墨、墨盒和喷墨记录方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201380002503.6

申请日:

2013.05.07

公开号:

CN103732700A

公开日:

2014.04.16

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C09D 11/32申请日:20130507|||公开

IPC分类号:

C09D11/32(2014.01)I; C09D11/322(2014.01)I; C09D11/00(2014.01)I; B41J2/01; B41M5/00

主分类号:

C09D11/32

申请人:

佳能株式会社

发明人:

永井庄一; 小笠原干史; 合田惠吾; 藤冈文章; 安田亚希子

地址:

日本东京都大田区下丸子3丁目30番2号

优先权:

2012.05.09 JP 2012-107452

专利代理机构:

北京魏启学律师事务所 11398

代理人:

魏启学

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内容摘要

本发明提供一种墨,其可以实现用于记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,也可以实现提供对记录头优异的耐固着性的可靠性。该墨是用于喷墨的含有第一颜料和第二颜料的墨。第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料。第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。

权利要求书

权利要求书
1.  一种喷墨用墨,所述墨包括第一颜料和第二颜料,其中
所述第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料;
所述第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除所述膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料;和
所述第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。

2.  根据权利要求1所述的墨,其中基于所述墨的总质量所述第一颜料的含量(质量%)与基于所述墨的总质量所述第二颜料的含量(质量%)的质量比为0.4倍以上且4.0倍以下。

3.  根据权利要求1或2所述的墨,其中所述第一官能团含有两个膦酸基。

4.  根据权利要求1至3任一项所述的墨,其中所述第二官能团由-R1-(COOM1)n表示(其中,R1表示亚烷基或亚芳基;M1表示氢原子、碱金属、铵或有机铵;以及n表示1以上的整数)。

5.  根据权利要求1至4任一项所述的墨,其中所述第一颜料的官能团的引入量为0.10mmol/g以上且0.33mmol/g以下。

6.  根据权利要求1至5任一项所述的墨,其中所述第一颜料的官能团的引入量等于或小于所述第二颜料的官能团的引入量。

7.  根据权利要求1至6任一项所述的墨,所述墨进一步包括通过将阳离子和阴离子组合构成的盐,其中
所述阳离子选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种;
所述阴离子选自由以下组成的组的至少一种:Cl-、Br-、I-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-、NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、HCO3-、HCOO-、(COO-)2、COOH(COO-)、CH3COO-、C2H4(COO-)2、C6H5COO-、C6H4(COO-)2、PO43-、HPO42-和H2PO4-,和
由所述墨中的所述盐的阴离子的浓度乘以所述阴离子的价数所得到的值是0.005mol/L以上且0.06mol/L以下。

8.  一种墨盒,所述墨盒包括墨和用于贮存所述墨的墨贮存部,其中
所述墨包括根据权利要求1至7任一项所述的墨。

9.  一种喷墨记录方法,所述方法包括通过从喷墨系统的记录头喷射墨在记录介质上记录图像的步骤,其中
所述墨包括根据权利要求1至7任一项所述的墨。

说明书

说明书墨、墨盒和喷墨记录方法
技术领域
本发明涉及一种墨、墨盒和喷墨记录方法。
背景技术
近来,存在进一步提高通过喷墨记录所记录的图像的光学浓度和耐渗色性的要求。在其上记录图像的记录介质尤其是普通纸,具有不同程度的墨渗透性,这种差异影响图像特性。特别地,具有高墨渗透性的记录介质趋于降低记录的图像的光学浓度,也趋于降低耐渗色性。近年来,喷墨记录已变得流行,无论记录介质的类型,即,即使在具有高渗透性的记录介质上,也要求记录图像同时高水平地实现上述性能。
作为对于上述的对策,存在集中于自分散颜料的官能团的提议(参见专利文献1至3)。专利文献1描述了含有其颗粒键合有对钙显示高反应性的官能团的自分散颜料和其颗粒键合有与上述基团不同的官能团的自分散颗粒的墨。这种墨可以记录具有高光学浓度的图像。专利文献2描述了含有其颗粒直接键合有离子性基团的自分散颜料和其颗粒经由其它原子团键合有离子性基团的自分散颜料的墨。这种墨可以降低光学浓度对于普通纸的类型的依赖性。专利文献3描述了含有其颗粒键合有两种类型的官能团的自分散颜料的墨。这种墨可以抑制记录图像的光学浓度的降低。
引文列表
专利文献
专利文献1:PCT日文翻译专利公布2009-515007
专利文献2:美国专利7550039
专利文献3:日本专利特开2005-350612
发明内容
发明要解决的问题
虽然已经进行用于提高记录的图像的光学浓度和耐渗色性的各种研究,但通过本发明人的研究结果表明,现有技术不能满足近年来所需的图像特性。即,在专利文献1中所述的含两种类型的自分散颜料的墨中,在钙含量低的记录介质上,某些类型的自分散颜料在与其它墨邻接的部分的图像中造成偏白的不均匀(下文中,称为“白色模糊”)。此外,根据所选择的自分散颜料的组合,记录的图像的光学浓度没有高度增加。在专利文献2和3所述的墨中,对于在具有低渗透性的记录介质上记录图像,需要进一步改进光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性。此外,在专利文献2中记载的墨中,颜料趋于固着在记录头的喷射口,且可靠性如耐固着性需要进一步提高。
本发明提供一种可以实现使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,并且还可以实现在记录头处提供优异的耐固着性的可靠性的墨。本发明还提供使用该墨的墨盒及喷墨记录方法。
用于解决问题的方案
本发明提供一种含有第一颜料和第二颜料的喷墨墨。第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料。第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。
发明的效果
本发明可提供一种可以实现使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,并且还可以实现在记录头处提供优异的耐固着性的可靠性的墨。本发明还提供使用该墨的墨盒及喷墨记录方法。
具体实施方式
现将通过实施方案详细地描述本发明。在下文中,喷墨墨可简称为“墨”;第一颜料可以称为“膦酸型自分散颜料”;并且自分散颜料可以称为“颜料”。
由本发明人的研究结果表明,实现以下两个必要条件(1)和(2)两者对于提高由包含自分散颜料的墨所记录的图像的光学浓度是重要的。具体而言,(1)在将墨施用到记录介质之后,尽可能快地在记录介质的表面上存在一定量的颜料和(2)使颜料层的表面粗糙化是重要的。必要条件(1)通过在早期聚集一定量的颜料以将所述颜料沉积在记录介质表面上从而抑制随后聚集的颜料渗透到记录介质中,可以增加光学浓度。必要条件(2)通过颜料层的粗糙化表面增加入射光的引入并减少反射光,可以增加光学浓度。
在使用膦酸型自分散颜料(第一颜料)作为墨的着色材料的情况下,颜料与记录介质中所含的钙强烈地反应,从而不均匀地聚集以实现必要条件(2),并容易地增加光学浓度。然而,本发明人进一步的研究结果表明,即使使用含第一颜料的墨,在具有高渗透性的记录介质上记录的一些图像中,光学浓度不充分地增加。将含有颜料的墨施用到记录介质上之后,通过墨中的液体组分如水的蒸发和至记录介质中的渗透,在颜料和除颜料以外的液体组分之间发生固液分离。与其他自分散颜料如羧酸型和磺酸型自分散颜料的那些相比,膦酸型自分散颜料的固-液分离缓慢。因此,在将含有膦酸型自分散颜料的墨施用到具有高渗透性的记录介质上的情况下,相对大量的颜料与液体组分一起渗入记录介质中,而不沉积在记录介质表面上。认为结果是,没有实现必要条件(1),从而光学浓度降低。此外,在将墨施用到钙含量低的记录介质上的情况下,由于与在记录介质中所含的钙的反应难以发生,固-液分离进一步变得缓慢。在这种情况下,含有第一颜料的墨被与该墨邻接存在的其它墨拖拉,从而第一颜料渗入记录介质中。其结果是,在这些墨之间的边界部发生墨的混色(渗色)和确认为偏白的不均匀的“白色模糊”的现象。
本发明人通过研究发现,本发明的组成使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像,并提供在记录头处显示优异的耐固着性的墨,并且已经完成本发明。本发明的墨包含自分散颜料作为第一颜料和第二颜料。第一颜料是其颗粒表面键合有第一官能团的自分散颜料,其中所述第一官能团含有膦酸基。第二颜料是其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料,其中所述第二官能团含有除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原子团并且所述官能团的引入量为0.25mmol/g以上。与单独使用仅一种自分散颜料的情况相比,使用两种类型的自分散颜料使得即使在具有高渗透性的记录介质上也形成具有令人满意的光学浓度的图像。此外,即使在钙含量低的记录介质上,也可以形成防止发生渗色和白色模糊的图像。
本发明人推测实现上述效果的原因如下。推测与单独使用一种自分散颜料的情况相比,通过使用两种类型的自分散颜料在具有高渗透性的记录介质上提供具有更高的光学浓度的图像的效果的原因如下。如上所述,为了提高光学浓度,实现必要条件(1)和(2)两者是有效的。然而,由于第一颜料的固-液分离缓慢,实现必要条件(1)是困难的。因此,将固-液分离进行更快的第二颜料与第一颜料一起使用。第二颜料的固-液分离比第一颜料进行得快,并且聚集的第二颜料沉积在记录介质的表面上。其结果是,造成诸如“填充”的作用,随后发生固-液分离,以抑制聚集的第一颜料渗入记录介质中。此外,认为可实现必要条件(2)的第一颜料存在于颜料层的表面侧上,从而与单独使用第一颜料的情况相比光学浓度增大。
推测抑制发生渗色和白色模糊的原因如下。渗色是由墨与其它墨混合引起的现象。白色模糊是颜料通过借助于其它墨的渗透被拖拉而渗入的现象。在将墨施用到记录介质之后,以首先发生渗色然后发生白色模糊的方式引起这些问题。因此认为,颜料和钙之间的反应,即瞬间发生的现象,对于抑制渗色是主导的;而固-液分离,即在相对晚的时机发生的现象,对于抑制白 色模糊是主导的。因为第一颜料的固-液分离缓慢,单独含有第一颜料的墨趋向于引起白色模糊。然而,在含有第一颜料和第二颜料两者的墨中,由于第二颜料的固-液分离迅速,认为第二颜料保持在记录介质的表面附近以显示填料作用并抑制发生白色模糊。对钙具有高反应性的第一颜料迅速聚集,第二颜料,虽然其与钙的反应性相对低,但是由于第二颜料的官能团的高引入量也开始迅速聚集。认为作为上述的结果,防止发生渗色。
获得在第一颜料和第二颜料之间固-液分离的速度差而不降低耐固着性的必要条件,是第一颜料和第二颜料的官能团的结构以及第二颜料的官能团的引入量的条件。在喷墨用墨中使用的自分散颜料的主要阴离子性基团是羧酸基、磺酸基和膦酸基(磷酸基)。本发明人的研究结果表明,具有膦酸基作为阴离子性基团的自分散颜料显示特别慢的固-液分离,尽管具有羧酸基或磺酸基的自分散颜料显示快速的固-液分离。为了增加取决于阴离子性基团的类型的固-液分离的速度差,第二颜料应该是其颗粒键合有含除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原子团的官能团(第二官能团)的自分散颜料。在颗粒直接键合有阴离子性基团的自分散颜料中,固-液分离的速度差对于在记录介质上表现出填料作用是不足的。此外,在这样的自分散颜料中,难以充分地提高该官能团的引入量,导致容易降低对记录头的喷射口的耐固着性的问题。
此外,增加第二自分散颜料的官能团的引入量造成官能团未发生键合,并且在颜料颗粒表面处露出的部分变少。此外,由于第二官能团除了包含阴离子性基团之外还包含其它原子团,所述第二自分散颜料具有空间上大的结构。这些条件彼此组合,从而防止水溶性有机溶剂与第二颜料颗粒的表面溶剂化。在施用到记录介质上的含有这种第二颜料的墨中,通过水分蒸发导致的液体组分量的减少使保持颜料分散状态的稳定性的双电层压缩(condense),导致分散状态不稳定,从而引起颜料的迅速聚集。在水溶性有 机溶剂难以与其溶剂化的颜料中,由于水溶性有机溶剂难以使颜料的分散稳定,上述颜料的聚集特别有效地进行,从而提高固-液分离。由于这些原因,即使在其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料中,如果官能团的引入量小于0.25mmol/g,则第一颜料和第二颜料之间固-液分离的速度差不足,不表现通过第二颜料的填料作用。其结果是,没有抑制发生白色模糊,并且光学浓度难以增加。
此外,即使墨中含有具有不同官能团结构的两种类型的膦酸型自分散颜料,也难以产生固-液分离的速度差,因此,没有发挥在记录介质上的填料作用。在含有除膦酸型自分散颜料之外的两种类型的自分散颜料的情况下,由于未使颜料层的表面粗糙,与含有作为膦酸型自分散颜料的第一颜料的情况不同,光学浓度不增加。在仅包含具有含膦酸基和不同于膦酸基的其它阴离子性基团两者的官能团的自分散型颜料的墨中,由于膦酸基引起固-液分离缓慢。因此,不表现通过固-液分离的速度差的填料作用,并且不能获得与本发明的含有第一颜料和第二种颜料两者的墨相当的效果。

