墨、墨盒和噴墨記錄方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及墨、墨盒和噴墨記錄方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 使用普通紙作為記錄介質(zhì)的噴墨記錄方法還用于包含文字、表格和圖的商務(wù)文本 和其它文件的打印，在此類用途中以快速提高的頻率利用。此類用途中因為要求高水平的 圖像的顯色性和堅牢性（對光、臭氧氣體、水等的耐性），所以通常使用其中顏料用作著色 材料的墨（顏料墨）。
[0003] 與用其中染料用作著色材料的墨相比，用顏料墨記錄的圖像的顯色性較高的因素 為記錄介質(zhì)的表面上大量的著色材料。這是因為染料滲透至記錄介質(zhì)的內(nèi)部，而在將墨施 涂至記錄介質(zhì)期間或其后由于液體組分的蒸發(fā)使得顏料迅速聚集。然而，顏料墨，因為作為 著色材料的顏料通常保留在記錄介質(zhì)的表面上，所以導(dǎo)致低的圖像的耐加亮性。
[0004] 曾試圖將聚氨酯樹脂添加至墨中以改進(jìn)例如，用顏料墨記錄的圖像的特性（參 考PCT日文翻譯專利公布2005-515289和日本專利特開9-291242)。PCT日文翻譯專利公 布2005-515289中所述的墨包含具有酸基（acidicgroup)的聚氨酯樹脂。日本專利特開 9-291242中所述的墨包含具有規(guī)定的氨基甲酸酯鍵/脲鍵的摩爾比的聚氨酯樹脂。該公布 還公開了不具有脲鍵的聚氨酯樹脂。
[0005] 重新研宄這些包含聚氨酯樹脂的墨后，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)聚氨酯樹脂的使用公認(rèn)地改 進(jìn)圖像的耐加亮性，但未達(dá)到近幾年要求能夠達(dá)到的耐加亮性的水平的程度。
[0006] 此外，當(dāng)已知的包含聚氨酯樹脂的墨通過噴墨記錄頭噴射時，墨的噴射穩(wěn)定性和 噴射精度低并且需要改進(jìn)。發(fā)現(xiàn)PCT日文翻譯專利公布2005-515289中所述的聚氨酯樹脂 由于其約30mgK0H/g的低酸值使得僅給予墨以不充分的噴射穩(wěn)定性。
[0007] 日本專利特開9-291242還公開了聚氨酯樹脂的氨基甲酸酯鍵/脲鍵的摩爾比為 在80. 0/20. 0至50. 0/50. 0的范圍內(nèi)。包含此類聚氨醋樹脂的墨通過記錄頭噴射導(dǎo)致聚氨 酯樹脂附著至記錄頭具有噴出口的記錄頭表面（噴出口表面）。附著至噴出口表面的聚氨 酯樹脂抓住隨后的墨滴，使得墨滴偏移噴射的預(yù)期方向。該現(xiàn)象以下稱為"不規(guī)則噴射"。
[0008] 無論墨的噴射方式不規(guī)則噴射均發(fā)生。墨滴從預(yù)期的噴射方向的偏移在噴射墨之 后即刻較輕微，而在到觸及記錄介質(zhì)時為止變得顯著。一旦不規(guī)則噴射發(fā)生，則墨點(diǎn)不再 附著至記錄介質(zhì)上的預(yù)期位置，在圖像中留下條紋狀未記錄的部分并且嚴(yán)重影響圖像的品 質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明人通過研宄發(fā)現(xiàn)具有較低比率脲鍵的聚氨酯樹脂的使用傾向于防止墨發(fā) 生不規(guī)則噴射。然而，本發(fā)明人還意識到，即使在此類聚氨酯樹脂的情況下，雖然不規(guī)則噴 射不太可能在制備墨后即刻發(fā)生，但從制備墨起一段時間后也開始觀察到不規(guī)則噴射。
