專利名稱：噴墨記錄用油墨組及其制造方法和噴墨打印機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有顏料系油墨和染料系油墨的噴墨記錄用油墨組，該油墨組的制造方法，以及噴墨打印機(jī)。
背景技術(shù)：
由于具有優(yōu)異的處置性能、幾乎沒有沉淀物析出、表現(xiàn)出令人滿意的顏色鮮明度和明亮度、并且包含多種陰離子染料作為著色劑，染料系油墨至今已經(jīng)被廣泛用作噴墨記錄用油墨。另一方面，在顏色鮮明度上稍遜于染料系油墨、但表現(xiàn)出高圖像密度和低模糊性的顏料系油墨也用作噴墨記錄用油墨。已經(jīng)用作顏料作為如上所述的顏料系油墨用著色劑的那些顏料包括可帶負(fù)電的自分散性顏料，其基本上不需要影響油墨物理性能的添加劑如表面活性劑并具有較高的油墨設(shè)計(jì)自由度(日本專利申請2000-303014)。
到目前為止，由于顏料系油墨和染料系油墨的油墨物理性能的不同，還沒有將顏料系油墨和染料系油墨同時用于單一的噴墨打印機(jī)。然而，為了有效地利用各自油墨的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)上市了帶有噴墨記錄用油墨組的噴墨打印機(jī)，所述油墨組包括基于使用黑色顏料作為著色劑的顏料系油墨(黑色油墨)和基于使用黃色、青色或品紅色染料作為著色劑的染料系油墨(彩色油墨)。當(dāng)使用上述噴墨打印機(jī)、使用黑色顏料系油墨打印字母或字符數(shù)據(jù)時，得到具有優(yōu)異的目視識別性能的字母打印，因?yàn)榇蛴〉淖帜竿瑯泳哂懈邔Ρ榷鹊那逦吘?。另一方面，例如?dāng)打印圖像數(shù)據(jù)時，著色部分具有鮮明的顏色。當(dāng)將顏料系油墨用作噴墨記錄的黑色油墨、和將染料系油墨用作噴墨記錄的彩色油墨時，可以期望同時得到字母的目視識別性能和著色部分的鮮明度。
然而，在一般的帶有包括基于使用可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料系油墨和基于使用陰離子染料的染料系油墨的噴墨記錄用油墨組的噴墨打印機(jī)中發(fā)生以下現(xiàn)象。也就是說，當(dāng)顏料系油墨和染料系油墨彼此接觸時，它們互相混合，然后染料系油墨中的陰離子染料中包含的抗衡離子如鈉離子作用于顏料系油墨中包含的可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料表面上的分散基團(tuán)。結(jié)果是，解離度或解離比降低，并且顏料的表面電荷(帶電量)減少。因此，顏料的電排斥力降低，或失去電排斥力。包含于顏料系油墨中的顏料的分散性降低，顏料凝集。如果形成了顏料凝集，則打印頭噴嘴有時阻塞。在其它情況下，如果顏料凝集粘附并固著于打印頭噴嘴的周圍，則破壞了打印頭的抗油墨涂層表面。因此極有可能引起不吐墨，并且可能使打印質(zhì)量變差。根據(jù)本發(fā)明人的觀察，當(dāng)使用黑色油墨作為顏料系油墨和使用品紅油墨作為染料系油墨時，上述現(xiàn)象尤其顯著。
上述顏料系油墨凝集的問題在其中具有簡單的維護(hù)系統(tǒng)以降低制造成本的噴墨打印機(jī)中很明顯。例如，如在相應(yīng)于日本專利申請2002-234151的美國專利6,631,974 B2中所述，這種噴墨打印機(jī)包括打印頭和用于一起刮拭打印頭的各色噴嘴的刮拭件。然而，在打印頭上排列了兩色噴嘴列并且彼此極端接近。因此，不可能將用于抽吸并清洗打印頭中油墨的抽吸帽按顏色分開。在這種結(jié)構(gòu)中，在打印頭的噴嘴表面上布置的兩色噴嘴列被一起覆蓋。例如，黑色油墨和青色油墨的噴嘴列被抽吸帽一起覆蓋。在抽吸帽的幫助下被同時抽吸的兩種顏色的油墨在抽吸帽中互相混合，有時它們的一部分附著于噴嘴表面。因此，當(dāng)進(jìn)行刮拭操作時，包含顏料系油墨和染料系油墨的混合油墨粘附于例如刮拭件和打印頭的噴嘴表面。如果顏料在這些位置凝集，則產(chǎn)生上述的種種不便。某些觀點(diǎn)認(rèn)為，通過改善打印機(jī)有可能解決這種不便。然而，考慮到成本，這種對策極端不利。