现将对本发明的墨的各组分和所述墨的物理性质进行详细说明。
颜料
颜料的例子包括有机颜料和无机颜料如炭黑,以及可以使用在喷墨用墨中可以使用的任何颜料。此外,例如,染料可以同时用于调色。特别地,本发明可以应用于包含炭黑作为颜料的黑色墨。
在本发明的墨中所含的着色材料是两种类型的自分散颜料:由具有键合到其表面的含膦酸基的官能团的颜料颗粒组成的第一颜料,和由具有键合到其表面上的含除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原子团的官能团的颜料颗粒组成的第二颜料。含有这样的自分散颜料的墨不需要包含任何将所述颜料分散在墨中的分散剂或仅需要微量的分散剂。
在墨中颜料的总含量(质量%)优选为0.1质量%以上且15.0质量%以下,更优选为1.0质量%以上且10.0质量%以下,基于墨的总质量。在墨中第一颜料的含量(质量%)优选为0.1质量%以上且10.0质量%以下,更优选为0.5质量%以上且5.0质量%以下,基于墨的总质量。在墨中第二颜料的含量(质量%)优选为0.1质量%以上且10.0质量%以下,更优选为0.5质量%以上且5.0质量%以下,基于所述墨的总质量。另外,基于墨的总质量第一颜料的含量(质量%)与基于墨的总质量第二颜料的含量(质量%)的质量比优选为0.4倍以上且4.0倍以下,更优选为0.5倍以上且2.0倍以下。即,“第一颜料的含量(质量%)”/“第二颜料的含量(质量%)”优选为0.4倍以上且4.0倍以下,更优选为0.5倍以上且2.0倍以下。如果该质量比小于0.4倍,可能无法记录具有高的光学浓度的图像。相反,如果该质量比超过3.0倍,可能无法记录具有优异的耐白色模糊性的图像;如果该质量比超过4.0倍,可能无法记录具有优异的耐渗色性和优异的耐白色模糊性的图像。
第一颜料的官能团的引入量可以等于或小于第二颜料的官能团的引入量。如果第一颜料的官能团的引入量大于第二颜料的官能团的引入量,可能无法记录具有高的光学浓度和优异的耐白色模糊性的图像。
第一颜料
第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。在墨中,膦酸基-PO(O[M1])2可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。即,膦酸基可以是-PO3H2(酸型)、-PO3H-M1+(一碱式盐)和-PO32-(M1+)2(二碱式盐)的任一种。此处,M1独立地表示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组的至少一种。由M1表示的碱金属的例子包括锂、钠和钾。由M1表示的有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。
在本发明中,第一官能团可以包含两个膦酸基。虽然含有单膦酸型自分 散颜料的墨可以增加由此记录的图像的光学浓度,但是含有双膦酸型自分散颜料作为第一颜料的墨可以进一步增加光学浓度。然而,在含有三膦酸型自分散颜料的墨中,墨的贮存稳定性可能不足。在本发明中,为了增加第一颜料与第二颜料之间的固-液分离的速度差,在第一官能团中所含的阴离子性基团可以是仅膦酸基。
此外,膦酸基可以存在于官能团的一个末端,即其它原子团可存在于颜料颗粒的表面与膦酸基之间。所述原子团(-R-)的实例包括具有1个至12个碳原子的直链或支链亚烷基;亚芳基如亚苯基和亚萘基;酰氨基;磺酰基;氨基;羰基;酯基;和醚基;以及这些基团的组合。特别地,所述原子团可以至少包含亚烷基或亚芳基以及具有氢结合性的基团(如酰氨基、磺酰基、氨基、羰基、酯基和醚基)。在本发明中,特别地,所述官能团可包含-C6H4-CONH-(苯甲酰胺结构)。
此外,在本发明中,键合到颜料颗粒表面的官能团可以包含结构-CQ(PO3[M1]2)2。在该式中,Q表示氢原子、R、OR、SR或NR2。R独立地表示氢原子、烷基、酰基、芳烷基或芳基。当R表示含有一个或多个碳原子的基团时,碳原子的数目可以是1至18,并且其具体的例子包括烷基如甲基和乙基;酰基如乙酰基和苯甲酰基;芳烷基如苄基;芳基如苯基和萘基。M1独立地表示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组的至少一种。在本发明中,特别地,含有由其中Q表示氢原子的上述式表示的结构-CH(PO3[M1]2)2的官能团可以键合到颜料颗粒表面。
在第一自分散颜料不是膦酸型自分散颜料的情况下,如上所述,通过增加所述官能团的引入量可以容易地增加光学浓度。此外,由本发明人的研究结果表明,虽然通过增加第二颜料的官能团的引入量没有降低墨对记录头的耐固着性,但是如果第一颜料的官能团的引入量过高,墨对记录头的耐固着性可能会稍微降低。在含有膦酸型自分散颜料作为着色材料的墨的情况下, 墨的耐固着性容易受到墨的pH值、水溶性有机溶剂和盐的影响。这是因为,在第一官能团中所含的膦酸基具有多个pKa值,并且这些pKa值在墨的pH值的通常范围内。也就是说,如果该官能团的引入量过高,该膦酸型自分散颜料尤其对墨的pH值的变化变得敏感,并且认为墨的耐固着性在某些情况下稍微降低。与此相反,如果第一颜料的官能团的引入量太低,用于分散颜料的膦酸基的量少,导致在某些情况下墨的贮存稳定性稍微降低。
因此,第一颜料的官能团的引入量优选为0.10mmol/g以上且0.33mmol/g以下,更优选为0.25mmol/g以上且0.31mmol/g以下。小于0.10mmol/g的官能团的引入量可能无法提供具有足够的贮存稳定性的墨。与此相反,超过0.33mmol/g的官能团的引入量可能无法提供具有足够的耐固着性的墨。第一颜料和第二颜料的官能团的引入量的单位各自是每1g颜料固成分的官能团的毫摩尔数。
键合到第一颜料的第一官能团的量可以如下所示通过测量磷进行定量测定。具体而言,液体A通过用纯水稀释颜料分散液使得颜料的含量(固成分)为约0.03质量%来制备。单独地,液体B通过在5摄氏度下以80,000rpm超速离心分离颜料分散液15小时以除去颜料并用纯水将收集的上清液稀释约80倍来制备。例如用ICP发射光谱仪测量在所得到的液体A和液体B中的磷浓度,并且可以从液体A和液体B之间磷的量之差计算膦酸基的量。第一官能团至所述颜料的引入量可通过将膦酸基的量除以一个官能团中所含的磷酸基的数目(即,在单型中一个,在双型中两个以及在三型中三个)来计算。如果第一官能团中所含的膦酸基的数目不清楚,可以通过借助于如NMR分析结构来确定结构。在7至9的pH范围内,膦酸基的解离指数为1。在上述方法中,使用颜料分散液进行测量,但可以使用墨类似地进行测量。测量第一官能团的引入量的方法并不局限于上述方法。
第二颜料
第二颜料是其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料,其中所述第二官能团不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团,并且进一步含有其它原子团。该官能团的引入量为0.25mmol/g以上。第二颜料与第一颜料的不同在于:阴离子性基团是除膦酸基之外的例如羧酸基和磺酸基等。如上所述,如果第二官能团含有膦酸基,固-液分离的速度由于膦酸基的影响而降低。因此,要求第二官能团不含膦酸基。第二官能团中所含的阴离子性基团可以至少是羧酸基或磺酸基。
第二颜料与第一颜料的不同还在于:不仅需要阴离子性基团而且需要其它原子团作为键合到颗粒表面的官能团。不是膦酸基的阴离子性基团需要经由其它原子团键合到颜料颗粒表面。如上所述,如果阴离子性基团直接键合至颜料颗粒表面,那么在第一和第二自分散型颜料之间的固-液分离的速度差不足,并且还使耐固着性不足。因此,这样的官能团在本发明中是不适合的。
为了增加固-液分离的速度差,第二颜料的官能团的引入量可一定程度地提高。具体地,第二颜料的官能团的引入量的下限优选为0.40mmol/g以上,更优选为0.44mmol/g以上。第二颜料的官能团的引入量的上限优选为1.00mmol/g以下,更优选为0.80mmol/g以下。
在第二官能团中所含的不是膦酸基的阴离子性基团的实例包括-COOM1和-SO3M1,其中M1表示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组的至少一种。原子团(-R-)的实例包括具有1个至12个碳原子的直链或支链亚烷基;亚芳基如亚苯基和亚萘基;酰氨基;磺酰基;氨基;羰基;酯基;和醚基;以及这些基团的组合。由M1表示的碱金属的例子包括锂、钠和钾。由M1表示的有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。当阴离子性基团是盐的形式时,该盐可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。
特别地,第二颜料可以是颗粒表面键合-R1-(COOM1)n基团的自分散颜料。随着-R1-(COOM1)n基团的引入量增加,固-液分离的速度差倾向尤其增加,并且可以显著地得到本发明的效果。在该式中,R1表示亚烷基或亚芳基;M1表示氢原子、碱金属、铵或有机铵;n表示1以上的整数。R1和M1的具体例子分别与以上R和M1所例举的那些相同。此外,n可以是2以上且5以下的整数,并且可以是3以下,特别地,n可以是2。第二颜料可以是例如通过重氮偶合法通过使具有阴离子性基团的化合物(处理剂)与颜料反应制备的自分散颜料。
第二颜料可以是树脂键合型自分散颜料。在此树脂键合型自分散颜料中,键合至颜料颗粒表面的官能团可以具有离子性单体和疏水性单体的共聚物的结构。在这样的颜料中,该颜料的亲水性可以通过适当地改变在官能团中所含的离子性单体和疏水性单体的共聚比来控制。此外,可以通过选择离子单体和疏水性单体以及这些单体的组合来赋予颜料颗粒表面各种特性。
键合到第二颜料的第二官能团的量可以如下测量。具体地,阴离子性基团的量可以从例如用离子计测量的颜料分散液中的阳离子浓度来计算。第二官能团至颜料的引入量可通过将阴离子性基团的量除以一个官能团中所含的阴离子性基团的数目(即,在单型中一个,在双型中两个以及在三型中三个)来计算。如果在第二官能团中所含的阴离子性基团的数目不清楚,可以通过借助于如NMR分析结构来确定结构。在上述方法中,使用颜料分散液进行测量,但可以使用墨类似地进行测量。测量第二官能团的引入量的方法并不局限于上述方法。
当在第二官能团中所含的阴离子性基团为磺酸基时,所述第二官能团的引入量可例如通过用ICP发射光谱仪测量硫来定量测定。用ICP发射光谱仪定量测量硫可以按照在测定上述第一官能团至颜料的引入量的方法进行。
在含有第一颜料和第二颜料的墨中,键合到各颜料的官能团的引入量可 通过组合上述方法来测定。例如,通过适当的方法将颜料(可以是第一颜料和第二颜料的混合物)从墨中分离并分散于水中,以制备颜料分散液。键合到各颜料的各官能团的结构通过借助于例如NMR分析确定。用离子计测量该颜料分散液中的阳离子浓度,并从所得到的阳离子浓度计算阴离子性基团的总引入量。用ICP发射光谱仪测量磷或硫的量。计算含膦酸基或磺酸基团的官能团的引入量,并从所述引入量与由离子计测得的值之间的差计算羧酸基团的引入量。测量键合到两种颜料的官能团的引入量的方法不限于上述方法。
简要地,颜料可以通过向墨中逐滴加入含阳离子(其在水中以盐的形式的溶解度根据阴离子的类型而高度变化)的水溶液以使特定颜料选择性沉淀而分离,并可以进行颜料的结构的分析和颜料的官能团的引入量的测量。由于与第二官能团中所含的阴离子性基团(羧酸基和磺酸基)相比,在第一官能团中所含的膦酸基与钙离子具有高反应性,因此可以采用这样的方法。当第二颜料具有羧酸基和磺酸基两者时,该方法可以使第一颜料(具有膦酸基的颜料)和第二颜料彼此分离,因此该方法是有用的。
通过组合阳离子和阴离子构成的盐
从进一步提高光学浓度和进一步增强耐渗色性和耐白色模糊性的观点看,本发明的墨可以进一步含有盐。通过将墨中的盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值优选为0.005mol/L以上且0.06mol/L以下。本发明人集中于将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值是由于以下原因。
其颗粒表面直接键合或者经由其它原子团键合阴离子性基团的自分散颜料一般包括抗衡离子(阳离子)。抗衡离子可以为与来自可以添加到墨的盐的相同阳离。在膦酸型自分散颜料中,直接或经由其它原子团键合到自分散颜料颗粒表面的阴离子性基团的抗衡离子的浓度,可以根据墨的pH值而变化。因此,通过集中于通过将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的 值,可以更准确地把握阴离子性基团与图像特性或墨的可靠性的关系。通过将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值相当于当量浓度(normality)。在本发明中,通过将墨中的盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值优选为0.005mol/L以上且0.06mol/L以下,更优选为0.01mol/L以上且0.03mol/L以下。低于0.005mol/L的值可能无法提供具有高的光学浓度和优异的耐白色模糊性的图像,而低于0.01mol/L的值可能无法提供具有高的光学浓度的图像。超过0.06mol/L的值可能稍微降低在记录头处的耐固着性。当墨含有多种类型的盐时,将通过各盐的阴离子的浓度乘以各阴离子的价数所得到的各个值的总和用作盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值使用。
虽然在墨中盐的含量(质量%)根据盐的分子量而变化,但是其优选为0.05质量%以上且2.0质量%以下,基于墨的总质量。小于0.05质量%的含量可能不能在具有高渗透性的记录介质上提供具有高的光学浓度的图像。超过2.0质量%的含量可能不能提供具有足够高的贮存稳定性的墨。
上述盐通过组合阳离子和阴离子而构成。阳离子选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种。阴离子选自以下组成的组的至少一种:Cl-、Br-、I-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-、NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、HCO3-、HCOO-、(COO-)2、COOH(COO-)、CH3COO-、C2H4(COO-)2、C6H5COO-、C6H4(COO-)2、PO43-、HPO42-和H2PO4-。墨中的盐可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。使用这种盐可特别地实现墨的高的可靠性和改进的图像特性两者。
通过组合阳离子和阴离子构成的盐的例子包括(M2)Cl、(M2)Br、(M2)I、(M2)ClO、(M2)ClO2、(M2)ClO3、(M2)ClO4、(M2)NO2、(M2)NO3、(M2)2SO4、(M2)2CO3、(M2)HCO3、HCOO(M2)、(COO(M2))2、COOH(COO(M2))、CH3COO(M2)、C2H4(COO(M2))2、C6H5COO(M2)、C6H4(COO(M2))2、(M2)3PO4、 (M2)2HPO4和(M2)H2PO4,其中M2表示选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种。碱金属离子的实例包括锂离子、钠离子和钾离子。有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。
