Водные чернила, струйный способ записи, чернильный картридж, блок записи, струйное устройство записи и способ формирования изображения

Водные чернила, струйный способ записи, чернильный картридж, блок записи, струйное устройство записи и способ формирования изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к водным чернилам, которые содержат воду, водорастворимый органический растворитель и пигмент. В частности, изобретение относится к водным чернилам, которые могут быть применены в способах записи и в устройстве записи, использующих струйный способ, то есть струйные способы записи (способы формирования изображения или способы записи), и к струйным способам записи, чернильному картриджу, блоку записи, струйному устройству записи и способу формирования изображения, в которых используют водные чернила.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Общеизвестно, что чернила, которые содержат пигменты в качестве окрашивающих веществ (пигментные чернила) формируют изображения, имеющие хорошую стойкость, такую как водоустойчивость или светопрочность. За последние годы были предложены различные методы для повышения плотности печати изображения, формируемого с применением таких чернил, и при записи цветных изображений, у которых непосредственно соприкасаются области различных цветов, более эффективно достигается предотвращение смешения цветов (расплывание) на граничных областях соответствующих цветных изображений.

Для достижения значительного увеличения плотности изображения предложено, например, использовать чернила, содержащие самодиспергируемую углеродную сажу и особую соль (смотрите, например, Japanese Patent Application Laid-open No. 2000-198955). Предложен также способ, в котором чернила для струйной записи, представляющие собой композицию пигмента, тонкодисперсных полимерных частиц, водорастворимого органического растворителя и воды, и водный раствор, содержащий соль поливалентного металла, наносят на носитель записи, и композиция чернил взаимодействует с водным раствором соли поливалентного металла с формированием высококачественного изображения (смотрите, например, Japanese Patent Application Laid-open No. 2000-63719). В обоих этих способах пигмент, присутствующий в чернилах, находится в диспергированном состоянии, и принудительно вызывается его флокуляция на поверхности носителя записи, что предотвращает проникновение пигмента в носитель записи и позволяет получать изображения, имеющие значительно более высокую плотность и без расплывания.

Кроме того, так как вызывают флокуляцию пигмента в пигментных чернилах на носителе записи, он остается на поверхности носителя записи. В частности, при применении пигментных чернил для печати изображения на обычной бумаге может возникать явление расплывчатости при интенсивном царапании поверхности печати даже после истечения достаточного времени после окончания печати, или расплывчатость печати может возникать в случае, когда что-либо написано маркером на основе водных чернил на уже напечатанном изображении. То есть недостатком пигментных чернил является их низкая стойкость к царапанию и к маркеру. Ранее был предпринят ряд усилий в целях улучшения стойкости к царапанию. Например, было предложено повышать стойкость к царапанию путем добавления водорастворимой эмульсии к пигментным чернилам самодиспергируемого типа (смотрите, например, Japanese Patent Applications Laid-open Nos. H03-56573, 2001-329199 и 2001-329200).

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако согласно исследованиям, проведенным авторами настоящего изобретения, было обнаружено, что в вышеназванных способах, в связи с флокуляцией пигментных частиц на носителе записи, область покрытия поверхности красящим веществом (которую называют "степенью покрытия поверхности") может быть недостаточна при сопоставлении с объемом капли чернил. Это означает, что в вышеприведенных способах требуется большее количество наносимых чернил для достижения такой же плотности изображения, которое достигается при применении пигментных чернил, в которых традиционный пигмент диспергирован с помощью полимерного диспергирующего средства или другого подобного средства. В связи с этим есть необходимость в улучшении этих способов. Известен также способ, при помощи которого изготавливают чернила, которые значительно проникают в носитель записи при обеспечении большей степени покрытия поверхности, даже при малых объемах капель чернил. Однако когда получаемые чернила обладают высокой проницаемостью, они могут проникать не только на поверхность носителя записи, но также внутрь носителя записи, тем самым делая невозможным достижение достаточной плотности изображения.

