专利名称：喷墨记录用墨水、用于该墨水的溶剂和贮有该墨水的墨盒以及记录装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及适用于喷墨记录的喷墨记录用墨水、用于该墨水的溶剂和贮有该墨水的墨盒以及记录装置。
背景技术：
到目前为止，众所周知，喷墨记录用墨水中含有染料、颜料等色料、保湿剂、渗透剂和水。可是，如果使用含有上述色料的墨水在记录纸等记录媒介上形成图像，则该图像的耐水性方面就会出现问题。尤其使用含有染料的墨水在普通纸(广泛出售的纸，特别是用于电子照片方式的复印机的纸，还未制造出对于喷墨记录用来说具有最合适的结构、组成、特性等的令人满意的纸)上进行记录时，耐水性变得非常差。
因此，以往，如特开平10-212439号公报、特开平11-293167号公报和特开平11-315231号公报中所揭示，提出了利用加入水解性硅烷化合物(有机硅化合物)，提高记录媒介上的图像的耐水性的方案。即，墨滴附着在记录媒介上，在该墨滴中的水等溶剂或蒸发或渗透到记录媒介内时，上述硅烷化合物发生缩聚反应，上述发生了缩聚反应的硅烷化合物将色料包围，因此，即使记录媒介上的图像被水濡湿，色料也不会渗到该水中，从而提高该图像的耐水性。
但是，在这样使用含有如上所述的水解性硅烷化合物的墨水的情况下，当墨滴附着在记录媒介上时，该墨滴中的水等溶剂一面蒸发一面向记录媒介内渗透的速度比较慢，使得硅烷化合物的缩聚反应不能迅速进行，由此，由硅烷化合物对色料的包围就会变得不充分。尤其是在图像在记录媒介上初成后即被水濡湿的情况下，没有被硅烷化合物包围的色料就会渗到该水中，以致不能充分提高耐水性效果。
本发明就是鉴于这样的问题而完成的发明，其目的在于，当使用含有如上述水解性硅烷化合物的、在无水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的墨水形成图像时，能可靠地提高该图像的耐水性，尤其是提高图像初成后的耐水性。
发明内容
为了达到上述目的，本发明将墨水或者溶剂(含有保湿剂、渗透剂和水的溶剂)的表面张力设定得比较低，或者在墨水中加入沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
具体地说，第1发明以含有保湿剂、渗透剂和水的溶剂、色料以及在无水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水为对象，在上述水溶性物质发生缩聚反应前的状态下的、25℃时的墨水表面张力设定在20～50mN/m(20～50dyn/cm)。
这样，如果将墨水的表面张力设定在50mN/m以下的较低程度，则当墨滴附着在记录媒介(例如纸)上后，该墨滴中的水等溶剂就容易渗透到记录媒介内。由此，水溶性物质的缩聚反应迅速进行，水溶性物质就迅速而且确实地包围色料(染料、颜料等)。因此，使用该墨水在记录媒介上形成图像后，即使该图像立刻被水濡湿，由于该墨水的色料由发生缩聚反应的水溶性物质包围，因而色料不会渗到水中。因此，能够确实提高图像的耐水性。另外，可以很容易通过调整渗透剂的含量，设定该墨水的表面张力。
在此，墨水的表面张力，从溶剂向记录媒介内渗透快的观点看，越低越好。但如果低于20mN/m，就难于使上述墨水形成液滴状而吐出，从而不适用于喷墨记录，因此优选为设定在20mN/m以上。
第2发明，是在上述第1发明中，将在水溶性物质发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨水的表面张力设定在30～40mN/m(30～40dyn/cm)。
这样，作为设置在记录装置的喷墨头上的、用于吐出墨滴的压电传动机构的压电元件，优选使用具有较薄(例如8μm以下)薄膜的压电元件。即，在以容纳墨水的压力室、与该压力室连通的喷嘴和可发生挠性变形以增减上述墨水室压力的压电传动机构构成上述喷墨头时，为了从上述喷嘴吐出墨滴(尤其是吐出量3pl以下的小墨滴)，首先，使上述压电传动机构发生挠性变形，以提高压力室内的压力，借此从上述喷嘴将墨水挤出，此后，使该压电传动机构迅速发生变形(沿与墨水的挤出方向相反的回拉方向)，以降低上述压力室内的压力，由此从上述喷嘴挤出的墨水与压力室内的墨水断开，从而吐出墨滴。此时，当上述压电传动机构的压电元件是例如具有10μm以上厚度的厚膜压电元件时，该压电传动机构回拉变形时所产生的力较大，因此即使墨水的表面张力较低，也能够将墨水断开而形成墨滴，从喷嘴吐出。反之，当上述压电元件厚度较薄时，该压电传动机构回拉变形时所产生的力较小，因此，如果墨水的表面张力低，就不能将墨水断开，结果，最终不能形成墨滴。但是，如本发明所述，使墨水的表面张力达到30mN/m以上，则即使压电元件是薄膜，也能够将墨水断开，因此，能确实地形成墨滴，从喷嘴吐出。
另一方面，当墨水的表面张力降低到40mN/m以下，在上述压电元件是薄膜的情况下，就能提高上述压电传动机构的驱动频率。即，在压电传动机构发生回拉变形时，从与压力室相通的墨盒吸入墨水，使墨水填充到上述压力室内，在上述压电元件是薄膜的情况下，如上所述，压电传动机构变形时产生的力较小，因而，如果墨水的表面张力过高，则向压力室内吸入墨水的过程就不能顺畅进行。由此，从吐出墨滴至吐出随后的墨滴的时间变长，这就会导致压电传动机构的驱动频率降低。但是，如本发明所述，如果墨水的表面张力达到40mN/m以下，则即使压电元件是薄膜，也能顺畅地进行向压力室内吸入墨水的动作，由此，就能以20kHz以上的高频率驱动压电传动机构而吐出墨滴。而且，如上所述，如果该墨滴附着在记录媒介上，其溶剂就会迅速渗透到记录媒介内，利用水溶性物质的缩聚反应迅速且确实地包围色料，从而实现高耐水性。
第3发明，是在上述第1发明中，将在水溶性物质发生缩聚反应前的状态下的、25℃时的墨水的粘度设定在2～10cP。
这样，如果使墨水的粘度较低，达到10cP以下，就能够使溶剂更迅速地渗透到记录媒介内。结果将进一步提高图像初成时的耐水性。另外，从溶剂迅速渗透到记录媒介内的观点看，上述粘度越低越好，但因为水的粘度是1cP左右，所以除水以外还含有色料、保湿剂、渗透剂及水溶性物质的墨水的粘度，2cP是其下限。