如上所述，當(dāng)在具有簡單的和低成本的常規(guī)維護(hù)系統(tǒng)的噴墨打印機(jī)上載有由顏料系油墨和染料系油墨組成的噴墨記錄用油墨組時，由于顏料的凝集，恐怕不能高質(zhì)量地進(jìn)行噴墨記錄。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而完成了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是當(dāng)具有簡單的和低成本的常規(guī)維護(hù)系統(tǒng)的噴墨打印機(jī)載有由顏料系油墨和染料系油墨組成的噴墨記錄用油墨組時，通過極大地抑制顏料凝集而以穩(wěn)定的方式成功地進(jìn)行了高質(zhì)量的打印。具體地，本發(fā)明的目的是提供油墨組及其制造方法，所述油墨組包括顏料系油墨和染料系油墨的特定組合，能夠有效地抑制否則發(fā)生的通過顏料系油墨和染料系油墨之間接觸時所產(chǎn)生的顏料凝集。
本發(fā)明人注意到顏料系油墨中包含的可帶負(fù)電的自分散性顏料的抗衡離子的量和染料系油墨中包含的陰離子染料的抗衡離子的量。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以通過調(diào)節(jié)它們之間的關(guān)系抑制顏料凝集。從而完成了本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了噴墨記錄用油墨組，其包括包含可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料系油墨和；包含陰離子染料的染料系油墨，其中滿足下式(1)Dci＜1.1×Pci+0.0001 (1)其中Dci表示染料系油墨中的陽離子的量(mol/g)，Pci表示顏料系油墨中的陽離子的量(mol/g)。
根據(jù)本發(fā)明，調(diào)節(jié)顏料系油墨中包含的可帶負(fù)電的自分散性顏料的抗衡離子的量和染料系油墨中包含的陰離子染料的抗衡離子的量之間的關(guān)系為指定的關(guān)系。因此，有可能極大地抑制顏料的凝集。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了噴墨打印機(jī)，其包括本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組、具有形成為具有吐出顏料系油墨的噴嘴和吐出染料系油墨的噴嘴的噴嘴表面的打印頭、和刮拭噴嘴表面的刮拭件，其中通過刮拭件刮拭附著于打印頭的噴嘴表面的顏料系油墨和染料系油墨。本發(fā)明的噴墨打印機(jī)使用其中即使當(dāng)顏料系油墨和染料系油墨互相混合時也能抑制顏料凝集的油墨組。因此，即使當(dāng)通過刮拭件刮拭附著于噴嘴表面的顏料系油墨和染料系油墨時，也會減少噴嘴阻塞和不吐墨。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了制造具有顏料系油墨和染料系油墨的噴墨記錄用油墨組的方法，該方法包括制備包含可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料系油墨；和制備包含陰離子染料的染料系油墨，其中顏料系油墨中陽離子的量與染料系油墨中陽離子的量滿足下式(1)Dci＜1.1×Pci+0.0001(1)其中“Dci”表示染料系油墨中的陽離子的量(mol/g)，“Pci”表示顏料系油墨中的陽離子的量(mol/g)。當(dāng)制備顏料系油墨和染料系油墨使得滿足式(1)的關(guān)系時，有可能在使油墨組中的顏料系油墨和染料系油墨接觸并混合時有效地避免顏料凝集。


圖1表示與本發(fā)明的實(shí)施例和比較例的結(jié)果相關(guān)的顏料系油墨中包含的顏料的抗衡離子的量與染料系油墨中包含的染料的抗衡離子的量之間的關(guān)系；圖2為具有包含本發(fā)明實(shí)施例中制備的油墨的墨盒的彩色噴墨打印機(jī)的透視圖；和圖3為噴嘴朝上的打印頭單元的透視圖。
具體實(shí)施例方式
以下說明本發(fā)明的實(shí)施方案。
本發(fā)明涉及噴墨記錄用油墨組，其含有包含顏料作為著色劑的顏料系油墨和包含染料作為著色劑的染料系油墨；其中顏料為可帶負(fù)電的自分散性顏料，染料為陰離子染料，并且滿足下式(1)。
Dci＜1.1×Pci+0.0001 (1)在表達(dá)式(1)中，“Dci”表示染料系油墨中包含的陰離子染料的抗衡離子的量(mol/g)，“Pci”表示顏料系油墨中包含的自分散性顏料的抗衡陽離子的量(mol/g)。對于式(1)的關(guān)系式，圖1中說明了以下等式(圖1中所示的直線X)。直線X下方的區(qū)域滿足表達(dá)式(1)。
以下描述式(1)的意義，同時說明可帶負(fù)電的自分散性顏料凝集的機(jī)制。
