ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к чернилам для струйного принтера, способу струйной печати и аппарату для струйной печати.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Способ струйной печати относится к способу, который проводит запись изображений и текстов, позволяя мелким капелькам чернил вылетать в соответствии с разнообразными правилами работы, чтобы нанести их на носитель для записи (например, бумагу). Технология имеет такие характерные черты, как высокая скорость, слабый шум, легкость многоцветной печати, высокую гибкость схем печати и отсутствие необходимости в проявке и закреплении, и поэтому быстро распространяется на широкое множество применений. Кроме того, недавно была разработана полноцветная струйная печатающая система, и она способна формировать многоцветные изображения, сопоставимые с изображениями полихромной печати по допечатному способу или с печатными изображениями, полученными цветной фотографией. Для печати малого количества экземпляров эта технология может произвести печатные материалы по более низкой стоимости, чем обычная полихромная или фотографическая печать.
При таких обстоятельствах в ответ на требования улучшенных свойств печати, включающих высокую скорость, высокое разрешение и полноцветность печати, были предприняты попытки улучшения аппарата для струйной печати и способа струйной печати. Поскольку аппаратуру для формирования изображения, такую как принтеры, в которых применяют систему струйной печати, используют в различных ситуациях, стабильность печати также является важной и, кроме того, повышенная долговечность изображений также является свойством, требуемым от чернил.
В качестве носителя печати, используемого в способе струйной печати, на рынке имеются различные изделия, такие как простая бумага, бумага с покрытием, глянцевая бумага, листы для кодоскопа (ОНР-проектора) и печати с обратной стороны, в то время как для общего применения в офисах используется главным образом дешевая простая бумага. Однако, когда в качестве носителя печати используют простую бумагу, становится необходимым снизить или предотвратить явление скручивания (искривление или закручивание бумаги), которое возникает, когда большое количество чернил наносят на носитель печати, удовлетворяя в то же время вышеупомянутым требованиям. Это явление скручивания приписывают, главным образом, нанесению влаги. То есть известно, что заметное явление скручивания наступает, когда влагу наносят на большую площадь или в большом количестве. В случае струйной печати, проводимой на простой бумаге, становится важным снижение или подавление не только явления скручивания во время печати, но также явления скручивания после печати, вызванного высыханием и испарением влаги (явление скручивания после печати).
Печатный материал (отпечаток), полученный соответственно системе струйной печати, используют в различных целях, но скрученную бумагу нельзя сохранить плоской, что вызывает много трудностей от такого явления скручивания, когда бумагу складывают в пачку или вставляют в файлы. Кроме того, пробные печатные материалы презентаций, такие как слайды и листы ОНР-проектора, часто печатают на недорогой простой бумаге, и когда рисунки, фотографии или обоснования печатают с дополнительным цветом (голубым и т.п.), бумага становится свернувшейся, что во многих случаях делает затруднительным обращение с ней.
К настоящему времени были предложены некоторые подходы к уменьшению или предотвращению явления скручивания. Например, предложены чернила для струйного принтера, содержащие твердое вещество, которое является растворимым в воде или водно-органическом растворителе и имеет четыре или более гидроксильные группы в молекулярной структуре (например, смотрите выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н04-332775). Кроме того, предложены чернила, содержащие в качестве антискручивающих агентов сахариды, сахарный спирт и специфичное амидное соединение (смотрите, например, выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н06-157955, выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н06-240189, выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н09-165539 и выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н09-176538). Далее, предложены чернила, содержащие в комбинации специфичный многоатомный спирт и глицерин (смотрите, например, выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №Н10-130550). Кроме того, предложены чернила, содержащие растворитель, полимерное связующее, закрепитель краски, водорастворимое антискручивающее соединение, водорастворимое расшлихтовочное соединение, светостойкое соединение и антивспениватель (смотрите, например, выложенную для открытого ознакомления японскую патентную заявку №2000-198267).
Явление скручивания может быть до некоторой степени подавлено путем введения обычных соединений для предотвращения явления скручивания, но струйная печать была усовершенствована и использует даже еще более высокую скорость, и стабильность эжекции и надежность являются важными в процессе высокоскоростной печати. Соответственно в добавление к обеспечению таких свойств, как стабильность, проницающая способность и вязкость самих чернил, важно также поддерживать высокий уровень основных свойств чернил для струйной печати, в особенности стабильности эжекции чернил, которая, более конкретно, представляет собой свойство противодействия забивке порта эжекции чернил (сопла) головки струйной печати, и пусковой характеристики (способности к повторной эжекции чернил из сопла после временного перерыва (остановки или паузы) эжекции чернил), и в то же самое время снижения или предотвращения явления скручивания.
Соответственно целью настоящего изобретения является предложить чернила для струйного принтера, которые могут уменьшить или предотвратить явление скручивания при обеспечении требуемой для обычных чернил для струйного принтера стабильности эжекции после выхода из готовки и стабильности эжекции, которая может предотвратить нестабильность и расплывание начальных частей печати в начале печатания (пусковая характеристика), способ струйной печати, чернильный картридж и аппарат для струйной печати.
Кроме того, другой целью настоящего изобретения является в достаточной степени уменьшить или предотвратить явление скручивания, делая тем самым более легким обращение с печатными материалами, полученными с использованием простой бумаги.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Указанные выше цели достигнуты настоящим изобретением, описанным ниже.
То есть чернила для струйного принтера по настоящему изобретению включают по меньшей мере воду, краситель, водорастворимое органическое вещество 1 и водорастворимое органическое вещество 2, где содержание Х (%) водорастворимого органического вещества 1 составляет 10 мас.% или более от общего количества чернил для струйного принтера, и содержание Х (%) водорастворимого органического вещества 1 и содержание Y (%) водорастворимого органического вещества 2 от общего количества чернил для струйного принтера удовлетворяет отношению следующих формулы (I) и формулы (II):
(I) 0 < Y/X≤0,9,
(II) X+Y≥15 мас.%,
и где водорастворимое органическое соединение 1 является влагоудерживающим водорастворимым органическим соединением, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее, и водорастворимое органическое соединение 2 является водорастворимым органическим соединением, отличным от красителя и от водорастворимого органического соединения 1.
В частности, предпочтительно, чтобы содержание Y (%) водорастворимого органического вещества 2 составляло Y < 15 мас.% и разность между способностями к захвату воды составляла 40% или более.
Далее, другим осуществлением настоящего изобретения являются чернила для струйного принтера, включающие по меньшей мере воду и краситель, дополнительно включающие водорастворимое органическое соединение 1-1, водорастворимое органическое соединение 1-2 и водорастворимое органическое соединение 2-1, где содержание Х1 (%) водорастворимого органического вещества 1-1 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера, содержание Х2 (%) водорастворимого органического вещества 1-2 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера и содержание Y1 (%) водорастворимого органического вещества 2-1 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера удовлетворяют соотношениям следующих формул (1)-(3):
(1) 0,1≤(X2+Y1)/X1≤2,5,
(2) X1+X2≥10 мас.%,
(3) X2+Y1≥3 мас.%,
и где водорастворимое органическое соединение 1-1 является водорастворимым многоатомным спиртом или водорастворимым амидным соединением, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее и молекулярный вес MW в интервале 100≤MW≤1000; водорастворимое органическое соединение 1-2 является водорастворимым алкандиолом, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее и молекулярный вес MW в интервале 100≤МW≤150, алкандиолом, дополнительно содержащим группу -ОН на обоих концах главной цепи, и водорастворимое органическое соединение 2-1 является водорастворимым органическим соединением, отличным от красителя, водорастворимого соединения 1-1 и водорастворимого соединения 1-2.
В частности, предпочтительно, чтобы содержание Y1 (%) водорастворимого органического вещества 2-1 составляло Y1 < 15 мас.%, и разность между водоудерживающими способностями составляла 40% или более.
Способ струйной печати согласно изобретению включает нанесение вышеупомянутых чернил для струйного принтера на носитель для записи посредством головки струйного принтера для формирования изображения.
Чернильный картридж по настоящему изобретению содержит вышеупомянутые чернила для струйного принтера.
Аппарат для струйной печати по настоящему изобретению снабжен вышеупомянутыми чернилами для струйного принтера.
Согласно настоящему изобретению явление скручивания может быть в достаточной степени предотвращено, и обращение с печатными материалами, в особенности на простой бумаге, становится, таким образом, легче в способе струйной печати, использующем простую бумагу. В дополнение предложены чернила и способ печати с их использованием, которые могут обеспечить стабильность эжекции чернил при струйной печати.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 показывает результаты определения влагоудерживающей способности водорастворимых органических соединений;
фиг.2 показывает разность между влагоудерживающими способностями в двух указанных средах;
фиг.3 представляет вид в перспективе, показывающий пример аппарата для струйной печати;
фиг.4 представляет вид чернильного картриджа в вертикальном разрезе;
фиг.5 представляет вид в перспективе печатной установки;
фиг.6 представляет схематичный вид в перспективе, показывающий пример чернильного картриджа, имеющего головку эжекции жидкости.
НАИЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылками на предпочтительное осуществление.
Механизм возникновения явления скручивания
Настоящее изобретение было сделано с целью предотвращения явления скручивания носителя печати после нанесения чернил для струйного принтера (называемых в настоящем описании далее "чернила") на носители печати методом струйной печати.
Механизм возникновения явления скручивания после печати на носителе печати является следующим. Целлюлозное волокно образуется в бумаге бумагоделательной машиной таким образом, чтобы быть вытянутым в линию (в значительной степени принудительно ориентированные) вдоль направления потока бумаги. Поскольку целлюлозное волокно имеет очень разные степени растяжения, благодаря влаге в направлении хода машины и в поперечном направлении изменение размеров, которое возникает при нанесении влаги, различается в коротком зерне и в длинном зерне. Поэтому, когда на бумагу наносят влагу, целлюлозное волокно в поперечном направлении бумаги разбухает и длина бумаги возрастает в направлении (главным образом, длинное зерно бумаги), перпендикулярном направлению потока (главным образом, короткое зерно бумаги) бумагоделательной машины, когда бумага образуется. По этой причине, когда количество нанесенных чернил, т.е. количество нанесенной влаги при печати является большим, возникает явление скручивания в направлении, противоположном плоскости, на которую наносили влагу, а именно возникает явление негативного скручивания. Однако благодаря постепенному испарению влаги, которая была ранее поглощена целлюлозным волокном, целлюлозное волокно начинает сокращаться, что позволяет сокращаться бумаге. В соответствии с этим длина бумаги становиться меньше, чем длина перед нанесением влаги.
Таким образом, бумага постепенно скручивается в направлении плоскости, на которую наносят влагу, а именно возникает явление позитивного скручивания. Это, как кажется, возникает из-за того, что влага, нанесенная при печати, сперва вступает в водородную связь между волокнами, и по мере того, как влага переносится вследствие испарения или подобного, напряжение, приложенное на начальной стадии, снимается, и напечатанная часть сокращается. Это явление позитивного скручивания создает проблему, когда струйную печать проводят на таком носителе записи, как бумага.
Авторы настоящего изобретения провели детальное наблюдение явления позитивного скручивания, которое возникает, когда печать проводят методом струйной печати. В результате они обнаружили, что явление позитивного скручивания непрерывно развивается на протяжении длительного периода, когда на бумагу нанесены чернила струйного принтера, в отличие от случая, когда на бумагу наносят просто влагу.
В настоящее время органические соединения, такие как глицерин и мочевина, которые содержатся в большинстве типов чернил для струйных принтеров, весьма содействуют надежности, в частности стабильности эжекции чернил струйного принтера. Напротив, считается, что эти органические соединения могут быть причиной постепенного развития явления позитивного скручивания.
Удерживающее воду водорастворимое органическое соединение
Поскольку явление скручивания после нанесения жидкой среды, содержащей воду, на бумагу кажется имеющим корреляцию с испарением нанесенной на бумагу влаги, авторы настоящего изобретения провели следующее подробное изучение способности захвата воды водорастворимыми органическими соединениями, которые обычно используются для чернил струйных принтеров.
Во-первых, были приготовлены 20 мас.% водные растворы различных водорастворимых органических соединений, и 10 г каждого раствора было точно отвешено и помещено в стеклянную чашку Петри и оставлено стоять в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45%. Стоять оставили также чистую воду, не содержавшую водорастворимое органическое соединение. Вследствие испарения воды количество раствора в чашке Петри уменьшалось, и в результате масса становилась постоянной. В оставленной также стеклянной чашке Петри, которая содержала только чистую воду, к этому моменту испарялась вся чистая вода, и на основании этого полагалось, что то, что осталось в чашке Петри, содержавшей водорастворимое органическое соединение, представляет собой водорастворимое органическое соединение и влагу, удержанную в веществе. Основываясь на этом, рассчитывали водоудерживающую способность каждого водорастворимого органического соединения согласно следующей формуле:
Водоудерживающая способность (%) =
Далее вышеуказанную чашку Петри помещали в среду с температурой 30°С и влажностью 80% и после выжидания, пока не установится равновесие, как описано выше, определяли водоудерживающую способность при этих условиях. Далее те же чашки Петри опять помещали в среду с температурой 23°С и влажностью 45% и измеряли водоудерживающую способность. Полученные результаты показаны на фиг.1. В дополнение разности водоудерживающей способности в обеих средах показаны на фиг.2.
Авторы настоящего изобретения приняли во внимание определенную корреляцию между разностями водоудерживающей способности в упомянутых выше средах и возникновением явления скручивания простой бумаги. Основываясь на этом, возникновение явления скручивания было изучено путем нанесения на простую бумагу водных растворов, содержащих испытуемые водорастворимые органические соединения, проверенные выше. В результате было обнаружено, что водорастворимое органическое соединение, которое имеет разность между водоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и водоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее, может значительно предотвратить явление скручивания. Тогда готовили чернила, содержащие красящее вещество, добавки и эти водорастворимые органические соединения, и проводили печать на струйном принтере для того, чтобы наблюдать возникновение явления скручивания.
В результате было подтверждено, что явление скручивания не возникало даже после промежутка времени в несколько дней после печати.
Водорастворимое органическое соединение в настоящем изобретении относится к водорастворимому органическому соединению, имеющему водоудерживающую способность 5% или более в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45%.
Однако когда чернила, составленные из водорастворимого органического соединения 1 как единственного водорастворимого органического соединения, помещают в печатающую головку струйного принтера, которая эжектирует капельки через сопла, и головку присоединяют к аппарату для струйной печати и оставляют на длительное время, там возникают другие проблемы, заключающиеся в том, что стабильность эжекции ухудшается вследствие забивки сопел и что печать начальных частей нестабильна в начале печатания при низкой температуре и низкой влажности окружающей среды.
При таких обстоятельствах авторы настоящего изобретения продолжили дополнительные исследования с целью обеспечить стабильность эжекции, равную таковой у обычных чернил для струйного принтера, с предотвращением явления скручивания до некоторой степени или более. В результате было наконец найдено, что вышеупомянутые проблемы могут быть разрешены путем добавления к чернилам для струйного принтера в дополнение к водорастворимому органическому соединению 1 водорастворимого органического соединения, отличного от водорастворимого органического соединения 1, которое, более конкретно, представляет собой водорастворимое органическое соединение 2, имеющее разность между водоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и водоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% более 36%, в пропорции, удовлетворяющей условиям следующих формулы (I) и формулы (II):
(I) 0 < Y/X ≤ 0,9,
(II) X+Y≥15 мас.%
(X: содержание (%) водорастворимого органического соединения 1 в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера, Y: содержание (%) водорастворимого органического соединения 2 в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера).
Кроме того, исследования авторов настоящего изобретения показали, что, когда наносится большое количество чернил, конкретно, больше 3,0 г/м2, содержание Х (%) водорастворимого органического соединения 1 должно быть 10 мас.% или более в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера, в дополнение к вышеупомянутым условиям.
Водорастворимое органическое соединение 1 предпочтительно представляет собой многоатомный спирт, имеющий амидную связь или многоатомный спирт, имеющий сульфонную группу.
Водорастворимому органическому соединению 2 в настоящем изобретении соответствует водорастворимое органическое соединение, обычно используемое для чернил струйных принтеров.
Водорастворимое органическое соединение 2 имеет большую разность между водоудерживающими способностями, легко высвобождает влагу в процессе сушки носителя печати, на который нанесена влага, и ускоряет сокращение целлюлозного волокна. Большинство водорастворимых органических соединений 2 имеет малый молекулярный вес, примерно 100 или менее, и легко мигрируют внутри носителя печати, как это делает влага, и трудно фиксируются на целлюлозном волокне. Соответственно, водорастворимое органическое соединение 2 постепенно мигрирует внутри носителя печати, ускоряя явление скручивания. Поэтому явление скручивания является довольно сильным, когда на простую бумагу наносят большое количество чернил, содержащих водорастворимое органическое соединение 2, которое обычно используют для чернил для струйных принтеров.
Исследования авторов настоящего изобретения показали, что даже если чернила для струйного принтера содержат водорастворимое органическое соединение 2, которое имеет свойство ускорять явление скручивания, явление скручивания может быть эффективно предотвращено и стабильность эжекции улучшена, когда содержится вышеупомянутое водорастворимое органическое соединение 1, и отношение содержания Y/X водорастворимого органического соединения 1 и водорастворимого органического соединения 2 корректируют до 0 < Y/X ≤ 0,9, как показано в формуле (1).