从溶解度的角度考虑,可以使用二价阴离子的盐。例如,所述盐可以是选自由C6H4(COO(Na))2、C6H4(COO(K))2、C6H4(COO(NH4))2和(NH4)2SO4组成的组的至少一种,特别是选自由C6H4(COO(K))2、C6H4(COO(NH4))2和(NH4)2SO4组成的组的至少一种。通过如下引起通过盐改善图像特性:墨的电解质浓度增加使得自分散颜料的双电层容易压缩,从而提高颜料的聚集。因此,图象特性的改善主要受到墨的电解质浓度即盐的摩尔数而不是构成该盐的离子的类型的影响。
水性介质
本发明的墨可含有水性介质,其为水和水溶性有机溶剂的混合介质。所述水可以是去离子水。墨中水的含量(质量%)优选为40.0质量%以上且95.0质量%以下,基于墨的总质量。墨中水溶性有机溶剂的含量(质量%)优选为3.0质量%以上且50.0质量%以下,基于墨的总质量。为了进一步改进在记录头处的耐固着性,在墨中该水溶性有机溶剂的含量(质量%)优选20.0质量%以上,基于墨的总质量。可以使用在喷墨用墨中可以使用的任何水溶性有机溶剂,如醇类、二醇类、乙二醇醚类和含氮化合物类。这些溶剂可以单独使用或组合使用。水溶性有机溶剂可以是在25℃下蒸气压比水的低的水溶性有机溶剂。特别地,可以使用例如,多元醇类如甘油和三羟甲基丙烷,二醇类如三甘醇,和含氮化合物类如2-吡咯烷酮。也可以使用在常温下是固体的水溶性有机化合物,如尿素、其衍生物、三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷。通过将这些化合物溶解在水中制备的溶液可作为用于分散颜料的溶剂使用,并且可以与水溶性有机溶剂同样处理。
其他添加剂
除了上述组分之外,根据需要,本发明的墨还可以含有各种辅助剂,如表面活性剂、树脂、pH调节剂、消泡剂、防锈剂、防腐剂、抗真菌剂、抗氧化剂、还原抑制剂和螯合剂。
表面活性剂的例子包括非离子性表面活性剂如乙炔二醇系、氟系、硅酮系和聚氧乙烯烷基醚系非离子性表面活性剂。特别地,非离子性表面活性剂可以是乙炔二醇系表面活性剂例如乙炔二醇-环氧乙烷加合物和聚氧乙烯烷基醚系非离子性表面活性剂。特别地,为提供优异的耐渗色性,可使用乙炔二醇-环氧乙烷加合物。在墨中表面活性剂的含量(质量%)优选为0.05质量%以上且2.0质量%以下,更优选为0.05质量%以上且1.0质量%以下,基于墨的总质量。
物理性质
本发明的墨在25℃下可具有静态表面张力为28mN/m以上且45mN/m以下。当通过最大泡压法在50ms的寿命时间测量时,墨在25℃下可以具有动态表面张力为40mN/m以上,更优选45mN/m以上。墨在25摄氏度下可以具有粘度为1.0mPa.s以上且5.0mPa.s以下,更优选为1.0mPa.s以上且3.0mPa.s以下,并且在25摄氏度下可以具有pH为5以上且9以下。
墨盒
本发明的墨盒包括墨和贮存该墨的墨贮存部。该墨贮存部中贮存的墨是上述本发明的墨。在墨盒的结构的例子中,墨贮存部由用于贮存通过负压保持含浸于其中的墨的负压产生构件的负压产生构件贮存室和在不使用负压产生构件的情况下贮存墨的墨贮存室构成。墨盒可具有负压产生构件保持全部量的墨而不具有墨贮存室的结构,或者在不具有负压产生构件的情况下墨贮存室贮存全部量的处于未含浸于负压产生构件中状态的墨的结构。此外,墨盒可构成为具有墨贮存部和记录头。
喷墨记录方法
根据本发明的喷墨记录方法是通过从喷墨系统的记录头喷射根据本发明的上述墨而在记录介质上记录图像的方法。用于喷射墨的系统的例子包括将机械能施加于墨的系统和将热能施加于墨的系统。在本发明中,可以特别地采用使用热能的喷墨记录。除了使用根据本发明的墨以外,喷墨记录可以通过已知的步骤进行。
实施例
现将通过实施例、参考例和比较例详细地描述本发明。但是,在本发明的主旨内,本发明的范围不限于以下实施例。在整个说明书中,除非另有说明,用于各组分的量的“份”和“%”是基于质量。
颜料分散液的制备
第一颜料的官能团的引入量
将描述测量第一颜料的官能团的引入量的方法。液体A通过用纯水稀释颜料分散液使得作为待测量对象的颜料的含量为约0.03质量%来制备。单独地,液体B是通过在5摄氏度下以80,000rpm超离心颜料分散液15小时以除去颜料,并用纯水将收集的上清液稀释约80倍来制备。用ICP发射光谱仪(商品名“SPS5100”,由SII NanoTechnology Inc.制造)测量所得到的液体A和液体B中的磷浓度。由液体A和液体B中的磷量之差计算膦酸基的量。通过将所述膦酸基的量除以一个官能团中含有的膦酸基的数目来计算第一官能团至颜料颗粒表面的引入量。
颜料分散液1
将炭黑(20g:固成分)、((4-氨基苯甲酰基氨基)-甲烷-1,1-二基)双膦酸一钠盐(7mmol,处理剂)、硝酸(20mmol)和纯水(200mL)混合。此时,所使用的炭黑具有220m2/g的比表面积和105mL/100g的DBP吸油量,并用Silverson混合机在室温和6,000rpm下进行混合。30分钟后,向该得到的混合物中逐渐地添 加将20mmol亚硝酸钠溶解在少量纯水中制备的溶液。通过该混合,混合物的温度达到60℃,并且在该状态下进行反应1小时。然后,用氢氧化钠的水溶液将该混合物的pH调节到10。30分钟后,向混合物添加20mL的纯水,使用光谱膜对所得混合物进行渗滤(diafiltration)。然后,通过离子交换用铵离子替代钠离子,从而得到颜料含量为10.0%的分散液。由此,制备将颗粒表面键合((4-氨基苯甲酰基氨基)-甲烷-1,1-二基)双膦酸基的自分散颜料分散在水中的颜料分散液1,其中抗衡离子是铵。官能团的引入量为0.26mmol/g。
颜料分散液2
除了通过离子交换用钾离子替代钠离子之外,按照颜料分散液1制备颜料分散液2。在所得到的颜料分散液2中,抗衡离子是钾的((4-氨基苯甲酰基氨基)-甲烷-1,1-二基)双膦酸基键合到颜料颗粒的表面。官能团的引入量为0.26mmol/g。
颜料分散液3
除了使用6mmol的4-氨基苄基膦酸作为处理剂之外,按照颜料分散液1制备分散液。此时,使用的4-氨基苄基膦酸由Sigma-Aldrich Corporation制造。此外,通过离子交换用钾离子替代钠离子,以制备将颗粒表面键合苯双膦酸基的自分散颜料分散在水中的颜料分散液3,其中抗衡离子为钾。官能团的引入量为0.28mmol/g。
颜料分散液4
使用在以下所述的颜料分散液6中的自分散颜料(具有含双膦酸基的官能团)代替在颜料分散液12中使用的炭黑,按照与以下所述的颜料分散液12中相同的过程制备颜料含量为10.0%的颜料分散液4。由此,制备将颗粒表面键合((4-氨基苯甲酰基氨基)-甲烷-1,1-二基)双膦酸基和苯甲酸基团的自分散颜料分散在水中的颜料分散液4,其中抗衡离子是铵。含有双膦酸基的官能团的引入量为0.10mmol/g,以及含有苯甲酸基团的官能团的引入量为 0.49mmol/g。通过从作为由颜料分散液12中的铵离子浓度换算求得的双膦酸基和苯甲酸基团的总量的官能团的引入量,减去颜料分散液6中的双膦酸型自分散颜料的官能团的引入量来求得含有苯甲酸基团的官能团的引入量。
颜料分散液5
除了处理剂的量为0.8mmol代替7mmol之外,按照颜料分散液1制备颜料分散液5。官能团的引入量为0.08mmol/g。
颜料分散液6
除了处理剂的量为1mmol代替7mmol之外,按照颜料分散液1制备颜料分散液6。官能团的引入量为0.10mmol/g。
颜料分散液7
除了处理剂的量为9mmol代替7mmol之外,按照颜料分散液1制备颜料分散液7。官能团的引入量为0.33mmol/g。
颜料分散液8
除了处理剂的量为10mmol代替7mmol之外,按照颜料分散液1制备颜料分散液8。官能团的引入量为0.35mmol/g。
颜料分散液9
使用阿仑膦酸钠(sodium alendronate)合成(4-(4-氨基苯磺酰基氨基)-1-羟基丁烷-1,1-二基)双膦酸钠。此时,使用(4-氨基-1-羟基丁烷-1,1-二基)双膦酸一钠(由Zentiva制造)作为阿仑膦酸钠。在500mL烧杯中将阿仑膦酸盐(34g:104mmol)添加到150mL的纯水中,并且用浓氢氧化钠水溶液将pH调节到11。向该溶液中滴加溶于100mL四氢呋喃中的硝基苯基磺酰氯(25g:110mmol)。此时,另外向其中添加氢氧化钠水溶液以将溶液的pH保持在10-11。滴加完成后,在室温下将该溶液搅拌2小时。然后,真空蒸发四氢呋喃,并且将该溶液的pH调节到4以使固体析出,随后在4℃下冷却过夜。随后,通过过滤收集固体,将其用纯水洗涤然后干燥,从而得到(4-(4-氨基苯磺酰基氨基)-1-羟 基丁烷-1,1-二基)双膦酸钠。
将炭黑(20g,固成分)、得到的(4-(4-氨基苯磺酰基氨基)-1-羟基丁烷-1,1-二基)双膦酸钠(7mmol,处理剂)、硝酸(20mmol)和纯水(200mL)混合。此时,所使用的炭黑具有220m2/g的比表面积和105mL/100g的DBP吸油量,并用Silverson混合机在室温和6,000rpm下进行混合。30分钟后,向该得到的混合物中逐渐地添加将20mmol亚硝酸钠溶解在少量水中制备的溶液。通过该混合,混合物的温度达到60℃,并且在该状态下进行反应1小时。然后,用氢氧化钠的水溶液将该混合物的pH调节到10。30分钟后,向混合物中添加20mL的纯水,使用光谱膜将所得混合物进行渗滤。然后,通过离子交换用铵离子替代钠离子,得到颜料含量为10.0%的分散液。由此,制备将颗粒表面键合(4-(4-氨基苯磺酰基氨基)-1-羟基丁烷-1,1-二基)双膦酸基的自分散颜料分散在水中的颜料分散液9,其中抗衡离子是铵。官能团的引入量为0.27mmol/g。
颜料分散液10
在冷却到5℃下,将4-氨基邻苯甲酸(1.5g,处理剂)加入到浓盐酸(5g)溶于水(5.5g)中的溶液中。随后,搅拌该溶液,并通过将含所述溶液的容器放置在冰浴中将该溶液的温度保持在10℃以下,并向该溶液中添加将亚硝酸钾(2.2g)在5℃下溶于水(9g)中的溶液。将所得溶液再搅拌15分钟,然后在搅拌下向其中加入炭黑(固成分:6g,比表面积:220m2/g,DBP吸油量:105mL/100g),然后再搅拌15分钟。用纸滤器(商品名“Paper Filter for Standard Use No.2”,由Advantec Co.,Ltd.制造)过滤所得浆料,并用水充分冷却所收集的颗粒,并在110℃的烘箱中干燥。随后,通过离子交换用铵离子替代钾离子,从而得到颜料含量为10.0%的分散液。由此,制备将颗粒表面键合邻苯二甲酸基团的自分散颜料分散于水中的颜料分散液10,其中所述抗衡离子是铵。用离子计(由DKK-Toa Corporation制造)测量颜料分散液10中的铵浓度,并通过从铵离子浓度换算来测定官能团的引入量为0.68mmol/g。
颜料分散液11
除了不进行通过离子交换用铵离子替代钾离子之外,按照颜料分散液10制备颜料分散液11。官能团的引入量为0.68mmol/g。
颜料分散液12
在冷却到5℃下,将对氨基苯甲酸(1.55g,处理剂)加入到浓盐酸(5g)溶于水(5.5g)中的溶液中。随后,搅拌该溶液,并通过将含所述溶液的容器放置在冰浴中将该溶液的温度保持在10℃以下,并向该溶液中添加将亚硝酸钾(2.2g)溶于5℃的水(9g)中的溶液。将所得溶液再搅拌15分钟,然后在搅拌下向其中加入炭黑(固成分:6g,比表面积:220m2/g,DBP吸油量:105mL/100g),然后再搅拌15分钟。用纸滤器(商品名“Paper Filter for Standard Use No.2”,由Advantec Co.,Ltd.制造)过滤所得浆料,并用水充分冷却所收集的颗粒,并在110℃的烘箱中干燥。随后,通过离子交换用铵离子替代钾离子,从而得到颜料含量为10.0%的分散液。由此,制备将颗粒表面键合苯甲酸基团的自分散颜料分散于水中的颜料分散液12,其中所述抗衡离子是铵。官能团的引入量为0.57mmol/g。
颜料分散液13
在冷却到5℃下,将对氨基苯磺酸(1.55g)加入到浓盐酸(5g)溶于水(5.5g)中的溶液中。随后,搅拌该溶液,并通过将含所述溶液的容器放置在冰浴中将该溶液的温度保持在10℃以下,并向溶液中添加亚硝酸钾(2.2g)在5℃下溶于水(9g)中的溶液。将所得溶液再搅拌15分钟,然后在搅拌下向其中加入炭黑(固成分:6g,比表面积:220m2/g,DBP吸油量:105mL/100g),然后再搅拌15分钟。用纸滤器(商品名“Paper Filter for Standard Use No.2”,由Advantec Co.,Ltd.制造)过滤所得浆料,并用水充分冷却所收集的颗粒,并在110℃的烘箱中干燥。随后,通过离子交换用铵离子替代钾离子,从而得到颜料含量为10.0%的分散液。由此,制备将颗粒表面键合苯磺酸基团的自分散颜料分 散于水中的颜料分散液13,其中所述抗衡离子是铵。官能团的引入量为0.57mmol/g。
颜料分散液14
除了处理剂的量是0.6g之外,按照颜料分散液10制备颜料分散液14。官能团的引入量为0.26mmol/g。
颜料分散液15
除了处理剂的量是0.5g之外,按照颜料分散液10制备颜料分散液15。官能团的引入量为0.23mmol/g。
颜料分散液16
除了处理剂的量是0.62g之外,按照颜料分散液12制备颜料分散液16。官能团的引入量为0.23mmol/g。
颜料分散液17
将比表面积为220m2/g且DBP吸油量为105mL/100g的炭黑氧化。通过将炭黑(100g)添加到1.0mol/L的过氧二硫酸钠水溶液(3L)中,并以0.12s-1的搅拌速度在60摄氏度下将混合物搅拌10小时进行氧化。随后,通过过滤收集颜料,并且用1.0mol/L的氢氧化钾水溶液中和颜料颗粒表面上的亲水基团,然后离心。此外,用截止分子量为50,000的超滤膜(商品名“AHP-1010”,由Asahi Kasei Corporation制造)除去上清液中残留的盐,然后将颜料的含量调节至10.0%,从而得到分散液。因此,制备将表面氧化的自分散颜料分散在水中的颜料分散液17。颜料分散液17的电导率为1.3mS/cm,pH为6.0。颜料分散液17中自分散颜料的官能团中含有羧酸基团,但不含任何其他原子团。
墨的制备
通过将表1中的上行所示的组分(单位:%)混合、充分搅拌,然后加压过滤通过孔径大小为2.5微米的聚丙烯过滤器(由Pall Corporation制造),制备各墨。在表1中,Surfynol 465是由Air Products and Chemicals,Inc.制造的乙炔二 醇环氧乙烷加合物,并且是环氧乙烷基团的加成摩尔数为10的表面活性剂。NIKKOL BL-9EX是由Nikko Chemicals Co.,Ltd.制造的聚氧乙烯月桂醚,并且是由Griffin法测定的HLB值为14.5且环氧乙烷基团的加成摩尔数为9的表面活性剂。在表1的下行中显示各墨的特征。通过用盐的含量除以分子量的值乘以价数乘以10计算“盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数[mol/L]”。