Авторы настоящего изобретения изучили преимущества и недостатки индивидуальных традиционных чернил и проанализировали характерные особенности самих изображений. В результате, было обнаружено, что при более высокой концентрации красящего вещества в чернилах оно оказывается в избытке на поверхности носителя записи, и формируемые точки становятся визуально более неоднородными, или красящее вещество проникает внутрь носителя записи, в результате чего оно бесполезно расходуется без участия в формировании цвета.

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что может быть решена, по меньшей мере, одна из вышеназванных технологических проблем, и это позволит получать изображение, превосходящее по качеству те, которые формируются в традиционных случаях. Проблемы, выявленные авторами настоящего изобретения, приведены ниже. Целью настоящего изобретения является решение, по меньшей мере, одной из следующих проблем.

(1) Проблема, заключающаяся в том, что при инициировании на поверхности носителя записи флокуляции пигмента, присутствующего в чернилах в диспергированном состоянии, область поверхности покрытия красящим веществом носителя записи (которую называют "степенью покрытия поверхности") является недостаточной в сопоставлении с объемом капли чернил, и, следовательно, для того, чтобы достигнуть той же самой плотности изображения, необходимо наносить чернила в большем количестве.

(2) Проблема, заключающаяся в том, что при получении чернил с высокой проницаемостью чернила могут проникать не только на поверхность носителя записи, но также вглубь носителя записи, что не дает возможности распределяться красящему веществу на поверхности носителя записи и ее окрестности при высокой концентрации и не позволяет достигать высокой плотности изображения.

Поэтому целью настоящего изобретения является разработка в качестве пигментных чернил водных чернил, которые имеют достаточно большую степень покрытия поверхности, даже тогда, когда используется небольшое количество капель чернил, и могут формировать изображения, имеющие высокую плотность печати, и, кроме того, имеют более высокую стойкость при хранении.

Другой целью настоящего изобретения является разработка водных чернил, позволяющих достигать более высокую стойкость к царапанию, в результате добавления водорастворимого полимера к водным чернилам вышеупомянутого состава.

Еще одной целью настоящего изобретения является разработка водных чернил, которые имеют достаточно большую степень покрытия поверхности даже при использовании небольшого количества капель чернил, а также могут формировать изображения с высокой плотностью печати в способе формирования изображения, включающем стадию нанесения на носитель записи водных чернил, содержащих пигмент, и стадию нанесения на носитель записи реакционной жидкости, способной вызывать разрушение дисперсии пигмента в водных чернилах при контакте с водными чернилами (далее этот способ также часто называют "двухжидкостной системой").

Дополнительной целью настоящего изобретения является разработка набора водные чернила/реакционная жидкость, струйного способа записи, чернильного картриджа, узла записи и струйного устройства записи, в которых применяются водные чернила, имеющие вышеупомянутый состав.

Дополнительной целью настоящего изобретения является разработка способа формирования изображения, который может эффективно препятствовать смешению цветов (расплыванию) на граничащих областях изображений соответствующего цвета при записи на обычной бумаге, когда области цветных изображений с отличающимися друг от друга цветами непосредственно примыкают друг к другу.

Достигаемые настоящим изобретением вышеназванные цели описаны ниже. А именно, водные чернила по варианту осуществления настоящего изобретения являются водными чернилами, которые включают в себя, по меньшей мере, воду, несколько водорастворимых органических растворителей и красящее вещество, где красящее вещество является пигментом, содержащим пигментную частицу, имеющую, по меньшей мере, одну ионогенную группу, связанную с поверхностью пигментной частицы непосредственно или через другую атомную группу, и где несколько водорастворимых органических растворителей включают в себя благоприятную среду или благоприятные среды для пигмента и неблагоприятную среду или неблагоприятные среды для пигмента, и где неблагоприятная среда совершенно или практически не сольватирует пигмент, и где ионогенная группа совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в неблагоприятной среде, и где водорастворимый органический растворитель, который проявляет максимальное значение для Ka среди соответствующих значений Ka для водорастворимых органических растворителей, определяемых методом Бристоу (Bristow method), является неблагоприятной средой.