В дополнение, авторы настоящего изобретения нашли также, что суммарное содержание X+Y (%) водорастворимого органического соединения 1 и водорастворимого органического соединения 2 должно быть X+Y ≥ 15 мас.%. Это так потому, что, когда чернила наносят на бумагу, необходимо относительно снизить содержание влаги путем увеличения суммарного содержания водорастворимых органических соединений в чернилах для струйного принтера для того, чтобы предотвратить испарение воды за короткий срок и сокращение бумаги, вызванное в особенности миграцией. В дополнение к этому предполагалось, что для того, чтобы предотвратить испарение чернил, нанесенных на бумагу, суммарное содержание водоудерживающих водорастворимых органических соединений, т.е. водорастворимого органического соединения 1 и водорастворимого органического соединения 2, должно быть 15 мас.% или более.
Вышеупомянутое X+Y более предпочтительно удовлетворяет соотношению X+Y ≥ 20 мас.%, еще более предпочтительно X+Y ≥ 25 мас.%. Авторы настоящего изобретения готовили чернила, имеющие более высокое суммарное содержание X+Y (%) водорастворимого органического соединения 1 и водорастворимого органического соединения 2 и наблюдали явление скручивания. В результате, когда вышеуказанное X+Y велико, явление скручивания, которое возникает в короткий интервал времени после печатания, может быть эффективно предотвращено. В частности, когда X+Y ≥ 25 мас.%, явление скручивания, которое наблюдается в короткий интервал времени после печатания, может быть вполне эффективно улучшено.
В дополнение, содержание воды составляет предпочтительно 77 мас.% или менее, более предпочтительно, 71 мас.% или менее, в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера.
В дополнение, содержание Y (%) водорастворимого органического соединения 2 составляет предпочтительно Y < 15 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера. Причина этого предположительно следующая. Как описано выше, поскольку водорастворимое органическое соединение 2 имеет свойство ускорять явление скручивания, то чем выше содержание его в чернилах, тем выше вероятность возникновения явления скручивания. По этой причине, даже если чернила для струйного принтера содержат большое количество водорастворимого органического соединения 1, водорастворимое соединение 2 вызывает миграцию водорастворимого органического соединения 1, ослабляя предотвращение явления скручивания водорастворимым органическим соединением 1. Разность между водоудерживающими способностями водорастворимого органического соединения 2 составляет предпочтительно 40% или более.
Другое осуществление настоящего изобретения, описанное ниже, также может эффективно предотвратить явление скручивания после печати на носитель печати, в частности, на простую бумагу, и может обеспечить превосходную стабильность эжекции.
Авторы настоящего изобретения продолжили дальнейшие исследования, используя водорастворимое органическое соединение 1 и водорастворимое органическое соединение 2. В результате было найдено, что вышеупомянутые проблемы могут быть эффективно разрешены путем введения в чернила для струйного принтера одного или нескольких из каждого из водорастворимых органических соединений 1-1 и водорастворимых органических соединений 1-2, кроме водорастворимого органического соединения 1. Иначе говоря, было найдено, что вышеупомянутые проблемы могут быть разрешены путем введения водорастворимого органического соединения 1-1, водорастворимого органического соединения 1-2 и водорастворимого органического соединения 2-1 в соотношении, которое составляет X1 (%), X2 (%) и Y1 (%) вышеупомянутых водорастворимых органических соединений в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера, удовлетворяя следующим условиям:
(1) 0,1 ≤ (X2+Y1)/X1 ≤ 2,5,
(2) 10 мас.% ≤ Х1+X2,
(3) 3 мас.% ≤ Х2+Y1
(X1: содержание (%) водорастворимого органического соединения 1-1 в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера, X2: содержание (%) водорастворимого органического соединения 1-2 в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера, Y1: содержание (%) водорастворимого органического соединения 2-1 в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера).
Действие водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2 в этом осуществлении описано ниже.
Водорастворимое органическое соединение 1-1 представляет собой водорастворимый многоатомный спирт или водорастворимое амидное соединение, имеющее разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее, и молекулярный вес MW в интервале 100 ≤ МW ≤ 1000.
Поскольку водорастворимое органическое соединение 1-1 имеет большие молекулы, оно с трудом проникает в целлюлозное волокно и, таким образом, мало влияет на возникновение явления скручивания в относительно короткий период времени после печатания. Однако как только соединение вошло в целлюлозное волокно, оно почти не вызывает миграцию. Это кажется происходящим потому, что соединение имеет умеренную водоудерживающую способность и является менее подходящим для того, чтобы аккумулировать больше воды, чем необходимо, и имеет высокое сродство с целлюлозным волокном, потому что имеет в молекуле множество, конкретно, по меньшей мере из трех, частей, которые легко образуют водородную связь.
Например, триолы имеют 3 или более -ОН групп, сахариды имеют 2 или более -ОН групп и карбонильную группу, N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевина имеет 2 или более -ОН групп и амидную связь, бис-гидроксиэтилсульфон имеет 2 или более -ОН групп и сульфонную группу, и тетраэтиленгликоль имеет 2 или более -ОН групп и 3 или более эфирных связей. Было также предположено, что множество факторов, таких как большой размер молекул и низкая возможность миграции с водой, эффективно играют определенную роль.
С другой стороны, хотя диэтиленгликоль, например, имеет молекулярный вес 100 или более и 2 группы -ОН на обоих концах молекулы, и эфирную связь в молекуле, эффект предотвращения явления скручивания мал. Кажется, что это так потому, что гидрофильность (свойство присоединяться к водороду) меньше при только одной эфирной связи по сравнению с одной группой -ОН, и в водном растворе, содержащем его, молекулы являются изогнутыми вследствие взаимодействия между эфирной связью и молекулами воды, и размер молекул становится меньше. Таким образом, предполагается, что диолы, имеющие эфирную связь в молекуле, должны иметь по меньшей мере три эфирных связи для того, чтобы проявить эффект предотвращения явления скручивания.
Водорастворимое органическое соединение 1-2 представляет собой водорастворимый алкандиол, имеющий разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее, и молекулярный вес MW в интервале 100 ≤ МW ≤ 150 и группы -ОН на обоих концах главной цепи.
Действием водорастворимого органического соединения 1-2 является предотвращение явления скручивания, которое возникает в относительно короткий промежуток времени после печатания (несколько часов после печатания). Хотя водорастворимое органическое соединение 1-2 эффективно предотвращает явление скручивания, которое возникает в относительно короткий промежуток времени после печатания, оно оказывает меньшее влияние на явление скручивания, которое возникает во временном интервале, более продолжительном, чем тот (от 5-6 часов до нескольких недель). Это, кажется, происходит потому, что водорастворимое органическое соединение 1-2 является алкандиолом, который имеет молекулярный вес от 100 до 150 или ниже и содержит группу -ОН на обоих концах главной цепи, и так как он не содержит в молекуле гидрофильную связь, такую как эфирная связь, молекулы не являются изогнутыми, что делает размер молекулы относительно большим. Кроме того, предполагалось, что из-за его липофильной структуры и гидрофильных молекулярных концов соединение имеет характеристику, подобную таковой для поверхностно-активного вещества и, таким образом, стремится быстро смочить целлюлозное волокно. Далее, средний молекулярный размер может сделать его легче приникающим в целлюлозное волокно, давая возможность предотвращения явления скручивания, которое возникает в течение короткого периода времени. Однако полагалось, что так как число групп -ОН, которые имеют сродство к целлюлозному волокну, мало, за длительное время может возникнуть миграция.
Авторы настоящего изобретения нашли, что комбинированное использование водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2 обладает эффектом предотвращения явления скручивания на протяжении от короткого времени до длительного времени после печатания по сравнению со случаем, в котором содержится только один вид водорастворимого органического соединения. Это, кажется, происходит потому, что водорастворимое органическое соединение 1-1 и водорастворимое органическое соединение 1-2 имеют подобную структуру и поэтому имеют высокую совместимость и, таким образом, водорастворимое органическое соединение 1-1 может быть эффективно введено в целлюлозное волокно вместе с водорастворимым органическим соединением 1-2, благодаря чему достигается предотвращение явления скручивания на протяжении от короткого времени до длительного времени после печатания.
Авторы настоящего изобретения нашли, что предотвращение явления кратковременного скручивания может быть эффективно улучшено в высокой степени, когда суммарное содержание водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2 в случае их комбинированного использования меньше 25 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера или когда содержание воды больше 71 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера. В частности, в вышеупомянутых условиях чернила, содержащие водорастворимое органическое соединение 1-2, и чернила, которые не содержат его, представляют поразительный контраст при явлении скручивания, которое возникает за относительно короткое время после печатания.
