括鋰、鈉和鉀離子。有機(jī)銨離子的例子包括一至四甲基銨離子、一至四乙基銨離子和一至四甲醇銨離子。
為了調(diào)節(jié)陽離子在油墨中的總含量，可以提及其中將上述陽離子以鹽形式加入的方法。陽離子與可變成其抗衡離子的陰離子的組合的例子包括以下組合陽離子選自銨、鉀、鈉和鋰離子等離子中的一種，尤其是銨離子；和陰離子選自鹵根離子(氯根離子和類似離子)、乙酸根離子、苯甲酸根離子和類似離子中的一種。
這些鹽提供具有優(yōu)異的圖像密度和圖像質(zhì)量的油墨，尤其可能因為，它們具有與自分散炭黑的優(yōu)異相容性。
(含水介質(zhì))能夠賦予按照相應(yīng)實施方案的油墨以上述性能的優(yōu)選含水介質(zhì)是水或水與水溶性有機(jī)溶劑的混合溶劑。至于水溶性有機(jī)溶劑，特別優(yōu)選的是能夠防止油墨干燥的溶劑。至于水，最好使用去離子水而不是包含各種離子的自來水。
(水溶性有機(jī)溶劑)用于本發(fā)明的水溶性有機(jī)溶劑的具體例子包括具有1-4個碳原子的烷基醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇；酰胺如二甲基甲酰胺和二甲基乙酰胺；酮和酮醇如丙酮和雙丙酮醇；醚如四氫呋喃和二 烷；聚亞烷基二醇如聚乙二醇和聚丙二醇；其亞烷基部分具有2-6個碳原子的多元醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇、硫二甘醇、己二醇和二甘醇；低級烷基醚乙酸酯如聚乙二醇單甲醚乙酸酯；l，2，6-己三醇；甘油；多元醇的低級烷基醚，如乙二醇單甲醚或單乙醚、二甘醇甲醚或乙醚和三甘醇單甲醚或單乙醚；多元醇如三羥甲基丙烷和三羥甲基乙烷；N-甲基-2-吡咯烷酮；2-吡咯烷酮；l，3-二甲；3-2-咪唑啉酮；和乙炔醇。上述水溶性有機(jī)溶劑可單獨或以任何組合形式來使用。
并不特別限定水溶性有機(jī)溶劑在按照本發(fā)明的水基顏料油墨中的含量。但該值優(yōu)選為基于油墨總量的3-50％質(zhì)量。另一方面，水在油墨中的含量優(yōu)選為基于油墨總量的50-95％質(zhì)量。
如果油墨需要調(diào)節(jié)其表面張力，合適地以預(yù)定量加入表面活性劑如以下化學(xué)式所示乙炔醇、可滲透溶劑等是有效的。 除了上述組分，表面活性劑、消泡劑、抗菌劑、防霉劑和類似物可根據(jù)需要加入按照本發(fā)明的水基顏料油墨中，得到具有所需物理性能的油墨。市售水溶性染料等也可加入。
如上所述，按照本發(fā)明的油墨在用于噴墨記錄時特別有效。噴墨記錄方法包括一種其中將機(jī)械能施加到油墨上以噴射墨滴的記錄方法和一種其中將熱能施加到油墨上以利用油墨冒泡而噴射墨滴的記錄方法。按照本發(fā)明的油墨特別適用于這些記錄方法。
(噴墨記錄裝置和噴墨記錄方法)作為噴墨記錄裝置，圖1和2給出了一種記錄頭的示例性結(jié)構(gòu)，該記錄頭是很好利用熱能的裝置的一個主要元件。
圖1為沿油墨流路截取的記錄頭13的橫截面圖，且圖2為圖1中沿2-2線的橫截面圖。記錄頭13通過將具有流路(噴嘴)14的玻璃、陶瓷、硅或塑料板等粘結(jié)到加熱基材15上而形成，所述油墨通過該流路。該加熱基材15組成如下由氧化硅、氮化硅、碳化硅等制成的保護(hù)層16，由鋁、金、鋁-銅合金等制成的電極17a和17b，由高熔點材料如HfB2、TaN或TaAl制成的加熱電阻層18，由氧化硅、氧化鋁等制成的熱積聚層19，和由具有良好熱輻射性能的硅、鋁、氮化鋁等制成的基材20。
現(xiàn)在，當(dāng)向記錄頭13的電極17a和17b上施加脈沖電信號時，加熱基材15迅速在“n”所示區(qū)域發(fā)熱，在與該區(qū)域接觸的油墨21中形成氣泡。油墨的彎液面23通過所產(chǎn)生的壓力而突出，并且油墨21以墨滴24形式由噴射孔22經(jīng)由記錄頭的噴嘴14噴向記錄介質(zhì)25。
圖3說明一排多個圖1所示記錄頭組成的多記錄頭的外觀。多記錄頭通過將具有多個凹槽26的玻璃板27與類似于圖1所述的頭的加熱頭28緊密粘結(jié)而形成。
圖4說明噴墨記錄裝置的一個例子，其中包括如上所述的記錄頭。在圖4中，參考數(shù)字61表示葉片，它用作擦拭元件，其一端為固定端，由葉片固定元件使其固定而形成一個懸臂。葉片61設(shè)在鄰近記錄頭65操作的區(qū)域的位置，在該實施方案中，葉片61以這樣的方式固定以使其突入記錄頭65移動的行程中。
參考數(shù)字62表示一個用于記錄頭65的噴射開口面的蓋，它位于與葉片61相鄰的起始位置，其構(gòu)造使得它在與垂直于記錄頭65運動方向的方向上運動，并且與噴射開口面接觸并蓋在其上面。參考數(shù)字63表示一種吸墨元件，它與葉片61毗鄰設(shè)置，并與葉片61類似地被固定，以使其突入記錄頭65移動的行程中。上述葉片61、蓋62和吸墨元件63構(gòu)成了噴射回收部分64，其中葉片61和吸墨元件63除去來自噴墨開口面上的水、灰塵和/或類似物。
參考數(shù)字65表示記錄頭，它具有噴射能量生成裝置并用于將油墨噴射至記錄介質(zhì)上以進(jìn)行記錄，記錄介質(zhì)設(shè)置在與設(shè)有噴射開口的噴射開口面相對的位置上。參考數(shù)字66表示一個滑座，記錄頭65安裝在其上面，從而使記錄頭65可以移動。滑座66與導(dǎo)桿67滑動聯(lián)鎖，并連接(未示出)至由馬達(dá)68驅(qū)動的帶子69上。因此，滑座66可沿著導(dǎo)桿67運動，并因此，記錄頭65可從記錄區(qū)移向與其相鄰的區(qū)域。參考數(shù)字51和52分別表示由其插入記錄介質(zhì)的進(jìn)紙部分以及由馬達(dá)(未示出)驅(qū)動的進(jìn)紙輥。
采用這種構(gòu)造，記錄介質(zhì)被送入與記錄頭65的噴射開口面相對的位置，并從設(shè)有出紙輥53的出紙段隨記錄過程進(jìn)行而排出。在上述構(gòu)造中，當(dāng)記錄完成之后記錄頭65返回其起始位置時，噴射回收部分64中的蓋62從記錄頭65運動的路徑中收回，而葉片61仍突入移動路徑中。結(jié)果，記錄頭65的噴射開口面被擦拭。
當(dāng)蓋62與記錄頭65的噴射開口面接觸并將其蓋住時，移動蓋62以突入記錄頭65的移動路徑中。當(dāng)記錄頭65從其起始位置移動至記錄開始的位置時，蓋62和葉片61處于與上述用于擦拭位置相同的位置。結(jié)果，記錄頭65的噴射開口面也在這次移動時被擦拭。
上述記錄頭65向其起始位置的移動不僅發(fā)生在記錄完成或記錄頭65被回收用于噴射時，而且還發(fā)生在記錄頭65因記錄而在記錄區(qū)域間移動時，在此期間，它以給定的間隔運動至與每一記錄區(qū)域相鄰的起始位置，在此，噴射開口面由這種移動進(jìn)行擦拭。
圖5是一種示例性墨盒45，其中包含待通過油墨進(jìn)料元件，如管路加入記錄頭的油墨。在此，參考數(shù)字40表示包含待供應(yīng)油墨的油墨容器部分，例如油墨袋。在其一端設(shè)有由橡膠制成的塞子42。向該塞子42中插入一個針狀物(未示出)，從而可將油墨袋40中的油墨加至記錄頭中。參考數(shù)字44表示用于接收廢油墨的吸墨元件。優(yōu)選其表面與油墨接觸的油墨容器部分40是由聚烯烴，特別是聚乙烯制成的。