[0010] 這些問題通過以下本發(fā)明方面來解決。根據(jù)本發(fā)明方面的墨為噴墨用水性墨。水 性墨包含聚氨酯樹脂。聚氨酯樹脂具有源自聚醚型多元醇的單元和包含酸基的單元。聚氨 酯樹脂的酸值為40mgK0H/g以上且140mgK0H/g以下。聚氨酯樹脂中的氨基甲酸酯鍵的比 率（mol% )與脲鍵的比率（mol% )的摩爾比為80. 0/20. 0以上。聚氨酯樹脂中的酸基用 堿金屬離子和選自銨離子和有機(jī)銨離子的至少一種銨系離子中和，其中聚氨酯樹脂中的全 部酸基的中和率為80%以上，并且與銨系離子的中和率為1 %以上且小于45%。
[0011] 從以下示例性實施方案的描述中，本發(fā)明的進(jìn)一步特征將變得顯而易見。
【具體實施方式】
[0012] 以下通過參考優(yōu)選的實施方案詳細(xì)描述本發(fā)明的一些方面。噴墨用水性墨可簡稱 為"墨"。此處提到的特性值為在常溫（25°C)下的值，除非另有說明。
[0013] 聚氨酯樹脂在廣義上為使用（多）異氰酸酯合成的樹脂。一般用于噴墨用水性墨 的聚氨酯樹脂至少使用多異氰酸酯和反應(yīng)組分（多元醇或多胺），任選有交聯(lián)劑或擴(kuò)鏈劑 來合成。使用此類組分合成的聚氨酯樹脂具有兩種主鏈段，硬鏈段和軟鏈段。硬鏈段由源 自如多異氰酸酯、短鏈多元醇（例如，含酸基二醇）或多胺、以及擴(kuò)鏈劑等組分的單元構(gòu)成， 主要貢獻(xiàn)于聚氨酯樹脂的強(qiáng)度。軟鏈段由源自如長鏈多元醇等組分的單元構(gòu)成，主要貢獻(xiàn) 于樹脂的撓性。由聚氨酯樹脂制成的膜（以下，有時稱為聚氨酯樹脂膜）由于這些硬鏈段 和軟鏈段的微相分離結(jié)構(gòu)而兼具強(qiáng)度和撓性并且顯示高彈性。聚氨酯樹脂膜的此類特性與 圖像的耐加亮性密切相關(guān)。
[0014] 本發(fā)明人首先進(jìn)行用于確定將給出改進(jìn)耐加亮性的記錄圖像并且同時提供具有 令人滿意的噴射穩(wěn)定性的墨的聚氨酯樹脂的結(jié)構(gòu)的研宄。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)當(dāng)聚氨酯樹脂具有源 自聚醚型多元醇的單元和包含酸基的單元，并且具有40mgK0H/g以上且140mgK0H/g以下的 酸值時，獲得這兩種特性。由具有聚醚型多元醇的聚氨酯樹脂制成的膜提供強(qiáng)度與撓性之 間良好的平衡，特別是不過高的酸值，140mgK0H/g以下，將導(dǎo)致改進(jìn)的耐加亮性。此外，不過 低的酸值，40mgK0H/g以上，和作為醚型的多元醇的本性一起給予聚氨醋樹脂以適當(dāng)?shù)挠H水 性，其將導(dǎo)致墨的提高的噴射穩(wěn)定性。
[0015] 然而，此類聚氨酯樹脂的使用導(dǎo)致不規(guī)則噴射的發(fā)生和降低的墨的噴射精度。本 發(fā)明人進(jìn)行研宄以確定原因并發(fā)現(xiàn)涉及到聚氨酯樹脂中的脲鍵。脲鍵具有兩個N-H鍵并且 由于這些N-H鍵使得傾向于高度附著至其它材料。這應(yīng)該是聚氨酯樹脂附著至記錄頭的 噴出口表面，導(dǎo)致不規(guī)則噴射并且影響噴射精度的原因。這意味著減少的脲鍵改進(jìn)噴射精 度。本發(fā)明人的研宄表明使聚氨酯樹脂中的氨基甲酸酯鍵的比率與脲鍵的比率的摩爾比為 80. 0/20. 0以上來改進(jìn)墨的噴射精度。