评价
光学浓度
将填充有上述制备的各墨的墨盒安装至装有利用热能喷射墨的记录头的喷墨记录设备(商品名“PIXUS MP480”,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)。在喷墨记录设备中,将分辨率为600dpi×600dpi并且将质量为25ng±10%的一个墨滴施涂于1/600英寸×1/600英寸的单位区域的条件定义为100%的记录任务。在各自3种记录介质(普通纸)上以100%的记录任务记录实心图像(2cm×2cm/一条线)。使用的记录介质是商品名″SW-101″(由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)、商品名″Xerox 4200 Premium Multipurpose White Paper″(由Xerox Corporation制造)和商品名″Bright White InkjetPaper″(由Hewlett-Packard Company制造)。记录的第二天后,用反射浓度计(商品名“Macbeth RD-918”,由GretagMacbeth制造)测量记录介质上记录的各实心图像的光学浓度。光学浓度由其平均值、最大值和最小值进行评价。评价标准如下:
AA:平均值为1.5以上,最大值为1.6以上,并且最小值为1.2以上,
A:平均值为1.45以上且小于1.5,最大值为1.6以上,并且最小值为1.15以上且小于1.2,
B:平均值为1.45以上且小于1.5,最大值为1.55以上且小于1.6,并且最小值为1.15以上且小于1.2,和
C:平均值为小于1.45,或最大值小于1.55,或最小值小于1.15。
其结果示于表2中。在本发明中,评价标准中的AA、A和B是可接受的光学浓度的水平,C是不可接受的光学浓度的水平。
耐白色模糊性
使用以上制备的各墨(黑色墨)和如下的商品名“BCI-326”的黄色和品红色墨(由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)评价图像的耐白色模糊性。商品 名“BCI-326”的黄色和品红色墨是含有染料作为着色材料的彩色墨。将填充有各墨的墨盒安装至装有利用热能喷射墨的记录头的喷墨记录设备(商品名“PIXUS MG8130”,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)。在喷墨记录设备中,“100%的记录任务”定义如下:在黑色墨中,将分辨率为600dpi×600dpi并且将质量为30ng±10%的一个墨滴施加于1/600英寸×1/600英寸的单位区域的条件定义为“100%的记录任务”。在彩色墨中,将分辨率为600dpi×600dpi并且将各自质量为5.5ng±10%的两个墨滴施加于1/600英寸×1/600英寸的单位区域的条件定义为“100%的记录任务”。在各三种记录介质(普通纸)上记录包括黑色实心图像(2cm长度和0.5mm宽度)和红色(二次色)实心图像(2cm长度和2mm宽度)以便彼此邻接的图像。黑色图像的记录任务为100%。在红色图像中,黄色墨的记录任务为87%,品红色墨的记录任务为88%,记录任务合计为175%。使用的记录介质是商品名“GF-500”和“SW-101”(由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)和商品名“Bright White InkjetPaper”(由Hewlett-Packard Company制造)。目视检查所得到的图像的邻接部分从而评价耐白色模糊性。评价标准如下:
A:在所有三种记录介质中没有发生白色模糊,
B:在至少一种记录介质中发生不明显的白色模糊,
C:在一种记录介质中发生明显的白色模糊,和
D:在至少两种记录介质中发生明显的白色模糊。
其结果示于表2中。在本发明中,评价标准中的A和B是可接受的水平;C和D是不可接受的水平。
耐渗色性
使用以上制备的各墨(黑色墨)和如下的商品名“BCI-326”的黄色墨(由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)评价图像的耐渗色性。商品名“BCI-326”的黄色墨是含有染料作为着色材料的彩色墨。将填充有各墨的墨盒安装至装 有利用热能喷射墨的记录头的喷墨记录设备(商品名“PIXUS MG8130”,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)。各墨的“100%的记录任务”的定义与上述相同。在记录介质(商品名″GF-500″,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)上记录包括记录任务为100%的黑色实心图像(2cm长度和0.5mm宽度)和在黑色实心图像两侧上的各自具有65%的记录任务的两个黄色实心图像(各自为2cm长度和2mm宽度)以便邻接黑色实心图像的图像。测量在黑色实心图像与黄色实心图像之间的边界区域(边缘)的粗糙值(raggedness value)从而评价耐渗色性。用个人图像品质评价体系(商品名″Personal IAS″,由Quality Engineering Associates制造)测量粗糙值。评价标准如下:
A:粗糙值是12微米以下,
B:粗糙值是大于12微米且17微米以下,和
C:粗糙值大于17微米。
其结果示于表2中。在本发明中,评价标准中的A和B是可接受的水平;C为不可接受的水平。较小的粗糙值表示清晰的边缘和更高的耐渗色性。
耐固着性
将填充有上述制备的各墨的墨盒安装至装有利用热能喷射墨的记录头的喷墨记录设备(商品名“PIXUS MG8130”,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)。将商品名“MG8130”的喷嘴检查图案记录在记录介质(商品名“GF-500”,由CANON KABUSHIKI KAISHA制造)上。接着,从记录设备中拆卸出头盒(装有墨盒的记录头单元),并以此状态将安装在记录头处单元上的墨盒在30摄氏度的温度和10%的相对湿度的气氛下放置7天。将该头盒安装到记录设备,再次记录商品名“MG8130”的喷嘴检查图案。如果喷嘴检查图案由于堵塞不正常记录,进行通过打印机驱动程序的清洗,再次记录喷嘴检查图案。如果此时再次发生堵塞,进行通过打印机驱动程序的强力清洗,并再次记录喷嘴检查图案。如果仍发生堵塞,重复强力清洗和喷嘴检查 图案的记录。通过喷嘴检查图案正常记录所需要的强力清洗次数评价耐固着性。评价标准如下:
A:通过进行一次或两次强力清洗正常记录喷嘴检查图案,
B:通过进行三次或四次强力清洗正常记录喷嘴检查图案,和
C:直到正常记录喷嘴检查图案,需要五次或更多次强力清洗。
其结果示于表2中。在本发明中,评价标准中的A和B是可接受的水平;C为不可接受的水平。
贮存稳定性
将上述制备的各墨放置在密闭容器中,并贮存于80摄氏度下一周。在相同的条件下通过与在制备墨中使用的相同聚丙烯过滤器再次过滤该墨。比较在上述条件下贮存之前和之后墨的过滤性,即贮存之前墨的过滤性和贮存之后的墨的过滤性,从而评价贮存稳定性。评价标准如下:
A:贮存之前和之后过滤性基本相同,
B:与贮存之前相比,贮存之后的过滤性降低,但在贮存之前和之后两种墨可以过滤而没有任何问题,和
C:与贮存之前相比,贮存之后的过滤性降低,并且在贮存之后在墨过滤期间在过滤器中发生堵塞。
其结果示于表2中。在本发明中,评价标准中的A和B是可接受的水平,C为不可接受的水平。如果贮存后墨的过滤性没有问题,则表示该墨的贮存稳定性也没有降低。
表2:评价结果