用于本發(fā)明的噴墨記錄裝置并不限于如上所述記錄頭和墨盒分別設(shè)置的裝置。因而，如圖6所示整體形成這些元件的裝置也優(yōu)選使用。圖6中，參考數(shù)字70表示記錄單元，在其內(nèi)部包括一個包含油墨的油墨容器部分，如吸墨元件。記錄單元70如此構(gòu)造以使得在所述吸墨元件中的油墨以墨滴形式通過具有多個開孔的頭71噴射。在本發(fā)明中，優(yōu)選采用聚氨酯作為吸墨元件的材料。
另外，油墨容器部分也可以由一個其內(nèi)部安裝彈簧等的油墨袋構(gòu)成而不使用吸墨元件。參考數(shù)字72表示用于聯(lián)通記錄單元70的內(nèi)部與大氣的空氣通路。這種記錄單元70可用于代替如圖4所示的記錄頭65，并以可拆卸方式安裝在滑座66上。
作為很好采用機(jī)械能的噴墨記錄裝置的形式，可以提及按需型噴墨記錄頭，包括一個具有多個噴嘴的噴嘴形成基材，一個由壓電材料與位于與噴嘴相對位置上的導(dǎo)電材料組成的壓力生成元件以及填充在壓力生成元件周圍的油墨，其中通過施加電壓從噴嘴中噴射出墨滴而改變壓力產(chǎn)生元件。圖7給出了作為該記錄裝置主要元件的記錄頭的結(jié)構(gòu)的一個例子。
該記錄頭包含一個與油墨室(未示出)聯(lián)通的油墨流路80，一個用于噴射所需體積墨滴的孔板81，一個用于直接向油墨施加壓力的振動板82，一個根據(jù)電信號而變化并與振動板82相連的壓電元件83，以及用于支撐和固定孔板81、振動板82等的基底84。
圖7中，油墨流路80的壁由光敏樹脂等制成，孔板81由金屬如不銹鋼或鎳制成，噴射開口85通過電鑄、壓制穿孔等而得到。振動板82由諸如不銹鋼、鎳或鈦的金屬膜和高模量樹脂膜等形成。壓電元件83是由介電材料如鈦酸鋇或PZT形成。
對具有上述構(gòu)造的記錄頭進(jìn)行操作，以便向壓電元件83提供脈沖電壓以產(chǎn)生引起應(yīng)變的應(yīng)力，通過該應(yīng)力的能量使與壓電元件83相連的振動板82變形，并垂直壓迫在油墨流路80中的油墨而使墨滴(未示出)由孔板的噴射開口85噴射出去，從而進(jìn)行記錄。
這種記錄頭可安裝在類似于圖4所示的噴墨記錄裝置上使用。噴墨記錄裝置的操作細(xì)節(jié)可按照與上述相同的方式來進(jìn)行。
圖8A-8F是按照步驟次序說明本發(fā)明效果借其明顯表現(xiàn)的記錄頭的一個示例性生產(chǎn)工藝的橫截面視圖。毋庸置疑，本發(fā)明并不局限于按照該生產(chǎn)工藝制成的記錄頭。
首先如圖8A所示，提供一種由玻璃、陶瓷、塑料、金屬或類似物組成的基材1。
該基材1在使用時可以不對其形式、材質(zhì)等進(jìn)行任何限制，只要它能夠用作用于形成液體流路的一部分元件并用作用于形成油墨流路和油墨噴射開口的材料層的支撐物，它將在隨后進(jìn)行描述。在基材1上，排列了所需數(shù)目的油墨噴射能量生成元件2如電熱轉(zhuǎn)化元件或壓電元件。將用于噴射墨滴的噴射能通過該油墨噴射能生成元件2施加到油墨上，從而進(jìn)行記錄。
例如，如果使用電熱轉(zhuǎn)化元件作為油墨噴射能生成元件2，那么該元件將對位于其附近的油墨加熱，這樣在油墨中產(chǎn)生狀態(tài)變化以生成噴射能。另一方面，如果使用壓電元件，噴射能通過該元件的機(jī)械振動而產(chǎn)生。
將用于輸入控制信號以操作每個這些元件的電極(未示)連接到元件2上。一般提供各種官能層如保護(hù)層以提高這些噴射能生成元件的耐久性。在本發(fā)明中，絕對允許提供這樣的官能層。
圖8A給出了這樣一種情形，將用于提供油墨的開口3預(yù)先配置在基材1上以從基材1的后部供入油墨。在形成開口3時，可以使用任何方法，只要它能夠在基材1上產(chǎn)生孔。例如，開口可通過機(jī)械裝置如鉆孔機(jī)或用光能如激光而形成?？稍诨?上形成抗蝕劑圖案等以化學(xué)刻蝕該基材。
毋庸置疑，用于提供油墨的開口3可以樹脂圖案的形式形成而無需在基材1上形成，這樣可在與基材1相對的油墨噴射開口8的相同表面上得到。
如圖8A所示，油墨流路圖案4隨后用可溶性樹脂在基材1上形成以覆蓋油墨噴射能生成元件2。作為最常用的方式，可以提及一種使用光敏材料形成圖案的方式。但這種成型可利用絲網(wǎng)印刷法之類的方式而易行。如果使用光敏材料，可以使用正性抗蝕劑或可溶性改性型負(fù)性抗蝕劑，因為油墨流路圖案是可溶的。
作為一種用于形成抗蝕劑層的方法，該層優(yōu)選這樣形成將光敏材料溶解在合適溶劑中，將該溶液施用到由PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)或類似物形成的膜上，干燥該涂膜以形成干燥膜，當(dāng)使用具有用于油墨加料的開口的基材時，然后將該干燥膜層壓到基材上。作為用于形成干燥膜的材料，可優(yōu)選使用乙烯基酮型光可降解高分子量化合物如聚(甲基異丙基酮)或聚(乙烯基酮)，因為這種化合物在光照之前保持了高分子量化合物的性能(成膜性能)，因此也容易層壓到開口3上。
另外，可將能夠在隨后步驟中去除的填料裝入開口3中，利用普通的旋涂法、輥涂法或類似方法形成膜。
涂布樹脂層5在可溶性樹脂材料層4上形成，其上已如上所述通過普通的旋涂法、輥涂法或類似方法將油墨流路構(gòu)圖，如圖8B所示。在形成這些涂布樹脂層5時，需要注意不要將可溶性樹脂圖案變形。更具體地說，如果將用于涂布樹脂層5的材料溶解在溶劑中，然后將該溶液通過旋涂法、輥涂法或類似方法施用到可溶性樹脂圖案4上以形成涂布樹脂層5，需要選擇溶劑以不溶解該可溶性樹脂圖案4。
在此描述涂布樹脂層5。作為用于涂布樹脂層5的材料，優(yōu)選的是光敏材料，因為隨后描述的油墨噴射開口可通過照相平版印刷法而容易并非常精確地形成。這種光敏涂布樹脂層5要求具有作為結(jié)構(gòu)材料的高機(jī)械強(qiáng)度、與基材1的粘附性和耐油墨性，同時具有足夠的分辨率以將油墨噴射開口的微小變化(patter)構(gòu)圖。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，陽離子聚合反應(yīng)的環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物具有作為結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)異的強(qiáng)度、粘附性和耐油墨性，并具有優(yōu)異的構(gòu)圖性能，只要該環(huán)氧樹脂在常溫下是固體。
由于陽離子聚合反應(yīng)的環(huán)氧樹脂固化產(chǎn)物與利用酸酐或胺固化的普通產(chǎn)物相比具有高的交聯(lián)密度(高Tg)，因此它具有作為結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)異性能。此外，使用在常溫下為固體的環(huán)氧樹脂，這樣通過光照由陽離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑產(chǎn)生的聚合反應(yīng)引發(fā)物質(zhì)將不會擴(kuò)散到環(huán)氧樹脂中，因此可實現(xiàn)優(yōu)異的構(gòu)圖精度和形式。
涂布樹脂層在可溶性樹脂層上的形成最好通過這樣一種方法來進(jìn)行，包括，將在常溫下為固體的涂布樹脂溶解在溶劑中，然后通過旋涂法將該溶液施用到可溶性樹脂層上。
作為用于施用薄膜的一項技術(shù)，使用旋涂法，借此均勻并非常精確地形成涂布樹脂層5，可以縮短油墨噴射能生成元件2與孔之間的距離(OH距離)，這對任何的常規(guī)方法是困難的，而且容易實現(xiàn)微小墨滴的噴射。