Водные чернила по другому варианту осуществления настоящего изобретения являются также водными чернилами, которые включают в себя, по меньшей мере, воду, несколько водорастворимых органических растворителей и красящее вещество, где красящее вещество является пигментом, содержащим пигментную частицу, имеющую, по меньшей мере, одну ионогенную группу, связанную с поверхностью пигментной частицы непосредственно или через другую атомную группу, и где множество водорастворимых органических растворителей включает в себя благоприятную среду или благоприятные среды для пигмента и неблагоприятную среду или неблагоприятные среды для пигмента, и где неблагоприятная среда совершенно или практически не сольватирует пигмент, и где ионогенная группа совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в неблагоприятной среде, и где водорастворимый органический растворитель, который проявляет максимальное значение для Ka среди соответствующих значений Ka для водорастворимых органических растворителей, определяемых методом Бристоу (Bristow method), является неблагоприятной средой, и где чернила дополнительно содержат водорастворимый полимер, который совершенно или практически не адсорбируется на пигменте.

Водные чернила по другому варианту осуществления настоящего изобретения являются водными чернилами, которые применяют в способе формирования изображения, включающем в себя стадию нанесения на носитель записи водных чернил, содержащих пигмент, и стадию нанесения на носитель записи реакционной жидкости, способной вызывать нестабильное состояние дисперсии пигмента в водных чернилах при контакте с водными чернилами, в котором водные чернила, имеющие вышеупомянутый состав, используют в качестве водных чернил.

Способ формирования изображения по другому варианту осуществления настоящего изобретения является способом формирования изображения, в котором осуществляется запись с помощью струйного способа записи на носителе записи путем применения черных чернил и, по меньшей мере, одних цветных чернил, в котором водные чернила, имеющие вышеупомянутый состав, применяют в качестве черных чернил, и в котором при формировании изображения, состоящего из изображения, сформированного с помощью черных чернил, и изображения, сформированного с помощью цветных чернил, которые непосредственно примыкают друг к другу, осуществляется прогон для нанесения черных чернил для формирования изображения, и затем прогон осуществляется для нанесения цветных чернил на область, где изображение уже было сформировано с помощью предшествующего прогона.

По настоящему изобретению могут быть предложены водные чернила, которые, в качестве пигментных чернил, имеют достаточно большую степень покрытия поверхности даже при использовании небольшого количества капель чернил и могут формировать изображения с высокой плотностью печати и дополнительно имеют лучшую стойкость при хранении. По другому варианту осуществления настоящего изобретения могут быть предложены водные чернила, которые в дополнение к вышеназванным эффектам имеют более высокую стойкость к царапанию. По еще одному варианту осуществления настоящего изобретения предлагаются водные чернила, которые имеют достаточно большую степень покрытия поверхности даже при использовании небольшого количества капель чернил и могут формировать изображения с высокой плотностью печати также в случае системы, в которой реакционную жидкость, способную разрушать состояние дисперсии пигмента в водных чернилах, фиксируют на носителе записи, а затем для формирования изображения водные чернила наносят на ту часть, на которую реакционная жидкость уже была нанесена. По настоящему изобретению в силу использования таких водных чернил может быть также предложен струйный способ записи, с помощью которого можно формировать высококачественные изображения с высокой плотностью печати при использовании небольшого количества чернил. По настоящему изобретению могут также быть предложены чернильный картридж, блок записи и струйное устройство записи, в которых применяют такие водные чернила. По настоящему изобретению может быть дополнительно предложен способ формирования изображения, который способен эффективно препятствовать возникновению смешения цветов (расплыванию) на граничных областях изображений соответствующих цветов при записи на обычной бумаге непосредственно примыкающих друг к другу областей цветных изображений, имеющих цвета, отличающиеся друг от друга.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан вертикальный разрез головки записи.