同样按照实施例1评价在上述实施例中未描述的使用本发明规定的盐制备的墨。具体地,除了通过用水使总量调节为100.00%,以与实施例1中相同的摩尔量使用与实施例1中使用的那些不同的盐之外,在相同的条件下进行与上述相同的评价。结果表明,在每种盐中都得到与实施例1中的那些基本上相同的结果。
虽然已参照示例性实施方案描述了本发明,但是应当理解,本发明并不限于所公开的示例性实施方案。下列权利要求的范围应符合最宽泛的解释,从而涵盖所有这种改进和等同的结构与功能。
本申请要求2012年5月9日提交的日本专利申请2012-107452的权益,在此将其全部内容引入以作参考。

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1、(10)申请公布号 CN 103732700 A(43)申请公布日 2014.04.16CN103732700A(21)申请号 201380002503.6(22)申请日 2013.05.072012-107452 2012.05.09 JPC09D 11/32(2014.01)C09D 11/322(2014.01)C09D 11/00(2014.01)B41J 2/01(2006.01)B41M 5/00(2006.01)(71)申请人佳能株式会社地址日本东京都大田区下丸子3丁目30番2号(72)发明人永井庄一 小笠原干史 合田惠吾藤冈文章 安田亚希子(74)专利代理机构北京魏启学律师事务。