如果使用上述的所謂負(fù)性光敏材料作為涂布樹脂，一般會由基材表面反射并產(chǎn)生浮渣(顯影之后的殘余物)．但在本發(fā)明中，噴射開口圖案在由可溶性樹脂形成的油墨流路上形成，因此基材反射的影響可以忽略，而且顯影之后產(chǎn)生的浮渣在一個洗去構(gòu)成油墨流路的可溶性樹脂的步驟(隨后進(jìn)行描述)中去除，因此不會產(chǎn)生任何不利影響。
用于本發(fā)明的固體環(huán)氧樹脂的例子包括分子量為約900或更高的雙酚A與表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物、含溴雙酚A與表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物、苯酚酚醛清漆或鄰甲酚酚醛清漆樹脂與表氯醇的反應(yīng)產(chǎn)物、具有描述于日本專利申請公開60-161973、63-221121、64-9216和2-140219的氧環(huán)己烷骨架的多官能環(huán)氧樹脂。毋庸置疑，本發(fā)明并不局限于這些樹脂。
用于固化環(huán)氧樹脂的光誘導(dǎo)陽離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑的例子包括芳族碘 鹽、芳族锍鹽(參見聚合物科學(xué)雜志；專題論文集No56，383—395(1976))和由Asahi Denka Kogyo K.K.供給的SP-150和SP-170。
光誘導(dǎo)陽離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑可與還原劑結(jié)合使用并加熱，這有助于陽離子聚合反應(yīng)(與簡單的光誘導(dǎo)陽離子聚合反應(yīng)相比，提高了交聯(lián)密度)。但如果將光誘導(dǎo)陽離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑與還原劑結(jié)合使用，需要選擇還原劑以得到一種所謂的氧化還原型引發(fā)劑體系，這樣反應(yīng)不會在常溫下發(fā)生，而且發(fā)生在某個溫度或更高(優(yōu)選60℃或更高)的溫度下。
作為這種還原劑，考慮到在環(huán)氧樹脂中的反應(yīng)性和溶解度，銅化合物，尤其是三氟甲磺酸銅(三氟甲磺酸銅(II))是最合適的。也可使用抗壞血酸之類的還原劑。如果為了增加噴嘴數(shù)(高速適印性)和使用非中性油墨(著色材料耐水性的改進(jìn))而需要較高的交聯(lián)密度(較高的Tg)，該交聯(lián)密度可通過一個后步驟而升高，其中在如下所述將涂布樹脂層顯影的步驟之后，將還原劑以溶液形式使用以浸漬其中的涂布樹脂層并加熱。
可根據(jù)需要向上述組合物中合適地加入添加劑和/或類似物。例如，為了降低環(huán)氧樹脂的彈性模量而加入柔性賦予劑，或為了進(jìn)一步增強(qiáng)基材粘附性而加入硅烷偶聯(lián)劑。
如圖8C所示，隨后將由上述化合物形成的光敏涂布樹脂層5通過掩模6進(jìn)行構(gòu)圖曝光。光敏涂布樹脂層5是負(fù)性的，因此用掩模遮蔽用于形成油墨噴射開口的部分(當(dāng)然，用于進(jìn)行電連接的部分也要遮蔽。沒有示出)。
構(gòu)圖曝光可用紫外線、深紫外線、電子束、X射線等進(jìn)行，這根據(jù)所用的光誘導(dǎo)陽離子聚合反應(yīng)引發(fā)劑的光敏區(qū)域而合適選擇。
在所有的上述步驟中，可使用常規(guī)的平版技術(shù)進(jìn)行排列。因此，與其中單獨制備孔板并層壓到基材上的方法相比，可以明顯地提高精度。如此進(jìn)行構(gòu)圖曝光的光敏涂布樹脂層5可根據(jù)需要進(jìn)行熱處理以促進(jìn)反應(yīng)。如上所述，光敏涂布樹脂層由在常溫下為固體的環(huán)氧樹脂而形成。因此，由構(gòu)圖曝光產(chǎn)生的聚合反應(yīng)引發(fā)物質(zhì)的擴(kuò)散受到限制，因此可實現(xiàn)優(yōu)異的構(gòu)圖精度和形式。
隨后將進(jìn)行構(gòu)圖曝光的光敏涂布樹脂層5用合適的溶劑進(jìn)行顯影以形成油墨噴射開口8，如圖8D所示。同時，隨著未曝光光敏涂布樹脂層的顯影，構(gòu)成油墨流路的可溶性樹脂圖案4也可顯影。
但由于多個相同或不同的記錄頭通常排列在基材1上，而且它們通過一個切割步驟而單獨地用作噴墨液體噴射頭，僅光敏涂布樹脂層5可如圖8D所示選擇性地顯影以對付塵埃，這樣留下構(gòu)成油墨流路9的樹脂圖案4(在切割步驟中產(chǎn)生的塵埃不會滲透，因為樹脂圖案在液體腔中保持未顯影)，然后在進(jìn)行切割步驟之后將樹脂圖案顯影(參見圖8E)。同時，將在光敏涂布樹脂層5顯影時產(chǎn)生的浮渣(顯影之后的殘余物)與可溶性樹脂層4一起溶出。因此，不會在噴嘴內(nèi)產(chǎn)生任何殘余物。
如果交聯(lián)密度必須如上所述升高，其中將已形成油墨流路9和噴墨噴射開口8的光敏涂布樹脂層5浸漬在包含還原劑的溶液中并加熱，借此進(jìn)行后固化。通過這種處理，光敏涂布樹脂層5的交聯(lián)密度進(jìn)一步升高，而且基材粘附性和耐油墨性也得到提高。
將樹脂層浸漬在含銅離子的溶液中并加熱的步驟可就在通過將光敏涂布樹脂層5進(jìn)行構(gòu)圖曝光并顯影而形成油墨噴射開口8之后安全地進(jìn)行。可溶性樹脂圖案4可隨后安全地溶出。在浸漬和加熱步驟中，加熱可在浸漬樹脂層的同時進(jìn)行，或可在浸漬之后進(jìn)行熱處理。
作為這種還原劑，可以使用任何物質(zhì)，只要它具有還原作用。但含銅離子的化合物如三氟甲磺酸銅、乙酸銅或苯甲酸銅是特別有效的。在上述化合物中，尤其是三氟甲磺酸銅具有非常好的效果。除了上述化合物，也可使用抗壞血酸。
向具有如此形成的油墨流路和油墨噴射開口的基材上，粘結(jié)一個用于油墨加料的元件7，進(jìn)行電連接以驅(qū)動油墨噴射能生成元件2(未示)，借此形成一個噴墨液體噴射頭(參見圖8F)。
在該生產(chǎn)實施例中，油墨噴射開口8的形成通過照相平版印刷而進(jìn)行。但本發(fā)明并不局限于此，因此油墨噴射開口8可通過氧等離子體干刻蝕、或利用受激準(zhǔn)分子激光通過改變掩模而形成，如果油墨噴射開口8通過受激準(zhǔn)分子激光或干刻蝕而形成，可得到具有高精度和可靠性的頭，因為基材被樹脂圖案保護(hù)且不會被激光或等離子體損害。此外，如果油墨噴射開口8通過干刻蝕或受激準(zhǔn)分子激光而形成，除了光敏樹脂，可將熱固性樹脂施用到涂布樹脂層5上。
以下描述優(yōu)選用于本發(fā)明的記錄裝置和記錄頭的其它具體例子。圖9是一個示意透視圖，給出了在噴射時氣泡與空氣連通的噴射體系的液體噴射頭的主要部件，以及作為使用該頭的液體噴射裝置的示例性噴墨打印機(jī)。
在圖9中，噴墨打印機(jī)包括一個用于在圖9中箭頭P所示的方向上間歇傳送作為記錄介質(zhì)的紙1028(沿著外殼1008的縱向供給)的傳送設(shè)備1030、一個在基本上平行于方向S(基本上垂直于紙1028通過傳送設(shè)備1030傳送的方向P)的方向上往復(fù)移動的記錄部件1010、和一個用于移動的驅(qū)動部件1006(作為用于往復(fù)移動記錄部件1010的驅(qū)動裝置)。
用于移動的驅(qū)動部件1006包括一個分別卷繞在滑輪1026a和1026b上的帶1016，所述滑輪位于以預(yù)定間隔相對排列的旋轉(zhuǎn)軸上；和一個用于驅(qū)動連接到記錄部件1010的支架元件1010a上的帶1016的馬達(dá)1018，所述記錄部件基本上平行于正向和反向上的輥單元1022a和1022b排列。