認(rèn)為顏料系油墨中包含的自分散性顏料的陽離子(一般主要為鈉離子)的量表示了貢獻(xiàn)顏料的自分散性的離子性基團(tuán)(例如，分散基團(tuán)如磺酸基)的量。通常，顏料系油墨中的陽離子的量適當(dāng)?shù)匦∮谌玖舷涤湍嘘栯x子(一般主要也是鈉離子)的量。這是因?yàn)橹珓┰谟湍械拇嬖诜绞讲煌?即，非水溶性顏料的分散狀態(tài)/水溶性染料的溶解狀態(tài))。
當(dāng)顏料系油墨和染料系油墨彼此接觸時，它們互相混合，使染料系油墨中包含的陽離子如鈉離子流入到顏料系油墨中。因此，在顏料粒子周圍的陽離子的量增加，使顏料表面上抗衡離子的解離平衡被破壞，使解離度或解離比降低。結(jié)果是，設(shè)想發(fā)生了以下過程，即顏料的電排斥力降低，使分散體變得不穩(wěn)定，并引起凝集。
通常，在顏料系油墨中，與該油墨中的陽離子的總量相比，來源于任何不同于顏料的物質(zhì)的陽離子的量非常小。在染料系油墨中也證明了同樣的事實(shí)。因此，因?yàn)殛栯x子主要來源于顏料，顏料系油墨中陽離子的總量可能近似于顏料的抗衡離子的量；并且因?yàn)殛栯x子主要來源于染料，因此染料系油墨中陽離子的總量可能近似于染料的抗衡離子的量。
因此，當(dāng)染料系油墨中陽離子的量(其可能近似于陰離子染料的抗衡離子)[Dci(mol/g)]比顏料系油墨中陽離子的量(其可能近似于顏料的抗衡離子的量)[Pci(mol/g)]更大時，產(chǎn)生了顏料凝集的趨勢。對于圖1中所示的直線X，已經(jīng)從隨后描述的實(shí)施例和比較例中得到的試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)性地測定了這一事實(shí)。位于直線X(Dci＝1.1×Pci+0.0001)上方的區(qū)域(其中染料系油墨中陰離子染料的抗衡離子的量相對高的區(qū)域)為其中顏料傾向于凝集的區(qū)域。
可以確信當(dāng)染料系油墨中陰離子染料的抗衡離子的量降低時，顏料很難凝集。然而，還產(chǎn)生了一個困難。即，為了降低染料系油墨中陰離子染料的抗衡離子的量，需要使用具有少量水溶性基團(tuán)如磺酸基的陰離子染料，或需要使陰離子染料本身的用量降低。然而，在前一種情況中，陰離子染料在水性溶劑中的溶解性降低。因此，不可能增加染料系油墨中的染料濃度，并且印刷品的光學(xué)密度降低。在后一種情況中，染料系油墨中陰離子染料的濃度也降低，因此，結(jié)果使印刷品的光學(xué)密度降低。因此，優(yōu)選近似于染料系油墨中陰離子染料的抗衡離子的量的Dci(mol/g)滿足圖1中直線Y(0.000074＝Dci)表示的下式(2)。直線Y表示印刷品的實(shí)際光學(xué)密度的經(jīng)驗(yàn)下限。直線Y下面的區(qū)域(其中染料系油墨中陰離子染料的抗衡離子的量相對低的區(qū)域)為其中印刷品的光學(xué)密度低的區(qū)域。
0.000074＜Dci(2)
對于在本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組的顏料系油墨中用作著色劑的顏料，可使用已知的可帶負(fù)電的自分散性顏料。在這種顏料的情況中，例如，對表面實(shí)施羧化處理和/或磺化處理。該顏料在表面上具有負(fù)的ζ電位。
上述顏料的具體例子可舉例如CAB-O-JET 200BLACK、CAB-O-JET 300BLACK、CAB-O-JET 250C CYAN、CAB-O-JET 260MMAGENTA、CAB-O-JET 270Y YELLOW(Cabot的產(chǎn)品)，LIOJET WDBLACK 002C(由Toyo Ink Mfg.Co.，Ltd.制造)、BONJET BLACK CW-1、BONJET BLACK CW-2、和BONJET BLACK CW-3(由OrientChemical Industries，Ltd.制造)。然而，其不限于此。
優(yōu)選顏料系油墨中顏料的含量為0.5到10重量％。
可用作染料系油墨的染料的那些染料包括具有陽離子抗衡離子的陰離子染料，優(yōu)選單偶氮染料。具體地，例如可舉例為C.I.活性紅17、C.I.酸性紅1、C.I.酸性紅8、C.I.酸性紅35、C.I.酸性紅106、和C.I.酸性紅265。優(yōu)選使用單偶氮染料的理由是，與其它染料相比，該染料結(jié)構(gòu)中包含少量的疏水基，由此有可能將通過顏料表面的疏水性部分的作用而產(chǎn)生的染料本身的凝集效應(yīng)抑制到最小程度。上述染料可單獨(dú)使用。或者，將兩種或多種上述染料以混合的方式使用。