Как описано выше, чернила для струйного принтера, содержащие водорастворимое органическое соединение 1-1 и водорастворимое органическое соединение 1-2, могут эффективно предотвратить явление скручивания. Однако для того, чтобы обеспечить стабильность эжекции чернил для струйного принтера, необходимо использовать в комбинации водорастворимое органическое соединение 2-1.
В настоящем изобретении водорастворимое органическое соединение 2-1 является отличным от красителя, водорастворимого органического растворителя 1-1 и водорастворимого органического растворителя 1-2. Более конкретно, оно представляет собой водорастворимое органическое соединение, имеющее разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% более 36%.
Причиной этого можно считать следующее. Как описано выше, водорастворимое органическое соединение 1-2 имеет характеристики, подобные поверхностно-активному веществу, и имеет низкую совместимость с красителем. Поэтому водорастворимое органическое соединение 1-2 присутствует вблизи сопла струйного принтера в концентрациях, более высоких, чем концентрации других компонентов и, таким образом, препятствует испарению влаги возле сопла. Используя водорастворимое органическое соединение 2-1, которое имеет высокую совместимость с красителем и высокую водоудерживающую способность, можно предотвратить повышение вязкости внутри сопла и улучшить стабильность эжекции.
Исследования авторов настоящего изобретения показали, что, даже если чернила для струйного принтера содержат водорастворимое органическое соединение 2-1, которое имеет свойство ускорять явление скручивания, явление скручивания может быть неизменно предотвращено на период от короткого до длинного времени после печатания, и стабильность эжекции может быть улучшена, когда содержатся вышеупомянутые водорастворимое органическое соединение 1-1 и водорастворимое органическое соединение 1-2, и соотношение (X2+Y1)/X1 водорастворимого органического соединения 1-1, водорастворимого органического соединения 1-2 и водорастворимого органического соединения 2-1 задано как 0,1 ≤ (Х2+Y1)/X1 ≤ 2,5, как показано в формуле (1).
Исследования авторов настоящего изобретения также показали, что для того, чтобы предотвратить явление скручивания, когда наносят большое количество, конкретно, больше 3,0 г/м2 чернил, сумма X1+X2 (%) содержаний водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2 должна составлять X1+X2 ≥ 10 мас.%.
Исследования авторов настоящего изобретения также показали, что для того, чтобы улучшить стабильность эжекции, сумма X2+Y1 водорастворимого органического соединения 1-2 и водорастворимого органического соединения 2-1 должна быть X2+Y1 ≥ 3 мас.%, в дополнение к вышеупомянутым условиям.
Кроме того, содержание воды составляет предпочтительно 77 мас.% или менее, более предпочтительно 71 мас.% или менее в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера.
Далее, содержание Y1 (%) водорастворимого органического соединения 2-1 составляет предпочтительно Y1 < 15 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера. Причина этого может предполагаться следующей. Как описано выше, водорастворимое органическое соединение 2-1 имеет свойство ускорять явление скручивания, и чем выше его содержание в чернилах, тем выше вероятность явления скручивания. По этой причине, даже если чернила содержат большое количество водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2, водорастворимое органическое соединение 2-1 вызывает миграцию водорастворимого органического соединения 1-1 и водорастворимого органического соединения 1-2 и снижает эффект предотвращения явления скручивания водорастворимым органическим соединением 1-1 и водорастворимым органическим соединением 1-2. Далее, разность между водоудерживаемыми способностями водорастворимого органического соединения 2-1 предпочтительно составляет 40% или более.
В дополнение к формулам (1)-(3) предпочтительно удовлетворяется по меньшей мере одно условие, выбранное из следующих условий (А)-(F):
(A) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующим формулам:
0,2 ≤ (Х2+Y1)/X1 ≤ 2,0, X1+X2 ≥ 13 мас.% и X1+X2+Y1 ≥ 15мас.%;
(B) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующей формуле:
0,2 ≤ (X2+Y1)/X1 ≤ 1,5;
(С) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующим формулам:
0,2 ≤ (Х2+Y1)/X1 ≤ 1,5, 0 мас.% < Y1 ≤ 11 мас.% и X1+X2+Y1 ≥20 мас.%;
(D) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующим формулам:
0,2 ≤ (Х2+Y1)/X1 ≤ 1,5 и X1+X2+Y1 ≥ 25 мас.%;
(Е) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующим формулам:
0,2 ≤ (Х2+Y1)/X1 ≤ 1,0, X1+X2 ≥ 13 мас.% и X1+X2+Y1 ≥ 20 мас.%;
(F) X1, X2 и Y1 дополнительно удовлетворяют следующей формуле:
0 < Y1/(X1+X2) ≤ 0,9.
Чернила для струйного принтера
Компоненты, составляющие чернила для струйного принтера по настоящему изобретению, описаны подробно.
Водоудерживающее водорастворимое соединение
Далее показаны конкретные примеры водорастворимого органического соединения 1 или водорастворимого органического соединения 1-1, или водорастворимого органического соединения 1-2 и водорастворимого органического соединения 2 или водорастворимого органического соединения 2-1.
- Конкретные примеры водорастворимого органического соединения 1
Водорастворимые органические соединения, имеющие полиэтиленовую структуру и содержащие гидрофильную связующую группу иную, чем группа -ОН, такие как этиленоксид, модифицированный триакрилатом глицерина (число присоединенных единиц этиленоксида от 6 до 30), дипентаэритритол и этиленоксид, модифицированные акрилатным сложным эфиром (число присоединенных единиц этиленоксида от 8 до 40).
- Конкретные примеры водорастворимого органического соединения 1 или водорастворимого органического соединения 1-1
Полиэтиленгликоли, имеющие средний молекулярный вес 200 (основной компонент тетраэтиленгликоль), 300 (основной компонент гексаэтиленгликоль), 400 (основной компонент нонаэтиленгликоль), 600 (основной компонент тридекаэтиленгликоль) и 1000 (основной компонент докозаэтиленгликоль), трех- или выше атомный спирт, такие соединения как 1,2,6-гексантриол, триметилолпропан, триметилолэтан, пентаэритритол и диглицерин, соединения многоатомного спирта, содержащие группу, имеющую свойство связываться с водородом, такую как карбонильная группа, сульфонная группа и амидная группа, такие как глюкоза, сорбит, бис-гидроксиэтилсульфон, N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевина и тетра-(2-гидроксиэтил)фенилдиамид. Из этих соединений особо предпочтительными являются полиэтиленгликоль, имеющий средний молекулярный вес 200, 1,2,6-гексантриол, триметилолпропан, бис-гидроксиэтилсульфон и N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевина.
- Конкретные примеры водорастворимого органического соединения 1 или водорастворимого органического соединения 1-2
Алкандиолы, имеющие группу -ОН на обоих концах главной углеродной цепи, которые могут иметь заместитель, такие как 1,5-пентандиол, 1,6-гександиол, 1,7-гептандиол, 3-метил-1,5-пентандиол, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиол и 2-амино-2-этил-1,3-пропандиол. Из них особенно предпочтительным является 1,6-гександиол.
- Конкретные примеры водорастворимого органического соединения 2 или водорастворимого органического соединения 2-1
Водорастворимые органические соединения, которые содержат гидрофильную группу и имеют малое число атомов углерода, такие как мочевина, этиленгликоль, 2-пирролидон, этиленмочевина, глицерин и диэтиленгликоль. Из них особо предпочтительными являются мочевина, 2-пирролидон, этиленмочевина и глицерин.
В настоящем изобретении по меньшей мере одно из вышеупомянутых водорастворимых органических соединений 1 или водорастворимых органических соединений 1-1 предпочтительно имеет амидную связь в молекуле. В частности, предпочтительной является N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевина. Причина этого в том, что N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевина имеет способность предотвращать ассоциацию молекул, и в настоящем изобретении где необходимо использовать совместно разные водорастворимые органические соединения, она должна предотвратить ассоциацию водорастворимых органических соединений. В особенности для метода струйной печати такие способности, как предотвращение забивки и растворимости красителя, могут быть более легко, в соответствии с чем может быть эффективно предотвращено явление скручивания, а стабильность эжекции и надежность могут быть значительно улучшены. В частности, когда в качестве водорастворимого органического соединения 1 или водорастворимого органического соединения 1-1 используют N,N'-бис-(2-гидроксиэтил)мочевину или бис-гидроксиэтилсульфон, в сочетании предпочтительно использовать диол или триол, имеющий 5 или более атомов углерода. Из диолов или триолов, имеющих 5 или более атомов углерода, предпочтительными являются, в частности, 1,6-гександиол и 1,2,6-гексантриол. Когда их используют в сочетании, вышеупомянутая способность предотвращать ассоциацию молекул может быть более эффективно приведена к действию, и могут быть достигнуты особо хорошие эффект предотвращения явления скручивания и стабильность эжекции.