如果操作馬達(dá)1018以按照圖9箭頭R所示的方向旋轉(zhuǎn)帶1016，記錄部件1010的支架元件1010a通過在圖9箭頭S所示的方向上的規(guī)定運動而移動。如果操作馬達(dá)1018以按照與圖9箭頭R所示方向相反的方向旋轉(zhuǎn)帶1016，記錄部件1010的支架元件1010a通過在與圖9箭頭S所示方向相反的方向上的規(guī)定運動而移動。在用于移動的驅(qū)動部件1006的一端，用于將記錄部件1010進(jìn)行噴射回收處理的回收單元1026與位于支架元件1010a起始位置的記錄部件1010的一排油墨噴射開口相對放置。
在記錄部件1010中，相應(yīng)顏色，例如黃色、品紅色、青色和黑色的噴墨墨盒(以下在某些情況下可僅稱作“墨盒”)1012Y、1012M、1012C和1012B可拆卸地安裝在支架元件1010a上。
圖10給出了能夠安裝在上述噴墨記錄裝置上的示例性噴墨墨盒。該實施方案中的墨盒1012是串行式的，且其主要部件由噴墨記錄頭100和用于包含液體如油墨的液體罐構(gòu)成。
在噴墨記錄頭100中，形成了許多用于噴射液體的噴射開口832，且液體如油墨通過一個液體加料通道(未示)由液體罐1001導(dǎo)向普通的液體腔(參見圖11)。使墨盒1012如此構(gòu)造使得噴墨記錄頭100和液體罐1001整體形成，且液體可根據(jù)需要供給液體罐1001內(nèi)部。但也可采用這樣的結(jié)構(gòu)，其中液體罐1001可置換地連接到該液體噴射頭100上。
上述能夠安裝在這種結(jié)構(gòu)的噴墨打印機(jī)上的液體噴射頭的具體例子以下更詳細(xì)描述。
圖11是通常說明液體噴射頭基本部件的示意透視圖，用于表示本發(fā)明的基本形式，而圖12-15是說明圖11所示液體噴射頭的噴射開口形式的正視圖。順便說說，省略了用于驅(qū)動電熱轉(zhuǎn)化元件的電線和類似物。
在按照該實施方案的液體噴射頭中，使用了由玻璃、陶瓷、塑料或金屬組成的基材934，例如在圖11中說明。這種基材的材質(zhì)對本發(fā)明并不關(guān)鍵且并不特別限定，只要它用作能形成流路的元件的一部分，并用作油墨噴射能生成元件和用于形成液體流路和噴射開口的材料層(隨后描述)的支撐物。因此，在該實施方案中，在使用Si基材(晶片)的情況下進(jìn)行描述。噴射開口可不僅按照激光束成型方法，而且還按照，例如其中使用光敏樹脂作為孔板(噴射開口板)935的方法(隨后描述)而形成，其中利用對準(zhǔn)器如MPA(鏡面投影對準(zhǔn)器)形成噴射開口。
在圖11中，參考數(shù)字934表示配有電熱轉(zhuǎn)化元件(以下在某些情況下可稱作“加熱器”)931和由作為普通液體腔的長槽貫穿開口形成的油墨加料開口933的基底。加熱器931是熱能生成裝置，以鋸齒形在油墨加料開口933的兩面上沿著其縱向排成一排，電熱轉(zhuǎn)化元件之間的間距例如為300dpi。用于形成油墨流路的油墨流路壁936位于基材934上。另外，配有噴射開口832的噴射開口板935位于油墨流路壁936上。
在圖11中，油墨流路壁936和噴射開口板935描述為單獨的元件。但油墨流路壁936可通過旋涂之類的方法在基材934上形成，借此，作為相同的元件同時形成油墨流路壁936和噴射開口板935。在該實施方案中，噴射開口面(上表面)935a的那面進(jìn)行防水處理。
在該實施方案中，使用串行式頭例如以1200dpi進(jìn)行記錄，其中在圖9中箭頭S所示方向上掃描的同時進(jìn)行記錄。驅(qū)動頻率為10kHz，且噴射以100微秒的最短時間間隔在一個噴射開口中進(jìn)行。
作為記錄頭尺寸的一個例子，考慮到流體，用于相互隔離鄰近噴嘴的隔離壁936a的寬度w為14μm，例如說明于圖12。如圖15所示，通過油墨流路壁936形成的鼓泡腔1337的N1(鼓泡腔的寬度)為33μm且N2(鼓泡腔的長度)為35μm。加熱器931的尺寸為30μm×30μm，加熱器的電阻值為53歐姆，且驅(qū)動電壓為10.3伏特?？梢允褂闷渲杏湍髀繁?36和隔離壁936a的高度為12μm，且噴射開口板的厚度為11μm的頭。
在配置在噴射開口板(包括噴射開口832)中的噴射開口部件940的截面中，沿著橫穿油墨噴射方向(孔板935的厚度方向)截取的截面的形狀基本上為星狀且一般由6個具有鈍角的角的突出部分832a和6個在這些突出部分832a之間交替排列并具有銳角的角的凹進(jìn)部分832b形成。更具體地說，6個凹槽在圖11所示孔板的厚度方向(液體的噴射方向)上形成，其中使用遠(yuǎn)離噴射開口的中心O的凹進(jìn)部分832b作為其頂部并使用鄰近該區(qū)域且局部鄰近噴射開口的中心O的突出部分832a作為基底(關(guān)于凹槽的位置，參見圖16的1141a)。
在該實施方案中，噴射開口部件940是這樣的，以致使例如沿著貫穿其厚度方向的方向截取的截面是具有2個邊長為27μm的等邊三角形的形狀，這兩個三角形相互結(jié)合成其中之一已旋轉(zhuǎn)60度的狀態(tài)。圖13所示的T1為8μm。突出部分832a的角度都是120度，而凹進(jìn)部分832b的角度都是60度。
因此，噴射開口的中心O與多邊形的重力G的中心一致，所述多邊形通過將連接相互鄰近的凹槽的中心(通過連接凹槽的頂部和與頂部鄰近的2個基底而形成的圖的中心(重力中心))而形成。在該實施方案中，噴射開口832的開口面積為400μm2，且凹槽的開口面積(通過連接凹槽的頂部和與頂部鄰近的2個基底而形成的圖的面積)為約33μm2/凹槽。
圖14是說明油墨已連接到圖13所示噴射開口部分上的一種狀態(tài)，且參考符號C表示該油墨已連接的部分。
以下參考圖16-23來描述液體的噴射操作，其中使用具有上述結(jié)構(gòu)的噴墨記錄頭。
圖16-23是用于說明液體噴射操作的橫截面視圖，其中使用圖11-15所示的液體噴射頭；和圖15所示鼓泡腔1337沿著線16-16截取的橫截面視圖。在該截面中，孔板厚度方向上的噴射開口部件940的端部是凹槽1141的端部1141a。
圖16說明已在加熱器上形成膜狀氣泡的狀態(tài)，且圖17、18、19、20、21、22和23分別說明在圖16狀態(tài)約1微秒之后在圖16狀態(tài)約2微秒之后、在圖16狀態(tài)約3微秒之后、在圖16狀態(tài)約4微秒之后、在圖16狀態(tài)約5微秒之后、在圖16狀態(tài)約6微秒之后和在圖16狀態(tài)約7微秒之后的狀態(tài)。順便說說，在以下說明中，“滴”或“滴落”并不是指在所謂重力方向上的滴落，而是指在電熱轉(zhuǎn)化元件方向上的移動，與頭的安裝方向無關(guān)。
如果首先在加熱器931上的液體流路1338中根據(jù)記錄信號等來激勵加熱器931以形成氣泡101，如圖16所示，氣泡迅速體積膨脹并在約2微秒內(nèi)生長，如圖17和18所示。氣泡101在最大體積時的高度超過噴射開口的面935a。同時，氣泡的壓力由幾分之一個大氣壓降至十幾分之一個大氣壓。
在氣泡形成約2微秒時，氣泡101的體積如上所述由最大體積變成下降體積，且基本上與此同時，開始形成彎液面102。彎液面102也收縮，即，在圖19所示的加熱器931方向上滴落。
