水性墨、墨盒和喷墨记录方法技术

本发明专利技术涉及水性墨、墨盒和喷墨记录方法。喷墨记录用水性墨包含颜料和聚氨酯树脂。聚氨酯树脂包括分别源自多异氰酸酯、不具有酸基的多元醇、具有酸基的多元醇和伯一元醇的单元，其基于存在于聚氨酯树脂的分子末端并且源自具有酸基的多元醇的单元的酸值为20mgKOH/g以下，并且由源自多异氰酸酯和伯一元醇的单元形成的氨基甲酸酯键占据聚氨酯树脂中的氨基甲酸酯键和脲键的总量的比例(mol％)为5mol％以上且20mol％以下。

Water-based ink, cartridge and ink-jet recording methods

The invention relates to water-based ink, ink cartridge and inkjet recording method. Inkjet recording ink contains pigment and polyurethane resin. The polyurethane resin consists of a unit derived from polyisocyanate, polyols that do not have an acid group, an acid based polyol and a primary alcohol, which is based on the acid value of the unit that exists at the terminal of the polyurethane resin and originates from the polyol with an acid group of 20mgKOH/g, and is derived from the polyisocyanate and the primary one yuan. The amino formate bond formed by the unit of alcohol occupies the proportion of the amino acid ester bond and urea bond in the polyurethane resin (mol%) above 5mol% and below 20mol%.