На фиг. 2 показан вертикальный разрез головки записи.

На фиг. 3 показан в перспективе внешний вид головки записи, где головка записи, показанная на фиг. 1, установлена в многорежимное состояние.

На фиг. 4 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий пример струйного устройства записи.

На фиг. 5 показан вертикальный разрез чернильного картриджа.

На фиг. 6 приведен вид в перспективе, иллюстрирующий пример блока записи.

На фиг. 7 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 8 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 9 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 10 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 11 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 12 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 13 приведен вид, иллюстрирующий пример конструкции головки записи.

На фиг. 14A, 14B, 14C и 14D приведены виды для схематической иллюстрации того, что происходит с каплей чернил, когда она воздействует на поверхность носителя записи.

На фиг. 15 схематически приведен вид сбоку в разрезе, иллюстрирующий пример струйного устройства записи.

ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение описано более подробно путем приведения предпочтительных вариантов осуществления настоящего изобретения.

Сначала в настоящем изобретении описаны понятия неблагоприятной среды и благоприятной среды. Детальные их определения приведены далее. Когда используемый в качестве красящего вещества пигмент включает пигментную частицу, имеющую, по меньшей мере, одну ионогенную группу, связанную с поверхностью пигментной частицы непосредственно или через другую атомную группу, водорастворимый органический растворитель, в котором стабильность дисперсии содержащегося в нем пигмента является высокой, и водорастворимый органический растворитель, в котором стабильность дисперсии содержащегося в нем пигмента является низкой, определяют в качестве благоприятной среды и неблагоприятной среды, соответственно. Также пигмент и неблагоприятная среда взаимно характеризуются тем, что неблагоприятная среда совершенно или практически не сольватирует пигмент, и ионогенная группа пигмента совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в неблагоприятной среде.

Отличительным признаком настоящего изобретения является то, что водорастворимые органические растворители, которые содержатся в водных чернилах вместе с пигментом и предназначены для диспергирования пигмента, подразделяют на растворители, проявляющие себя в качестве описанной выше неблагоприятной среды, и растворители, проявляющие себя в качестве благоприятной среды. Тогда, в результате использования такого состава могут быть эффективно получены изображения без явления расплывания даже на обычной бумаге, на которой возникли бы различные проблемы при формировании изображения при применении обычных водных чернил, и, кроме того, могут быть получены водные чернила, которые имеют достаточно большую степень покрытия поверхности даже при нанесении чернил в небольшом количестве, что позволяет сформировать изображение с высокой плотностью печати. Также, при применении таких водных чернил может быть достигнуто повышение скорости печати, уменьшение размеров устройства записи и уменьшение эксплуатационных затрат, включающих в себя затраты на расходные материалы, и кроме того, формируемые изображения могут иметь лучшую прочность, может быть достигнута значительно более высокая плотность изображения, и могут быть сформированы высококачественные изображения. Авторы настоящего изобретения обнаружили, что можно достигнуть обозначенных положительных эффектов, и создали настоящее изобретение.

Водные чернила по настоящему изобретению являются чернилами, которые включают в себя, по меньшей мере, воду, несколько водорастворимых органических растворителей и красящее вещество, в которых красящим веществом является пигмент, содержащий пигментную частицу, имеющую, по меньшей мере, одну ионогенную группу, связанную с поверхностью пигментной частицы непосредственно или через другую атомную группу, и водорастворимые органические растворители включают в себя благоприятную среду или благоприятные среды для пигмента, и неблагоприятную среду или неблагоприятные среды для пигмента, где неблагоприятная среда совершенно или практически не сольватирует пигмент, и ионогенная группа совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в неблагоприятной среде. Когда такие водные чернила применяют в качестве чернил, смешивают в заданной пропорции воду, водорастворимые органические растворители, имеющие благоприятную среду и неблагоприятную среду для пигмента, и пигмент, и дисперсия пигмента остается стабильной.