在該實施方案中，噴射開口部件具有多個分散態(tài)的凹槽1141，這樣，當(dāng)彎液面102收縮時，毛細(xì)力在凹槽1141部位上，在與彎液面102的收縮方向FM相對的方向Fc上起作用。結(jié)果，彎液面和主墨滴的形狀(以下在某些情況下可稱作“液體”或“油墨”)11a在彎液面收縮時得到補償，得到相對噴射開口中心基本上對稱的形狀，即使由于某些原因觀察到氣泡101狀態(tài)的某些變化。
在該實施方案中，該彎液面102的滴落速率快于氣泡101的收縮速率，因此氣泡101在氣泡形成約4微秒時與鄰近噴射開口832下表面的空氣連通，如圖20所示。這時，鄰近噴射開口832中心軸的液體(油墨)滴向加熱器931，因為在連通空氣之前通過氣泡101的負(fù)壓縮向加熱器931面上的液體(油墨)11a在朝向加熱器931的方向上由于慣性而保持速率，即使在連通空氣之后。
滴向加熱器931面上的液體(油墨)在氣泡形成約5微秒時到達(dá)加熱器931的表面上，如圖21所示，并擴(kuò)散以覆蓋加熱器31的表面，如圖22所示。如上所述擴(kuò)散覆蓋加熱器931表面的液體在沿著加熱器931表面的水平方向上具有一個矢量。但貫穿加熱器931表面的方向，例如垂直方向上的矢量消失，因此液體趨向留在加熱器931的表面上，這樣將位于上表面的液體拉回，而不使該液體，即在噴射方向上保持速率矢量的液體向下。
然后，擴(kuò)散在加熱器931表面上的液體與位于上表面的液體(主墨滴)之間的液體部分11b變薄，并在氣泡形成約7微秒時在加熱器931表面的中心破裂，如圖23的示，這樣液體分離成在噴射方向上保持速率矢量的液體11a和在加熱器931表面上擴(kuò)散的液體11c。這種分離的位置最好在液體流路1338的內(nèi)部，優(yōu)選靠近電熱轉(zhuǎn)化元件931而不是噴射開口832的那面。
主墨滴11a由噴射開口832的中心部分噴射而沒有在噴射方向上的偏斜和噴射滑移，然后撞擊在記錄介質(zhì)上的記錄表面的預(yù)定位置上。至此，擴(kuò)散在加熱器931表面上的液體11c在主墨滴之后噴射成衛(wèi)星墨滴。但它留在加熱器931的表面上而不噴射。
由于衛(wèi)星墨滴的噴射如上所述被抑制，可以防止由于衛(wèi)星墨滴噴射而容易發(fā)生的飛濺，而且可以確保防止霧狀懸浮的霧在記錄介質(zhì)的記錄表面上的污染。在圖20-23中，參考數(shù)字11d和11e分別表示連接到凹槽部分的油墨(凹槽內(nèi)的油墨)和留在液體流路中的油墨。
如上所述，在按照該實施方案的液體噴射頭中，在氣泡體積在增長至最大體積之后下降的狀態(tài)下，如果進(jìn)行液體噴射，主墨滴的噴射方向可通過分散到噴射開口中心的多個凹槽而穩(wěn)定化。結(jié)果，可提供不會在噴射方向上滑移且具有高撞擊精度的液體噴射頭。此外，噴射可針對氣泡在高驅(qū)動頻率下的變化而穩(wěn)定地進(jìn)行，這樣可實現(xiàn)高速和高清晰度的打印。
尤其是，在氣泡體積下降的階段，液體通過氣泡與空氣首次連通而噴射，這樣可以防止墨滴噴射時由于氣泡與空氣連通而產(chǎn)生的霧，因此也可抑制墨滴連接到噴射開口面上的狀態(tài)，這是所謂突然噴射失敗的主要原因。
作為噴射時氣泡連通空氣的噴射體系的記錄頭的另一實施方案，可以提及例如描述于日本專利注冊號2783647的所謂邊緣發(fā)射型。
尤其是，在噴墨記錄體系中，本發(fā)明在利用熱能形成噴射墨滴以進(jìn)行記錄的記錄頭和噴墨記錄裝置中具有優(yōu)異的效果。
至于典型的結(jié)構(gòu)及其原理，使用例如公開于美國專利4723129和4740796的基本原理的那些是優(yōu)選的。該體系可應(yīng)用于所謂的按需型和連續(xù)型。尤其是，按需型是有效的，因為將至少一個對應(yīng)于記錄信息并快速升溫超過中心(nuclear)沸騰的驅(qū)動信號施加到對應(yīng)片材或液體路徑(其中留有液體(油墨))而排列的電熱轉(zhuǎn)化器上，這樣電熱轉(zhuǎn)化器生成熱能以在記錄頭的熱作用表面上產(chǎn)生膜沸騰，因此氣泡可響應(yīng)驅(qū)動信號，按照一對一的關(guān)系在液體(油墨)中形成。液體(油墨)通過將該氣泡增長收縮形成至少一個墨滴而由噴射開口噴射。如果驅(qū)動信號以脈沖形式施加，氣泡的增長收縮合適地瞬間進(jìn)行，這樣可實現(xiàn)具有優(yōu)異響應(yīng)能力的液體(油墨)噴射。因此，優(yōu)選使用這種脈沖信號。
作為脈沖驅(qū)動信號，例如描述于美國專利4463359和4345262的這些信號是合適的。如果采用描述于美國專利4313124(涉及溫度在熱作用表面上升高的速率的發(fā)明)的條件，可進(jìn)行更優(yōu)異的記錄。
作為記錄頭的結(jié)構(gòu)，如公開于上述出版物的噴射開口、液體流路和電熱轉(zhuǎn)化器的這種組合結(jié)構(gòu)(線性液體流路或垂直液體流路)、以及基于美國專利4558333和4459600(公開了一種將熱作用部分排列在彎曲區(qū)域中的結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)也可以包括在本發(fā)明中。
此外，基于日本專利中請公開59-123670(其中公開，使用多個電熱轉(zhuǎn)化器共有的狹縫作為電熱轉(zhuǎn)化器的噴射部件的結(jié)構(gòu))和日本專利申請公開59-138461(其中公開了在噴射部件的對面配置一個熱能的開口吸收壓力波的結(jié)構(gòu))的結(jié)構(gòu)也可有效地用于本發(fā)明。
另外，作為具有對應(yīng)于記錄介質(zhì)最長寬度的長度的全行型記錄頭，可以使用其中長度通過例如公開于上述出版物的多個記錄頭的組合來滿足的結(jié)構(gòu)、以及其中記錄頭整體形成的結(jié)構(gòu)，而且本發(fā)明的上述效果更有效地表現(xiàn)。
此外，即使使用可置換的芯片型記錄頭(其中與裝置殼體的電連接以及油墨由該裝置殼體的加料通過安裝在該裝置殼體中而變得易行)或墨盒型記錄頭(其中油墨罐整體配置在記錄頭本身中)，本發(fā)明也是有效的。
另外，優(yōu)選引入用于記錄頭的回收裝置、預(yù)備輔助裝置等以構(gòu)成按照本發(fā)明的記錄裝置，因為本發(fā)明的效果更加穩(wěn)定。具體地說，用于記錄頭的覆蓋裝置、清潔裝置、加壓或吸取裝置、用于電熱轉(zhuǎn)化器的預(yù)備加熱裝置、除此之外的其它加熱元件或其組合、以及噴射與記錄分離的預(yù)備噴射模式也可有效地用于穩(wěn)定記錄。
作為記錄裝置的記錄模式，本發(fā)明不僅有效地用于使用主顏色如黑色的記錄模式，而且用于配有至少一種復(fù)合顏色或不同顏色和全色(通過混色)的裝置。
在本發(fā)明的上述實施方案中，油墨描述為液體。但在室溫下或更低溫度下凝固的油墨也可使用，只要它們在高于室溫的溫度下軟化或為液體，或在施加記錄信號時呈液相，因為在上述噴墨體系中，油墨本身的溫度控制一般在30-70℃的范圍內(nèi)進(jìn)行以調(diào)節(jié)油墨的粘度至落入穩(wěn)定的噴射范圍。
此外，根據(jù)記錄信號施加熱能而液化并作為液體油墨噴射的油墨，例如其中熱能升溫通過使用熱能作為固相至液相的相變能而真正抑制的油墨和為了防止油墨蒸發(fā)而放置固化的油墨、以及能夠首次被熱能液化的油墨，如在其到達(dá)記錄介質(zhì)時已開始固化的油墨也可應(yīng)用于本發(fā)明。在這種情況下，油墨可以與電熱轉(zhuǎn)化器相對，在多孔片材中在凹槽或穿孔中保持液體或固體，例如描述于日本專利申請公開54-56847或60-71260。在本發(fā)明中，上述膜沸騰體系對上述油墨最有效。