【技术实现步骤摘要】
水性墨、墨盒和喷墨记录方法
本专利技术涉及水性墨、墨盒和喷墨记录方法。
技术介绍
近年来，要求喷墨记录设备和喷墨记录设备用墨同时实现用于应对宽范围的使用者需求的各种性能。即，要求上述设备和墨能够在不依赖记录介质的种类的情况下记录具有高的显色性的图像并且能够在如光泽纸等记录介质上记录具有高的光泽性和图像清晰度的图像。为了改进用颜料墨在如光泽纸或普通纸等记录介质上记录的图像的特性，已经研究了包含聚氨酯树脂的墨(参见日本专利特开No.2006-283009、2011-102335、2012-214712和2016-138227)。日本专利特开No.2006-283009、2011-102335和2016-138227中记载的墨包含利用例如异丁醇或甲醇通过终止反应制备的聚氨酯树脂。日本专利特开No.2012-214712中记载的墨包含包括在分子链末端具有酸基的单元的聚氨酯树脂。本专利技术人再一次研究了上述颜料墨。在日本专利特开No.2006-283009、2011-102335、2012-214712和2016-138227中记载的各墨中，无法以高水平同时实现记录的图像的光泽性和图像清晰度。由此，尚未发现可以记录在满足光泽性和图像清晰度的同时在显色性方面优异的图像的墨。因此，本专利技术提供一种能够记录在光泽性、图像清晰度和显色性方面优异的图像的水性墨。本专利技术还提供使用该水性墨的墨盒和喷墨记录方法。
技术实现思路
本专利技术提供一种包含颜料和聚氨酯树脂的喷墨记录用水性墨。聚氨酯树脂包括分别源自多异氰酸酯、不具有酸基的多元醇、具有酸基的多元醇和伯一元醇的单元。基于存在于聚氨酯树脂的分子末端并且源自具有酸基的多元醇的单元的酸值为20mgKOH/g以下，并且由源自多异氰酸酯和伯一元醇的单元形成的氨基甲酸酯键占据聚氨酯树脂中氨基甲酸酯键和脲键的总量的比例(mol％)为5mol％以上且20mol％以下。参考附图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明显。附图说明图1为示意性示出本专利技术的墨盒的实施方案的截面图.图2A和2B为示意性示出用于本专利技术的喷墨记录方法的喷墨记录设备的实例的图。图2A为喷墨记录设备的主要部分的透视图，和图2B为头盒的透视图。具体实施方式现在将参考实施方案更详细地描述本专利技术。本专利技术中，当化合物为盐时，盐可以解离为离子并且可以作为离子存在于墨中，而为了方便表述为“包括盐”。喷墨记录用水性墨可以简称为“墨”。物理性质值为在常温(25℃)下的值，除非另有说明。聚氨酯树脂广义上为使用(多)异氰酸酯合成的树脂。通常用于喷墨记录用水性墨的聚氨酯树脂使用多异氰酸酯和与多异氰酸酯反应的组分(如多元醇或多胺)并且任选地使用交联剂和扩链剂来合成。使用这些组分合成的聚氨酯树脂主要由以下两种链段组成：硬链段和软链段。硬链段由源自如多异氰酸酯、多胺、具有酸基的多元醇、交联剂和扩链剂等具有相对小的分子量的化合物的单元构成。硬链段包括大量的氨基甲酸酯键，并且由于氨基甲酸酯键之间的氢键而使得硬链段部分倾向于以致密的形式存在。相反，软链段由源自如不具有酸基的多元醇等具有相对大的分子量的化合物的单元构成。软链段与硬链段相比不太可能以致密的形式存在。本专利技术人研究了使用包含颜料和聚氨酯树脂的墨记录的图像。结果，表明将聚氨酯树脂添加至墨改进了光泽性和图像清晰度，但是显色性依赖于记录介质的种类而降低。因此，本专利技术人研究了表现出光泽性、图像清晰度和显色性的各机理。关于光泽性，认为如下。由颜料墨记录的图像的光泽性倾向于由于构成图像的颜料层中空隙的产生而降低。这是由以下导致的：图像上的入射光在空隙内散射(内部散射)从而使反射光减少。在水性墨中的聚氨酯树脂以使源自不具有酸基的多元醇的单元的醚键或酯键与水分子水合的方式存在。水合的聚氨酯树脂可以防止颜料在将墨施加至记录介质和使水蒸发的过程中快速聚集。因此，在记录介质上形成的颜料层中的空隙减少，并且即使产生空隙，空隙也填充有聚氨酯树脂，从而减少图像上的入射光的内部散射，使得图像的光泽性改进。关于图像清晰度，认为如下。多异氰酸酯和与多异氰酸酯反应的组分(如多元醇或多胺)之间的反应生成氨基甲酸酯键(-NH-COO-)或脲键(-NH-CO-NH-)。氨基甲酸酯键和脲键中存在的亚氨基(-NH-)与在其它氨基甲酸酯键或脲键中存在的羰基、或者不具有酸基的多元醇的醚键或酯键形成分子间氢键。因此，在多个聚氨酯树脂链之间产生高的相互作用。