優(yōu)選染料系油墨中陰離子染料的含量為0.5到10重量％。
染料包含多種陽離子作為雜質(zhì)。因此優(yōu)選使用其中通過純化除去雜質(zhì)的染料。對于純化方法，例如相應(yīng)于日本專利申請9-25441的美國專利5,637,138 A公開了除去鉀內(nèi)容物的具體方法。可通過類似的方法進(jìn)行純化。然而，對于這種方法沒有具體限制。對于顏料系油墨和染料系油墨的其它物質(zhì)，優(yōu)選使用已經(jīng)經(jīng)過純化的具有高純度的那些，以盡可能將雜質(zhì)減少到最小程度。
當(dāng)使用可帶負(fù)電的自分散性顏料和陰離子染料作為著色劑時，油墨中著色劑的穩(wěn)定性受陽離子的類型和濃度的影響。例如，一價(jià)陽離子如鈉離子和鉀離子、二價(jià)陽離子如鈣離子和鎂離子、和三價(jià)或多價(jià)陽離子如鋁離子和鈦離子具有正電荷。因此，如果在顏料系油墨中上述陽離子過多，則陽離子結(jié)合于顏料表面上的負(fù)電荷，使電荷變成零。結(jié)果是，顏料的電排斥力消失，分散體變得不穩(wěn)定，并引起凝集。如果在染料系油墨中上述陽離子過多，則陽離子結(jié)合于具有負(fù)電荷的染料分子，使電荷變成零。結(jié)果是，形成鹽，使染料分子不能溶解于油墨溶劑中?？峙驴赡馨l(fā)生沉淀。
已知二價(jià)或多價(jià)陽離子具有極強(qiáng)的使顏料的分散狀態(tài)和染料的溶解狀態(tài)不穩(wěn)定的作用。例如，二價(jià)離子的凝集力為單價(jià)離子的20到80倍。三價(jià)離子的凝集力為二價(jià)離子的平方，這是驚人的大。四價(jià)或多價(jià)離子的凝集力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以上所述，其為極大的。
因此，需要使顏料系油墨和染料系油墨各自中的二價(jià)或多價(jià)陽離子的含量盡可能小。具體地，優(yōu)選調(diào)節(jié)含量為至多10ppm。
在本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組中，使用水作為油墨溶劑。然而，優(yōu)選使用具有高純度的水，其包括例如離子交換水、蒸餾水、純水、和超純水。
除水以外，對于油墨溶劑，有可能使用具有相對低的揮發(fā)性的水溶性有機(jī)溶劑，以免干涸并避免在噴墨頭的尖端部的固體物質(zhì)析出。上述水溶性有機(jī)溶劑可包括例如多元醇如乙二醇、二甘醇、三甘醇、聚乙二醇、丙二醇、一縮二丙二醇、二縮三丙二醇、聚丙二醇、1，3-丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、甘油、1，2，6-己三醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和petriol；含氮雜環(huán)化合物如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羥乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑烷酮、和ε-己內(nèi)酰胺；酰胺如甲酰胺、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、三乙醇胺、單乙胺、二乙胺、和三乙胺；和含硫化合物如二甲亞砜、環(huán)丁砜、和硫二甘醇。上述水溶性有機(jī)溶劑可單獨(dú)使用?；蛘?，將兩種或多種上述水溶性有機(jī)溶劑以混合的方式使用。
如果顏料系油墨或染料系油墨中水溶性有機(jī)溶劑的含量太小，則潤濕作用不充分，并且當(dāng)油墨中的水蒸發(fā)時產(chǎn)生油墨干涸和固體物質(zhì)析出的問題。如果含量太大，則使油墨的粘度不必要地增加，不能進(jìn)行吐墨操作，并且油墨在打印介質(zhì)上的干燥極慢。因此，優(yōu)選含量相對于油墨的總量為5到40重量％。
可向顏料系油墨或染料系油墨中混合多元醇烷基醚，以控制滲透性。具體例子可包括例如丙二醇、丙二醇單丙基醚、二甘醇單甲醚、二甘醇單丁醚、二甘醇單異丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二丁醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單丙基醚、二丙二醇單異丙基醚、二丙二醇單丁基醚、二丙二醇二甲醚、二丙二醇二丙醚、二丙二醇二丁醚、三甘醇單甲基醚、三甘醇單丁基醚、三丙二醇單甲醚、三丙二醇單丁基醚、三甘醇二甲醚、三甘醇二丁醚、三丙二醇二甲醚、和三丙二醇二丁醚。