此外，作為按照本發(fā)明的記錄裝置的形式，也可采用其中所述裝置整體或分開配置成信息處理儀器如文字處理器和計算機(jī)的圖像輸出終端的形式以及與具有傳輸-接收功能的閱讀器或傳真結(jié)合的復(fù)印機(jī)之類的形式。
以下概述其中安裝有上述液體噴射頭的液體噴射裝置。
圖29是噴墨記錄裝置600的示意透視圖，它是其上可安裝和使用按照本發(fā)明的液體噴射頭的液體噴射裝置的一個例子。
在圖29中，噴墨頭墨盒601如此構(gòu)造使得上述液體噴射頭與其中包含待加料到液體噴射頭的油墨的油墨罐整體形成。噴墨頭墨盒601安裝在與導(dǎo)向螺桿605中的螺旋凹槽606咬合的支架607上，并與支架607一起通過驅(qū)動馬達(dá)602的功率沿著導(dǎo)向裝置608在箭頭a、b所示方向上往復(fù)移動，其中所述導(dǎo)向螺桿通過與驅(qū)動馬達(dá)602的正向和反向旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖的驅(qū)動力傳輸齒輪603和604而旋轉(zhuǎn)。記錄介質(zhì)P’在壓制輥609上通過記錄介質(zhì)傳送裝置(未示)而傳送并在支架607的移動方向上通過壓紙板610而壓向壓制輥609。
光電耦合器611、612排列在導(dǎo)向螺桿605末端附近。它們是原位檢測裝置，用于確定支架607的杠桿607a是否存在于該區(qū)域以改變驅(qū)動馬達(dá)602的旋轉(zhuǎn)方向等。
支撐元件613用于支撐蓋元件614(覆蓋噴墨頭盒601的正面(噴射開口面))，其中存在噴射開口。油墨吸取裝置615通過從噴墨頭盒601進(jìn)行空噴射等而用于吸取儲存在蓋元件614內(nèi)的油墨。通過該油墨吸取裝置615，噴墨頭盒601的吸取回收通過蓋中的一個開口(未示)來進(jìn)行。配置一個用于擦拭噴墨頭盒601的噴射開口面的清潔葉片617，它可通過移動元件618在前后方向(垂直于支架607移動方向的方向)上移動。這些清潔葉片617和移動元件618由殼體支撐物619支撐。清潔葉片617不限于這種形式，而且可以使用任何其它的熟知清潔葉片。
通過液體噴射頭的這種吸取回收操作，用于引發(fā)吸取的杠桿620隨著與支架607咬合的凸輪621的移動而移動，然后來自驅(qū)動馬達(dá)602的驅(qū)動功率通過公眾已知的方式如變速器進(jìn)行傳送控制。將用于將信號施加到加熱器(配置在噴墨頭盒601的液體噴射頭中)上并對上述相應(yīng)機(jī)理進(jìn)行驅(qū)動控制的噴墨記錄控制部件配置在裝置殼體側(cè)面上，在此沒有示出。
具有上述結(jié)構(gòu)的噴墨記錄裝置600在記錄介質(zhì)P’上進(jìn)行記錄，同時將噴墨頭盒601在記錄介質(zhì)P’的整個寬度上往復(fù)移動，其中所述記錄介質(zhì)通過記錄介質(zhì)傳送裝置(未示)而在壓制輥609上移動。
以下，本發(fā)明通過以下實施例和對比例進(jìn)行更具體的描述。但本發(fā)明并不局限于這些實施例，只要不越過本發(fā)明的主題。順便說說，除非另有說明，以下實施例所用的所有命名“份”或“份數(shù)”和“％”是指質(zhì)量份和％質(zhì)量。
(顏料分散體的制備)<顏料分散體A>
在5℃下，向5克濃鹽酸在5.3克水中的溶液中，加入1.58克鄰氨基苯甲酸。在該體系借助在冰浴中攪拌而總是保持在10℃或更低的情況下，向該溶液中加入1.78克亞硝酸鈉在8.7克5℃水中的溶液。
在所得混合物進(jìn)一步攪拌15分鐘之后，在攪拌下加入7克表面積為220米2/克且DBP油吸收值為105毫升/100克的炭黑。然后，將所得混合物再攪拌15分鐘。將所得淤漿過濾通過Toyo濾紙№2(商品名；Advantes Co.的產(chǎn)品)，然后將所得顏料顆粒用水充分洗滌并在受控于110℃的爐中干燥。將水加入干燥顏料中以制備出顏料濃度為10％重量的顏料分散體。
制備如上的自分散炭黑表面上的親水基團(tuán)密度按照以下方式來測定，結(jié)果為2.6微摩爾/米2。測量這樣進(jìn)行利用離子儀(由DKK制造)來測定鈉離子的濃度，然后由該值轉(zhuǎn)化成親水基團(tuán)密度。鈉離子使用離子交換法置換成銨離子，這樣得到顏料分散體A，其中分散有被引入炭黑表面的-Ph-COONH4基團(tuán)的自分散炭黑。
<顏料分散體B>
在5℃下，向5克濃鹽酸在5.3克水中的溶液中，加入1.58克鄰氨基苯甲酸。在該體系借助在冰浴中攪拌而總是保持在10℃或更低的情況下，向該溶液中加入1.78克亞硝酸鈉在8.7克5℃水中的溶液。
在所得混合物進(jìn)一步攪拌15分鐘之后，在攪拌下加入8克表面積為220米2/克且DBP油吸收值為105毫升/100克的炭黑。然后，將所得混合物再攪拌15分鐘。將所得淤漿過濾通過Toyo濾紙№2(商品名；Advantes Co.的產(chǎn)品)，然后將所得顏料顆粒用水充分洗滌并在受控于110℃的爐中干燥。將水加入干燥顏料中以制備出顏料濃度為10％重量的顏料分散體。
制備如上的自分散炭黑表面上的親水基團(tuán)密度按照以上所述相同方式來測定，結(jié)果為1.6微摩爾/米2。鈉離子使用離子交換法，用銨離子進(jìn)行置換，這樣得到顏料分散體B，其中分散有引入炭黑表面的-Ph-COONH4基團(tuán)的自分?jǐn)?shù)炭黑。
實施例1將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芰?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份三羥甲基丙烷 6份甘油 6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名)0.2份氫氧化鉀 0.06份水 36.74份實施例2將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份苯甲酸鉀 1.7份三羥甲基丙烷 6份甘油 6份二甘醇6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水35.1份實施例3將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體B 45份苯甲酸鉀 1.7份三羥甲基丙烷 6份甘油 6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水 35.1份實施例4將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份苯甲酸銨0.7份苯甲酸鉀0.9份三羥甲基丙烷6份甘油6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水 35.2份實施例5將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份苯甲酸銨1.5份三羥甲基丙烷6份甘油6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份氫氧化鉀0.06份水 35.24份對比例1將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A45份三羥甲基丙烷 6份甘油 6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份氨水(28％) 0.06份水 36.74份對比例2將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤骸ｋS后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份苯甲酸鋰1.4份三羥甲基丙烷6份甘油6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水 35.4份對比例3將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體B 45份苯甲酸鋰1.4份三羥甲基丙烷6份甘油6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水35.4份對比例4將以下組分混合并充分?jǐn)嚢璩扇芤?。