因此，包含聚氨酯树脂的组合物具有提高的表面能。在由包含颜料和聚氨酯树脂的墨在如光泽纸等记录介质上记录的图像中，各点的表面能高。因此，多个点彼此润湿并且铺展，从而降低点之间的水平差。由此，颜料层表面的凹凸减少，使得图像的图像清晰度改进。关于显色性，认为如下。如上所述，聚氨酯树脂由具有大量的氨基甲酸酯键的硬链段和由例如不具有酸基的多元醇构成的软链段组成。因此，聚氨酯树脂的聚集体具有从宏观的观点可以称为“块(block)”的结构。当不特别设计聚氨酯树脂时，硬链段倾向于高度疏水，并且软链段倾向于高度亲水。另外，在该情况下，聚氨酯树脂的分子链中链段之间的亲水性和疏水性差异根据亲水性基团(酸基)在聚氨酯树脂的分子链中的位置而变化。特别是，具有大的亲水性和疏水性差异的分子链行为像表面活性剂，并且分子链具有提高的渗透性。因此，在一些分子链具有高渗透性和另一些分子链具有低渗透性的分子中，聚氨酯树脂的渗透性变化。在设计为通过使用聚氨酯树脂能够改进光泽性和图像清晰度的已知墨中，设定聚氨酯树脂的含量使得包括预期量的渗透至记录介质的树脂。当使用此类墨在如普通纸等记录介质上记录图像时，与聚氨酯树脂向记录介质的渗透一起颜料也沉入记录介质的内部，这倾向于降低显色性。基于上述状况，本专利技术人研究了如下聚氨酯树脂的结构：即使墨以能够实现充分的光泽性和图像清晰度的量包含该聚氨酯树脂，该聚氨酯树脂也几乎不渗透至记录介质。在研究过程中，发现在许多情况下具有高渗透性的聚氨酯树脂在分子链末端包括“源自具有酸基的多元醇的单元”，并且渗透性通过基于该单元的高酸值的影响而提高。聚氨酯树脂具有硬链段与软链段之间的大的亲水性和疏水性差异并且随着亲水性与疏水性之间的平衡向亲水侧的偏移，倾向于提高渗透性。换言之，为了抑制聚氨酯树脂的渗透性，必要的是减小链段之间的亲水性和疏水性差异和使平衡向疏水侧偏移。为了减小链段之间的亲水性和疏水性差异，必要的是降低基于存在于聚氨酯树脂的分子链末端的“源自具有酸基的多元醇的单元”的酸值。因此，分子链的内部和末端之间的亲水性和疏水性的偏差减小，并且链段之间的亲水性和疏水性差异也减小。另外，聚氨酯树脂在水性墨中的状态主要受存在于聚氨酯树脂的分子链末端的单元影响。例如，如果源自具有酸基的多元醇的单元存在于分子链末端，则聚氨酯树脂倾向于对水性介质具有亲和性。因此，链段之间的亲水性和疏水性之间的平衡可以通过减少存在于分子链的末端的“源自具有酸基的多元醇的单元”而向疏水侧偏移。本专利技术人研究了能够满足这些条件的聚氨酯树脂，结果，发现以下两个要求。第一个要求为将基于存在于聚氨酯树脂的分子末端的“源自具有酸基的多元醇的单元”的酸值降低至20mgKOH/g以下。满足该要求的聚氨酯树脂在分子链末端具有少量的酸基，具有减小的硬链段和软本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性墨，其用于喷墨记录，其特征在于，其包含颜料和聚氨酯树脂，其中所述聚氨酯树脂包括分别源自多异氰酸酯、不具有酸基的多元醇、具有酸基的多元醇和伯一元醇的单元；所述聚氨酯树脂的基于存在于所述聚氨酯树脂的分子末端且源自所述具有酸基的多元醇的单元的酸值为20mgKOH/g以下；和由源自所述多异氰酸酯和所述伯一元醇的单元形成的氨基甲酸酯键占据所述聚氨酯树脂中氨基甲酸酯键和脲键的总量的以mol％计的比例为5mol％以上且20mol％以下。

【技术特征摘要】
2016.12.27 JP 2016-252826;2017.09.06 JP 2017-171451.一种水性墨，其用于喷墨记录，其特征在于，其包含颜料和聚氨酯树脂，其中所述聚氨酯树脂包括分别源自多异氰酸酯、不具有酸基的多元醇、具有酸基的多元醇和伯一元醇的单元；所述聚氨酯树脂的基于存在于所述聚氨酯树脂的分子末端且源自所述具有酸基的多元醇的单元的酸值为20mgKOH/g以下；和由源自所述多异氰酸酯和所述伯一元醇的单元形成的氨基甲酸酯键占据所述聚氨酯树脂中氨基甲酸酯键和脲键的总量的以mol％计的比例为5mol％以上且20mol％以下。2.根据权利要求1所述的水性墨，其中由源自所述多异氰酸酯和所述伯一元醇的单元形成的氨基甲酸酯键占据所述聚氨酯树脂中氨基甲酸酯键和脲键的总量的以mol％计的比例为10mol％以上且15mol％以下。3.根据权利要求1所述的水性墨，其中所述不具有酸基的多元醇包括聚醚多元...

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