優(yōu)選顏料系油墨或染料系油墨中的滲透劑的含量為0.05到15重量％。
可以向顏料系油墨或染料系油墨中混合一元醇如乙醇和異丙醇，以控制打印介質(zhì)的干燥性能和滲透性。
優(yōu)選調(diào)節(jié)表面張力以滿足例如顏料系油墨或染料系油墨的吐墨穩(wěn)定性、到噴墨頭內(nèi)的引入性能、和打印質(zhì)量。為此目的，有可能使用表面活性劑。具體地，可列舉如陰離子表面活性劑如由Kao Corporation制造的EMAL、LATEMUL、LEVENOL、NEOPELEX、ELECTROSTRIPPER、NS SAOP、KS SAOP、OS SAOP、PELEX、和AMPHITOL系列，和由Lion Corporation制造的LIPOLAN、KLIPOLAN、LIPON、SUNNOL、LIPOTAC TE、ENAGICOL、LIPAL、LIONOL、和LOTAT系列；和非離子型表面活性劑如由Kao Corporation制造的EMULGEN、RHEODOL、RHEODOL SUPER、EMASOL、EMASOL SUPER、EXCEL、EMANON、AMIET、和AMINON系列，和由Lion Corporation制造的DOBANOX、LEOCOL、LEOX、LAOL、LEOCON、LIONOL、CADENAX、LIONON、LEOFAT、ETHOFAT、ETHOMEEN、ETHODUOMEEN、ETHOMID、和AROMOX。然而，對其沒有具體限制。上述表面活性劑可單獨(dú)使用?；蛘撸瑢煞N或多種上述表面活性劑以混合的方式使用。
基本上如上所述構(gòu)成本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組。如有必要，除上述之外，可分別向顏料系油墨和染料系油墨中加入例如已知的pH調(diào)節(jié)劑、染料溶解劑、防腐劑/殺真菌劑、和防銹劑。
可優(yōu)選通過選擇或制備使用可帶負(fù)電的自分散性顏料作為著色劑的顏料系油墨和使用陰離子染料作為著色劑的染料系油墨制造包括本發(fā)明的顏料系油墨和染料系油墨的噴墨記錄用油墨組，其中滿足上式(1)并優(yōu)選滿足上式(2)以裝配油墨組。術(shù)語“裝配油墨組”是指制備油墨用于一個噴墨打印機(jī)中。因此，本發(fā)明還包括在一個墨盒中或在各自的墨盒中容納顏料系油墨和染料系油墨。
本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組可用于一般的噴墨打印機(jī)中。然而，優(yōu)選將本發(fā)明的噴墨記錄用油墨組用于相應(yīng)于日本專利申請2002-234151的美國專利6,631,974 B2中公開的包括打印頭和刮拭件的噴墨打印機(jī)中，所述打印頭具有由吐出顏料系油墨的噴嘴和吐出染料系油墨的噴嘴形成的噴嘴表面，刮拭件用于刮拭噴嘴表面，其中附著于打印頭的噴嘴表面的顏料系油墨和染料系油墨被刮拭件擦掉。在這種情況下，優(yōu)選使墨滴飛行的驅(qū)動力基于使用壓電元件。然而，本發(fā)明還適用于其中在熱能的作用下吐出油墨類型的噴墨系統(tǒng)。
實(shí)施例以下描述體現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例1到8的油墨組和用于比較目的的比較例1到8的油墨組。制備黑色油墨作為顏料系油墨，制備彩色油墨(品紅油墨)作為染料系油墨，用于構(gòu)成油墨組。通過ICP放射光譜法(由Shimadzu Corporation制造的ICPS-1000IV)測量各自油墨的陽離子(鈉離子)的量(認(rèn)為是從制備油墨用的物質(zhì)的純度判斷的顏料和染料的抗衡離子的量)[Pci]和[Dci]。
表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

表9

表10

表11

表12

表13

表14

表15

表16

進(jìn)行試驗(yàn)以評價(jià)當(dāng)將每個實(shí)施例和比較例中得到的顏料系油墨和得到的染料系油墨互相混合時顏料是否凝集，和評價(jià)是否如下所述引起噴嘴的阻塞。得到的結(jié)果如表17中所示。