隨后將所得溶液在壓力下過濾通過孔徑為3.0μm的微過濾器(Fuji Photo Film Co.，Ltd.的產(chǎn)品)，這樣制備出按照本發(fā)明的油墨。上述的顏料分散體A 45份苯甲酸銨1.5份三羥甲基丙烷6份甘油6份二甘醇 6份乙炔二醇的氧化乙烯加合物(Acetylenol EH，商品名) 0.2份水 35.3份如此得到的按照實施例1-5和對比例1-4的黑色油墨的主要特征匯總于表1。
表1
利用具有按需型多記錄頭的噴墨記錄裝置(BJF-850，商品名，由Canon Inc.制造)，將按照實施例1-5和對比例1-4的油墨分別進(jìn)行以下評估，其中所述記錄頭通過響應(yīng)記錄信號將熱能施加到油墨上而噴射油墨。使用該記錄裝置而沒有改進(jìn)。
1)間歇噴射穩(wěn)定性在使用每種油墨和噴墨記錄裝置在A4紙(210毫米×297毫米，JIS P0138-1961)上進(jìn)行印刷之后，停止油墨噴射2小時，然后在A4紙上恢復(fù)印刷。該印刷周期重復(fù)50次，這樣通過觀察每次周期的印刷無序程度來評估油墨的間歇噴射穩(wěn)定性。
2)結(jié)皮性能在使用每種油墨和噴墨記錄裝置進(jìn)行起始印刷之后，停止油墨噴射72小時，然后恢復(fù)印刷。根據(jù)72小時之后進(jìn)行印刷的狀態(tài)恢復(fù)到起始印刷狀態(tài)所需的恢復(fù)操作數(shù)來評估油墨的結(jié)皮性能。
根據(jù)上述評估，與對比例1的油墨相比，按照實施例1的油墨的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能都明顯提高。與對比例2的油墨相比，按照實施例2的油墨也明顯地提高了間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。與對比例3的油墨相比，按照實施例3的油墨提高了間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。與對比例4的油墨相比，按照實施例4和5的油墨明顯地提高了間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能。
如上所述，按照本發(fā)明，可提供水基顏料黑色油墨，通過用該黑色油墨進(jìn)行噴墨記錄可得到高圖像密度的印刷品，并具有優(yōu)異的間歇噴射穩(wěn)定性和結(jié)皮性能；還提供了使用該油墨的噴墨記錄方法和噴墨記錄裝置。
權(quán)利要求
1.一種包含著色材料和含水介質(zhì)的油墨，其中所述著色材料包含自分散型炭黑，所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)，且其中所述油墨包含占所述自分散炭黑重量0.6％重量或更高的鉀離子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述親水基團(tuán)選自-COOM、-SO3M、-PO3HM和-PO3M2，其中M選自氫、堿金屬、銨和有機(jī)銨。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的油墨，其中所述鉀離子作為所述親水基團(tuán)的抗衡離子而存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述鉀離子衍生自氫氧化鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述油墨的pH值為7-10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述親水基團(tuán)的密度至少為1.8微摩爾/米2。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述油墨包含0.05-1摩爾/升的一價陽離子。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的油墨，其中所述一價陽離子包括鉀離子和選自堿金屬離子、銨離子和有機(jī)銨離子中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的油墨，其中所述油墨包含0.1-0.5摩爾/升的一價陽離子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的油墨，其中所述油墨是一種用于噴墨記錄的油墨。
11.一種圖像記錄方法，包括將能量施加到根據(jù)權(quán)利要求10的油墨上以及將油墨由記錄頭噴向記錄介質(zhì)的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的圖像記錄方法，其中所述記錄頭能夠噴射40毫微克/點或更低量的所述油墨。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的圖像記錄方法，其中所述記錄頭的油墨流路具有一個極大地改變油墨流阻的部位。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的圖像記錄方法，其中所述能量是熱能。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的圖像記錄方法，其中所述熱能通過油墨流路中的一個加熱器而施加。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的圖像記錄方法，其中所述加熱器位于油墨噴射開口的相對處。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的圖像記錄方法，其中所述記錄頭具有一個改變油墨主流動方向90°角或更高的部位，且其中所述部位位于所述加熱器上方。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的圖像記錄方法，其中所述能量是機(jī)械能。
19.根據(jù)權(quán)利要求11-18中任何一項的圖像記錄方法，其中所述記錄介質(zhì)是普通紙。