2、所 11398代理人魏启学(54) 发明名称墨、墨盒和喷墨记录方法(57) 摘要本发明提供一种墨,其可以实现用于记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,也可以实现提供对记录头优异的耐固着性的可靠性。该墨是用于喷墨的含有第一颜料和第二颜料的墨。第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料。第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。(30)优先权数据(85)PCT国际申请进入国家阶段日2014.01.29(86)PCT国际申请的申请数据P。

3、CT/JP2013/002934 2013.05.07(87)PCT国际申请的公布数据WO2013/168408 EN 2013.11.14(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书19页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书19页(10)申请公布号 CN 103732700 ACN 103732700 A1/1页21.一种喷墨用墨,所述墨包括第一颜料和第二颜料,其中所述第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料;所述第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除所述膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料;和。

4、所述第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。2.根据权利要求1所述的墨,其中基于所述墨的总质量所述第一颜料的含量(质量)与基于所述墨的总质量所述第二颜料的含量(质量)的质量比为0.4倍以上且4.0倍以下。3.根据权利要求1或2所述的墨,其中所述第一官能团含有两个膦酸基。4.根据权利要求1至3任一项所述的墨,其中所述第二官能团由-R1-(COOM1)n表示(其中,R1表示亚烷基或亚芳基;M1表示氢原子、碱金属、铵或有机铵;以及n表示1以上的整数)。5.根据权利要求1至4任一项所述的墨,其中所述第一颜料的官能团的引入量为0.10mmol/g以上且0.33mmol/g以下。6.根据权利要。

5、求1至5任一项所述的墨,其中所述第一颜料的官能团的引入量等于或小于所述第二颜料的官能团的引入量。7.根据权利要求1至6任一项所述的墨,所述墨进一步包括通过将阳离子和阴离子组合构成的盐,其中所述阳离子选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种;所述阴离子选自由以下组成的组的至少一种:Cl-、Br-、I-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-、NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、HCO3-、HCOO-、(COO-)2、COOH(COO-)、CH3COO-、C2H4(COO-)2、C6H5COO-、C6H4(COO-)2、PO43-、HPO42-和H2PO4-,和由所述墨。

6、中的所述盐的阴离子的浓度乘以所述阴离子的价数所得到的值是0.005mol/L以上且0.06mol/L以下。8.一种墨盒,所述墨盒包括墨和用于贮存所述墨的墨贮存部,其中所述墨包括根据权利要求1至7任一项所述的墨。9.一种喷墨记录方法,所述方法包括通过从喷墨系统的记录头喷射墨在记录介质上记录图像的步骤,其中所述墨包括根据权利要求1至7任一项所述的墨。权 利 要 求 书CN 103732700 A1/19页3墨、 墨盒和喷墨记录方法技术领域0001 本发明涉及一种墨、墨盒和喷墨记录方法。背景技术0002 近来,存在进一步提高通过喷墨记录所记录的图像的光学浓度和耐渗色性的要求。在其上记录图像的记录介质。

7、尤其是普通纸,具有不同程度的墨渗透性,这种差异影响图像特性。特别地,具有高墨渗透性的记录介质趋于降低记录的图像的光学浓度,也趋于降低耐渗色性。近年来,喷墨记录已变得流行,无论记录介质的类型,即,即使在具有高渗透性的记录介质上,也要求记录图像同时高水平地实现上述性能。0003 作为对于上述的对策,存在集中于自分散颜料的官能团的提议(参见专利文献1至3)。专利文献1描述了含有其颗粒键合有对钙显示高反应性的官能团的自分散颜料和其颗粒键合有与上述基团不同的官能团的自分散颗粒的墨。这种墨可以记录具有高光学浓度的图像。专利文献2描述了含有其颗粒直接键合有离子性基团的自分散颜料和其颗粒经由其它原子团键合有离。

8、子性基团的自分散颜料的墨。这种墨可以降低光学浓度对于普通纸的类型的依赖性。专利文献3描述了含有其颗粒键合有两种类型的官能团的自分散颜料的墨。这种墨可以抑制记录图像的光学浓度的降低。0004 引文列表0005 专利文献0006 专利文献1:PCT日文翻译专利公布2009-5150070007 专利文献2:美国专利75500390008 专利文献3:日本专利特开2005-350612发明内容0009 发明要解决的问题0010 虽然已经进行用于提高记录的图像的光学浓度和耐渗色性的各种研究,但通过本发明人的研究结果表明,现有技术不能满足近年来所需的图像特性。即,在专利文献1中所述的含两种类型的自分散颜。

9、料的墨中,在钙含量低的记录介质上,某些类型的自分散颜料在与其它墨邻接的部分的图像中造成偏白的不均匀(下文中,称为“白色模糊”)。此外,根据所选择的自分散颜料的组合,记录的图像的光学浓度没有高度增加。在专利文献2和3所述的墨中,对于在具有低渗透性的记录介质上记录图像,需要进一步改进光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性。此外,在专利文献2中记载的墨中,颜料趋于固着在记录头的喷射口,且可靠性如耐固着性需要进一步提高。0011 本发明提供一种可以实现使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,并且还可以实现在记录头处提供优异的耐固着性的可靠性的墨。本发明还提供使用该墨的墨盒及喷墨记。

10、录方法。0012 用于解决问题的方案说 明 书CN 103732700 A2/19页40013 本发明提供一种含有第一颜料和第二颜料的喷墨墨。第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。第二颜料是其颗粒表面键合有不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团并且进一步含其它原子团的第二官能团的自分散颜料。第二颜料的官能团的引入量为0.25mmol/g以上。0014 发明的效果0015 本发明可提供一种可以实现使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像的图像特性,并且还可以实现在记录头处提供优异的耐固着性的可靠性的墨。本发明还提供使用该墨的墨盒及喷墨记录方法。具体实施方式。

11、0016 现将通过实施方案详细地描述本发明。在下文中,喷墨墨可简称为“墨”;第一颜料可以称为“膦酸型自分散颜料”;并且自分散颜料可以称为“颜料”。0017 由本发明人的研究结果表明,实现以下两个必要条件(1)和(2)两者对于提高由包含自分散颜料的墨所记录的图像的光学浓度是重要的。具体而言,(1)在将墨施用到记录介质之后,尽可能快地在记录介质的表面上存在一定量的颜料和(2)使颜料层的表面粗糙化是重要的。必要条件(1)通过在早期聚集一定量的颜料以将所述颜料沉积在记录介质表面上从而抑制随后聚集的颜料渗透到记录介质中,可以增加光学浓度。必要条件(2)通过颜料层的粗糙化表面增加入射光的引入并减少反射光,。

12、可以增加光学浓度。0018 在使用膦酸型自分散颜料(第一颜料)作为墨的着色材料的情况下,颜料与记录介质中所含的钙强烈地反应,从而不均匀地聚集以实现必要条件(2),并容易地增加光学浓度。然而,本发明人进一步的研究结果表明,即使使用含第一颜料的墨,在具有高渗透性的记录介质上记录的一些图像中,光学浓度不充分地增加。将含有颜料的墨施用到记录介质上之后,通过墨中的液体组分如水的蒸发和至记录介质中的渗透,在颜料和除颜料以外的液体组分之间发生固液分离。与其他自分散颜料如羧酸型和磺酸型自分散颜料的那些相比,膦酸型自分散颜料的固-液分离缓慢。因此,在将含有膦酸型自分散颜料的墨施用到具有高渗透性的记录介质上的情况。

13、下,相对大量的颜料与液体组分一起渗入记录介质中,而不沉积在记录介质表面上。认为结果是,没有实现必要条件(1),从而光学浓度降低。此外,在将墨施用到钙含量低的记录介质上的情况下,由于与在记录介质中所含的钙的反应难以发生,固-液分离进一步变得缓慢。在这种情况下,含有第一颜料的墨被与该墨邻接存在的其它墨拖拉,从而第一颜料渗入记录介质中。其结果是,在这些墨之间的边界部发生墨的混色(渗色)和确认为偏白的不均匀的“白色模糊”的现象。0019 本发明人通过研究发现,本发明的组成使得记录具有优异的光学浓度、耐渗色性和耐白色模糊性的图像,并提供在记录头处显示优异的耐固着性的墨,并且已经完成本发明。本发明的墨包含。

14、自分散颜料作为第一颜料和第二颜料。第一颜料是其颗粒表面键合有第一官能团的自分散颜料,其中所述第一官能团含有膦酸基。第二颜料是其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料,其中所述第二官能团含有除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原子团并且所述官能团的引入量为0.25mmol/g以上。与单独使用仅一种自分散颜料的情况相比,使用两种类型的自分散颜料使得即使在具有高渗透性的记录介质上也形成具有令人满意的光学浓度的图像。此外,即使在钙含量低的记录介质上,也可以形成防止发生渗说 明 书CN 103732700 A3/19页5色和白色模糊的图像。0020 本发明人推测实现上述效果的原因如下。推测与单独使用一种自分散。

15、颜料的情况相比,通过使用两种类型的自分散颜料在具有高渗透性的记录介质上提供具有更高的光学浓度的图像的效果的原因如下。如上所述,为了提高光学浓度,实现必要条件(1)和(2)两者是有效的。然而,由于第一颜料的固-液分离缓慢,实现必要条件(1)是困难的。因此,将固-液分离进行更快的第二颜料与第一颜料一起使用。第二颜料的固-液分离比第一颜料进行得快,并且聚集的第二颜料沉积在记录介质的表面上。其结果是,造成诸如“填充”的作用,随后发生固-液分离,以抑制聚集的第一颜料渗入记录介质中。此外,认为可实现必要条件(2)的第一颜料存在于颜料层的表面侧上,从而与单独使用第一颜料的情况相比光学浓度增大。0021 推测。

16、抑制发生渗色和白色模糊的原因如下。渗色是由墨与其它墨混合引起的现象。白色模糊是颜料通过借助于其它墨的渗透被拖拉而渗入的现象。在将墨施用到记录介质之后,以首先发生渗色然后发生白色模糊的方式引起这些问题。因此认为,颜料和钙之间的反应,即瞬间发生的现象,对于抑制渗色是主导的;而固-液分离,即在相对晚的时机发生的现象,对于抑制白色模糊是主导的。因为第一颜料的固-液分离缓慢,单独含有第一颜料的墨趋向于引起白色模糊。然而,在含有第一颜料和第二颜料两者的墨中,由于第二颜料的固-液分离迅速,认为第二颜料保持在记录介质的表面附近以显示填料作用并抑制发生白色模糊。对钙具有高反应性的第一颜料迅速聚集,第二颜料,虽然。

