墨、墨盒和喷墨记录方法技术

本发明专利技术涉及墨、墨盒和喷墨记录方法。喷墨用水性墨包含聚氨酯树脂。聚氨酯树脂具有源自聚醚型多元醇的单元和包含酸基的单元。聚氨酯树脂的酸值为40-140mgKOH/g。氨基甲酸酯键/脲键的摩尔比为80.0/20.0以上。聚氨酯树脂中的酸基的一部分用特定的中和剂中和。

【技术实现步骤摘要】
墨、墨盒和喷墨记录方法
本专利技术涉及墨、墨盒和喷墨记录方法。
技术介绍
使用普通纸作为记录介质的喷墨记录方法还用于包含文字、表格和图的商务文本和其它文件的打印，在此类用途中以快速提高的频率利用。此类用途中因为要求高水平的图像的显色性和坚牢性(对光、臭氧气体、水等的耐性)，所以通常使用其中颜料用作着色材料的墨(颜料墨)。与用其中染料用作着色材料的墨相比，用颜料墨记录的图像的显色性较高的因素为记录介质的表面上大量的着色材料。这是因为染料渗透至记录介质的内部，而在将墨施涂至记录介质期间或其后由于液体组分的蒸发使得颜料迅速聚集。然而，颜料墨，因为作为着色材料的颜料通常保留在记录介质的表面上，所以导致低的图像的耐加亮性。曾试图将聚氨酯树脂添加至墨中以改进例如，用颜料墨记录的图像的特性(参考PCT日文翻译专利公布2005-515289和日本专利特开9-291242)。PCT日文翻译专利公布2005-515289中所述的墨包含具有酸基(acidicgroup)的聚氨酯树脂。日本专利特开9-291242中所述的墨包含具有规定的氨基甲酸酯键/脲键的摩尔比的聚氨酯树脂。该公布还公开了不具有脲键的聚氨酯树脂。重新研究这些包含聚氨酯树脂的墨后，本专利技术人发现聚氨酯树脂的使用公认地改进图像的耐加亮性，但未达到近几年要求能够达到的耐加亮性的水平的程度。此外，当已知的包含聚氨酯树脂的墨通过喷墨记录头喷射时，墨的喷射稳定性和喷射精度低并且需要改进。发现PCT日文翻译专利公布2005-515289中所述的聚氨酯树脂由于其约30mgKOH/g的低酸值使得仅给予墨以不充分的喷射稳定性。日本专利特开9-291242还公开了聚氨酯树脂的氨基甲酸酯键/脲键的摩尔比为在80.0/20.0至50.0/50.0的范围内。包含此类聚氨酯树脂的墨通过记录头喷射导致聚氨酯树脂附着至记录头具有喷出口的记录头表面(喷出口表面)。附着至喷出口表面的聚氨酯树脂抓住随后的墨滴，使得墨滴偏移喷射的预期方向。该现象以下称为“不规则喷射”。无论墨的喷射方式不规则喷射均发生。墨滴从预期的喷射方向的偏移在喷射墨之后即刻较轻微，而在到触及记录介质时为止变得显著。一旦不规则喷射发生，则墨点不再附着至记录介质上的预期位置，在图像中留下条纹状未记录的部分并且严重影响图像的品质。
技术实现思路
本专利技术人通过研究发现具有较低比率脲键的聚氨酯树脂的使用倾向于防止墨发生不规则喷射。然而，本专利技术人还意识到，即使在此类聚氨酯树脂的情况下，虽然不规则喷射不太可能在制备墨后即刻发生，但从制备墨起一段时间后也开始观察到不规则喷射。这些问题通过以下本专利技术方面来解决。根据本专利技术方面的墨为喷墨用水性墨。水性墨包含聚氨酯树脂。聚氨酯树脂具有源自聚醚型多元醇的单元和包含酸基的单元。聚氨酯树脂的酸值为40mgKOH/g以上且140mgKOH/g以下。聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯键的比率(mol％)与脲键的比率(mol％)的摩尔比为80.0/20.0以上。聚氨酯树脂中的酸基用碱金属离子和选自铵离子和有机铵离子的至少一种铵系离子中和，其中聚氨酯树脂中的全部酸基的中和率为80％以上，并且与铵系离子的中和率为1％以上且小于45％。从以下示例性实施方案的描述中，本专利技术的进一步特征将变得显而易见。具体实施方式以下通过参考优选的实施方案详细描述本专利技术的一些方面。喷墨用水性墨可简称为“墨”。此处提到的特性值为在常温(25℃)下的值，除非另有说明。聚氨酯树脂在广义上为使用(多)异氰酸酯合成的树脂。一般用于喷墨用水性墨的聚氨酯树脂至少使用多异氰酸酯和反应组分(多元醇或多胺)，任选有交联剂或扩链剂来合成。使用此类组分合成的聚氨酯树脂具有两种主链段，硬链段和软链段。硬链段由源自如多异氰酸酯、短链多元醇(例如，含酸基二醇)或多胺、以及扩链剂等组分的单元构成，主要贡献于聚氨酯树脂的强度。软链段由源自如长链多元醇等组分的单元构成，主要贡献于树脂的挠性。由聚氨酯树脂制成的膜(以下，有时称为聚氨酯树脂膜)由于这些硬链段和软链段的微相分离结构而兼具强度和挠性并且显示高弹性。聚氨酯树脂膜的此类特性与图像的耐加亮性密切相关。本专利技术人首先进行用于确定将给出改进耐加亮性的记录图像并且同时提供具有令人满意的喷射稳定性的墨的聚氨酯树脂的结构的研究。结果，发现当聚氨酯树脂具有源自聚醚型多元醇的单元和包含酸基的单元，并且具有40mgKOH/g以上且140mgKOH/g以下的酸值时，获得这两种特性。