Обычно соединение, классифицированное как водорастворимое органическое соединение 1, часто повышает вязкость, когда его добавляют в чернила, и эффект скручивания может быть улучшен, когда добавляемое количество увеличивают, но в некоторых случаях возникала проблема, в частности, пусковой характеристики стабильности эжекции. Чтобы разрешить эту проблему, по меньшей мере одно из вышеупомянутых водорастворимых органических соединений 1 или водорастворимых органических соединений 1-1 является предпочтительно водорастворимым органическим соединением, содержащим сульфонную группу. Из таких соединений наиболее предпочтительным является бис-гидроксиэтилсульфон. Это так потому, что, когда его используют в сочетании с другими компонентами, бис-гидроксиэтилсульфон делает затруднительной сольватацию между другими компонентами и водой и понижает вязкость. Так, в случае чернил для метода струйной печати, в особенности бис-гидроксиэтилсульфон является эффективным для улучшения пусковой характеристики стабильностей эжекции.
Кроме того, водорастворимые органические соединения, такие как мочевина и этиленмочевина, являются предпочтительными, поскольку они имеют малый молекулярный вес и не повышают легко вязкость, даже когда их добавляют в увеличенных количествах. Водорастворимые органические соединения, такие как мочевина и этиленмочевина, могут быть использованы в качестве водоудерживающего водорастворимого органического соединения в настоящем изобретении путем сочетания их с водорастворимым органическим растворителем или водорастворимым соединением, таким как краситель. Результаты измерения водоудерживающей способности этиленмочевины (с различием в силу окружающей среды), приведенные на фиг.1, показывают данные, полученные при измерении вместе с красителем.
Что касается молекулярного веса водорастворимых органических соединений, которые имеют распределение молекулярного веса, таких как упомянутые выше многоатомный спирт, имеющий амидную связь, и полиэтиленгликоль, средний молекулярный вес определяли одним из следующих методов:
(1) В соответствии с JIS Handbook, Chemical Analyses, K0118 и K0123, для измерения молекулярных весов применяли масс-спектрометрические измерения, газовую хромато-масс-спектрометрию (GC-MS) и жидкостную хромато-масс-спектрометрию (LC-MS).
(2) Для полиэтиленгликоля, имеющего распределение молекулярного веса, его средний молекулярный вес определяли хроматографией исключения по размеру (GPC) в соответствии с JIS Handbook, Chemical Analyses, K0124, и измеренное принимали за молекулярный вес. Далее, для водорастворимых органических соединений, имеющих распределение молекулярного веса, отличных от полиэтиленгликоля, рассчитывали массовые средние молекулярные веса, преобразованные в полиэтиленгликоль, и определенное принимали за молекулярный вес.
(3) В соответствии с ЯМР, инфракрасной спектроскопией или элементарным анализом идентифицировали структуры водорастворимых органических соединений для определения молекулярного веса.
Окрашивающее вещество
Примеры окрашивающих веществ, используемых для чернил для струйных принтеров по настоящему изобретению, включают водорастворимые красители и пигменты. Краситель может быть использован один или в комбинации из двух или более.
- Краситель
Примеры красителей для использования в настоящем изобретении включают анионные водорастворимые красители, имеющие оттенок цвета черный, голубой, пурпурный и желтый. Анионный водорастворимый краситель не является особо лимитированным до тех пор, пока он является кислотным красителем, прямым красителем или активным красителем, перечисленным в colour index. Кроме того, если даже краситель не включен в colour index, краситель не является особо лимитированным до тех пор, пока он содержит анионную группу, такую как сульфонная группа. Эти красители используют в интервале от 1 до 10 мас.%, предпочтительно от 1 до 5 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера. Может быть использован также краситель, отличный от вышеупомянутых красителей. Конкретным примером является краситель, содержащий карбоксильную группу в качестве солюбилизирующей группы. Из этих красителей предпочтительным является краситель, имеющий рН-зависимую растворимость. Эти красители могут быть использованы в интервале от 1 до 10 мас.%, предпочтительно, от 1 до 7 мас.% в чернилах.
В единицах числа цветового индекса (C.I.) могут быть перечислены следующие красители. Ясно, что красители не ограничены следующим.
Прямой желтый краситель, C.I. 8, 11, 12, 27, 28, 33, 39, 44, 50, 58, 85, 86, 87, 88, 98, 100, 110.
Прямой красный краситель, C.I. 2, 4, 9, 11, 20, 23, 24, 31, 39, 46, 62, 75, 79, 80, 83, 89, 95, 197, 201, 218, 220, 224, 225, 226, 227, 228, 230.
Прямой синий краситель, C.I. 1, 15, 22, 25, 41, 76, 77, 80, 86, 90, 98, 106, 108, 120, 158, 163, 168, 199, 226.
Кислотный желтый краситель, C.I. 1, 3, 7, 11, 17, 23, 25, 29, 36, 38, 40, 42, 44, 76, 98, 99.
Кислотный красный краситель, C.I. 6, 8, 9, 13, 14, 18, 26, 27, 32, 35, 42, 51, 52, 80, 83, 87, 89, 92, 94, 106, 114, 115, 133, 134, 145, 158, 198, 249, 265, 289.
Кислотный синий краситель, C.I. 1, 7, 9, 15, 22, 23, 25, 29, 40, 43, 59, 62, 74, 78, 80, 90, 100, 102, 104, 117, 127, 138, 158, 161.
Прямой черный краситель, C.I. 17, 19, 22, 31, 32, 51, 62, 71, 74, 112, 113, 154, 168.
Кислотный черный краситель, C.I. 2, 48, 51, 52, 110, 115, 156.
Реактивный черный краситель, C.I. 1, 8, 12, 13.
Пищевой черный краситель, C.I. 1, 2.
- Пигмент
Примеры пигмента, используемого в настоящем изобретении, включают углеродную сажу и органические пигменты. Эти пигменты используют в интервале от 1 до 20 мас.%, предпочтительно, от 2 до 12 мас.% в расчете на суммарное количество чернил для струйного принтера.
- Углеродная сажа
Конкретные примеры углеродной сажи включают углеродно-сажевые пигменты, включающие печную сажу, ламповую сажу, ацетиленовую сажу и канальную сажу, и используемыми являются, например, Raven 7000, Raven 5750, Raven 5250, Raven 5000, Raven 3500, Raven 2000, Raven 1500, Raven 1250, Raven 1200, Raven 1190 ULTRA-II, Raven 1170, Raven 1255 (производимые Columbian Carbon), Black Pearls L, Regal 400R, Regal 330R, Regal 660R, Mogul L, Monarch 700, Monarch 800, Monarch 880, Monarch 900, Monarch 1000, Monarch 1100, Monarch 1300, Monarch 1400, Valcan XC-72R, (производимые Cabot), Color Black FW1, Color Black FW2, Color Black FW2V, Color Black FW18, Color Black FW200, Color Black S150, Color Black S160, Color Black S170, Printex 35, Printex U, Printex V, Printex 140U, Printex 140V, Special Black 6, Special Black 5, Special Black 4A, Special Black 4 (производимые Degussa), № 25, № 33, № 40, № 47, № 52, № 900, № 2300, MCF-88, MA600, MA7, MA8, MA100 (производимые Mitsubishi Chemical). Ясно, что углеродная сажа не ограничивается этими, и обычно известные углеродные сажи также могут быть использованы. Кроме того, мелкие частицы магнитных материалов, таких как магнетит или феррит и титановая чернь, могут быть использованы в качестве черного пигмента.
- Органический пигмент
Конкретные примеры органических пигментов включают нерастворимые азо-пигменты, такие как толуидин красный, толуидин красно-коричневый, Hansa желтый, бензидин желтый и пиразолон красный, растворимые азо-пигменты, такие как Lithol красный, Helio бордовый, Pigment малиновый и Permanent красный 2В, производные кубовых красителей, такие как ализарин, индантрон и тиоиндиго красно-коричневое, фталоцианиновые пигменты, такие как фталоцианин синий и фталоцианин зеленый, хинакридоновые пигменты, такие как хинакридон красный и хинакридон пурпурный, периленовые пигменты, такие как перилен красный и перилен малиновый, изоиндориноновые пигменты, такие как изоиндоринон желтый и изоиндоринон оранжевый, имидазолоновые пигменты, такие как бензоимидазолон желтый, бензоимидазолон оранжевый и бензоимидазолон красный, пирантроновые пигменты, такие как пирантрон красный и пирантрон оранжевый, и другие пигменты, такие как тиоиндиговые пигменты, конденсированные азо-пигменты, флавантрон желтый, ациламид желтый, хинофтарон желтый, никель азо-желтый, медь-азометин желтый, перинон оранжевый, антрон оранжевый, диантрохинонил красный и диоксадин фиолетовый.