顏料凝集試驗(yàn)使一滴顏料系油墨和一滴染料系油墨滴落在載玻片上并彼此分開。在兩個小滴上靜止地放置蓋玻片，使兩滴油墨在載璃片下彼此接觸。在顯微鏡下觀察這些油墨的接觸區(qū)域并視覺觀察顏料凝集的情況。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的初步試驗(yàn)顯示出以下事實(shí)。即，與通過將顏料系油墨和染料系油墨混合并攪動進(jìn)行的其它凝集試驗(yàn)相比，這一手法近似于顏料系油墨和染料系油墨在打印頭的噴嘴表面上的混合狀態(tài)，和近似于由刮板等引起的顏料系油墨和染料系油墨的實(shí)際混合狀態(tài)。此外，這一手法極令人滿意地與顏料在實(shí)際機(jī)器上的凝集狀態(tài)有相關(guān)性。采用以下評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。
顏料凝集的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級 內(nèi)容++ 沒有發(fā)生凝集，或即使發(fā)生了凝集，凝集塊為至多約10μm，其中凝集塊具有流動性。
+ 凝集塊為至多約20μm，其中凝集塊具有流動性。
- 凝集塊尺寸超過約20μm，在整個接觸面形成凝集塊，并且凝集塊沒有流動性。
噴嘴阻塞試驗(yàn)在室溫下連續(xù)進(jìn)行打印頭噴嘴表面的刮拭試驗(yàn)3,000次，以評價(jià)各個實(shí)施例和比較例的油墨組的噴嘴阻塞。用作評價(jià)用機(jī)器的打印機(jī)為由Brother Industries，Ltd.制造的MFC-3100C。該打印機(jī)具有使顏料系油墨與染料系油墨彼此接觸的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵谟糜诖蛴☆^噴嘴表面的刮拭試驗(yàn)中，將吐出顏料系油墨(黑色油墨)和染料系油墨(彩色油墨)的噴嘴列在橫向上一起刮拭。采用以下標(biāo)準(zhǔn)。
噴嘴阻塞的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等級 內(nèi)容+ 連續(xù)進(jìn)行3,000次的打印頭噴嘴表面的刮拭試驗(yàn)中沒有發(fā)生不吐墨和吐出油墨彎曲。
- 連續(xù)進(jìn)行3,000次的打印頭噴嘴表面的刮拭試驗(yàn)中發(fā)生不吐墨和吐出油墨彎曲，并且在短時間內(nèi)不吐墨和彎曲都沒有恢復(fù)。
表17

從表17可以看出，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，當(dāng)顏料系油墨(黑色油墨)和染料系油墨(彩色油墨)中的每種單獨(dú)存在時，它們的分散性或溶解性穩(wěn)定。此外，即使當(dāng)使它們彼此接觸并互相混合時，也沒有發(fā)生顏料的凝集。因此，顏料的凝集不會阻塞打印頭噴嘴，并且它們不會粘附并固著在打印頭噴嘴周圍，破壞抗油墨涂層表面。因此，沒有引起不吐墨，打印質(zhì)量也沒有變差。此外，凝集塊不會粘附并固著于刮板上使刮拭操作變得不均勻。因此，也沒有破壞可靠性。
根據(jù)顏料凝集試驗(yàn)的試驗(yàn)條件，當(dāng)顏料系油墨和染料系油墨互相以1∶1混合時，則混合液體中顏料的抗衡離子的量為Pci/2，而染料的抗衡離子的量為Dci/2。在圖1中將各個實(shí)施例和比較例的顏料系油墨的Pci/2和染料系墨的Dci/2繪制曲線。用雙環(huán)表示的實(shí)施例數(shù)據(jù)相應(yīng)于表17中的“++”，用單環(huán)表示的實(shí)施例數(shù)據(jù)相應(yīng)于表17中的評價(jià)“+”，用叉表示的比較例的數(shù)據(jù)相應(yīng)于表17中的評價(jià)“-”。
從圖1可以理解，實(shí)施例的油墨被包含在直線X(即，Dci＝1.1×Pci+0.0001)下方的區(qū)域中。具有性能問題的各個比較例的油墨被包含在直線X上方的區(qū)域中。因此，可以理解，顏料表面上的分散基團(tuán)與染料的抗衡離子之間的平衡對于抑制顏料的凝集是重要的。