Механизм формирования изображения

Далее описан механизм формирования изображения в настоящем изобретении путем приведения примера. Когда водные чернила по настоящему изобретению наносят на носитель записи, в частности обычную бумагу, и на ней печатают изображения, считается, что может быть получена очень хорошая плотность изображения и качество печати по причинам, заявленным выше.

А именно, как показано на фиг. 14A, когда каплю чернил 1301 по настоящему изобретению наносят на носитель записи 1300, который представлен в качестве примера обычной бумагой, и на ней печатают изображение, мгновенно после соприкосновения чернил с носителем записи начинает изменяться соотношение i) воды в чернилах, ii) благоприятной среды и неблагоприятной среды для пигмента и iii) пигмента. Более конкретно, как показано на фиг. 14A и 14B, после того как капля чернил 1301 соприкасается с поверхностью носителя записи 1300, чернила фиксируются на носителе записи. Как только они зафиксировались, сначала, при испарении воды, неблагоприятная среда 1307, имеющая высокое значение Ka среди водорастворимых органических растворителей в чернилах, диффундирует в форме, близкой к правильному кругу, в окрестности поверхности носителя записи, и начинает формироваться чернильная точка.

На фиг. 14B, 14C и 14D показана схематичная иллюстрация того, что происходит с чернилами до того, как они будут зафиксированы в результате их контакта с поверхностью носителя записи 1300. Учитывая то, как в этом случае расширяется чернильная точка, считают, что концентрация неблагоприятной среды становится выше на внешней границе 1302 точки при контакте части чернил с бумагой, по сравнению с концентрацией в центральной части 1303 точки. В результате, чернильная точка диффундирует в близлежащую поверхность носителя записи в форме, близкой к правильному кругу, и, в процессе этой диффузии, концентрация неблагоприятной среды 1307 резко возрастает по отношению к пигменту. В результате, на внешней границе 1302 проникающей жидкости пропорция неблагоприятной среды для пигмента резко возрастает, и неблагоприятная среда практически не сольватирует пигмент, и ионогенная группа пигмента практически не подвергается ионной диссоциации в водорастворимых органических растворителях. Следовательно, дисперсия пигмента становится нестабильной, что является причиной флокуляции или разрушения дисперсии. Следовательно, чернильная точка диффундирует с границей практически правильной круглой формы на поверхности носителя записи (смотрите фиг. 14B), и это приводит к тому, что пигмент 1304 остается на поверхности носителя записи 1300, так что создается видимость, как будто бы край пигмента образован на части внешней границы точки. Таким образом, формируется точка пигмента правильной круглой формы и в таком виде становится фиксированной на поверхности носителя записи (смотрите фиг. 14C). В этот момент времени формирование точки пигмента завершается, но водорастворимые органические растворители и вода 1306 в чернилах радиально расширяются при дальнейшем протекании диффузии. А именно, после того как формирование точки пигмента заканчивается, водорастворимые органические растворители и вода 1306 в чернилах также диффундируют в близлежащую поверхность носителя записи. В дальнейшем, из-за испарения и проникновения водорастворимых органических растворителей в центральную часть 1303 с высоким содержанием благоприятной среды, также происходит осаждение пигмента на этой части, в силу чего формируется точка 1305. Изображение, сформированное с помощью способа, описанного выше, может иметь достаточно большую степень покрытия поверхности даже при использовании небольшого количества капли чернил, высокую плотность изображения и высокое качество при предотвращении расплывания.

Как различать благоприятную среду и неблагоприятную среду

Согласно вышезаявленному предполагаемому механизму благоприятной средой и неблагоприятной средой, используемой в настоящем изобретении, считают среду, которая может или не может, соответственно, сохранять состояние дисперсии пигмента. Соответственно, когда выбирают благоприятную среду и неблагоприятную среду при приготовлении водных чернил по настоящему изобретению, предпочтительно заранее знать, в какой мере дисперсионное состояние используемого пигмента является стабилизированным, и выбирать среду на основе полученного результата. Далее, относительно эффекта настоящего изобретения, авторы настоящего изобретения провели различные исследования по критериям оценки благоприятной среды и неблагоприятной среды, которые обуславливают эффект настоящего изобретения. В результате, они обнаружили, что эффективным является метод для оценки, описанный ниже.

Сначала приготавливают раствор дисперсии пигмента, который содержит 50 мас.% каждого водорастворимого органического растворителя, подвергаемого оценке, и 45 мас.% воды, и также содержит 5 мас.% используемого в чернилах пигмента. Затем приготовленный таким образом раствор дисперсии хранят при 60°C в течение 48 часов, и раствор, в котором средний размер частицы пигмента в растворе дисперсии был больше, чем средний размер частицы пигмента в водном растворе дисперсии, содержащим 5 мас.% пигмента и 95 мас.% воды, определяли как неблагоприятную среду, и раствор, в котором средний размер частицы пигмента в растворе дисперсии не изменялся или становился меньше - как благоприятную среду.

В частности, оценка, является ли используемый водорастворимый органический растворитель благоприятной средой или неблагоприятной средой для конкретного пигмента, проводится следующим образом. Сначала готовят два типа растворов дисперсии: раствор дисперсии A конкретного пигмента и водный раствор дисперсии B конкретного пигмента, каждый из которых содержит оцениваемый водорастворимый органический растворитель.

Раствор дисперсии A: Раствор дисперсии пигмента, имеющий состав, в котором концентрация оцениваемого водорастворимого органического растворителя составляет 50 мас.%, концентрация пигмента составляет 5 мас.% и концентрация воды составляет 45 мас.%.

Водный раствор дисперсии B: Водный раствор дисперсии, имеющий состав, в котором концентрация пигмента составляет 5 мас.% и концентрация воды составляет 95 мас.%.

Далее, вышеприведенный раствор дисперсии A хранят при 60°C в течение 48 часов, и затем охлаждают до обыкновенной температуры, и измеряют средний размер частицы пигмента в полученном растворе дисперсии A с помощью волоконно-оптического анализатора крупности частиц (торговая марка: FPAR-1000; производимого фирмой Otsuka Electronics Co., Ltd.). Также вышеприведенный водный раствор дисперсии B не хранят при нагревании и в этом состоянии измеряют средний размер частицы пигмента с помощью волоконно-оптического анализатора крупности частиц так же, как и в вышеприведенном определении. Затем, значения среднего размера частицы соответствующих пигментов в вышеприведенных растворе дисперсии A и водном растворе дисперсии B обозначают как размер частицы (A) и размер частицы (B), и на основе этих значений проводят различия между благоприятной средой и неблагоприятной средой, согласно следующим определениям.

- Неблагоприятная среда: когда размер частицы (A) является большим, чем размер частицы (B), оцениваемый водорастворимый органический растворитель определяют как неблагоприятную среду.

- Благоприятная среда: когда размер частицы (A) является равным или меньшим, чем размер частицы (B), оцениваемый водорастворимый органический растворитель определяют как благоприятную среду.

Используя благоприятную среду и неблагоприятную среду, оцененные таким способом, были приготовлены чернила с составом по настоящему изобретению. В результате удалось подтвердить достижение хороших результатов, заявленных ранее.

Определение сольватации и ионной диссоциации

Далее, для случая пигмента и неблагоприятной среды приводится объяснение по поводу того, почему неблагоприятная среда совершенно или практически не сольватирует пигмент и, по меньшей мере, одна ионогенная группа, прикрепленная к поверхностям пигментных частиц непосредственно или через другую атомную группу, совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в неблагоприятной среде.

Одним фактором диспергирования пигментных частиц является кулоновское отталкивание, обусловленное ионной диссоциацией. В пигменте поверхности пигментных частиц, на которых, по меньшей мере, одна ионогенная группа прикреплена непосредственно или через другую атомную группу, ионогенная группа подвергается ионной диссоциации в среде, и в силу этого пигментные частицы электростатически заряжаются, и сила кулоновского отталкивания, возникающая в результате этого, становится одним фактором диспергирования пигментных частиц в среде. Одним из показателей такой ионной диссоциации является сила притяжения, действующая между ионами в среде. Когда два электрических заряда q₁ и q₂, имеющие отличающиеся друг от друга полярности, расположены на точках, разделенных расстоянием r, в среде, имеющей относительную диэлектрическую постоянную γ_r по отношению к диэлектрической постоянной в вакууме γ₀, известно, что сила притяжения F, действующая на два электрических заряда, будет выражаться следующим уравнением (1).

Уравнение (1)

Здесь считается, что вышеприведенное уравнение (1) также применимо к ионогенной группе, прикрепленной к поверхностям пигментных частиц. С увеличением этой силы притяжения F расстояние между ионом и его противоионом становится короче, или ионы взаимно полностью превращаются в ионную связь, так что сила кулоновского отталкивания ослабевает из-за снижения величины заряда пигментных частиц или сжатия двойного электрического слоя, и дисперсия пигментных частиц становится нестабильной. Затем, в случае когда используют водорастворимый органический растворитель, имеющий небольшую относительную диэлектрическую постоянную γ_r по отношению к диэлектрической постоянной в вакууме γ₀, очевидно, что межионная сила притяжения между ионами ионогенной группы, прикрепленной к поверхностям пигментных частиц, возрастает, ионогенная группа пигмента практически не подвергается ионной диссоциации в водорастворимых органических растворителях, и диспергируемость пигментных частиц из-за силы кулоновского отталкивания понижается.

Однако было трудно объяснить диспергируемость пигментов только на основе степени диссоциации ионогенных групп в зависимости от растворителя.

Соответственно, в качестве другого фактора, который влияет на дисперсию пигментных частиц, авторы настоящего изобретения обратили внимание на сольватацию пигмента средой. Сольватация, упоминаемая в настоящем изобретении, является сродством растворителя к пигменту и зависит от того, как много на пигменте имеется мест, обладающих сродством к среде. Примеры мест, обладающих сродством к среде, могут включать места на поверхности пигментной частицы, к которым ионогенная группа не присоединена. Например, там, где группы, включающие ионогенные группы, присоединены к поверхностям пигментных частиц с высокой плотностью, места на поверхности пигментных частиц, обладающие сродством к среде, подвергаются воздействию (непокрыты) в небольшой области, и, как предполагалось, среда может сольватировать пигмент с трудом из-за совместного влияния, обусловленного пространственным затруднением, вследствие ионогенных групп, которыми покрыты поверхности пигментных частиц при высокой плотности, которое приводит к понижению диспергируемости пигмента.

Когда применяется в водных чернилах комбинация водорастворимых органических растворителей с таким пигментом, в которых дисперсия вследствие кулоновского отталкивания происходит в результате ионной диссоциации ионогенной группы пигмента, и дисперсия вследствие сольватации пигмента средой совершенно или практически не происходит, изображения формируются на основе способа, описанного ранее. Поэтому могут быть получены изображения с высокой плотностью печати и отсутствием расплывания.

Ниже описан пример метода оценки того, что водорастворимый органический растворитель совершенно или практически не сольватирует пигмент, и ионогенная группа пигмента совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в водорастворимых органических растворителях, то есть пигмент не диспергируется в водорастворимом органическом растворителе.

Сначала пигмент подготавливают для использования в случае, когда у пигмента, включающего пигментную частицу, имеющую, по меньшей мере, одну ионогенную группу, связанную с поверхностью пигментной частицы непосредственно или через другую атомную группу, ионогенная группа пигмента не подвергается ионной диссоциации. Если такой пигмент имеется в наличии и соответствует вышеназванным условиям, то он может быть использован в процессе приготовления пигмента. Если он находится в форме раствора дисперсии пигмента или чернил, в которых пигмент диспергирован в состоянии, когда уже произошла ионная диссоциация, для получения пигмента с не подвергшейся ионной диссоциации ионогенной группой, сохраняемого в твердом состоянии, удаляют другие компоненты, такие как среда, промывкой, испарением или другими подобными методами. В частности, являются эффективными ультрафильтрация или центрифугирование и сушка, или другие подобные методы под пониженным давлением и при повышенной температуре. Предпочтительно, чтобы полученный пигмент можно было постоянно превращать в порошок с помощью ступки или другого аналогичного приспособления.

Затем измельченный пигментный продукт, полученный, как описано выше, добавляют к различным типам водорастворимых органических растворителей в концентрации 0,05 мас.% с последующим перемешиванием в течение 1 часа. При этом могут быть также комбинации водорастворимых органических растворителей с пигментом, в которых может быть визуально установлено четкое разделение фаз твердое-жидкость. Такая комбинация, в случае которой произошло разделение фаз твердое-жидкость, может быть оценена как комбинация, в которой водорастворимый органический растворитель совершенно или практически не сольватирует пигмент, и ионогенная группа пигмента совершенно или практически не подвергается ионной диссоциации в водорастворимом органическом растворителе, то есть комбинация, в которой пигмент не диспергирован в водорастворимом органическом растворителе.

Для того чтобы проводить оценку с большей достоверностью, далее может быть сделано следующее. Для того чтобы пигмент, практически не диспергирующийся в водорастворимом органическом растворителе, мог в достаточной степени осесть, смеси пигмента и водорастворимого органического растворителя дают возможность отстояться. Условия, при которых проводят отстаивание, зависят от вязкости и других аналогичных свойств растворителя, и в качестве стандарта можно использовать обычную температуру и период времени 100 часов. После этого осторожно отбирают 50 мас.% верхней части жидкой фазы, и собранную жидкую фазу фильтруют для удаления плавающих в ней крупных частиц. Размер пор микрофильтра, используемого для фильтрации, может быть определен в зависимости от размера частицы пигмента. В качестве стандарта он может быть в 10 раз больше среднего размера частицы пигмента в водной дисперсии. После этого измеряют концентрацию пигмента, содержащегося в полученном фильтрате (растворе дисперсии красящего вещества в растворителе).

В качестве примера методов измерения концентрации пигмента можно использовать измерение на основе поглощения. В частности, измерение проводят следующим образом. К водному раствору дисперсии красящего вещества, в котором красящее вещество диспергировано в воде при известной концентрации (Ck мас.%), добавляют чистую воду в заданном количестве для разбавления последнего с заданной степенью разбавления и измеряют поглощение при 550 нм. Измеренное значение этого поглощения обозначают как (ABS1). Далее, раствор дисперсии красящего вещества в растворителе, в котором собираются определять концентрацию, разбавляют чистой водой при такой же степени разбавления, как и выше, где также измеряют поглощение при 550 нм. Измеренное значение этого поглощения обозначают как (ABS2). В результате, концентрацию красящего вещества в растворе дисперсии красящего вещества в растворителе вычисляют согласно следующему выражению (2).

Выражение (2)

Концентрация красящего вещества в растворе дисперсии красящего вещества в растворителе (мас.%) =

[Ck x (ABS2)]/(ABS2).

Используя отношение концентрации красящего вещества в растворе дисперсии красящего вещества в растворителе, определенное, как показано выше, к исходной концентрации красящего вещества (0,05 мас.% в вышеприведенном примере) в смеси красящего вещества и водорастворимого органического растворителя, содержание (%) дисперсии красящего вещества в растворителе определяется по представленному следующему выражению (3).

Выражение (3)

Содержание дисперсии красящего вещества в растворителе (%) = [(концентрация красящего вещества в растворе дисперсии красящего вещества в растворителе)/(исходная концентрация красящего вещества)] × 100.

В отношении с