В единицах числа цветового индекса (C.I.) могут быть перечислены следующие органические пигменты. Ясно, что могут быть использованы другие общепринятые органические пигменты, отличные от перечисленных.
Пигмент желтый, C.I. 12, 13, 14, 17, 20, 24, 74, 83, 86, 93, 109, 110, 117, 120, 125, 128, 137, 138, 147, 148, 151, 153, 154, 166, 168.
Пигмент оранжевый, C.I. 16, 36, 43, 51, 55, 59, 61.
Пигмент красный, C.I. 9, 48, 49, 52, 53, 57, 97, 122, 123, 149, 168, 175, 176, 177, 180, 192, 215, 216, 217, 220, 223, 224, 226, 227, 228, 238, 240.
Пигмент фиолетовый, C.I. 19, 23, 29, 30, 37, 40, 50.
Пигмент синий, C.I. 15, 15:1, 15:3, 15:4, 15:6, 22, 60, 64.
Пигмент зеленый, C.I. 7, 36.
Пигмент коричневый, C.I. 23, 25, 26.
- Диспергирующая добавка
Когда используют вышеупомянутые углеродную сажу и органический пигмент, вместе с ними может быть использован диспергатор. В качестве такого диспергатора обычно используют тот, который может обеспечить стабильную дисперсию вышеупомянутого пигмента в водной среде воздействием анионной группы. Конкретные примеры диспергаторов включают сополимер стирол-акриловая кислота, сополимер стирол-акриловая кислота-алкиловый сложный эфир акриловой кислоты, сополимер стирол-малеиновая кислота, сополимер стирол-малеиновая кислота-алкиловый сложный эфир малеиновой кислоты, сополимер стирол-метакриловая кислота, сополимер стирол-метакриловая кислота-алкиловый сложный эфир акриловой кислоты, сополимер стирол-сложный полуэфир малеиновой кислоты, сополимер винилнафталин-акриловая кислота, сополимер винилнафталин-малеиновая кислота, сополимер стирол-малеиновый ангидрид-сложный полуэфир малеиновой кислоты и их соли. Из этих диспергаторов предпочтительными являются диспергаторы, имеющие массовый средний молекулярный вес в интервале от 1000 до 30000, и особо предпочтительными являются диспергаторы, имеющие массовый средний молекулярный вес в интервале от 3000 до 15000.
- Самодиспергируемый пигмент
В качестве окрашивающего вещества может быть использован также пигмент, который является диспергируемым в водной среде без диспергатора благодаря присоединенной к поверхности ионной группы (анионной группы), так называемый "самодиспергируемый пигмент". Примером такого пигмента является самодиспергируемая углеродная сажа. Самодиспергируемая углеродная сажа представляет собой, например, анионную углеродную сажу, имеющую анионные группы, присоединенные к ее поверхности.
- Анионная углеродная сажа
Примерами анионной углеродной сажи являются сажи, имеющие по меньшей мере одну анионную группу, выбранную из группы, состоящей из -COOM, -SO3M, -PO3HM и -PO3M2, прикрепленную к их поверхности. В формулах М представляет атом водорода, щелочной металл, аммоний или органический аммоний. Из их числа в особенности превосходной диспергируемостью в чернилах обладает анионно заряженная углеродная сажа, имеющая прикрепленные к ее поверхности группы -СООМ или -SO3M, которая поэтому особо подходит для использования в настоящем изобретении.
Из того, что представлено символом "М" в приведенных выше гидрофильных группах, конкретные примеры щелочных металлов включают Li, Na, K, Rb и Cs. Кроме того, конкретные примеры органического аммония включают метиламмоний, диметиламмоний, триметиламмоний, этиламмоний, диэтиламмоний, триэтиламмоний, метаноламмоний, диметаноламмоний и триметаноламмоний.
Чернила по настоящему изобретению, содержащие самодиспергируемую углеродную сажу, в которой М представляет аммоний или органический аммоний, могут дополнительно улучшить водостойкость печатных изображений, и чернила являются особо подходящими в этом отношении. Это, как кажется, происходит потому, что, когда чернила наносят на носитель печати, аммоний разлагается и испаряется аммиак. Самодиспергируемую углеродную сажу, в которой М представляет аммоний, получают, например, способом замены щелочного металла М самодиспергируемой углеродной сажи на аммоний методом ионного обмена, или способом, в котором добавляют кислоту, чтобы превратить М в Н-тип, и затем добавляют гидроксид аммония, чтобы превратить М в аммоний.
Примером способов получения анионной углеродной сажи является способ, по которому углеродную сажу подвергают окислительной обработке гипохлоритом натрия. Согласно этому способу группа -COONa может быть химически связана с поверхностью углеродной сажи.
Вышеописанные гидрофильные группы могут быть напрямую присоединены у поверхности углеродной сажи. Альтернативно, может быть не напрямую связана с поверхностью углеродной сажи, позволяя другой атомной группе присутствовать между поверхностью углеродной сажи и гидрофильной группой. Конкретные примеры других атомных групп включают линейную или разветвленную алкиленовую группу, имеющую от 1 до 12 атомов углерода, замещенную или незамещенную фениленовую группу и замещенную или незамещенную нафтиленовую группу. Примеры заместителей фениленовой группы и нафтиленовой группы включают линейную или разветвленную алкильную группу, имеющую от 1 до 6 атомов углерода. Кроме того, конкретные примеры комбинации других атомных групп и гидрофильной группы включают -C2H4COOM, -Ph-SO3M и -Ph-COOM (Ph представляет фениленовую группу).
В настоящем изобретении два или более из вышеупомянутых примеров самодиспергируемой углеродной сажи могут быть соответственно выбраны и использованы в качестве красящего вещества чернил. Количество самодиспергируемой углеродной сажи, добавляемой в чернила, составляет, предпочтительно от 0,1 мас.% или более до 15 мас.% или менее, особо предпочтительно, от 1 мас.% или более до 10 мас.% или менее в расчете на суммарное количество чернил. Задавая количество самодиспергируемой углеродной сажи в этом интервале, можно хорошо поддерживать в чернилах состояние дисперсности самодиспергируемой углеродной сажи. Более того, для регулирования цветового тона в качестве красящего материала может быть добавлен краситель в дополнение к самодиспергируемой углеродной саже.
- Окрашенные мелкодисперсные и микрокапсулированные пигменты
В дополнение к описанным выше окрашивающим материалам могут быть использованы пигменты, микрокапсулированные полимером, или окрашенные мелкие частицы, полученные путем покрытия частиц смолы красящими материалами. Хотя сами микрокапсулы имеют диспергируемость в водной среде, в чернилах может также содержаться диспергатор такой, как описано выше, для того чтобы улучшить стабильность дисперсии. Кроме того, когда в качестве окрашивающего материала используют окрашенные мелкие частицы, предпочтительно используют описанный выше анионный диспергатор.
Водная среда
В настоящем изобретении могут быть соответствующим образом использованы вода или смешанный растворитель из воды и водорастворимого органического растворителя с тем ограничением, что может быть обеспечен эффект добавления и не нанесен вред целям и эффектам настоящего изобретения.
Конкретные примеры водорастворимого органического растворителя включают алкильные спирты, имеющие от 1 до 4 атомов углерода, такие как метиловый спирт, этиловый спирт, н-пропиловый спирт, изопропиловый спирт, н-бутиловый спирт, втор-бутиловый спирт и трет-бутиловый спирт; амиды, такие как диметилформамид и диметилацетамид; кетоны или кетоспирты, такие как ацетон и диацетоновый спирт; простые эфиры, такие как тетрагидрофуран и диоксан; полиалкиленгликоли, алкиленгликоли, у которых алкиленовая группа имеет от 2 до 6 атомов углерода, такие как этиленгликоль, пропиленгликоль, бутиленгликоль, триэтиленгликоль, тиодигликоль, гексиленгликоль и диэтиленгликоль; глицерин; простые эфиры низших алкилов многоатомных спиртов, такие как монометиловый (или моноэтиловый) эфир этиленгликоля, монометиловый (или моноэтиловый) эфир диэтиленгликоля и монометиловый (или моноэтиловый) эфир триэтиленгликоля; N-метил-2-пирролидон, 2-пирролидон и 1,3-диметил-2-имидазолидинон. Перечисленные выше водорастворимые органические растворители могут быть использованы по одному или в виде смеси. Далее, в качестве воды предпочтительно используют деионизированную воду (ионообменненую воду).