在本發(fā)明的噴墨打印機(jī)用油墨組中，即使當(dāng)包含顏料的顏料系油墨與包含染料的染料系油墨組合應(yīng)用時，也抑制了在使顏料系油墨和染料系油墨接觸并混合時的顏料的凝集，并且還抑制了噴嘴阻塞。因此，當(dāng)將該油墨組用于噴墨打印機(jī)時，不會發(fā)生任何的否則由于顏料分散體分不穩(wěn)定而凝集所引起的打印質(zhì)量的嚴(yán)重變差，如不吐墨和吐墨彎曲。此外，在維護(hù)系統(tǒng)如刮板中也不需要分割顏料系油墨和染料系油墨。因此，本發(fā)明還有助于極大地降低成本。因此，有可能通過使用低成本的打印機(jī)同時實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的打印質(zhì)量、高的打印質(zhì)量、和高的可靠性。
以下參考附圖描述本發(fā)明的作為噴墨記錄裝置的噴墨打印機(jī)的實(shí)施方案。
如圖2中所示，彩色噴墨打印機(jī)100包括四個墨盒(油墨組)61，每個墨盒包含各個顏色的油墨，如青色、品紅色、黃色和黑色油墨；打印頭單元63，其具有噴墨打印頭6(此處稱作打印頭6)，用于將油墨噴射到紙62上；滑動架64，其上安裝了墨盒61和打印頭單元63；驅(qū)動單元65，其使墨盒64在直線方向上往復(fù)運(yùn)動；滾軸66，其在墨盒64往復(fù)運(yùn)動的方向上延伸并與打印頭6相對設(shè)置；和清洗單元67。對于黑色、青色、品紅色和黃色油墨，可使用上述實(shí)施例制備的油墨。
驅(qū)動單元65包括滑動架軸71、導(dǎo)向板72、兩個滑輪73和74、和環(huán)形帶75。滑動架軸71布置在滑動架64的下端部并與滾軸66平行延伸。導(dǎo)向板72布置在滑動架64的上端部并與滑動架軸71平行延伸?；?3和74布置在滑動架軸71的兩個端部處并位于滑動架軸71和導(dǎo)向板72之間。在滑輪73和74之間拉伸環(huán)形帶75。
當(dāng)通過馬達(dá)使滑輪73沿正向和反向旋轉(zhuǎn)時，連接于環(huán)形帶75的滑動架64根據(jù)滑輪73的正向和反向旋轉(zhuǎn)沿著滑動架軸71和導(dǎo)向板72在直線方向上往復(fù)運(yùn)動。
紙62來自于紙盒(未示出)，所述紙盒在墨噴打印機(jī)100中提供并在打印頭6和滾軸66之間進(jìn)紙以通過從打印頭6噴出的墨滴進(jìn)行預(yù)定的打印。然后，紙62被放出到外面。在圖2中省略了進(jìn)紙和出紙機(jī)構(gòu)。
在滾軸66的一側(cè)提供了清洗單元67。布置清洗單元67使得當(dāng)打印頭單元63位于復(fù)位位置時，清洗單元67與打印頭6相對。清洗單元67包括清洗帽81、泵82、凸輪83、和廢墨儲存器84。清洗帽81與噴嘴表面接觸，用于覆蓋在打印頭6內(nèi)形成的多個噴嘴(隨后描述)。當(dāng)打印頭單元63處于復(fù)位位置時，打印頭6內(nèi)的噴嘴被清洗帽81覆蓋，通過泵82和通過凸輪83吸入包括截留在打印頭6中的氣泡的油墨，從而清洗打印頭6。吸入的油墨儲存在廢墨儲存器84中。
為了防止油墨干涸，提供了帽85，用于在打印之后打印頭6返回到復(fù)位位置時，由帽85覆蓋安裝在滑動架64上的打印頭6的噴嘴15(圖3)。噴墨打印機(jī)100另外具有與清洗帽81相鄰的刮板88。刮板88刮拭噴嘴表面以除去表面上的油墨。
如圖3中所示，打印頭單元63安裝在沿著紙62移動的滑動架64上并具有上部開口結(jié)構(gòu)的基本上的箱子形狀。打印頭單元63具有由彈性薄金屬板制成的蓋板44。蓋板44固定在打印頭單元63的前表面并當(dāng)除去打印頭6時覆蓋打印頭單元63。打印頭單元63還具有安裝部分2，在該安裝部分2上，將四個墨盒61可拆卸地安裝于其上。連接于每個墨盒61的各自吐墨部分的每個供墨通路4a、4b、4c、4d與打印頭單元63的底板5的底部相通。每個供墨通路4a、4b、4c、4d具有橡皮密封47，以與供墨孔19a密切接觸。
將打印頭6構(gòu)建為彼此并行排列的四個區(qū)。在底板5的下方上形成了四個分級支撐8，用于容納打印頭6的各個區(qū)。在底板5中，形成了多個凹槽9a、9b以穿透底板5，凹槽中填充有UV粘合劑以結(jié)合打印頭6的各個區(qū)。
可在打印頭6的表面上混合黑色、青色、品紅色和黃色油墨，或者通過刮拭操作在刮板88的表面上混合黑色、青色、品紅色品紅色和黃色油墨。然而，因?yàn)槭褂昧吮景l(fā)明的顏料系油墨和染料系油墨的油墨組，由顏料系油墨和染料系油墨的混合引起的顏料凝集被有效抑制。
權(quán)利要求
1.噴墨記錄用油墨組，其包括包含可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料系油墨，和包含陰離子染料的染料系油墨，其中滿足下式(1)Dci＜1.1×Pci+0.0001 (1)其中Dci表示染料系油墨中陽離子的量(mol/g)，Pci表示顏料系油墨中陽離子的量(mol/g)。