[0016] 然而，發(fā)現(xiàn)即使在此類聚氨酯樹脂的情況下，雖然不規(guī)則噴射不太可能在制備墨 后即刻發(fā)生，但從制備墨起一段時間后開始觀察到不規(guī)則噴射。本發(fā)明人進(jìn)行研宄以確定 原因。包含聚氨酯樹脂的墨在從制備起一段時間后經(jīng)歷聚氨酯樹脂的分解。特別是，具有 聚醚型多元醇的聚氨酯樹脂當(dāng)分解時產(chǎn)生醇組分，并且該組分當(dāng)氧化時降低墨的pH。墨的 pH降低導(dǎo)致聚氨酯樹脂的凈中和率降低，由此導(dǎo)致聚氨酯樹脂的親水性相應(yīng)降低，提高聚 氨酯樹脂與制造噴出口表面的材料的相互作用。這應(yīng)該是聚氨酯樹脂附著至噴出口表面， 導(dǎo)致不規(guī)則噴射并且影響噴射精度的原因。特別是，拒水材料或任何其它疏水性材料在噴 出口表面的使用使聚氨酯樹脂更加附著至噴出口表面。
[0017] 因此，本發(fā)明人對通過防止墨的pH降低控制經(jīng)時噴射精度的下降進(jìn)行研宄?；氐?墨的pH降低由于源自聚醚型多元醇的聚氨酯樹脂的單元的分解而首先發(fā)生的事實，本發(fā) 明人探索控制該分解的方式。
[0018] 例如，眾所周知，酚型抗氧化劑對于控制醚鍵的分解有效。本發(fā)明人也使用該類型 的抗氧化劑并且檢查其性能。該抗氧化劑公認(rèn)地傾向于限制醚鍵的分解，由此減小墨的pH 降低，但未達(dá)到可防止噴射精度下降的程度。還研宄了pH緩沖劑的使用，但發(fā)現(xiàn)因為當(dāng)以 足以防止噴射精度下降的量使用時，pH緩沖劑傾向于影響其它噴墨特性，所以不是非常實 用。
[0019] 本發(fā)明人試圖發(fā)現(xiàn)控制墨的pH降低的其它方式，并且意識到這可通過具有源自 聚醚型多元醇的單元和包含酸基的單元的聚氨酯樹脂中的酸基的中和來實現(xiàn)。即，聚氨酯 樹脂中的酸基用與選自銨離子和有機(jī)銨離子的至少一種銨系離子組合的堿金屬離子中和， 其中聚氨酯樹脂中的全部酸基的中和率為80%以上，并且與銨系離子的中和率為1%以上 且小于45%。這在不顯著影響其它噴墨特性的情況下限制經(jīng)時噴射精度的下降。
[0020] 本發(fā)明人推測此優(yōu)勢的原因應(yīng)該如下。如上所述，具有聚醚型多元醇的聚氨酯樹 脂當(dāng)分解時產(chǎn)生醇組分，并且該醇組分當(dāng)氧化時生成質(zhì)子并且降低墨的pH。當(dāng)聚氨酯樹脂 中的酸基用堿金屬離子和銨系離子中和時，情況應(yīng)該如下。即，因為墨中的酸基與堿金屬離 子中和，所以墨中的聚氨酯樹脂穩(wěn)定地存在。在此類情況下，如噴射穩(wěn)定性等噴墨特性不受 影響。除此之外，當(dāng)聚氨酯樹脂附近存在銨系離子時，銨系離子似乎通過有效捕捉由聚氨酯 樹脂的分解產(chǎn)生的質(zhì)子并且使其陽離子化來限制墨的pH降低。
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