Другие компоненты
В дополнение к вышеупомянутым компонентам в чернила для струйного принтера, если необходимо, может быть добавлен увлажнитель. Дополнительно для достижения желаемых значений свойств могут быть добавлены модификатор вязкости, регулятор рН, поверхностно-активное вещество, антивспениватель с тем ограничением, что будет обеспечен эффект добавления и не нанесен вред целям и эффектам настоящего изобретения.
Свойства
Подходящими интервалами свойств чернил струйного принтера по настоящему изобретению являются (при примерно 25°С) рН от 3 до 12, предпочтительно от 7 до 10, поверхностное натяжение от 10 до 60 дин/см, предпочтительно от 10 до 40 дин/см и вязкость от 1 до 30 сП, предпочтительно, от 1 до 5 сП.
Аппарат для струйной печати
Путем использования чернил для струйного принтера по настоящему изобретению, описанных выше, можно уменьшить или предотвратить явление скручивания, и могут быть достигнуты такие свойства печати, как превосходная стабильность эжекции, когда струйную печать ведут на носителе печати. Аппарат струйной печати по настоящему изобретению включает печатающий блок, снабженный контейнером чернил, содержащим вышеупомянутые чернила, и головную часть для эжекции чернил, и чернильный картридж, снабженный контейнером чернил, содержащим чернила.
Печатающий аппарат, пригодный для проведения печати с использованием чернил для струйного принтера по настоящему изобретению, представляет собой аппарат, который подводит в соответствии с сигналом на печать тепловую или механическую энергию к чернилам внутри печатающей головки, которая имеет содержащий чернила контейнер чернил, каковая энергия генерирует чернильные капельки.
Фиг.3 показывает пример аппарата струйной печати, к которому присоединена указанная выше головка. На фиг.3 ссылочный номер 61 обозначает нож, который является протирающим элементом, и один конец ножа поддерживается и фиксируется несущим нож элементом, образуя консольный конец. Нож 61 помещен в положение, смежное с областью, где печатающая головка проводит печать, и в примере, показанном на фиг.3, нож удерживается таким образом, что он заходит на трассу, по которой движется печатающая головка. Ссылочный номер 62 обозначает крышку, которая помещена в исходное положение, смежное с ножом 61. Крышка имеет такую конфигурацию, что она движется в направлении, перпендикулярном направлению движения печатающей головки, чтобы закрыть головку, когда входит в контакт с эжектирующей гранью. Ссылочный номер 63 на фиг.3 обозначает поглотитель чернил, размещенный смежно ножу 61, который удерживается таким образом, что выступает на трассу движения печатающей головки, как это делает нож 61.
Вышеупомянутые нож 61, крышка 62 и поглотитель 63 образуют блок 64 восстановления эжекции, и нож 61 и поглотитель 63 служат для удаления влаги и пыли с грани порта эжекции чернил. Ссылочный номер 65 относится к печатающей головке, которая имеет устройства для генерирования эжектирующей энергии и проводит печатание путем эжектирования чернил на носитель печати, обращенный лицом к грани порта эжекции, имеющему канал эжекции. Ссылочный номер 66 обозначает каретку, на которую монтируется, чтобы передвигаться, печатающая головка 65. Эта каретка 66 подходящим образом введена в зацепление с ведущим стержнем 67, и часть каретки 66 присоединена к ленте 69, приводимой в движение мотором 68. Таким образом, каретка 66 может двигаться вдоль направляющего стержня 67, и печатающая головка 65 может двигаться в области печати и в смежной с ней области.
Ссылочный номер 51 обозначает часть подачи бумаги, в которую вставляют носитель печати и которая приводится в движение мотором, не показанным на фигуре. При такой конструкции носитель печати подается, когда происходит печать, в положение, обращенное к грани порта эжекции чернил печатающей головки, и носитель печати доставляется через часть вывода бумаги, снабженную роликом 53 вывода бумаги.
В описанной выше конструкции, когда печатающая головка возвращается в свое исходное положение, после завершения печати крышка 62 блока 64 восстановления эжекции отступает с трассы движения печатающей головки 65, но нож 61 выступает на трассу движения. В результате протирается грань порта эжекции печатающей головки 65. Когда крышка 62 закрывает печатающую головку 65 при контакте с гранью порта эжекции головки, крышка 62 движется так, чтобы выступить на трассу движения печатающей головки.
Когда печатающая головка 65 движется из своего исходного положения в положение, при котором начинается печать, крышка 62 и нож 61 находятся в тех же положениях, что и положения протирки, описанные выше. В результате грань порта эжекции печатающей головки 65 протирается также во время этого движения. Вышеуказанное движение печатающей головки в ее исходное положение производится не только, когда печать завершена или эжекция восстановлена, но также и тогда, когда печатающая головка движется в области печати для печатания. Печатающая головка двигается к своему исходному положению, смежному с областью печати, в пределах предопределенного расстояния, и при этом движении головка протирается, как описано выше.
Фиг.4 представляет поперечное сечение, иллюстрирующее пример чернильного картриджа 45, содержащего чернила, которые подают в головку через элемент подачи чернил, такой как трубка. На фигуре ссылочный номер 40 обозначает контейнер чернил, содержащий подаваемые чернила, например чернильный мешок, и резиновая пробка 42 вставлена в наконечник. Путем вставки иглы (не показана на фигуре) в пробку 42 чернила в чернильном мешке 40 могут быть поданы в головку. Ссылочный номер 44 обозначает абсорбер чернил для приема излишка чернил.
Аппарат струйной печати, используемый в настоящем изобретении, не ограничен теми, в которых головка и чернильный картридж разделены, как описано выше, но могут быть использованы также те аппараты, в которых они являются целостно образованными, как показано на фиг.5. На фиг.5 ссылочный номер 70 обозначает печатный блок, который содержит контейнер чернил, содержащий чернила, такой как абсорбер чернил, и он устроен так, что содержащиеся в абсорбере чернила эжектируются в форме капелек через головную часть 71, имеющую множество сопел. Ссылочный номер 72 обозначает воздушно-коммуникационный канал для сообщения внутренности печатного блока с воздухом. Печатный блок 70 используют взамен печатной головки 65, показанной на фиг.3 и отделяемой от каретки 66.
Фиг.6 показывает пример чернильного картриджа, который может быть присоединен к вышеупомянутому аппарату для струйной печати. Картридж 1012 в этом примере является картриджем серийного типа, и основную его часть образуют головка 100 струйной печати и емкость 1001 для жидкости, содержащая жидкость, такую как чернила. Головка 100 струйной печати имеет много эжекционных отверстий 832 для эжектирования жидкости, и жидкость, такую как чернила, вводят в общую жидкостную камеру головки 100 эжекции жидкости из емкости 1001 жидкости через канал подачи жидкости, который не показан на фигуре. Картридж 1012, показанный на фиг.6, сконструирован так, чтобы головка 100 струйной печати и емкость 1001 жидкости являлись целостно образованными, позволяя жидкости быть поданной в емкость 1001 жидкости согласно потребности, но возможно также применить структуру, в которой емкость 1001 жидкости заменяемо присоединена к головке 100 эжекции жидкости.
ПРИМЕРЫ
Далее в настоящем описании будет дано подробное объяснение с помощью примеров и сравнительных примеров, но настоящее изобретение не ограничивается следующими примерами до тех пор, пока нет отклонения от предмета настоящего изобретения. В последующем описании "часть (части)" и "%" даны в расчете на массу, если не указано иное.
Примеры 1-10, сравнительные примеры 1-4, эталонный пример 1
Приготовление чернил
Компоненты смешивали согласно следующей таблице 1, в достаточной степени перемешивали и затем смесь фильтровали под давлением через мембранный фильтр, имеющий размер пор 0,2 мкм, чтобы получить чернила 1-10, сравнительные чернила 1-4 и эталонные чернила 1. Эталонные чернила 1 содержат только водорастворимое органическое соединение 1. Таблица 2 показывает данные по X и Y и X+Y и Y/X.
Оценка явления скручивания
Полученные чернила наносили на носитель печати, используя аппарат струйной печати, имеющий отвечающую требованиям мультипечатную головку, которая эжектирует чернила, прикладывая к чернилам тепловую энергию в соответствии с сигналом на печать. Использованный аппарат струйной печати имел структуру, показанную на фиг.3, и имел объем эжекции 2,8 пл на точку, плотность печати 2400×1200 dpi. В отношении условий возбуждения использовали аппарат, имевший частоту возбуждения 10 кГц, и печать проводили при нагрузке печати 100%. Для печати применяли двухпроходную печать, при которой сканирование области печати проводится дважды. Используемым носителем печати была бумага А4 РРС (производимая Canon Inc.). Условия печати были одинаковыми в примерах, сравнительных примерах и эталонном примере.