20.一種記錄單元，包括一個包含根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的油墨容器和一個通過將能量施加到油墨上而用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的記錄單元，其中所述記錄頭能夠噴射40毫微克/點或更低量的所述油墨。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的記錄單元，其中所述記錄頭的油墨流路具有一個極大地改變油墨流阻的部位。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的記錄單元，其中所述能量是熱能。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的記錄單元，其中所述熱能通過油墨流路中的一個加熱器而施加。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的記錄單元，其中所述加熱器位于油墨噴射開口的相對處。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的記錄單元，其中所述記錄頭具有一個改變油墨主流動方向90°角或更高的部位，且其中所述部位位于所述加熱器上方。
27.一種墨盒，包括一個包含根據(jù)權(quán)利要求1或10的油墨的油墨容器。
28.一種圖像記錄裝置，包括一個記錄單元，其中所述記錄單元具有一個包含根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的油墨容器和一個通過將能量施加到油墨上而用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭。
29.一種圖像記錄裝置，包括一個配有包含根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的容器的墨盒和一個通過將能量施加到油墨上而用于以墨滴形式噴射油墨的記錄頭。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的圖像記錄裝置，它包括一個用于將包含在所述墨盒中的所述油墨加料到所述記錄頭的油墨提供部分。
31.根據(jù)權(quán)利要求28的圖像記錄裝置，其中所述記錄頭能夠噴射40毫微克/點或更低量的所述油墨。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的圖像記錄裝置，其中所述記錄頭的油墨流路具有一個極大地改變油墨流阻的部位。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的圖像記錄裝置，其中所述能量是熱能。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的圖像記錄裝置，其中所述熱能通過油墨流路中的一個加熱器而施加。
35.根據(jù)權(quán)利要求34的圖像記錄裝置，其中所述加熱器位于油墨噴射開口的相對處。
36.根據(jù)權(quán)利要求34的圖像記錄裝置，其中所述記錄頭具有一個改變油墨主流動方向90°角或更高的部位，且其中所述部位位于所述加熱器上方。
37.一種降低在記錄頭上結(jié)皮的方法，包括通過將能量施加到油墨上而將根據(jù)權(quán)利要求10的油墨由記錄頭噴射。
38.一種油墨組，包括組合的一種含有選自青色、品紅色、黃色、紅色、綠色和藍(lán)色相應(yīng)著色材料的著色材料的油墨以及一種根據(jù)權(quán)利要求1或10的油墨。
39.一種油墨，包括作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散炭黑、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力低于所述親水基團(tuán)的另一離子。
40.一種具有油墨的記錄頭，所述油墨包括作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散炭黑、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力低于所述親水基團(tuán)的另一離子。
41.一種包含油墨的油墨罐，所述油墨包括作為著色材料的具有親水基團(tuán)的自分散炭黑、所述親水基團(tuán)的抗衡離子以及極性與所述親水基團(tuán)相反且水合能力低于所述親水基團(tuán)的另一離子。
42.一種噴墨油墨，包括一種具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán)的自分散炭黑、鹽和含水介質(zhì)，其中即使記錄頭中油墨的流體狀態(tài)已變成湍流狀態(tài)或干擾狀態(tài)，所述油墨也保持自分散炭黑的穩(wěn)定分散狀態(tài)。
43.一種在噴墨記錄方法中減少在噴墨記錄頭上結(jié)皮的方法，其中所述記錄頭在與油墨噴射壓力生成元件相對的位置上配有一個噴墨開口，包括利用所述記錄頭噴射根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的步驟。
44.一種減少在噴墨記錄頭上結(jié)皮的方法，其中所述記錄頭的油墨流路具有一個在噴墨記錄工藝中極大地改變液體流阻的部位，包括利用所述記錄頭噴射根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的步驟。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的減少結(jié)皮的方法，其中極大地改變液體流阻的所述部位是一個改變液體的主流動方向90°角或更高的部分。
46.一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括重復(fù)以下過程的步驟將能量施加到根據(jù)權(quán)利要求10的油墨上，以預(yù)定時間間隔通過噴墨體系由記錄頭噴射出該油墨。
47.一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括使用一個能夠在與油墨噴射壓力生成元件相對的方向上噴射油墨的記錄頭，以預(yù)定間隔，多次噴射根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的步驟。
48.一種在噴墨記錄工藝中提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，包括使用一個在油墨流路中具有能夠極大地改變液體流阻的部位的記錄頭，以預(yù)定時間間隔，多次噴射根據(jù)權(quán)利要求10的油墨的步驟。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的提高間歇噴射穩(wěn)定性的方法，其中極大地改變液體流阻的所述部位是一個改變液體的主流動方向90°角或更高的部分。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種包含著色材料和含水介質(zhì)的油墨,其中所述著色材料包含自分散型炭黑,其中所述自分散炭黑具有直接或通過另一原子團(tuán)鍵接到其表面上的親水基團(tuán),且其中所述油墨包含占炭黑重量0.6%重量或更高的鉀離子。
文檔編號C09D11/00GK1332209SQ01125929
公開日2002年1月23日 申請日期2001年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月23日
發(fā)明者渡邊智成, 三品伸也, 大角孝一 申請人:佳能株式會社