第4发明，是在上述第1发明中，将渗透剂的含量，相对墨水全体，按质量百分比设定为1～50％。
即，如果渗透剂的含量少于1％，将墨水的表面张力设定在50mN/m以下是困难的；另一方面，如果多于50％，溶剂对色料和硅烷化合物的溶解性将发生恶化，因此，优选为设定在1～50％。
第5发明，是在上述第1发明中，水溶性物质是水解性硅烷化合物。
即，从提高耐水性方面看，硅烷化合物是特别优选的，能够有效发挥第1发明的作用效果。
第6发明，是以含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无该水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的喷墨记录用墨水为对象，且含有沸点低于100℃(标准状态下的值以下，涉及到沸点时相同)的氟烷基系一元醇。
按照本发明，仅是含有氟烷基系一元醇部分有水分子扩散，因此当墨滴附着在记录媒介上时，该墨滴中的水迅速蒸发或迅速向记录媒介内渗透。另外，由于含有氟烷基系一元醇，墨水的表面张力变小，因此，水或氟烷基系一元醇等更容易向记录媒介内渗透。另一方面，因为氟烷基系一元醇沸点比水低，所以比水蒸发快，同时，向记录媒介内渗透后也会蒸发，因此，不会阻碍水溶性物质的缩聚反应。结果，当墨滴附着在记录媒介上后，水溶性物质迅速发生缩聚反应，从而确实地包围色料。因此，和第1发明同样，能确实提高图像的耐水性。
第7发明，在上述第6发明中，水溶性物质是水解性硅烷化合物。这样能够有效发挥第6发明的作用效果。
第8发明，在上述第6发明中，氟烷基系一元醇的含量，相对墨水全体，按质量百分比设定为5～50％。
即，如果氟烷基系一元醇的含量少于5％，就不能充分得到使附着在记录媒介上的墨滴中的水蒸发或向记录媒介内的渗透迅速进行的效果，另一方面，如果多于50％，即使含有保湿剂，墨水也容易干燥，在记录装置的喷墨头的喷嘴等处发生堵塞，因此，优选设定在5～50％。
第9发明是含有保湿剂、渗透剂和水的、至少使色料和以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质溶解的、用于制作喷墨记录用墨水的溶剂的发明，该溶剂的25℃时的表面张力设定在20～50mN/m。
这样，如果使用该溶剂制作墨水，就能够将该墨水的表面张力的值大致设定在20～50mN/m的范围，能够容易地制作第1发明的喷墨记录用墨水。
第10发明是具有喷墨记录用墨水的墨盒的发明，该喷墨记录用墨水含有含保湿剂、渗透剂和水的溶剂、色料以及以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，在该发明中，上述墨水在上述水溶性物质发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨水表面张力设定在20～50mN/m。
按照该发明，得到和第1发明相同的作用效果。
第11发明是以具有喷墨记录用墨水的墨盒为对象，该喷墨记录用墨水含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，上述墨水含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
按照该发明，得到和第6发明相同的作用效果。
第12发明是具有喷墨记录用墨水，并将该墨水吐出到记录媒介上，以进行记录的记录装置，该喷墨记录用墨水含有含保湿剂、渗透剂和水的溶剂、色料、和以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，在该发明中，上述墨水在上述水溶性物质发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨水表面张力设定在20～50mN/m。
按照该发明，得到和第1发明相同的作用效果。
第13发明以具有喷墨记录用墨水、将该墨水吐出到记录媒介上进行记录的记录装置为对象，该喷墨记录用墨水中含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，上述墨水含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
这样，得到和第6发明相同的作用效果。
图1为具有本发明实施方式的喷墨记录用墨水的喷墨式记录装置的简要立体图。
图2为上述喷墨式记录装置的喷墨头的部分底面图。
图3为图2的III-III线剖面图。
图4为图2的IV-IV线剖面图。
具体实施例方式
图1简要说明了具有本发明实施方式的喷墨记录用墨水的喷墨式记录装置A，该记录装置A的上面安装了贮有上述墨水的墨盒35，而且具有如后所述将该墨水吐出到作为记录媒介的记录纸41上的喷墨头1。该喷墨头1支持固定在支架31上，在该支架31上设有省略图示的支架马达，利用该支架马达，由沿主扫描方向(图1和图2所示的X方向)延伸的支架轴32导引上述喷墨头1和支架31，使它们沿主扫描方向往复运动。由该支架31、支架轴32和支架马达构成使喷墨头1和记录纸41沿主扫描方向相对移动的移动机构。
上述墨盒35是将上述墨水收容在其内的容器，形成可由喷墨头1装卸的结构，以便可在容器内没有墨水时更换新墨。
上述记录纸41被夹在由省略图示的运送马达驱动旋转的2个运送辊42之间，利用该运送马达和各运送辊42，在上述喷墨头1的下侧，沿和上述主扫描方向垂直的副扫描方向(图1和图2所示的Y方向)进纸。由该运送马达和各运送辊42构成使喷墨头1和记录纸41沿副扫描方向相对移动的相对移动机构。
上述喷墨头1，如图2～图4所示，设有形成有具备用于供给墨水的供给口3a和用于吐出墨水的吐出口3b的多个压力室用凹部3的喷墨头本体2。该喷墨头本体2的各凹部3，在该喷墨头本体2的上面有开口，该开口沿上述主扫描方向延伸，并沿上述副扫描方向互相之间以等间隔的状态排列。上述各凹部3开口的全长约1250μm，宽约130μm。另外，上述各凹部3的开口的两端部略呈半圆形。
由约200μm厚的感光玻璃制成的压力室构件6构成上述喷墨头本体2的各凹部3的侧壁部，由粘结固定在该压力室构件6下面的、由6块不锈钢薄板层积而成的墨水流路构件7构成各凹部3的底壁部。在该墨水流路构件7内，形成分别与上述各凹部3的供给口3a连接的多个孔口8、与该各孔口8连接而且沿上述副扫描方向延伸的1条墨水供给用流路11、以及分别与上述吐出口3b连接的多个墨水吐出用流路12。
在墨水流路构件7上，在板厚小于其它层的上数第2层不锈钢薄板上形成上述各孔口8，其孔径设定为约38μm。另外，上述墨水供给用流路11与上述墨盒35连接，从该墨盒35向墨水供给用流路11内供给墨水。
不锈钢制喷嘴板9粘结固定在上述墨水流路构件7的下面，该喷嘴板9形成有用于向上述记录纸41吐出墨滴的多个喷嘴14。该喷嘴板9的底面覆有防水膜9a。上述各喷嘴14分别与上述墨水吐出用流路12连接，经该墨水吐出用流路12分别与上述各凹部3的吐出口3b连接，并在喷墨头1的下面，沿上述副扫描方向排列成列。另外，上述各喷嘴14由喷嘴直径向喷嘴尖端侧变小的锥形部和设置在该锥形部的喷嘴尖端侧的直线部构成，该直线部的喷嘴直径设定为约20μm。
在上述喷墨头本体2的各凹部3的上侧，分别设有压电传动机构21。该各压电传动机构21具有以粘结固定在上述喷墨头本体2的上面的状态塞住该喷墨头本体2的各凹部3、并与该凹部3共同构成压力室4的Cr制振动板22。该振动板22为一个与全部压电传动机构21相通的构件，起到后述的与全部压电元件23相通的共通电极的作用。
另外，上述各压电传动机构21具有压电元件23和Pt制独立电极24，该压电元件23由钛酸锆酸铅(PZT)构成，隔着Cu制中间层25，分别设置在与上述振动板22的上述压力室4的相反的侧面(上面)上对应于压力室4的部分(对应于凹部3开口的部分)，该独立电极24分别设置在与各压电元件23的上述振动板22相反的侧面(上面)，与该振动板22共同对各压电元件23分别施加电压(驱动电压)。
上述振动板22、各压电元件23、各独立电极24和各中间层25，全都是由薄膜形成的，振动板22的厚度为约6μm，各压电元件23的厚度为约8μm以下(例如约3μm)，各独立电极24的厚度设定为约0.2μm，各中间层25的厚度设定为约3μm。
上述各压电传动机构21，通过其振动板22乃至各中间层25和各独立电极24给各压电元件23施加驱动电压，使对应于该振动板22的压力室4的部分发生变形，由此，从吐出口3b乃至喷嘴14吐出该压力室4内的墨水。即，当在振动板22和独立电极24之间施加脉冲电压时，通过该脉冲电压升高，因电压效果而使压电元件23在与其厚度方向垂直的宽度方向发生收缩，反之，振动板22、独立电极24和中间层25不发生收缩，因此，由于所谓的双金属效应，振动板22对应于压力室4的部分向压力室4侧挠曲变形成凸状。由于该挠曲变形，在压力室4内产生压力，利用该压力，压力室4内的墨水经过吐出口3b和墨水吐出用流路12由喷嘴14挤出。然后，由于上述脉冲电压的下降，压电元件23伸长，振动板22对应于压力室4的部分恢复到原来的状态，此时，从上述喷嘴14挤出的墨水与墨水流路12内的墨水断开，向记录纸41吐出例如吐出量3pl的墨滴，附着在该记录纸41面上成为圆点状。另外，当上述振动板22从挠曲变形成凸状的状态恢复到原来的状态时，从上述墨盒35经墨水供给用流路11和供给口3a将墨水填充到压力室4内。另外，作为施加在各压电元件23上的脉冲电压，如上所述，也可不是如上所述的推拉型脉冲电压，而是从第1电压降低至比该第1电压低的第2电压后，再升高至上述第1电压的推拉型脉冲电压。
在使喷墨头1和支架31以大致一定的速度在主扫描方向上从记录纸41的一端移动到另一端时，每隔一定时间(例如50μs左右驱动频率20kHz)向上述各压电元件23施加驱动电压(但是，在喷墨头到达记录纸41上不应着墨的地方时，不施加电压)，由此，使墨滴在记录纸41的设定位置着墨。然后，在1扫描部分的记录结束后，利用运送马达和各运送辊42，沿副扫描方向以设定量运送记录纸41，然后再次一面使喷墨头1和支架31沿主扫描方向移动，一面吐出墨滴，进行新的1扫描部分的记录。通过反复进行该动作，在整张记录纸41上形成所希望的图像。
下面，对用于上述记录装置A中的墨水，在下述实施方式1和实施方式2中作详细说明。
实施方式1实施方式1的墨水中含有含保湿剂、渗透剂和水的溶剂，色料以及作为以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物。上述保湿剂用于防止上述喷墨头1的喷嘴14等的干燥，上述渗透剂用于提高上述墨水(溶剂)向记录纸41内的渗透性。
从上述喷墨头1的喷嘴14吐出的墨滴附着在记录纸41上，该墨滴中的水(溶剂)一面蒸发一面渗透到记录纸41内，此时，上述硅烷化合物在上述记录纸41上发生缩聚反应，由于此时色料被包围，因此，即使记录纸41上的图像被水濡湿，也可防止色料渗到该水中，达到提高该图像的耐水性的作用。该物质优选为，是含有带氨基的有机基的烷氧基硅烷和不含氨基的烷氧基硅烷的水解反应物，或者是使含有氨基的水解性硅烷与有机单环氧化合物发生反应的水解性硅烷、和不含氮原子的水解性硅烷水解而得到的有机硅化合物。
上述色料优选为染料或者颜料，染料不论是什么样的都可以，但最好是水溶性的酸性染料或者直接染料。
另一方面，颜料优选为下述颜料。即，作为黑颜料，可举出用重氮鎓盐对碳黑表面进行表面处理的黑颜料或使聚合物发生接枝聚合进行表面处理的黑颜料，作为彩色颜料，可举出用萘磺酸盐的甲醛溶液缩聚物、木素磺酸、琥珀酸二辛酯磺酸盐、聚氧乙烯烷基胺、脂肪酸酯等表面活性剂处理过的彩色颜料。作为彩色颜料的具体例子，青色颜料可举出颜料蓝15:3、颜料蓝15:4、铝酞菁等。另外，品红颜料可举出颜料红122、颜料体质红19等。而黄色颜料可举出颜料黄74、颜料黄109、颜料黄110、颜料黄128等。
上述保湿剂，优选为甘油等多元醇或者2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮等水溶性氮杂环化合物。
上述渗透剂，优选为二甘醇一丁基醚等多元醇一烷基醚。
而且，在本实施方式1中，上述墨水是在上述硅烷化合物发生缩聚反应前的状态(附着在记录纸41上前的状态)下、25℃时的表面张力设定在20～50mN/m的墨水。可以通过调整上述渗透剂相对于墨水全体的含量设定该墨水的表面张力，该渗透剂的含量，相对于墨水全体，按质量百分比优选为1～50％。这是因为，如果渗透剂的含量少于1％，墨水的表面张力就不能达到50mN/m以下，另一方面，如果多于50％，色料和硅烷化合物对溶剂的溶解性就会变差。
另外，也可以将溶解色料和硅烷化合物前的溶剂的表面张力设定在20～50mN/m。这样，若将色料和硅烷化合物溶解于该溶剂而制作墨水，该墨水的表面张力将达到约20～50mN/m。
为了将上述墨水的表面张力设定在20mN/m程度的较低值，考虑到仅含有渗透剂不能实现目的，则在此情况下，作为渗透剂的辅剂，可添加氟系表面活性剂。该氟系表面活性剂，优选为全氟烷基磺酸的铵盐、全氟烷基磺酸的钾盐、或者全氟烷基羧酸的钾盐等。
因此，在本实施方式1中，喷墨记录用墨水含有含保湿剂、渗透剂和水的溶剂，色料和作为在无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物，同时，该墨水的表面张力设定在比较低的20～50mN/m，因此，在使用该墨水通过记录装置A在记录纸41上形成图像时，当墨滴附着在记录纸41上后，该墨滴的溶剂将迅速渗透到该记录纸41内。由此，硅烷化合物迅速发生缩聚反应，发生该缩聚反应的硅烷化合物将确实包围色料。由此，即使在图像初成后，也可得到高水平的图像耐水性。
在此，上述墨水的表面张力，从使溶剂迅速渗透到记录纸41内的观点出发，越低越好，但如果墨水的表面张力小于20mN/m，在从喷嘴14吐出上述墨水时，就难以使该墨水形成液滴状，不适于用作喷墨记录，因此优选为设定在20mN/m以上。
上述墨水优选为在上述硅烷化合物发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨水粘度设定在2～10cP的墨水。这是因为，如果该墨水的粘度较低，达到10cP以下，就能够使溶剂更迅速地渗透到记录纸41内，从使溶剂迅速渗透到记录纸41内的观点出发，越低越好，但因为水的粘度是1cP左右，所以作为所以除水以外还含有色料、保湿剂、渗透剂和硅烷化合物的墨水的粘度，2cP为下限。
另外，如上述记录装置A所述，在压电传动机构21中的压电元件23的厚度是8μm以下(例如约3μm)的情况下，优选为将硅烷化合物发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨水表面张力设定在30～40mN/m。即，在使用例如具有10μm以上厚度的厚膜压电元件而不是上述压电元件23时，由该厚膜压电元件产生的压电传动机构21的回牵力(压电传动机构21恢复到原来状态时的力)较大，因此，即使墨水表面张力为较低的20mN/m左右，也能够将由喷嘴14挤出的墨水断开，而形成墨滴。反之，在压电元件是厚度8μm以下的薄膜压电元件23的情况下，由该薄膜压电元件23产生的压电传动机构21的回牵力较小，因此，如果墨水的表面张力低于30mN/m，就不能将由喷嘴14挤出的墨水断开，从而不能形成墨滴(尤其吐出量是3pl以下的小墨滴)。但是，如果墨水的表面张力达到30mN/m以上，即使压电元件是薄膜，也能够确实地吐出墨滴。
另一方面，在上述压电传动机构21恢复到原来的状态时，经墨水供给用流路11和供给口3a由墨盒35向压力室4内填充墨水，在同上所述上述压电元件23的厚度较薄的情况下，压电传动机构21的回牵力小，因此，如果墨水的表面张力过高，则难于顺畅地向压力室4内填充墨水。但是，如果墨水的表面张力达到40mN/m以下，则向压力室4内填充墨水就能顺畅进行，由此，就能够缩短吐出墨滴后至下次吐出墨滴的时间间隔，并能够使压电传动机构21的驱动频率达到20kHz以上。
另外，在上述实施方式1中，作为在无水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，可含有水解性硅烷化合物，不过，只要是从喷墨头1的喷嘴14吐出的墨滴附着在记录纸41上，使水(溶剂)一面蒸发、一面渗透到记录纸41内时发生缩聚反应而包围色料的物质，则可以是任何物质。
在此，对上述实施方式1的墨水的具体实施的实施例加以说明。
首先，制作由下述组成(各组合物的含量是质量百分比)构成的16种喷墨记录用墨水(实施例1～实施例16)。
在所有的上述实施例1～实施例16中，含有用作保湿剂的甘油，用作渗透剂的二甘醇一丁醚。另外，还分别含有用作在无水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的有机硅化合物。实施例1～实施例3和实施例9～实施例16中使用的有机硅化合物(以下，称做有机硅化合物(A))与实施例4～实施例8中使用的有机硅化合物(以下，称做有机硅化合物(B))互不相同，有机硅化合物(A)和(B)分别使用下述方法制成。
即，在放入反应容器的180g(1mol)水中，在室温下，一滴一滴地加入100g(0.56mol)的H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3和16g(1.1mol)的Si(OCH3)4的混合物，在完全滴加完毕后，在60℃下搅拌1小时，就得到有机硅化合物(A)。
另一方面，首先，在放入反应容器的100g(0.56mol)的H2NCH2CH2CH2Si(OCH3)3中，一滴一滴地加49g(0.66mol)的2，3-环氧-1-丙醇，在完全滴加完毕后，在80℃下搅拌5小时，就得到使氨基和环氧基发生反应的水解性硅烷化合物，接着，在新的反应容器中一滴一滴地加入120g(6.67mol)的水、50.6g(0.2mol)的上述水解性硅烷化合物和30.4g(0.2mol)的Si(OCH3)4的混合物，在其全量滴下后，在60℃搅拌1小时，就得到有机硅化合物(B)。
另外，作为色料，在实施例1～11中，含有染料，另一方面，在实施例12～16中含有颜料。作为该染料，含有C.I.酸性黑2为基础染料，在实施例9～11中，含有不同颜色的染料。
实施例1C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 5％有机硅化合物(A) 5％纯水 75％实施例2C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％实施例3C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 20％有机硅化合物(A) 5％纯水 60％
实施例4C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 5％有机硅化合物(B) 5％纯水 75％实施例5C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B) 5％纯水 70％实施例6C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 20％有机硅化合物(B) 5％纯水 60％实施例7C.I.酸性黑2 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 2％有机硅化合物(B) 5％纯水 78％实施例8C.I.酸性黑2 5％
甘油 10％二甘醇一丁醚 10％氟系表面活性剂(商品名FC-93，3M公司制) 1％有机硅化合物(B) 5％纯水 69％实施例9C.I.酸性黄23 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 5％有机硅化合物(A) 5％纯水 75％实施例10C.I.酸性红52 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 5％有机硅化合物(A) 5％纯水 75％实施例11C.I.直接蓝8 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 5％有机硅化合物(A) 5％纯水 75％实施例12碳黑(商品名CAB-O-JETTM-200，Cabot(キャボツト)公司制) 5％甘油 10％
二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％实施例13碳黑(商品名CAB-O-JETTM-300，Cabot公司制) 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％实施例14黄色颜料(商品名FUJI SP YELLOW 4223，富士色素公司制) 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％实施例15品红颜料(商品名FUJI SP MAGENTA 9338，富士色素公司制) 5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％实施例16青色颜料(商品名FUJI SP BLUE 6403，富士色素公司制) 5％甘油 10％
二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 70％接着，为了便于比较，制成由以下组成(各组合物的含量以质量百分比计)构成的2种墨水(比较例1和比较例2)。另外，在该比较例1和比较例2中，都不含渗透剂。另外，比较例1的有机硅化合物用于与上述有机硅化合物(A)比较，而比较例2的有机硅化合物用于与上述有机硅化合物(B)比较。
比较例1C.I.酸性黑2 5％甘油 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 80％比较例2C.I.酸性黑2 5％甘油 35％有机硅化合物(B) 5％纯水 55％对于上述实施例1～16和比较例1、2的各种墨水，预先测定溶解色料和有机硅化合物前的溶剂在25℃时的表面张力，在溶解色料和有机硅化合物并制成墨水后，再次测定表面张力(在有机硅化合物发生缩聚反应前的状态下、25℃时的墨表面张力)。其测定结果示于表1中。
表1
根据表1可知，各实施例1～16的墨水中的表面张力都设定在20～50mN/m的范围内，特别是除实施例7、8以外，各实施例的墨水中的表面张力都设定在30～40mN/m的范围内。另外，在各实施例1～16的墨水中的溶剂中表面张力也都设定在20～50mN/m的范围内(墨水的表面张力几乎相同)。而且，在上述各实施例1～16的墨水中，粘度都设定在2～10cP的范围内。
反之，在各比较例1、2的墨水中，表面张力大于50mN/m，溶剂的表面张力也大于50mN/m。另外，在比较例1的墨水中，粘度设定在2～10的范围内，在比较例2的墨水中，粘度设定为大于10cP。另外，在上述喷墨头1(压电元件23的厚度是8μm以下)上得到良好的墨水吐出性的是表面张力和粘度都适度较低的实施例2的墨水。
然后，使用上述实施例1～16和比较例1、2的各种墨水，用市售打印机(利用和上述记录装置A相同的压电传动机构(但压电元件的厚度比上述实施方式大得多)吐出墨水)在普通纸(商品名Xerox4024，施乐公司制)上形成图像，将初成该图像后的用纸浸渍在纯水中，然后，放置在室温中进行干燥，研究图像是否产生洇渍。
其结果为，由比较例1、2的各墨水形成的图像，在该图像的边缘部分可看到洇渍，反之，由实施例的各墨水形成的图像，都没有发现洇渍。因此可知，通过将墨水或者溶剂的表面张力设定在20～50mN/m，即使在图像初成后，也可得到高水平的耐水性。另外，可以认为，将墨水(溶剂)的表面张力设定在20～50mN/m以外，并将墨水的粘度设定在2～10cP，就能更确实地得到图像初成时的高耐水性，但如比较例1，在墨水的粘度是2～10cP、但墨水或者溶剂的表面张力大于50mN/m时，图像初成时的耐水性最终还是降低。由此可知，为了提高图像的耐水性，即为了使溶剂迅速渗透到记录纸41内，墨水或者溶剂的表面张力是极其重要的。