- Методика оценки явления скручивания
Печатные материалы оставляли в окружающей среде при температуре 24°С и влажности 50% в течение 1 часа, 1 суток, 4 суток и 7 суток и измеряли степень явления скручивания во времени. Бумагу, скрученную в вогнутом направлении бумаги, оценивали знаком "+" (явление положительного скручивания), а бумагу, скрученную в выпуклом направлении - знаком "-" (явление отрицательного скручивания). Расстояние от верха скрученной бумаги до плоскости основания измеряли линейкой. Критериями для оценки явления скручивания являются следующие. Результаты оценки приведены в таблице 3. Критериями для оценки явления скручивания являются следующие:
AA: в пределах ± 10 мм,
А: больше ± 10 мм, в пределах ± 25 мм,
В: больше ± 25 мм, в пределах ± 40 мм,
С: край бумаги загнулся внутрь,
D: край бумаги скрутился внутрь.
Оценка стабильности эжекции
Приготовленные чернила наносили на носитель печати, используя мультипечатную головку, которая эжектирует чернила, прикладывая к чернилам тепловую энергию в соответствии с сигналом на печать. Использованный аппарат струйной печати имел структуру, показанную на фиг.3, и имел объем эжекции 2,8 пл на точку, плотность печати 2400×1200 dpi. В отношении условий возбуждения использовали аппарат, имевший частоту возбуждения 10 кГц, и печать проводили при нагрузке печати 100%. Для печати применяли двухпроходную печать, при которой сканирование области печати проводится дважды. Используемым носителем печати была бумага А4 РРС (производимая Canon Inc.). Условия печати были одинаковыми в примерах, сравнительных примерах и эталонном примере.
- Методика оценки стабильности эжекции 1 (эжекция после оставления головки)
Для оценки стабильности эжекции чернил наблюдали появление таких проблем, как забивка сопла, отмечая, появлялись ли нестабильная печать или размытость изображений, когда печатали после того, как вышеупомянутые чернила заправили в головку и оставили на 1 месяц. Критериями для оценки стабильности эжекции 1 (эжекция после оставления головки) были указанные ниже. Результаты оценки показаны в таблице 3.
А: нет размытости,
В: наблюдается небольшая размытость, но практически нет проблем,
С: наблюдается размытость, с изображениями имеются проблемы,
D: временами наблюдается отсутствие эжекции.
- Методика оценки стабильности эжекции 2 (пусковая характеристика)
Для оценки стабильности эжекции чернил наблюдали появление нестабильности или размытости печати начальных порций в начале печати в окружающей среде 1 (нормальная температура, нормальная влажность) и окружающей среде 2 (температура 15°С, влажность 10%). Критериями для оценки стабильности эжекции 2 (пусковая характеристика) были указанные ниже. Результаты оценки показаны в таблице 3.
А: нет размытости,
В: нет размытости, изображение немного нечеткое, но практически нет проблем,
С: начинается частичная размытость, с изображениями наблюдаются проблемы,
D: начинается частично сильная размытость.
Таблица 3
Примеры 11-19, сравнительные примеры 5 и 6
Приготовление чернил
Компоненты смешивали согласно следующей таблице 4, в достаточной степени перемешивали и затем смесь фильтровали под давлением через мембранный фильтр, имеющий размер пор 0,2 мкм, чтобы получить чернила 11-19 и сравнительные чернила 5 и 6. Таблица 5 показывает данные по X1, X2, Y1 и X1+X2, X2+Y1, X1+X2+Y1, Y1/(X1+X2) и (X2+Y1)/X1.
Оценка явления скручивания
Способ оценки явления скручивания является таким, который описан выше. Результаты оценки приведены в таблице 6.
Оценка стабильности эжекции
Способ оценки стабильности эжекции 1 (эжекция после оставления головки) и способ оценки стабильности эжекции 2 (пусковая характеристика) являются такими, которые описаны выше. Результаты оценки приведены в таблице 6.
Данная заявка притязает на приоритет японской патентной заявки № 2004-075391, поданной 16 марта 2004 года, японской патентной заявки № 2004-075392, поданной 16 марта 2004 года, японской патентной заявки № 2004-289652, поданной 1 октября 2004 года, и японской патентной заявки № 2005-072040, поданной 14 марта 2005 года, которые введены в настоящее описание посредством ссылки.
Изобретение относится к чернилам для струйного принтера. Описываются чернила для струйного принтера, включающие 62-77 мас.% воды, краситель, 10-18 мас.%, X (%), водорастворимого органического вещества 1 и 2,0-15 мас.%, Y (%), водорастворимого органического вещества 2. Причем вязкость чернил составляет от 1 до 5 сП при 25°С, и содержание X (%) вещества 1 и содержание Y (%) вещества 2 удовлетворяет отношению формул (I) и формулы (II): (I) 0,15≤Y/X≤0,9; (II) 15 мас.%≤Х+Y≤32 мас.%. Соединение 1 является влагоудерживающим водорастворимым органическим соединением, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее. Соединение 2 является водорастворимым органическим соединением, отличным от красителя и от водорастворимого органического соединения 1. Предложенные чернила в достаточной степени подавляют явление скручивания печатных материалов и обеспечивают стабильность эжекции. 5 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 табл.
где вязкость чернил составляет от 1 до 5 сП при 25°С и
содержание воды составляет 62 мас.% или более до 77 мас.% или менее от общего количества чернил для струйного принтера, и
содержание X водорастворимого органического вещества 1 составляет 10 мас.%, или более до 18 мас.% или менее от общего количества чернил для струйного принтера, и
содержание Y водорастворимого органического вещества 2 составляет 2,0 мас.% или более до менее 15 мас.% от общего количества чернил для струйного принтера, и
содержание X (%) водорастворимого органического вещества 1 и содержание Y (%) водорастворимого органического вещества 2 удовлетворяет отношению следующих формулы (I) и формулы (II):
(I) 0,15≤Y/X≤0,9;
(II) 15 мас.%≤Х+Y≤32 мас.%,
и водорастворимое органическое соединение 1 является влагоудерживающим водорастворимым органическим соединением, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее, и
водорастворимое органическое соединение 2 является водорастворимым органическим соединением, отличным от красителя и от водорастворимого органического соединения 1.
где содержание Х1 (%) водорастворимого органического вещества 1-1 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера, содержание Х2 (%) водорастворимого органического вещества 1-2 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера и содержание Y1 (%) водорастворимого органического вещества 2 в расчете на общее количество чернил для струйного принтера удовлетворяют соотношениям следующих формул (1)-(3):
(1) 0,1≤(X2+Y1)/X1≤2,5;
(2) 10 мас.%≤X1+Х2≤18,0 мас.%;
(3) 3 мас.%≤Х2+Y1≤20,0 мас.%,
и водорастворимое органическое соединение 1-1 является водорастворимым многоатомным спиртом или водорастворимым амидным соединением, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее и молекулярный вес MW в интервале 100≤MW≤1000, и
водорастворимое органическое соединение 1-2 является водорастворимым алкандиолом, имеющим разность между влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 23°С и влажностью 45% и влагоудерживающей способностью в окружающей среде с температурой 30°С и влажностью 80% в 36% или менее и молекулярный вес MW в интервале 100≤MW≤150, алкандиолом, дополнительно содержащим группу -ОН на обоих концах главной цепи, и
водорастворимое органическое соединение 2 является водорастворимым органическим соединением, отличным от красителя, водорастворимого соединения 1-1 и водорастворимого соединения 1-2.
(4) 0<Y1/(X1+Х2)≤0,9.
водорастворимое органическое соединение 2 является, по меньшей мере, одним, выбранным из группы, состоящей из мочевины, этиленгликоля, 2-пирролидона, этиленмочевины, глицерина и диэтиленгликоля.
водорастворимое органическое соединение 1-2 является, по меньшей мере, одним, выбранным из группы, состоящей из 1,5-пентандиола, 1,6-гександиола, 1,7-гептандиола, 3-метил-1,5-пентандиола, 2-амино-2-метил-1,3-пропандиола и 2-амино-2-этил-1,3-пропандиола, и
водорастворимое органическое соединение 2 является, по меньшей мере, одним, выбранным из группы, состоящей из мочевины, этиленгликоля, 2-пирролидона, этиленмочевины, глицерина и диэтиленгликоля.
| US 20030089272 A1, 15.05.2003 | |||
| US 2003199611 A1, 23.10.2003 | |||
| US 2003109600 A1, 12.06.2003 | |||
| Чернила для струйной печати по бумаге | 1987 |
|
SU1513007A1 |