17、其与钙的反应性相对低,但是由于第二颜料的官能团的高引入量也开始迅速聚集。认为作为上述的结果,防止发生渗色。0022 获得在第一颜料和第二颜料之间固-液分离的速度差而不降低耐固着性的必要条件,是第一颜料和第二颜料的官能团的结构以及第二颜料的官能团的引入量的条件。在喷墨用墨中使用的自分散颜料的主要阴离子性基团是羧酸基、磺酸基和膦酸基(磷酸基)。本发明人的研究结果表明,具有膦酸基作为阴离子性基团的自分散颜料显示特别慢的固-液分离,尽管具有羧酸基或磺酸基的自分散颜料显示快速的固-液分离。为了增加取决于阴离子性基团的类型的固-液分离的速度差,第二颜料应该是其颗粒键合有含除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原。

18、子团的官能团(第二官能团)的自分散颜料。在颗粒直接键合有阴离子性基团的自分散颜料中,固-液分离的速度差对于在记录介质上表现出填料作用是不足的。此外,在这样的自分散颜料中,难以充分地提高该官能团的引入量,导致容易降低对记录头的喷射口的耐固着性的问题。0023 此外,增加第二自分散颜料的官能团的引入量造成官能团未发生键合,并且在颜料颗粒表面处露出的部分变少。此外,由于第二官能团除了包含阴离子性基团之外还包含其它原子团,所述第二自分散颜料具有空间上大的结构。这些条件彼此组合,从而防止水溶性有机溶剂与第二颜料颗粒的表面溶剂化。在施用到记录介质上的含有这种第二颜料的墨中,通过水分蒸发导致的液体组分量的减。

19、少使保持颜料分散状态的稳定性的双电层压缩(condense),导致分散状态不稳定,从而引起颜料的迅速聚集。在水溶性有机溶剂难以与其溶剂化的颜料中,由于水溶性有机溶剂难以使颜料的分散稳定,上述颜料的聚集特别有效地进行,从而提高固-液分离。由于这些原因,即使在其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料中,如果官能团的引入量小于0.25mmol/g,则第一颜料和第二颜料之间固-液分离说 明 书CN 103732700 A4/19页6的速度差不足,不表现通过第二颜料的填料作用。其结果是,没有抑制发生白色模糊,并且光学浓度难以增加。0024 此外,即使墨中含有具有不同官能团结构的两种类型的膦酸型自分散颜料,。

20、也难以产生固-液分离的速度差,因此,没有发挥在记录介质上的填料作用。在含有除膦酸型自分散颜料之外的两种类型的自分散颜料的情况下,由于未使颜料层的表面粗糙,与含有作为膦酸型自分散颜料的第一颜料的情况不同,光学浓度不增加。在仅包含具有含膦酸基和不同于膦酸基的其它阴离子性基团两者的官能团的自分散型颜料的墨中,由于膦酸基引起固-液分离缓慢。因此,不表现通过固-液分离的速度差的填料作用,并且不能获得与本发明的含有第一颜料和第二种颜料两者的墨相当的效果。0025 墨0026 现将对本发明的墨的各组分和所述墨的物理性质进行详细说明。0027 颜料0028 颜料的例子包括有机颜料和无机颜料如炭黑,以及可以使用。

21、在喷墨用墨中可以使用的任何颜料。此外,例如,染料可以同时用于调色。特别地,本发明可以应用于包含炭黑作为颜料的黑色墨。0029 在本发明的墨中所含的着色材料是两种类型的自分散颜料:由具有键合到其表面的含膦酸基的官能团的颜料颗粒组成的第一颜料,和由具有键合到其表面上的含除膦酸基之外的阴离子性基团和其它原子团的官能团的颜料颗粒组成的第二颜料。含有这样的自分散颜料的墨不需要包含任何将所述颜料分散在墨中的分散剂或仅需要微量的分散剂。0030 在墨中颜料的总含量(质量)优选为0.1质量以上且15.0质量以下,更优选为1.0质量以上且10.0质量以下,基于墨的总质量。在墨中第一颜料的含量(质量)优选为0.1。

22、质量以上且10.0质量以下,更优选为0.5质量以上且5.0质量以下,基于墨的总质量。在墨中第二颜料的含量(质量)优选为0.1质量以上且10.0质量以下,更优选为0.5质量以上且5.0质量以下,基于所述墨的总质量。另外,基于墨的总质量第一颜料的含量(质量)与基于墨的总质量第二颜料的含量(质量)的质量比优选为0.4倍以上且4.0倍以下,更优选为0.5倍以上且2.0倍以下。即,“第一颜料的含量(质量)”/“第二颜料的含量(质量)”优选为0.4倍以上且4.0倍以下,更优选为0.5倍以上且2.0倍以下。如果该质量比小于0.4倍,可能无法记录具有高的光学浓度的图像。相反,如果该质量比超过3.0倍,可能无法。

23、记录具有优异的耐白色模糊性的图像;如果该质量比超过4.0倍,可能无法记录具有优异的耐渗色性和优异的耐白色模糊性的图像。0031 第一颜料的官能团的引入量可以等于或小于第二颜料的官能团的引入量。如果第一颜料的官能团的引入量大于第二颜料的官能团的引入量,可能无法记录具有高的光学浓度和优异的耐白色模糊性的图像。0032 第一颜料0033 第一颜料是其颗粒表面键合有含膦酸基的第一官能团的自分散颜料。在墨中,膦酸基-PO(OM1)2可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。即,膦酸基可以是-PO3H2(酸型)、-PO3H-M1+(一碱式盐)和-PO32-(M1+)2(二碱式盐)的任一种。此处,M1独立地表。

24、示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组的至少一种。由M1表示的碱金属的例子包括锂、钠说 明 书CN 103732700 A5/19页7和钾。由M1表示的有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。0034 在本发明中,第一官能团可以包含两个膦酸基。虽然含有单膦酸型自分散颜料的墨可以增加由此记录的图像的光学浓度,但是含有双膦酸型自分散颜料作为第一颜料的墨可以进一步增加光学浓度。然而,在含有三膦酸型自分散颜料的墨中,墨的贮存稳定性可能不足。在本发明中,为了增加第一颜料与第二颜料之间的固-液分离的速度差,在第一官能团。

25、中所含的阴离子性基团可以是仅膦酸基。0035 此外,膦酸基可以存在于官能团的一个末端,即其它原子团可存在于颜料颗粒的表面与膦酸基之间。所述原子团(-R-)的实例包括具有1个至12个碳原子的直链或支链亚烷基;亚芳基如亚苯基和亚萘基;酰氨基;磺酰基;氨基;羰基;酯基;和醚基;以及这些基团的组合。特别地,所述原子团可以至少包含亚烷基或亚芳基以及具有氢结合性的基团(如酰氨基、磺酰基、氨基、羰基、酯基和醚基)。在本发明中,特别地,所述官能团可包含-C6H4-CONH-(苯甲酰胺结构)。0036 此外,在本发明中,键合到颜料颗粒表面的官能团可以包含结构-CQ(PO3M12)2。在该式中,Q表示氢原子、R、。

26、OR、SR或NR2。R独立地表示氢原子、烷基、酰基、芳烷基或芳基。当R表示含有一个或多个碳原子的基团时,碳原子的数目可以是1至18,并且其具体的例子包括烷基如甲基和乙基;酰基如乙酰基和苯甲酰基;芳烷基如苄基;芳基如苯基和萘基。M1独立地表示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组的至少一种。在本发明中,特别地,含有由其中Q表示氢原子的上述式表示的结构-CH(PO3M12)2的官能团可以键合到颜料颗粒表面。0037 在第一自分散颜料不是膦酸型自分散颜料的情况下,如上所述,通过增加所述官能团的引入量可以容易地增加光学浓度。此外,由本发明人的研究结果表明,虽然通过增加第二颜料的官能团的引入量没有降低。

27、墨对记录头的耐固着性,但是如果第一颜料的官能团的引入量过高,墨对记录头的耐固着性可能会稍微降低。在含有膦酸型自分散颜料作为着色材料的墨的情况下,墨的耐固着性容易受到墨的pH值、水溶性有机溶剂和盐的影响。这是因为,在第一官能团中所含的膦酸基具有多个pKa值,并且这些pKa值在墨的pH值的通常范围内。也就是说,如果该官能团的引入量过高,该膦酸型自分散颜料尤其对墨的pH值的变化变得敏感,并且认为墨的耐固着性在某些情况下稍微降低。与此相反,如果第一颜料的官能团的引入量太低,用于分散颜料的膦酸基的量少,导致在某些情况下墨的贮存稳定性稍微降低。0038 因此,第一颜料的官能团的引入量优选为0.10mmol。

28、/g以上且0.33mmol/g以下,更优选为0.25mmol/g以上且0.31mmol/g以下。小于0.10mmol/g的官能团的引入量可能无法提供具有足够的贮存稳定性的墨。与此相反,超过0.33mmol/g的官能团的引入量可能无法提供具有足够的耐固着性的墨。第一颜料和第二颜料的官能团的引入量的单位各自是每1g颜料固成分的官能团的毫摩尔数。0039 键合到第一颜料的第一官能团的量可以如下所示通过测量磷进行定量测定。具体而言,液体A通过用纯水稀释颜料分散液使得颜料的含量(固成分)为约0.03质量来制备。单独地,液体B通过在5摄氏度下以80,000rpm超速离心分离颜料分散液15小时以除去颜料并用。

29、纯水将收集的上清液稀释约80倍来制备。例如用ICP发射光谱仪测量在所得说 明 书CN 103732700 A6/19页8到的液体A和液体B中的磷浓度,并且可以从液体A和液体B之间磷的量之差计算膦酸基的量。第一官能团至所述颜料的引入量可通过将膦酸基的量除以一个官能团中所含的磷酸基的数目(即,在单型中一个,在双型中两个以及在三型中三个)来计算。如果第一官能团中所含的膦酸基的数目不清楚,可以通过借助于如NMR分析结构来确定结构。在7至9的pH范围内,膦酸基的解离指数为1。在上述方法中,使用颜料分散液进行测量,但可以使用墨类似地进行测量。测量第一官能团的引入量的方法并不局限于上述方法。0040 第二颜。