2.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中染料系油墨中陽離子的量基本上為陰離子染料的抗衡離子的量，顏料系油墨中陽離子的量基本上為自分散性顏料的抗衡離子的量。
3.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中Dci(mol/g)滿足下式(2)0.000074＜Dci(2)。
4.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中當(dāng)陽離子包括二價(jià)或多價(jià)陽離子時，顏料系油墨和染料系油墨每種油墨中二價(jià)或多價(jià)陽離子的量為至多10ppm。
5.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中染料為單偶氮染料。
6.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中染料系油墨為品紅油墨。
7.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中顏料為炭黑。
8.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中顏料系油墨和染料系油墨都包含甘油。
9.權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組，其中顏料系油墨和染料系油墨都包含水和水溶性有機(jī)溶劑。
10.噴墨打印機(jī)，包括權(quán)利要求1的噴墨記錄用油墨組、具有由吐出顏料系油墨的噴嘴和吐出染料系油墨的噴嘴形成的噴嘴表面的打印頭、和刮拭噴嘴表面的刮拭件，其中附著于打印頭的噴嘴表面的顏料系油墨和染料系油墨通過刮拭件刮拭。
11.制造具有顏料系油墨和染料系油墨的噴墨記錄用油墨組的方法，該方法包括制備包含可帶負(fù)電的自分散性顏料的顏料系油墨，和；制備包含陰離子染料的染料系油墨，其中顏料系油墨中陽離子的量和染料系油墨中陽離子的量滿足下式(1)Dci＜1.1×Pci+0.0001 (1)其中Dci表示染料系油墨中陽離子的量(mol/g)，Pci表示顏料系油墨中陽離子的量(mol/g)。
12.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中染料系油墨中陽離子的量基本上為陰離子染料的抗衡離子的量，顏料系油墨中陽離子的量基本上為自分散性顏料的抗衡離子的量。
13.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中Dci(mol/g)滿足下式(2)0.000074＜Dci (2)。
14.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中分別制備顏料系油墨和染料系油墨，使得二價(jià)或多價(jià)陽離子的量為至多10ppm。
15.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中染料為單偶氮染料。
16.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中染料系油墨為品紅油墨。
17.權(quán)利要求11的制造噴墨記錄用油墨組的方法，其中顏料為炭黑。
全文摘要
本發(fā)明提供了噴墨記錄用油墨組，其包括包含可帶負(fù)電的自分散性顏料作為著色劑的顏料系油墨和包含陰離子染料作為著色劑的染料系油墨，并且油墨組滿足下式(1)Dci＜1.1×Pci+0.0001(1)，其中“Dci”表示染料系油墨中包含的陰離子染料的抗衡離子的量(mol/g)，“Pci”表示顏料系油墨中包含的自分散性顏料的抗衡離子的量(mol/g)。當(dāng)在具有簡單的和低成本的常規(guī)維護(hù)系統(tǒng)的噴墨打印機(jī)上裝載由顏料系油墨和染料系油墨組成的噴墨記錄用油墨組時，可以極大地抑制顏料凝集，并且可以穩(wěn)定地進(jìn)行高質(zhì)量的打印。
文檔編號C09D11/00GK1709993SQ20051007837
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月18日
發(fā)明者大平英朗, 加藤龍二, 谷口晶彥, 青井紀(jì)篤, 藤岡昌也, 東山俊一 申請人:兄弟工業(yè)株式會社