由具有聚醚型多元醇的聚氨酯树脂制成的膜提供强度与挠性之间良好的平衡，特别是不过高的酸值，140mgKOH/g以下，将导致改进的耐加亮性。此外，不过低的酸值，40mgKOH/g以上，和作为醚型的多元醇的本性一起给予聚氨酯树脂以适当的亲水性，其将导致墨的提高的喷射稳定性。然而，此类聚氨酯树脂的使用导致不规则喷射的发生和降低的墨的喷射精度。本专利技术人进行研究以确定原因并发现涉及到聚氨酯树脂中的脲键。脲键具有两个N-H键并且由于这些N-H键使得倾向于高度附着至其它材料。这应该是聚氨酯树脂附着至记录头的喷出口表面，导致不规则喷射并且影响喷射精度的原因。这意味着减少的脲键改进喷射精度。本专利技术人的研究表明使聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯键的比率与脲键的比率的摩尔比为80.0/20.0以上来改进墨的喷射精度。然而，发现即使在此类聚氨酯树脂的情况下，虽然不规则喷射不太可能在制备墨后即刻发生，但从制备墨起一段时间后开始观察到不规则喷射。本专利技术人进行研究以确定原因。包含聚氨酯树脂的墨在从制备起一段时间后经历聚氨酯树脂的分解。特别是，具有聚醚型多元醇的聚氨酯树脂当分解时产生醇组分，并且该组分当氧化时降低墨的pH。墨的pH降低导致聚氨酯树脂的净中和率降低，由此导致聚氨酯树脂的亲水性相应降低，提高聚氨酯树脂与制造喷出口表面的材料的相互作用。这应该是聚氨酯树脂附着至喷出口表面，导致不规则喷射并且影响喷射精度的原因。特别是，拒水材料或任何其它疏水性材料在喷出口表面的使用使聚氨酯树脂更加附着至喷出口表面。因此，本专利技术人对通过防止墨的pH降低控制经时喷射精度的下降进行研究。回到墨的pH降低由于源自聚醚型多元醇的聚氨酯树脂的单元的分解而首先发生的事实，本专利技术人探索控制该分解的方式。例如，众所周知，酚型抗氧化剂对于控制醚键的分解有效。本专利技术人也使用该类型的抗氧化剂并且检查其性能。该抗氧化剂公认地倾向于限制醚键的分解，由此减小墨的pH降低，但未达到可防止喷射精度下降的程度。还研究了pH缓冲剂的使用，但发现因为当以足以防止喷射精度下降的量使用时，pH缓冲剂倾向于影响其它喷墨特性，所以不是非常实用。本专利技术人试图发现控制墨的pH降低的其它方式，并且意识到这可通过具有源自聚醚型多元醇的单元和包含酸基的单元的聚氨酯树脂中的酸基的中和来实现。即，聚氨酯树脂中的酸基用与选自铵离子和有机铵离子的至少一种铵系离子组合的碱金属离子中和，其中聚氨酯树脂中的全部酸基的中和率为80％以上，并且与铵系离子的中和率为1％以上且小于45％。这在不显著影响其它喷墨特性的情况下限制经时喷射精度的下降。本专利技术人推测此优势的原因应该如下。如上所述，具有聚醚型多元醇的聚氨酯树脂当分解时产生醇组分，并且该醇组分当氧化时生成质子并且降低墨的pH。当聚氨酯树脂中的酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨用水性墨，其包含聚氨酯树脂；其特征在于，所述聚氨酯树脂具有源自聚醚型多元醇的单元和包含酸基的单元，所述聚氨酯树脂的酸值为40mgKOH/g以上且140mgKOH/g以下，所述聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯键以mol％计的比率与脲键以mol％计的比率的摩尔比为80.0/20.0以上，和所述聚氨酯树脂的所述酸基用碱金属离子和选自铵离子和有机铵离子的至少一种铵系离子中和，其中所述聚氨酯树脂中的全部酸基的中和率为80％以上，并且与所述铵系离子的中和率为1％以上且小于45％。

【技术特征摘要】
2013.12.05 JP 2013-2525531.一种喷墨用水性墨，其包含聚氨酯树脂；其特征在于，所述聚氨酯树脂具有源自多异氰酸酯、聚醚型多元醇和含酸基二醇的单元，所述多异氰酸酯是选自脂肪族多异氰酸酯和芳香族多异氰酸酯的至少一种，所述聚醚型多元醇是选自数均分子量为450以上且4000以下的聚亚烷基二醇类的至少一种，所述含酸基二醇是选自具有羧酸基团的二醇的至少一种，所述聚氨酯树脂的酸值为40mgKOH/g以上且140mgKOH/g以下，所述聚氨酯树脂中，氨基甲酸酯键以mol％计的比率与脲键以mol％计的比率的摩尔比为80.0/20.0以上，和所述聚氨酯树脂的所述酸基用碱金属离子和选自铵离子和有机铵离子的至少一种铵系离子中和，其中所述聚氨酯树脂中的全部酸基的中和率为80％以上，并且与所述铵系离子的中和率为1％以上且小于45％。2.根据权利要求1所述的墨，其进一步包含着色材料。3.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈村大二，山崎康介，椎叶贤一，
申请(专利权)人：佳能株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP