成像装置和记录液的制作方法

专利名称：成像装置和记录液的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于通过喷墨法形成图像的成像装置，更具体地涉及采用下面方法的成像装置和记录液从记录头喷射其增稠性质通过调节PH得到钝化的记录液，以及在从记录头喷射出记录液之后通过改变记录液的pH来活化记录液的增稠性质。
背景技术：
当彩色图像通过喷墨法打印在记录片材上时，在两种颜色发生重叠的颜色界面处往往出现“渗色(bleeding)”。
为了减轻渗色，可向油墨中加入表面活性剂来提高油墨渗入纸张的能力(参见例如专利文献I)。
通过提高油墨渗入纸张的能力，可减轻在颜色界面处的渗色；然而，往往发生“羽化(feathering)”。具体而言，油墨沿着形成记录片材的纤维素纤维渗透，因此在印出的字符和细线的周围发生羽化。
为了避免渗色和羽化二者，存在使用具有低渗透性的油墨仅用于印制黑色字符的方法。然而，黑色油墨具有差的干燥性质，因此采用该方法难以获得高速打印。
专利文献2提议了一种用于减轻图像中的渗色的方法。具体而言，对包括多价金属离子络合物的油墨的PH进行调节，从而多价金属离子实质上(essentially)得到钝化。 然后，在记录介质上，将PH调节后的油墨与具有使多价金属离子活化的pH的液体混合。因此，油墨中的色料发生絮凝从而渗色得到减轻。
专利文献3披露了如下的喷墨记录法。油墨包括可絮凝阴离子树脂的多价金属离子。该多价金属离子作为钝化的金属络合物被引入。该油墨排出至具有油墨吸收层的涂覆纸张上。在油墨排出后，借助改变油墨的PH将多价金属离子从所述金属络合物中排出至油墨吸收层上。根据排出的多价金属离子的功能，沉积在油墨吸收层上的颜料得到定影。
根据专利文献2和3中所述方法，可控制排出的油墨的增稠性质，因此，图像中的渗色和羽化可适当地减轻。这些效果可在不妨碍高速印制下实现，否则由于缺乏干燥性质会引起妨碍高速印制。
然而，采用上述方法，除了制备油墨之外，还必需制备具有适用于活化多价金属离子的PH的液体。这需要在设备中提供额外的元件以及复杂的喷射控制操作(其导致降低的可靠性)。
在专利文献2中，多价金属离子使用低分子量阴离子化合物进行钝化。因此，油墨可能不够充分絮凝而不能实现高品质的图像。
一种途径是提供具有适用于活化多价金属离子的pH的记录目标材料；然而，该记录目标材料将受限于特定的片材，这降低了用户选择片材类型的自由度。
专利文献I :日本专利申请特开S55-65269
专利文献2 :日本专利申请特开2005-1259
专利文献3 :日本专利申请特开2009-248472
非专利文献I:
http://www. chelest. co. jp/products/chelete-products/-nta-2. php
非专利文献2:
http://www. kimica. jp/products/NaAlgin/发明内容
鉴于上述问题，作出了本发明，并且本发明的至少一种实施方案的目的是提供可对记录液进行PH调节的成像装置，所述记录液无需使用记录液之外的调节手段(调节液) 并且无需使用特定的纸张即可释出，该成像装置能高度可靠地形成高品质图像，并允许用户具有选择片材(sheet)类型的自由。
本发明的一方面提供成像装置，其包括喷射记录液用于形成图像的记录头；携带由记录液形成的图像的中间转印体，该中间转印体面向所述记录头；在记录头与中间转印体之间施加电压的电压施加单元；以及将所述图像转印至记录目标材料上的转印单元，其中所述记录液包括水、着色剂、润湿剂、包含多价金属离子的水溶性金属络合物、以及其粘度通过与所述多价金属离子交联而增大的阴离子聚合物，其中调节所述记录液使其具有使所述多价金属离子钝化的PH值。
本发明的一方面提供从记录头喷射出以形成图像的记录液，该记录液包含水、着色剂、润湿剂、包含多价金属离子的水溶性金属络合物、以及其粘度通过与所述多价金属离子交联而增大的阴离子聚合物，其中调节所述记录液使其具有使所述多价金属离子钝化的 pH值。


图I是根据本发明的一种实施方案的成像装置的示意图2A 2C示出了在中间转印体上形成油墨图像的机制，其中图2A图示了油墨在喷嘴中形成弯月形，图2B图示了喷出的油墨的液体柱在中间转印体与喷嘴之间形成桥形物 (bridge)，图2C图示了油墨滴离开喷嘴并作为图像粘附在中间转印体上；
图3图示了在中间转印体上的增稠机制；
图4图示了实施例I中使用的配置；以及
图5图示了对比例I中使用的配置。具体实施方式

参照附图，在下文中描述了本发明的实施方案。
图I用于描述根据本发明的一种实施方案的成像装置(喷墨打印机)。成像装置 100包括记录头(下文中也简称为“头”)61￥、6腿、61(和6181(，分别用于形成黄色、品红、青色和黑色(它们是图像信息分离成的颜色)的图像。这些头是记录液喷射体，或者用于喷射导电油墨作为对应于上述颜色的记录液的油墨头。
头61Y、61M、61C和61BK布置在面向中间转印鼓37的外围表面的位置上，中间转印鼓37起着中间转印体的作用，其实质上布置在成像装置100的主体99的中心处。从中间转印鼓37转动的方向(如图I中箭头Al所示的顺时针方向)的上游侧，头61Y、61M、61C和61BK以此次序排列。在图I中，伴随附图标记的字母Y、M、C和BK表示各元件的相应颜色。
分别在喷墨设备60Y、60M、60C和60BK中提供头61Y、61M、61C和61BK，其为记录液喷射设备，分别用于形成黄色、品红、青色和黑色的图像。在喷墨设备60Y、60M、60C和60BK 中，排列头61Y、61M、61C和61BK使得它们的纵向侧在与图I中的纸张垂直的方向延伸。
在中间转印鼓37以Al方向转动时，黄色、品红、青色和黑色记录油墨顺序地从头 61Y、61M、61C和61BK喷出从而顺序地叠置在中间转印鼓37面向头61Y、61M、61C和61BK的区域处。由此，全彩色图像形成在中间转印鼓37的表面上。如上所述，成像装置100具有串联结构，其中头61Y、61M、61C和61BK以Al方向排齐从而面向中间转印鼓37。
以Al方向从上游侧至下游侧，记录液在不同时机由头61Y、61M、61C和6IBK喷射至(施加至)中间转印鼓37，由此使得黄色、品红、青色和黑色的各颜色的图像区域叠置在中间转印鼓37上的相同的位置上。
成像装置100包括分别提供有头61Y、61M、61C和61BK的喷墨设备60Y、60M、60C和 60BK。此外，成像装置100包括起着片材传输单元作用的传输单元10，其包括中间转印鼓 37，并且其在中间转印鼓37以Al方向转动时传输起着记录介质(记录目标材料)的作用的转印片材S。此外，成像装置100包括片材供给单元20，其可供给多个堆放的转印片材S， 并且其仅将在堆放的转印片材S上的顶端的转印片材S供应给传输单元10。此外，成像装置100包括可容纳其上已经形成(印刷)图像的多个堆放的转印片材S的片材排出盘25， 所述转印片材S通过传输单元10传送。
此外，成像装置100包括具有下面特征的电压施加单元33。如图2B中所示，在刚刚从头61Y、61M、61C和61BK中喷出的记录液的液体柱临时性桥接(连接)头61Y、61M、61C 和61BK与中间转印鼓37的状态中，电压施加单元33向呈液体柱状态的记录液施加电流， 该电流包括电极氧化反应或电极还原反应引起的电流成分。由此，在中间转印鼓37和各头 61Y、61M、61C和61BK之间产生电势差。因此，如下所述，电压施加单元33促进上述状态的记录液的絮凝。
此外，如图I中所示，成像装置100包括清洁单元34，其用于在记录液已经从中间转印鼓37转印至转印片材S上之后通过除去残留在中间转印鼓37上的记录液等来清洁中间转印鼓37。此外，成像装置100包括托架50，其作为头支撑体用于整体支撑头61Y、61M、 61C和61BK。此外，成像装置100包括控制单元(未示出)，其包括用于控制成像装置100 的总体操作的CPU和存储器。
除了中间转印鼓37之外，传输单元10还包括以下元件。传输单元10包括转印单元64，用于当转印片材S通过转印部件31 (其为在面向中间转印鼓37的转印单元64中的区域)时，将由中间转印鼓37上携带的记录液形成的图像转印至转印片材S上。此外，传输单元10包括导向板39，用于将从片材供给单元20供给的转印片材S导向转印部件31以及用于将已经通过转印部件31的转印片材S导向片材排出盘25。此外，传输单元10包括马达(未示出)，其起着以Al方向转动/驱动中间转印鼓37的驱动单元的作用。
如上所述，成像装置100进行间接法，即，使用中间转印鼓37在转印片材S上间接形成图像。
转印单元64包括转印辊38，其通过中间转印鼓37的转动而转动。转印辊38可具有内置加热器，用于将转印至转印片材S上的图像定影在转印片材S上。此外，传输单元 10可包括定影辊，其用作将通过转印辊38从中间转印鼓37转印至转印片材S的图像定影在转印片材S上的定影单元。
如图2A至2C中所示，中间转印鼓37包括由铝制成的支撑体37a(铝是导电基础物质)以及在支撑体37a上形成的由有机硅橡胶制成的表面层37b。支撑体37a的材料不限于铝；支撑体37a可由金属如铝合金、铜和不锈钢等制成，只要它具有机械强度。表面层 37b的材料不限于有机硅橡胶；表面层37b可由例如氨基甲酸酯橡胶、含氟橡胶和丁腈橡胶制成，只要它是具有低表面能和跟随(follow)转印片材S从而记录液可容易地剥离的高倾向性的高弹性材料。
为了提供具有导电性的中间转印鼓37，表面层37b是用导电橡胶材料形成的导电层，所述导电橡胶材料通过在橡胶材料中分散/混合作为导电剂的金属颗粒诸如碳、钼和金等制备。然而，提高导电颗粒的量的折衷是导电性提高但是分离性下降，因此导电颗粒的量需要适当地调节。如下所述，为了向临时性桥连头61Y、61M、61C和61BK与中间转印鼓37 的记录液的液体柱施加电流以引起电势差，导电橡胶的体积电阻率优选小于I X IO3 Ω * cm 以及优选小于记录液的体积电阻率。
表面层37b的厚度优选为约O. ImnTlmm,且更优选O. 2mnT0. 6mm。然而,表面层37b 不是必需的元件；中间转印鼓37可仅包括支撑体37a。此外，中间转印鼓37不限于鼓；若可能，中间转印鼓37可以是环状带或片材。
如图I中所示，片材供给单元20包括片材供给盘21，其中可堆放多个转印片材S。 此外，片材供给单元20包括片材供给辊22，用于仅将堆放在片材供给盘21上的转印片材 S中的顶端的转印片材S供给至传输单元10。此外，片材供给单元20包括套23，用于支撑片材供给盘21和片材供给辊22。此外，片材供给单元20包括马达(未示出)，其起着当头 61Y、61M、61C和61BK喷射记录液时转动/驱动片材供给辊22以供给转印片材S的驱动单元的作用。
托架50可拆卸地附着到主体99以及头61Y、61M、61C和61BK上。由此，当头61Y、 61M、61C和61BK退化时，它们可用新的进行替换，或者可容易地进行维护。此外，头61Y、 61M、61C和61BK分别地可拆卸地附着到主体99(更准确地，托架50)上，从而当头61Y、61M、 61C和61BK退化时，它们可用新的进行替换，或者可容易地进行维护。因此，能够容易地进行替换头61的操作或者进行对头61的维护。
喷墨设备60Y、60M、60C和60BK具有实质上相同的配置，不同之处是记录液颜色不同。喷墨设备60Y、60M、60C和60BK各自包括在主扫描方向上排齐的多个头61Y、61M、61C 和61BK，从而形成固定头类型的全-线配置。
喷墨设备60Y、60M、60C和60BK各自包括墨盒81Y、81M、81C和81BK，其是记录液盒用作主槽，用于容纳待供应至头61Y、61M、61C和61BK的相应颜色的记录液。此外，喷墨设备60Y、60M、60C和60BK各自包括用作供应泵的泵(未示出)，用于将容纳在墨盒81Y、81M、 81C和81BK中的记录液挤压/供给至相应的头61Y、61M、61C和61BK。此外，喷墨设备60Y、 60M、60C和60BK各自包括作为分配器的分配槽(未示出)，所述分配槽用作油墨供应单元， 其是记录液供应单元，用于通过泵将由墨盒81Y、81M、81C和81BK提供的记录油墨分配和供应至相应的头61Y、61M、61C和61BK。
此外，喷墨设备60Y、60M、60C和60BK各自包括用作墨量检测单元的墨量检测传感器(未示出)，墨量检测单元是记录液量检测单元，用于检测记录液在分配槽中的量以检测记录液不足。此外，喷墨设备60Y、60M、60C和60BK各自包括管(未示出)，用于在墨盒81Y、 81M、81C和8IBK与分配槽以及泵之间形成记录液传送通道。此外，喷墨设备60Y、60M、60C 和60BK各自包括管(未示出)，用于在分配槽与头61Y、61M、61C和6IBK之间形成记录液传送通道。
墨盒81Y、81M、81C和81BK可拆卸地附着到主体99从而当由于消耗其内残留很少的记录液时墨盒81Y、81M、8IC和8IBK可用新的替换或者可容易地进行维护。
泵的操作通过控制单元(未示出)得到控制。具体而言，若墨量检测传感器检测到记录液在分配槽中的量不足，则驱动泵。驱动泵直至不再检测到所述不足。驱动泵以将墨盒81Y、81M、81C和8IBK中的记录液供应至分配槽。在此方面，控制单元用作油墨供应控制单元，其是记录液供应控制单元。控制单元控制成像装置100中的驱动操作，其可能未在下文中具体描述。
如图2A至2C中所示，头61Y、61M、61C和6IBK各自包括具有导电性的喷嘴板61a， 其布置在指向图2A至2C的底部的记录液喷射侧。此外，头61Y、61M、61C和6IBK各自包括在喷嘴板61a中形成的喷嘴61b。此外，头61Y、61M、61C和6IBK各自包括墨室61c，其填充有由分配槽供应的记录液。此外，头61Y、61M、61C和61BK各自包括喷墨单元(未示出)，用于将墨室61c内的记录液喷射通过喷嘴61b。
喷嘴61b、墨室61c和喷墨单元形成组合，并且头61Y、61M、61C和61BK分别提供多种组合，尽管图2A至2C仅示出了这些组合中的一种。
喷嘴板61a是完全导电的。喷嘴板61a包括对应于墨室61c侧上的表面的界面形成部，其在墨室61c内的记录液与喷嘴板61a之间形成界面,并用作阴极。喷嘴板61a的表面可具有疏水膜。疏水膜可通过施用氟系列疏水剂或者硅系列疏水剂形成，或者通过用氟系列聚合物或者氟-金属化合物类低共熔体(eutectoid)涂覆所述表面形成。膜没有特别的限制，只要其是疏水的即可。
喷嘴板61a不限于完全导电板。可以仅在墨室61c侧上的喷嘴板61a的表面是导电的。作为选择，喷嘴板61a可以用布置在墨室61c侧上的导电构件和在中间转印鼓37侧上提供的绝缘构件形成。
喷嘴板61a的导电部件提供为如下所述的阴极。因此，导电部件无需用抗金属洗脱的材料形成；导电部件可由具有高导电性的材料诸如金属和碳制成。
喷墨单元包括压电元件，其用作将记录液作为液滴从喷嘴61b喷射至转印片材S 上的促动器。喷墨单元根据施加于压电元件的电压脉冲从喷嘴61b喷射出记录液。
喷墨单元的促动器可以是其中元件的形状通过压电法变化的另一类型的可动促动器，或者可以是用于通过加热法(诸如热法)从喷嘴61b喷射记录液的促动器。
电压施加单元33包括电源33a、连接电源33a与支撑体37a和喷嘴板61a的电路 (未示出)、以及用于控制由电源33a施加电压的时机和持续时间的电压施用控制单元。上述控制单元也用作电压施用控制单元。起到电压施用控制单元的作用的控制单元也用作改变电源33a的电压的改变电压单元。
电源33a具有通过电路与支撑体37a连接的阳极以及与喷嘴板61a连接的阴极。因此，向电压施加单元33提供中间转印鼓37作为阳极，以及提供喷嘴板61a作为阴极。
在具有上述配置的成像装置100中，当输入用于开始图像形成的预定信号时，中间转印鼓37以Al方向同时面向头61Y、61M、61C和61BK转动。在该方法中，黄色、品红、 青色和黑色的记录液在不同的时机从上游侧至下游侧以Al方向从头61Y、61M、61C和61BK 喷至中间转印鼓37，如此使得黄色、品红、青色和黑色的各颜色图像区域叠置在中间转印鼓 37上的同一处。因此，全彩色图像临时性携带在中间转印鼓37上。
此时，用作电压施用控制单元的控制单元驱动电压施加单元33，从而由电源33a 在支撑体37a与喷嘴板61a之间施加电压。在此状态中，记录液从头61Y、61M、61C和61BK 施加至中间转印鼓37。首先，在喷嘴61b中形成弯月的记录液从各头61Y、61M、61C和61BK 移动至中间转印鼓37，如图2B中所示。由此，在各墨室61c与中间转印鼓37之间临时形成由记录液的液柱构成的桥形物。
然后，如图2C中所示，当由记录液的液柱构成的桥形物断裂并残留在中间转印鼓 37上时，通过记录液在中间转印鼓37上形成图像。
如图3(图2B的部分放大图)中所示，在施加电压以及在记录头61与中间转印鼓 37之间通过用于形成图像的记录液液柱形成桥形物时，在水溶性记录液的水中发生电解并且施加电流。
通过施加电压使得中间转印鼓37侧成为阳极以及记录头61侧成为阴极，在中间转印鼓37和记录头61之间的界面处因根据下式(I)和(2)反应而产生氢离子，pH局部降低。
中间转印体侧2H20— 4H++02+4e_··· (I)
记录头侧4H20+4e— 2H2+40H …(2)
在本发明实施方案中使用的记录液包括水、着色剂、润湿剂、包含多价金属离子的水溶性金属络合物、以及通过用多价金属离子交联来指示增稠性质的阴离子聚合物。记录液预先进行PH调节从而使得多价金属离子实质上得到钝化。
当氢离子在中间转印鼓37侧上产生时，在多价金属离子与水溶性金属络合物之间的键变弱，并且多价金属离子得到活化。然后，阴离子聚合物用从水溶性金属络合物分离出的多价金属离子进行交联。因此，已经粘附在中间转印鼓37上的记录液变稠(记录液的粘度增大)。
此时,着色剂因多价金属离子而未絮凝,色料(color material)分散于记录液中。
换言之，记录液可在避免图像密度因着色剂的絮凝而降低的同时发生增稠。因此， 可形成高品质图像，其没有羽化、渗色或者起珠(beading)(在相邻的液滴聚集处)。
采用专利文献2的方法，因色料絮凝可减轻渗色；然而，若色料彼此变成固定，则图像密度降低。根据上述原因，本发明可避免该问题。
钝化多价金属离子的螯合剂(例如，氨三乙酸)的结构如例如非专利文献I中所述。当氢离子施加于呈钝化状态的多价金属离子(多价金属离子呈不与任何其它组分反应的状态)并降低PH时，在多价金属离子与螯合剂之间的键变弱，多价金属离子从络合状态中分离出，进而多价金属离子与记录液中包含的阴离子聚合物交联。
显然，阴离子聚合物易于与多价金属离子交联，例如，非专利文献2描述了海藻酸钠(阴离子聚合物的盐)在加入钙离子时立即发生交联(变成凝胶)。
因此，在本发明的一种实施方案中，减轻了渗色、羽化和起珠，从而图像品质在中间转印鼓37上得到保持。
记录液在中间转印鼓37上增稠之后转印至纸张，因此也减轻了在纸张上渗色、羽化和起珠。
产生的氢离子的量可通过诸如记录液的导电性和施加电压等因素改变，因此，中间转印鼓37的增稠效果的程度可得到控制。
如上所述，在本发明的一种实施方案中，记录液本身用作产生pH变化以活化多价金属离子的来源。因此，除了记录液之外，无需单独地提供用于改变PH的处理液(耗材)。 因此，喷射控制功能可在配置和控制操作这两方面得到简化，从而提高了可靠性和降低了运行成本。
此外，高品质图像可无渗色地形成在普通纸上，即，无需使用pH已经调节的特殊纸张。
此外，在进行中间转印法时，可避免记录头61的喷嘴被纸张颗粒堵塞，因此在这方面也可高度可靠地形成图像。
参考图3，更具体地描述在记录头61和中间转印鼓37之间的配置。
在记录头61的喷嘴板61a与中间转印鼓37的表面层37b之间的距离是100 μ m, 喷嘴直径是25 μ m,记录液点24b是约50 μ m,液柱24a是约10 μ m。在从喷嘴喷射记录液之后，液柱24a着陆在中间转印鼓37的表面层37b上以桥连记录头61和中间转印鼓37。因此，通过用非法拉第电流电解水产生法拉第电流，由此在电极界面形成双电层。
几十到几百V的水电解的反应电阻是小得可忽略的，因此记录液的溶液电阻是主要的。液柱24a花费几μ s至几十μ s在喷嘴附近分开，从而桥接状态结束。该时间与法拉第电流的乘积是施加的电荷的量。随着电荷量的增加，产生更多的氢离子。氢离子从中间转印鼓37的电极界面产生，因此阴离子聚合物已经增稠的许多记录液絮凝部件24c存在于中间转印鼓37的表面上。由于记录液絮凝部件24c的存在，可能减轻由于表面张力因而点的数目增多或者点的位置转移的起珠问题。
然而，在记录头61与中间转印鼓37之间形成桥形物期间的时间是极短的(几μ s 至几十μ s)。因此，采用具有约10mS/m至200mS/m的导电性的典型记录液，不能获得足以实现上述增稠作用的氢离子量。若导电性太低，则仅产生用于在电极界面处形成双电层的非法拉第电流。因此，通过向记录液中加入电解质组分以提高记录液的导电性，可能提高所产生的氢离子的量，从而可通过上述作用减轻起珠等问题。
通过向记录液中加入电解质组分，可提高记录液的导电性，从而可获得足以实现上述的阴离子聚合物增稠作用的氢离子量。因此，可增强记录液的增稠作用和絮凝作用，从而可改善图像品质。
用于提高导电性(离子导电性)的电解质组分的实例是无机碱金属盐诸如氯化钠、氯化钾、氯化锂、氯化铷、溴化钠、碘化钠、硫酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫代硫酸钠、 硫酸钾、硝酸钠、亚硝酸钠、硝酸钾、磷酸钠、碳酸钠和碳酸氢钠；有机碱金属盐诸如乙酸钠、 乙酸钾、草酸钠、柠檬酸钠、柠檬酸氢钠、柠檬酸钾和柠檬酸氢钾；以及有机铵盐诸如氯化铵、硝酸铵、硫酸铵、氯化四甲基铵、硝酸四甲基铵和氯化胆碱。
作为电解质组分，优选加入季铵盐。季铵离子通过与中心元素相连的烷基得到电荷分散，并且是稳定的，这是因为与阴离子着色剂和阴离子树脂的羧基离子存在很少的相互作用。此外，季铵离子几乎不与水形成簇，因此不带走分散/溶解阴离子着色剂和阴离子树脂所需的水合水。根据这些作用，季铵盐可提高导电性，而不降低分散/溶解阴离子着色剂和阴离子树脂的稳定性。具有低分子量的化合物具有每单位分子量高的导电性(摩尔离子导电性)，并且四甲基铵盐在季铵盐中是尤其优选的。此外，作为反离子，存在氯离子、硝酸根离子和硫酸根离子。然而，采用氯离子，在阳极可发生电极反应并且可产生氯气。因此， 钝化的硝酸根离子和硫酸根离子是优选的。
着色剂没有特别的限制，可使用通常已知的颜料或染料；然而，染料是尤其优选的，因为该着色剂几乎不被多价金属离子絮凝。
在本发明的一实施方案中使用的记录液中所用的染料的实例有通常已知的直接染料、氧化染料、食用染料、碱性染料、活性染料、分散染料、还原染料(vatdye)、可溶还原染料、活性分散染料和油染料。可使用上述染料中任一种，但是可溶染料在记录液的性能方面是优选的。
染料的优选实例包括C. I.直接红 2、4、9、23、26、31、39、62、63、72、75、76、79、80、 81、83、84、89、92、95、111、173、184、207、211、212、214、218、221、223、224、225、226、227、 232、233、240、241、243、247，C. I.直接紫 7、9、47、48、51、66、90、93、94、95、98、100、101， C. I.直接黄 8、9、11、12、27、28、29、33、35、39、41、44、50、53、58、59、68、86、87、93、95、96、 98、100、106、108、109、110、130、132、142、144、161、163，C. I.直接蓝 I、10、15、22、25、55、 67、68、71、76、77、78、80、84、86、87、90、98、16、108、109、151、156、158、159、160、168、189、 192、193、194、199、200、201、202、203、207、211、213、214、218、225、229、236、237、244、248、 249、251、252、264、270、280、288、291，C. I.直接黑 9、17、19、22、32、51、56、62、69、77、80、 91、94、97、108、112、113、114、117、118、121、122、125、132、146、154、166、168、173、199， C. I.酸红 35、42、52、57、62、80、82、111、114、118、119、127、128、131、143、151、154、158、 249、254、257、261、263、266、289、299、301、305、336、337、361、396、397，C. I.酸紫 5、34、43、 47、48、90、103、126，C. I.酸黄 17、19、23、25、39、40、42、44、49、50、61、64、76、110、127、135、 143、151、159、169、174、190、195、196、197、199、218、219、222、227，C. I.酸蓝 9、25、40、41、 62、72、76、78、80、82、92、106、112、113、120、127:1、129、138、143、175、181、205、207、220、 221、230、232、247、258、260、264、271、278、279、280、288、290、326，C. I.酸黑 7、24、29、48、 52:1,172, C. I.活性红 3、13、17、19、21、22、23、24、29、35、37、40、41、43、45、49、55，C. I.活性紫 1、3、4、5、6、7、8、9、16、17、22、23、24、26、27、33、34，C. I.活性黄 2、13、14、15、17、18、 23、24、25、26、27、29、35、37、41、42，C. I.活性蓝 2、3、5、8、10、13、14、15、17、18、19、21、25、26、27、28、29、38，C.I.活性黑 4、5、8、14、21、23、26、31、32、34，C. I.碱性红 12、13、14、15、 18、22、23、24、25、27、29、35、36、38、39、45、46，C. I.碱性紫 1、2、3、7、10、15、16、20、21、25、27、28、35、37、39、40、48，C.I.碱性黄 1、2、4、11、13、14、15、19、21、23、24、25、29、32、36、39、 40，C. I.碱性蓝 1、3、5、7、9、22、26、41、45、46、47、54、57、60、62、65、66、69、71，以及 C. I.碱性黑B。
染料的加入量取决于染料的类型、溶剂组分的类型、以及喷墨记录液所要求的性质。然而，一般而言，染料的加入量优选是按油墨的全部重量计在O. 2wt%至15wt%的范围内，更优选是按油墨的全部重量计在O. 5wt%至10wt%的范围内。
根据本发明的一种实施方案的记录液包括如上所述的阴离子聚合物化合物。
待加入记录液中的阴离子聚合物化合物的实例有天然系统中的成员，包括植物聚合物诸如阿拉伯胶、胺黄树胶(traganth gum)、瓜耳胶、刺梧桐树胶、角豆胶、阿拉伯半乳糖胶(Arabic galactane)、果胶和榲梓子淀粉；海草系统聚合物诸如藻酸盐、角叉菜胶和植物明胶；动物系统聚合物诸如明胶、酪蛋白、白蛋白和胶原；以及微生物系统聚合物或虫胶诸如咕吨胶(xanthene gum)和葡聚糖；在半构建系统中的成员，包括纤维素系统聚合物诸如甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羧甲基纤维素；淀粉系统聚合物诸如淀粉乙醇酸钠和淀粉酯磷酸钠；以及海草系统聚合物诸如海藻酸及其盐和海藻酸丙二醇酯；在纯合成系统中的成员，包括乙烯基系统聚合物诸如聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯基甲基醚；丙烯酸类系统树脂诸如非桥接的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸及其碱金属盐、及水溶性苯乙烯-丙烯酸酯树脂；以及碱金属盐诸如水溶性苯乙烯-马来酸盐树脂、水溶性乙烯基萘-丙烯酸类树脂、水溶性乙烯基萘-马来酸类树脂(maleate resin)、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、及β萘磺酸酯甲醛缩合物。
包含羧酸作为阴离子基团的阴离子聚合物化合物是尤其优选使用的，因为它易于被多价金属离子交联进而具有高的增稠作用。
同理，阴离子聚合物优选是多糖或其盐或者海藻酸或其盐。
此外，在使用中间转印鼓37的喷墨打印机中，阴离子聚合物有效于改善在转印法中从中间转印鼓37至纸张的转印速率。
在本发明的一实施方案中使用的多价金属离子的金属的实例有Mg2+、Ca2+、Ba2+、 Cu2+、Co2+、Co3+、Mn2+、Ce3+、Ce4+、Zn2+、Ni 2+、Cr3+、Eu3+、Fe2+、Fe3+、Ga3+、Ge4+、In3+、 Pt2+、Pt4+、Au3+、Pd2+、La2+、Nd3+、Y3+、A13+、Rh2+、Rh3+、Ru2+、Ru3+、Ru4+、Sc3+、Si4+、 Sm3+、Ti4+、U4+和Zr4+，尽管并限于此。在本申请说明书中，例如，出于方便将“Mg2+”表示为“Mg2+” (同样适用于其它元素)。
此外，根据所使用的阴离子聚合物的类型存在优选的金属盐类型。
例如，在藻酸钠的情形中，多价金属离子诸如Ca2+、Ba2+、A13+、Cu2+和Fe3+是优选的。
形成作为多价金属离子的钝化状态的金属络合物所需的化合物的实例有氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸、羟乙基亚氨基二乙酸、尿嘧啶二乙酸、1，10-菲咯啉、乙醇酸、羟基亚乙基二膦酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、扁桃酸、水杨酸和多磷酸、或者它们的盐。
在有利地与多价金属离子形成络合物方面尤其适于本发明的实施方案的化合物的实例有氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸和羟乙基亚氨基二乙酸。
在记录液中，水用作主要的液体介质，但是下述的水溶性有机溶剂优选用作润湿剂，从而使得记录液具有期望的物理性质或者从而避免记录头61的喷嘴被干燥的记录液堵塞。
水溶性有机溶剂的具体实例有多元醇诸如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、1，3-丙二醇、2-甲基[-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、甘油、 1,2,6-己三醇、2-乙基-1，3-己二醇、1，2，4-丁三醇、1，2，3-丁三醇和戊三醇；多元醇烷基醚诸如乙二醇单乙基醚、乙二醇单丁基醚、二甘醇单甲基醚、二甘醇单乙基醚、二甘醇单丁基醚、三甘醇单丁基醚、四甘醇单甲基醚和丙二醇单乙基醚；多元醇芳基醚诸如乙二醇单苯基醚和乙二醇单苄基醚；含氮杂环化合物诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮、1，3-二甲基咪唑啉酮和ε -己内酰胺；酰胺诸如甲酰胺、N-甲基甲酰胺和N，N-二甲基甲酰胺；胺诸如单乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、单乙基胺、二乙基胺和三乙基胺；含硫化合物诸如二甲亚砜、环丁砜和硫代二乙醇；以及碳酸丙二醇酯(propylene carbonate)、碳酸乙二醇酯(carbonic ethylene)和 Y - 丁内酯。
其它润湿成分的实例有醇诸如山梨糖醇，多糖诸如透明质酸，聚合物诸如聚乙二醇，以及天然润湿成分诸如脲、乳酸、柠檬酸盐和氨基酸系统。
这些溶剂以及水可单独使用或者组合使用。在记录液中包括的可溶有机溶剂的量没有具体的限制，但是优选按记录液的总量计在lwt%至60wt%的范围内，更优选按记录液的总量计在5wt%至30wt%的范围内。
在根据本发明的一种实施方案的记录液中，为了形成包含多价金属离子的稳定络合物，当络合物由氨三乙酸和Ca2+制成时pH值优选在7至10的范围内，且更优选在7. 5 至9. 5的范围内，尽管pH值取决于络合物的类型而变化。
作为酸性pH调节剂，可使用硼酸、碳酸、盐酸、硝酸、硫酸、乙酸和氯化铵。作为碱性PH调节剂，可使用碱金属元素的氢氧化物诸如氢氧化锂、氢氧化钠和氢氧化钾；碱金属的碳酸盐诸如氢氧化铵、季铵氢氧化物、季鱗氢氧化物、碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾；以及胺诸如二乙醇胺和三乙醇胺。
此外，可根据需要加入添加剂诸如pH缓冲液、表面活性剂、粘度改性剂、防腐剂、 抗氧化剂以及腐蚀控制剂。
此外，通过在记录液的润湿剂组分中包含脲，可避免记录液的粘度的增大，即使使用多元醇诸如乙二醇和甘油也是如此。
若粘度增大，则导电性降低，即使电解质重量相同也是如此；然而，通过加入脲，粘度几乎不增大，因此避免了导电性的降低。
中间转印鼓37由铝制支撑体和由导电有机硅橡胶制成的表面层组成；然而，支撑体和表面层的材料并不限于此。
支撑体需要具有高的导电性和高的机械强度，因此优选由金属或其合金制成。表面层由高度导电和高度疏水的光滑的弹性材料制成。导电性是向中间转印鼓37和记录头 61施加电压和电流所需要的功能。
水排斥性是表示将水溶性记录液从中间转印鼓37的表面层转印至纸的容易程度的指数，水排斥性越高，转印比越高。然而，随着水排斥性增高，变得难以保留记录液，这导致起珠。
弹性是转印法所需的功能。具体而言，当中间转印鼓37的表面层沿着纸张的纤维变形时，纸张和中间转印鼓37之间的接触面积增大，从而可实现高的转印比。为了进行低压转印法，选择具有一定水平的柔软度的材料用于形成表面层。
可满足上述功能的材料的实例是通过在橡胶材料诸如氟有机硅橡胶、苯基有机硅橡胶、含氟橡胶、氯丁二烯橡胶、腈橡胶、腈丁二烯橡胶和异戊二烯橡胶等中混合诸如碳黑、 碳纳米管、金和银等金属颗粒形成的导电橡胶。为了提高导电性，可增加导电颗粒。然而，若在表面上导电颗粒的密度是高的，则可能降低水排斥性。
至少在支撑体和表面层的厚度方向上提供导电性。(支撑体和表面层的)表面方向可具有绝缘的各向异性的导电性。
导电颗粒与用于形成图像的约20μπι至50μπι的点相比是足够小的。小于或等于 O. I μ m的导电颗粒是足够小的。
导电颗粒可包括硅油以提高水排斥性，并且表面层可以是或者单层结构或者多层结构。体积性质和表面性质优选如下所述。
导电橡胶的体积电阻率小于或等于IO4 Ω · cm，优选小于或等于IO2 Ω · cm。
水排斥性对应于大于或等于60度、优选大于或等于80度的水反退接触角。硬度小于或等于60、优选小于或等于40，根据JIS-A (日本工业标准)。
表面层的厚度为约O. Imm至Imm,更优选O. 2mm至O. 6mm。
记录头61需要是导电的，至少接触液体的部件是导电的。记录头61与中间转印鼓 37之间的间隙是50 μ m至300 μ m、更优选100 μ m至200 μ m。若间隙大于或等于200 μ m， 依据记录液的类型和喷射方法，液柱24a由于记录液的表面张力可在形成桥形物之前在喷嘴61b的附近分开，进而形成常规的液滴。
因此，不能在记录头61与中间转印鼓37之间形成桥形物。同时，若间隙小于或等于50 μ m，则可能不能保持该间隙。
下面的描述通过参照未使用中间转印体将图像直接记录在记录目标材料(记录介质)上的方法的实例进行。
借助该方法,可通过使记录纸的pH低于记录液的pH来形成高品质图像。记录介质优选为普通纸或者具有油墨接收层的记录介质；具有油墨接收层的记录介质是尤其优选的。
当从记录头61喷射出的记录液粘附至表面的pH值低于7. O的酸性记录介质时， 记录液中存在的稳定络合物变成不稳定，多价金属离子从多价金属离子的水溶性络合物中释出。
释出的金属离子通过与记录液中存在的阴离子聚合物交联增大了记录液的厚度， 因此可形成闻品质的图像。
通过提供用于将改变记录液的pH的反应液体施加至记录介质上的施用单元,可实现闻品质图像。
在该方法中，反应液体是pH低于7的酸性液体。当该反应液体接触记录液时，记录液的PH降低，结果如上所述，记录液变得更厚。
当将记录液和反应液体施加于记录介质上时,优选在记录介质的表面上首先施加反应液体然后施加记录液。
此外，反应液体可通过从记录头中喷射反应液体进行施加，或者通过使用辊来将反应液体施加于记录介质的前表面上进行施加，尽管并不限于此。
此外，反应液体优选是含水的，并且pH调节剂可与记录液相同。此外，可根据需要使用添加剂诸如PH缓冲液、表面活性剂、粘度改性剂、防腐剂、抗氧化剂和腐蚀控制剂。
下文对本发明的实施例进行具体说明。
实施例I
制备具有下面配置的记录液。(黑色记录液) 活性黑 5:4.0wt% 烧基聚氧乙烯醚硫酸钠(sodium polyoxyethylene alkyl ether sulfate) 2. 0
质量％ 脲15. 0 质量 ％ 甘油5.0质量％ 2-吡咯烷酮0. 5质量％ 1，2~ 羊_■醇0. 5 质量 ％ 硝酸四甲基铵3wt% 氨三乙酸0. 2wt% 氢氧化钙() 06wt% 氢氧化钠0. 04wt% 海藻酸钠(ULV-L3G,由 KIMICA Corporation 制造)3. 0wt% 蒸馏水余量对于黄色记录液、青色记录液和品红记录液,分别使用活性黄18、活性蓝21和活 性红6作为着色剂代替黑色记录液的活性黑5。在制备上述物质后，用具有0. 8 y m的平均孔径的膜过滤器进行加压过滤。然后，制备如图4中所示的包括一组线型记录头13Y、13C、13M和13BK(或者通称 为“13”)、中间转印辊11、压力辊15和清洁单元12的评价装置。中间转印棍11的支撑体是直径20mm、长度250mm的招毛还管(aluminum raw pipe)。铝毛坯管具有在其外周上形成的导电有机硅橡胶层。导电有机硅橡胶层的体积电 阻率为5Q cm，厚度0. 2mm。中间转印辊11按200mm/s以顺时针方向转动。压力棍15以20kgf/cm2的载荷压着中间转印棍11，并且根据中间转印棍11的 转动以逆时针方向转动。具有金属制成的喷嘴板的线型记录头13(可商购的喷墨打印机 GX5000,由Ricoh Company, Ltd.制造)以约100 u m的间隙与中间转印棍11的表面隔离。此外，连接电源(未示出)，用于在线型记录头13的喷嘴板与中间转印辊11的原 筒管(raw drum pipe)之间提供充足的电流，用于施加200V的电压。此外,通过压电元件 驱动单元(未示出)，可在中间转印辊11的表面上形成任意图案的记录液点。记录片材(型号6200 ；pH6. 3)在中间转印辊11和压力辊15之间穿过从而记录液 点转印至普通纸张(记录片材)的表面上。在与中间转印辊11的表面的移动方向垂直的方向(次扫描方向)约1英寸宽的 带型连续区域中，线型记录头13以在主扫描方向300dpi和在次扫描方向300dpi处形成黑 色的记录液半色调点。调节压电元件驱动单元从而各点为10pl (皮升)。在约1英寸宽的带型连续区域中，借助黑色、黄色、青色和品红的各种组合，以在 主扫描方向300dpi和在次扫描方向300dpi处形成两种颜色的记录液半色调点。将记录液半色调点转印至记录片材上，并评价该片材上的图像的渗色的密度和程 度。参照例1
采用与实施例I相同的记录液。
然后，制备如图5中所示的评价装置，其包括一组线型记录头13Y、13C、13M和13BK以及施用辊32。
施用棍32用于将固定量的处理液35施用于记录片材14上。
制备下面的处理液。
(处理液)
烷基聚氧乙烯醚硫酸钠2. O质量％
IN盐酸水溶液5质量％
蒸馏水余量
图案、记录片材和评价方法与实施例I相同。
参照例2
采用与实施例I相同的记录液。
在参照例2中，未施用参照例I的处理液。
图案、记录片材和评价方法与实施例I相同。
对比例I
采用与实施例I相同的记录液。
在对比例I中，在线型记录头13的喷嘴板与中间转印辊11的原筒管之间施加的电压(如实施例I中所述)为0V。
对比例2
制备具有下面配置的记录液。
(黑色记录液)
活性黑5 :4. 0wt%
烷基聚氧乙烯醚硫酸钠2. O质量％
脲15. O质量％
甘油5. O质量％
2-吡咯烷酮0. 5质量％
1,2-辛二醇0. 5质量％
硝酸四甲基铵3wt%
氨三乙酸0. 2wt%
氢氧化钠0. 02wt%
海藻酸钠(ULV-L3G,由 KIMICA Corporation 制造):3. 0wt%
蒸馏水余量
对于黄色记录液、青色记录液和品红记录液，分别使用活性黄18、活性蓝21和活性红6作为着色剂代替黑色记录液的活性黑5。
在制备上述物质后，用具有O. 8 μ m的平均孔径的膜过滤器进行加压过滤。
评价装置和评价方法与参照例2相同。
在纸张上的图像品质的评价项目是羽化、渗色和起珠。这些项目用三点等级〇、Λ和X进行评价。评价结果示于表I中。
表I
权利要求
1.成像装置，其包括 记录头，其喷射记录液用于形成图像； 中间转印体，其携带由记录液形成的图像，该中间转印体面向所述记录头； 电压施加单元，其在记录头与中间转印体之间施加电压；以及 转印单元，其将所述图像转印至记录目标材料上，其中 所述记录液包括 水， 着色剂， 润湿剂， 包含多价金属离子的水溶性金属络合物， 以及其粘度通过与所述多价金属离子交联而增大的阴离子聚合物，其中调节所述记录液使其具有使所述多价金属离子钝化的pH值。
2.根据权利要求I的成像装置，其中 所述记录液包括电解质组分。
3.根据权利要求2的成像装置，其中 所述电解质组分包括季铵盐。
4.根据权利要求广3中任一项的成像装置，其中 所述着色剂由与氢离子和金属离子不结合或者几乎不与氢离子和金属离子结合的组分制成。
5.根据权利要求4的成像装置，其中 所述着色剂是染料。
6.根据权利要求广5中任一项的成像装置，其中 所述阴离子聚合物包括羧基或其盐。
7.根据权利要求广5中任一项的成像装置，其中 所述阴离子聚合物是多糖或其盐。
8.根据权利要求广5中任一项的成像装置，其中 所述阴离子聚合物是海藻酸或其盐。
9.根据权利要求广8中任一项的成像装置，其中 所述水溶性金属络合物通过氨三乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五乙酸、羟乙基乙二胺三乙酸和羟乙基亚氨基二乙酸或其盐中的至少一种形成。
10.根据权利要求I、中任一项的成像装置，其中 所述多价金属离子是Ca2+、Ba2+、Al3+、Cu2+和Fe3+中的至少一种。
11.根据权利要求广10中任一项的成像装置，其中 所述润湿剂包括脲。
12.根据权利要求f11中任一项的成像装置，其中提供多个所述记录头用于不同颜色。
13.从记录头喷射出以形成图像的记录液，该记录液包含 水， 着色剂，润湿剂， 包含 多价金属离子的水溶性金属络合物， 以及其粘度通过与所述多价金属离子交联而增大的阴离子聚合物，其中调节所述记录液使其具有使所述多价金属离子钝化的PH值。
全文摘要
成像装置具有在记录头和中间转印鼓之间的电压施加单元，其能够活化在喷射的记录液中预先被钝化的多价金属离子，而不需要独立于用于在鼓上充分絮凝的记录液的液体活化剂。当喷射的记录液临时性桥连头和鼓时，记录液通过施加的电压电解立即导致在鼓上产生氢离子，其在记录液中引发下述一系列反应多价金属离子的活化、经活化的多价金属离子和阴离子聚合物之间的交联、以及增加鼓上的粘度。
文档编号B41J2/01GK102985258SQ201180034550
公开日2013年3月20日 申请日期2011年5月2日 优先权日2010年5月12日
发明者铃木亮太, 臼井佑马, 塚本武雄, 佐久间英臣, 长谷川爱乃, 瀬尾学, 折户武志 申请人:株式会社理光