实施方式2本实施方式2的墨水，其特征在于，和上述实施方式1同样，也含有色料、防止喷墨头1的喷嘴14等干燥的保湿剂、提高该墨水(溶剂)向记录纸41渗透的渗透性的渗透剂、水、以及作为以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物，与此同时，除此以外，还含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
上述色料、保湿剂、渗透剂和硅烷化合物的具体例与上述实施方式1中所举出的相同。在该实施方式2中，不必如上述实施方式1一样必须将墨水的表面张力设定在20～50mN/m的范围内，但不用说优选为设定在该范围内，渗透剂的含量，相对墨水全体，按质量百分比，优选设定为1～50％。
上述氟烷基系一元醇仅使含有该氟烷基系一元醇部分的墨水中的水分子扩散，在墨滴附着在记录纸41上时，更迅速进行该墨滴中的水的蒸发和向记录纸41内的渗透，作为该氟烷基系一元醇的具体例子，可举出以下的(1)～(26)(分子式1～26)的氟烷基系一元醇。
(1)2，2，2-三氟乙醇(沸点47℃)分子式1 (2)3，3，3-三氟丙烷-1-醇(沸点72.6℃)分子式2 (3)2，2，3，3，3-五氟丙烷-1-醇(沸点52.1℃)分子式3 (4)4，4，4-三氟丁烷-1-醇(沸点97.1℃)分子式4
(5)3，3，4，4，4-五氟丁烷-1-醇(沸点77.5℃)分子式5 (6)2，2，3，3，4，4，4-七氟丁烷-1-醇(沸点57.2℃)分子式6 (7)3，3，4，4，5，5，5-七氟戊烷-1-醇(沸点82.3℃)分子式7 (8)2，2，3，3，4，4，5，5，5-九氟戊烷-1-醇(沸点62.2℃)分子式8
(9)3，3，4，4，5，5，6，6，6-九氟己烷-1-醇(沸点87.2℃)分子式9 (10)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，6-十一氟己烷-1-醇(沸点67.2℃)分子式10 (11)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，6-十三氟戊烷-1-醇(沸点25.8℃)分子式11 (12)3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十一氟庚烷-1-醇(沸点91.2℃)分子式12
(13)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟庚烷-1-醇(沸点72.1℃)分子式13 (14)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十五氟庚烷-1-醇(沸点30.9℃)分子式14 (15)3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛烷-1-醇(沸点96.7℃)分子式15
(16)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟辛烷-1-醇(沸点77℃)分子式16 (17)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十七氟辛烷-1-醇(沸点36.2℃)分子式17 (18)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，9-十七氟壬烷-1-醇(沸点81.9℃)分子式18 (19)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，9-十一氟壬烷-1-醇(沸点41.4℃)分子式19
(20)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-十九氟癸烷-1-醇(沸点86.7℃)分子式20 (21)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-二十一氟癸烷-1-醇(沸点46.5℃)分子式21 (22)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，11-二十一氟十一烷-1-醇(沸点91.5℃)分子式22
(23)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，11-二十一氟十一烷-1-醇(沸点51.6℃)分子式23 (24)2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，12，12，12-二十一氟十二烷-1-醇(沸点96.3℃)分子式24 (25)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，12，12，12-二十五氟十二烷-1-醇(沸点56.6℃)分子式25
(26)1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，11，11，12，12，13，13，13-二十五氟十三烷-1-醇(沸点61.6℃)分子式26 上述氟烷基系一元醇的沸点基本上优选为低于水的沸点(100℃)，但从墨滴附着在记录纸41上时以高于水蒸发速度地迅速蒸发的观点出发，优选为80℃以下，从在室温下的保存时不蒸发的观点出发，优选为25℃以上(上述分子式1～分子式26的氟烷基系一元醇均在25～80℃的范围内)，作为该氟烷基系一元醇的沸点的下限，更优选为40℃。