30、料0041 第二颜料是其颗粒表面键合有第二官能团的自分散颜料,其中所述第二官能团不含膦酸基而含除膦酸基之外的阴离子性基团,并且进一步含有其它原子团。该官能团的引入量为0.25mmol/g以上。第二颜料与第一颜料的不同在于:阴离子性基团是除膦酸基之外的例如羧酸基和磺酸基等。如上所述,如果第二官能团含有膦酸基,固-液分离的速度由于膦酸基的影响而降低。因此,要求第二官能团不含膦酸基。第二官能团中所含的阴离子性基团可以至少是羧酸基或磺酸基。0042 第二颜料与第一颜料的不同还在于:不仅需要阴离子性基团而且需要其它原子团作为键合到颗粒表面的官能团。不是膦酸基的阴离子性基团需要经由其它原子团键合到颜料颗粒。

31、表面。如上所述,如果阴离子性基团直接键合至颜料颗粒表面,那么在第一和第二自分散型颜料之间的固-液分离的速度差不足,并且还使耐固着性不足。因此,这样的官能团在本发明中是不适合的。0043 为了增加固-液分离的速度差,第二颜料的官能团的引入量可一定程度地提高。具体地,第二颜料的官能团的引入量的下限优选为0.40mmol/g以上,更优选为0.44mmol/g以上。第二颜料的官能团的引入量的上限优选为1.00mmol/g以下,更优选为0.80mmol/g以下。0044 在第二官能团中所含的不是膦酸基的阴离子性基团的实例包括-COOM1和-SO3M1,其中M1表示选自由氢原子、碱金属、铵和有机铵组成的组。

32、的至少一种。原子团(-R-)的实例包括具有1个至12个碳原子的直链或支链亚烷基;亚芳基如亚苯基和亚萘基;酰氨基;磺酰基;氨基;羰基;酯基;和醚基;以及这些基团的组合。由M1表示的碱金属的例子包括锂、钠和钾。由M1表示的有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。当阴离子性基团是盐的形式时,该盐可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。0045 特别地,第二颜料可以是颗粒表面键合-R1-(COOM1)n基团的自分散颜料。随着-R1-(COOM1)n基团的引入量增加,固-液分离的速度差倾向尤其增加,并且可以显著地得到本发。

33、明的效果。在该式中,R1表示亚烷基或亚芳基;M1表示氢原子、碱金属、铵或有机铵;n表示1以上的整数。R1和M1的具体例子分别与以上R和M1所例举的那些相同。此外,n可以是2以上且5以下的整数,并且可以是3以下,特别地,n可以是2。第二颜料可以是例如通过重氮偶合法通过使具有阴离子性基团的化合物(处理剂)与颜料反应制备的自分散颜料。0046 第二颜料可以是树脂键合型自分散颜料。在此树脂键合型自分散颜料中,键合至颜料颗粒表面的官能团可以具有离子性单体和疏水性单体的共聚物的结构。在这样的颜料中,该颜料的亲水性可以通过适当地改变在官能团中所含的离子性单体和疏水性单体的共说 明 书CN 103732700。

34、 A7/19页9聚比来控制。此外,可以通过选择离子单体和疏水性单体以及这些单体的组合来赋予颜料颗粒表面各种特性。0047 键合到第二颜料的第二官能团的量可以如下测量。具体地,阴离子性基团的量可以从例如用离子计测量的颜料分散液中的阳离子浓度来计算。第二官能团至颜料的引入量可通过将阴离子性基团的量除以一个官能团中所含的阴离子性基团的数目(即,在单型中一个,在双型中两个以及在三型中三个)来计算。如果在第二官能团中所含的阴离子性基团的数目不清楚,可以通过借助于如NMR分析结构来确定结构。在上述方法中,使用颜料分散液进行测量,但可以使用墨类似地进行测量。测量第二官能团的引入量的方法并不局限于上述方法。0。

35、048 当在第二官能团中所含的阴离子性基团为磺酸基时,所述第二官能团的引入量可例如通过用ICP发射光谱仪测量硫来定量测定。用ICP发射光谱仪定量测量硫可以按照在测定上述第一官能团至颜料的引入量的方法进行。0049 在含有第一颜料和第二颜料的墨中,键合到各颜料的官能团的引入量可通过组合上述方法来测定。例如,通过适当的方法将颜料(可以是第一颜料和第二颜料的混合物)从墨中分离并分散于水中,以制备颜料分散液。键合到各颜料的各官能团的结构通过借助于例如NMR分析确定。用离子计测量该颜料分散液中的阳离子浓度,并从所得到的阳离子浓度计算阴离子性基团的总引入量。用ICP发射光谱仪测量磷或硫的量。计算含膦酸基或。

36、磺酸基团的官能团的引入量,并从所述引入量与由离子计测得的值之间的差计算羧酸基团的引入量。测量键合到两种颜料的官能团的引入量的方法不限于上述方法。0050 简要地,颜料可以通过向墨中逐滴加入含阳离子(其在水中以盐的形式的溶解度根据阴离子的类型而高度变化)的水溶液以使特定颜料选择性沉淀而分离,并可以进行颜料的结构的分析和颜料的官能团的引入量的测量。由于与第二官能团中所含的阴离子性基团(羧酸基和磺酸基)相比,在第一官能团中所含的膦酸基与钙离子具有高反应性,因此可以采用这样的方法。当第二颜料具有羧酸基和磺酸基两者时,该方法可以使第一颜料(具有膦酸基的颜料)和第二颜料彼此分离,因此该方法是有用的。005。

37、1 通过组合阳离子和阴离子构成的盐0052 从进一步提高光学浓度和进一步增强耐渗色性和耐白色模糊性的观点看,本发明的墨可以进一步含有盐。通过将墨中的盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值优选为0.005mol/L以上且0.06mol/L以下。本发明人集中于将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值是由于以下原因。0053 其颗粒表面直接键合或者经由其它原子团键合阴离子性基团的自分散颜料一般包括抗衡离子(阳离子)。抗衡离子可以为与来自可以添加到墨的盐的相同阳离。在膦酸型自分散颜料中,直接或经由其它原子团键合到自分散颜料颗粒表面的阴离子性基团的抗衡离子的浓度,可以根据墨的pH值而变化。因此,。

38、通过集中于通过将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值,可以更准确地把握阴离子性基团与图像特性或墨的可靠性的关系。通过将盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值相当于当量浓度(normality)。在本发明中,通过将墨中的盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值优选为0.005mol/L以上且0.06mol/L以下,更优选为0.01mol/L以上且0.03mol/L以下。低于0.005mol/L的值可能无法提供具有高的光学浓度和优异的耐白色模糊性的图像,而说 明 书CN 103732700 A8/19页10低于0.01mol/L的值可能无法提供具有高的光学浓度的图像。超过0.06mol。

39、/L的值可能稍微降低在记录头处的耐固着性。当墨含有多种类型的盐时,将通过各盐的阴离子的浓度乘以各阴离子的价数所得到的各个值的总和用作盐的阴离子的浓度乘以阴离子的价数所得到的值使用。0054 虽然在墨中盐的含量(质量)根据盐的分子量而变化,但是其优选为0.05质量以上且2.0质量以下,基于墨的总质量。小于0.05质量的含量可能不能在具有高渗透性的记录介质上提供具有高的光学浓度的图像。超过2.0质量的含量可能不能提供具有足够高的贮存稳定性的墨。0055 上述盐通过组合阳离子和阴离子而构成。阳离子选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种。阴离子选自以下组成的组的至少一种:Cl-、Br-。

40、、I-、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-、NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、HCO3-、HCOO-、(COO-)2、COOH(COO-)、CH3COO-、C2H4(COO-)2、C6H5COO-、C6H4(COO-)2、PO43-、HPO42-和H2PO4-。墨中的盐可以处于部分解离的状态或完全解离的状态。使用这种盐可特别地实现墨的高的可靠性和改进的图像特性两者。0056 通过组合阳离子和阴离子构成的盐的例子包括(M2)Cl、(M2)Br、(M2)I、(M2)ClO、(M2)ClO2、(M2)ClO3、(M2)ClO4、(M2)NO2、(M2)NO3、(M2)2SO4、(。

41、M2)2CO3、(M2)HCO3、HCOO(M2)、(COO(M2)2、COOH(COO(M2)、CH3COO(M2)、C2H4(COO(M2)2、C6H5COO(M2)、C6H4(COO(M2)2、(M2)3PO4、(M2)2HPO4和(M2)H2PO4,其中M2表示选自由碱金属离子、铵离子和有机铵离子组成的组的至少一种。碱金属离子的实例包括锂离子、钠离子和钾离子。有机铵的实例包括具有1个至3个碳原子的烷基胺如甲胺和乙胺;以及具有1个至4个碳原子的链烷醇胺如一乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺。0057 从溶解度的角度考虑,可以使用二价阴离子的盐。例如,所述盐可以是选自由C6H4(COO(Na)2、。

42、C6H4(COO(K)2、C6H4(COO(NH4)2和(NH4)2SO4组成的组的至少一种,特别是选自由C6H4(COO(K)2、C6H4(COO(NH4)2和(NH4)2SO4组成的组的至少一种。通过如下引起通过盐改善图像特性:墨的电解质浓度增加使得自分散颜料的双电层容易压缩,从而提高颜料的聚集。因此,图象特性的改善主要受到墨的电解质浓度即盐的摩尔数而不是构成该盐的离子的类型的影响。0058 水性介质0059 本发明的墨可含有水性介质,其为水和水溶性有机溶剂的混合介质。所述水可以是去离子水。墨中水的含量(质量)优选为40.0质量以上且95.0质量以下,基于墨的总质量。墨中水溶性有机溶剂的含。

43、量(质量)优选为3.0质量以上且50.0质量以下,基于墨的总质量。为了进一步改进在记录头处的耐固着性,在墨中该水溶性有机溶剂的含量(质量)优选20.0质量以上,基于墨的总质量。可以使用在喷墨用墨中可以使用的任何水溶性有机溶剂,如醇类、二醇类、乙二醇醚类和含氮化合物类。这些溶剂可以单独使用或组合使用。水溶性有机溶剂可以是在25下蒸气压比水的低的水溶性有机溶剂。特别地,可以使用例如,多元醇类如甘油和三羟甲基丙烷,二醇类如三甘醇,和含氮化合物类如2-吡咯烷酮。也可以使用在常温下是固体的水溶性有机化合物,如尿素、其衍生物、三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷。通过将这些化合物溶解在水中制备的溶液可作为用于分散颜料的溶剂使用,并且可以与水溶性有机溶剂同样处理。0060 其他添加剂说 明 书CN 103732700 A10。

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