另外，上述氟烷基系一元醇的含量，相对墨水全体，按质量百分比优选为设定在5～50％。这是因为，如果其含量少于5％，就不能充分得到附着在记录纸41上的墨水中的水一面蒸发一面向记录纸41内的渗透迅速进行的效果，另一方面，如果多于50％，即使含有保湿剂，墨也容易变干，从而在记录装置A的喷墨头1的喷嘴14等处发生堵塞。另外，氟烷基系一元醇的含量的更优选范围是相对墨水全体，按质量百分比为10～30％。
因此，在本实施方式2中，喷墨记录用墨水含有色料、保湿剂、渗透剂、水、作为以无上述水的状态发生缩聚反应的水溶性物质的水解性硅烷化合物和沸点低于100℃的氟烷基系一元醇，因而仅是含有该氟烷基系一元醇的部分有水分子发生扩散，因此当墨滴附着在记录纸41上时，该墨水的中的水的蒸发、向记录纸41内的渗透迅速进行。另外，由于含有氟烷基系一元醇，所以墨水表面张力变小，因而水或氟烷基系一元醇更容易向记录纸41内渗透。另一方面，氟烷基系一元醇沸点比水低，因而比水蒸发迅速，同时，即使渗到记录1内也会蒸发，因此不阻碍硅烷化合物的缩聚反应。结果，当墨滴附着在记录纸41上时，硅烷化合物的缩聚反应就可良好而顺畅地进行，使硅烷化合物确实地包围色料。因此，与上述实施方式1一样，能够提高记录纸41上的图像的耐水性。
另外，在上述实施方式2中，作为以无水的状态发生缩聚反应的水溶性物质，也不限于水解性硅烷化合物，只要是从喷墨头1的喷嘴14吐出的墨滴附着在记录纸41上、使该墨水的中的水(溶剂)一面蒸发一面迅速渗透到记录纸41内时会发生缩聚反应而包围色料的物质，则可以是任何物质。
在此，对上述实施方式2的墨水的具体实施的实施例进行说明。
首先，制作由下述组成(各组合物的含量是质量百分比)构成的26种喷墨记录用墨水(实施例1～实施例26)。
在上述实施例1～实施例26中，都含有用作保湿剂的甘油，用作渗透剂的二甘醇一丁醚，用作水解性硅烷化合物的有机硅化合物。该有机硅化合物，在实施例1～实施例15和实施例22～实施例26中是有机硅化合物(A)，在实施例16～实施例21中是有机硅化合物(B)。这些有机硅化合物(A)和(B)和上述实施方式1的实施例中所说明的相同。
另外，作为沸点低于100℃的氟烷基系一元醇，含有上述分子式1～8和分子式10～17的16种，在实施例10～12中，含有分子式1的氟烷基系一元醇，但含量不同。
而且，作为色料，在实施例1～实施例21中含有染料，在实施例22～实施例26中含有颜料。在这些实施例22～实施例26中，作为上述氟烷基系一元醇，含有分子式2的氟烷基系一元醇。
实施例1C.I.酸性黑25％3，3，3-三氟丙烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A)5％纯水 45％实施例2C.I.酸性黑25％2，2，3，3，3-五氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A)5％纯水 45％实施例3C.I.酸性黑25％4，4，4-三氟丙烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A)5％纯水 45％实施例4C.I.酸性黑25％3，3，4，4，4-五氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A)5％
纯水45％实施例5C.I.酸性黑2 5％2，2，3，3，4，4，4-七氟丙烷-1-醇 25％甘油10％二甘醇一丁醚10％有机硅化合物(A) 5％纯水45％实施例6C.I.酸性黑2 5％3，3，4，4，5，5，5-七氟丙烷-1-醇 25％甘油10％二甘醇一丁醚10％有机硅化合物(A) 5％纯水45％实施例7C.I.酸性黑2 5％2，2，3，3，4，4，5，5，5-九氟丙烷-1-醇 25％甘油10％二甘醇一丁醚10％有机硅化合物(A) 5％纯水45％实施例8C.I.酸性黑2 5％2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，6-十一氟己烷-1-醇 25％甘油10％二甘醇一丁醚10％
有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例9C.I.酸性黑2 5％1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，6-十三氟己烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例10C.I.酸性黑2 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇5％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 65％实施例11C.I.酸性黑2 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例12C.I.酸性黑2 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇50％甘油 10％
二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 20％实施例13C.I.酸性黄23 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例14C.I.酸性红52 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例15C.I.直接红86 5％2，2，2-三氟乙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例16C.I.酸性黑2 5％3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十一氟庚烷-1-醇 25％
甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B)5％纯水 45％实施例17C.I.酸性黑25％2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十三氟庚烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B)5％纯水 45％实施例18C.I.酸性黑25％1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，7-十五氟庚烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B)5％纯水 45％实施例19C.I.酸性黑25％3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十三氟辛烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B)5％纯水 45％实施例20C.I.酸性黑25％
2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟辛烷-1-醇 25％甘油10％二甘醇一丁醚10％有机硅化合物(B) 5％纯水45％实施例21C.I.酸性黑2 5％1，1，2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，8-十五氟辛烷-1-醇 25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(B) 5％纯水 45％实施例22碳黑(商品名CAB-O-JETTM-200，Cabot公司制) 5％3，3，3-三氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例23碳黑(商品名CAB-O-JETTM-200，Cabot公司制) 5％3，3，3-三氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％
实施例24黄色颜料(商品名FUJI SP YELLOW 4223，富士色素公司制) 5％3，3，3-三氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例25品红颜料(商品名FUJI SP YELLOW 9338，富士色素公司制) 5％3，3，3-三氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％实施例26青色颜料(商品名FUJI SP YELLOW 4223，富士色素公司制) 5％3，3，3-三氟丙烷-1-醇25％甘油 10％二甘醇一丁醚 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 45％然后，为了便于比较，制作由以下的组成(各组合物的含量是质量百分比)构成的2种墨(比较例1和比较例2，不含氟烷基系一元醇)。
而在该比较例1和比较例2中，都不含渗透剂。另外，比较例1使用与上述实施例1～实施例15和实施例22～实施例26相同的有机硅化合物(A)，比较例2使用与实施例16～实施例21相同的有机硅化合物(B)。
比较例1C.I.酸性黑2 5％甘油 10％有机硅化合物(A) 5％纯水 80％比较例2C.I.酸性黑2 5％甘油 10％有机硅化合物(B) 5％纯水 80％然后，使用上述实施例1～26和比较例1、2的各种墨，利用市售打印机(由与上述记录装置A相同的压电传动机构(但压电元件的厚度比上述实施方式大得多)吐出墨水)在普通纸(商品名Xerox4024，施乐公司制)上形成图像，将形成有该图像的用纸浸渍在纯水中后，放置在室温下进行干燥，研究图像是否产生洇渍。
结果，在采用比较例1、2的各墨水记录的图像中，文字的边缘部分或描绘的人物图像的一部分发现洇渍，反之，用实施例的各墨水记录的图像中，都未发现洇渍。因此可知，因含有氟烷基系一元醇而得到高耐水性。
产业上的应用可能性本发明对通过喷墨式记录装置进行记录的喷墨记录用墨水是有用的，在提高由该墨水形成在记录纸上的图像的耐水性、尤其是图像初成时。
权利要求
1一种喷墨记录用墨水，含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无水状态发生缩聚反应的水溶性物质，其特征在于，含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
2.如权利要求1所述的喷墨记录用墨水，其特征在于，所述水溶性物质是水解性硅烷化合物。
3.如权利要求1所述的喷墨记录用墨水，其特征在于，氟烷基系一元醇的含量，相对墨水全体，按质量百分比计，设定在5～50％。
4.贮有喷墨记录用墨水的墨盒，所述喷墨记录用墨水含有色料、保湿剂、渗透剂、水、和以无水状态发生缩聚反应的水溶性物质，其特征在于，所述墨水含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
5.将所含墨水吐出到记录媒介上以进行记录的记录装置，所述墨水含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无水状态发生缩聚反应的水溶性物质，其特征在于，所述墨水含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
全文摘要
本发明涉及含有色料、保湿剂、渗透剂、水和以无水状态发生缩聚反应的水溶性物质(例如水解性硅烷化合物)的墨水，其特征在于，上述水溶性物质在发生缩聚反应前的状态下，25℃时的表面张力设定在20～50mN/m，或墨水中含有沸点低于100℃的氟烷基系一元醇。
文档编号B41J2/01GK1695948SQ2005100775
公开日2005年11月16日 申请日期2002年3月8日 优先权日2001年3月8日
发明者曾我真守, 荒瀨秀和, 松尾浩之, 立川雅一郎 申请人:松下电器产业株式会社