專利名稱：：水性墨、噴墨記錄法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設備的制作方法
技術領域：
：本發明涉及水性墨和使用此水性墨的噴墨記錄法、墨盒、記錄單元及噴墨記錄設備。
背景技術：
：為了獲得高圖像質量的目的，要求用于噴墨記錄系統的墨是產生高圖像濃度(OD值)的墨。另外，為了實現速度提高的目的，要求即使在連續進行記錄時也能防止記錄介質污染，即，具有優良定影能力的墨。為了提高圖像濃度的目的，目前已經提出各種技術。例如，它們包括使用彩色顯影性優良的著色材料的技術，以及調節墨的組成以提高著色材料的締合狀態或聚集能力，從而使更大量的著色材料留在記錄介質表面的技術。有人建議，關注墨的動態表面張力作為控制墨滲透到記錄介質中或墨^^莫糊的技術。例如，日本專利注冊No.2516218(專利文件l)建議，通過控制[在壽命時間0毫秒時的動態表面張力(dyn/cm)+粘度(cp)]在42至49的范圍內來提供干燥能力優良的墨。日本專利申請特開No.2003-238851(專利文件2)建議，提供動態表面張力變化率的最大值為0.2mN/m/s至0.4mN/m/s的墨。日本專利申請特開No.2005-200566(專利文件3)建議，提供在壽命時間10毫秒時的動態表面張力為25至5OmN/m,其中動態表面張力的最大值和最小值之間的差值為5mN/m以下的墨。日本專利申請特開No.2003-231838(專利文件4)建議，提供具有千燥粘度100mPa.s以下，在壽命時間IO毫秒時的動態表面張力至少45mN/m且在壽命時間1,000毫秒時的動態表面張力35mN/m以下的墨。
發明內容然而，在提高圖像的圖像濃度的常規技術中，主要進行的是控制著色材料的性質。因此，當使用隨著墨的滲透趨于引起著色材料締合或聚集的記錄介質，即，具有粗糙結構和許多空隙的記錄介質時，在某些情況下不能實現足夠的圖像濃度。換言之，對于各種不同的記錄介質來說，目的是通過使大量著色材料存在于記錄介質表面來實現高圖像濃度。作為實現高圖像濃度的另一技術，還存在通過抑制墨到記錄介質中的滲透以引起大量著色材料存在于記錄介質表面而提高圖像濃度的技術。然而，當使用具有精細結構和少量空隙的記錄介質時，即使使用上述技術也不能滿足墨的定影能力。換言之，另一目的是提高墨對于各種記錄介質的定影能力。本發明人著眼于實現上述目的，已分析了圖像形成的機理，并努力找出實現這些目的的主要技術因素。結果，已發現，重要的是從墨在記錄介質上蒸發開始至墨對記錄介質定影結束，控制墨到記錄介質中的滲透速度。因此，本發明的目的是找出墨性質中的新條件以提供作為噴墨墨能夠給出高圖像濃度并獲得優良的定影能力的水性墨(在下文中也可僅稱為"墨")。本發明的另一目的是提供使用該水性墨的噴墨記錄法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設備。上述目的可通過以下描述的本發明實現。更具體地，4艮據本發明的水性墨至少包含水、水溶性有機溶劑、表面活性劑和著色材料，其中，由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒時的動態表面張力為49mN/m以上；其中，由最大泡壓法測定的在壽命時間5，000毫秒時的動態表面張力為38mN/m以下。根據本發明另一實施方案的噴墨記錄法包括通過噴墨系統噴射墨而在記錄介質上進行記錄，其中，該墨為上述構成的水性墨。根據本發明的又一實施方案的墨盒包括用于貯存墨的貯墨部，其中，該墨為上述構成的水性墨。根據本發明的再一實施方案的記錄單元包括用于貯存墨的貝i墨部和用于噴射墨的記錄頭，其中，該墨為上述構成的水性墨。根據本發明的又一實施方案的噴墨記錄設備包括用于貯存墨的^墨部和用于噴射墨的記錄頭，其中，該墨為上述構成的水性墨。根據本發明，可提供能夠給出高圖像濃度和實現優良定影能力的水性墨。根據本發明的另一實施方案，可提供使用該水性墨的噴墨記錄法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設備。參照附圖，從下面示例性實施方案的描述，本發明的進一步特征將變得顯而易見。圖1表示墨動態表面張力改變情況的實例。圖2為表示記錄頭的縱向截面視圖。圖3為記錄頭的橫向截面視圖。圖4為表示由成列的多個圖2所示的記錄頭組成的多頭的透視圖。圖5為示出示例性噴墨記錄設備的透視圖。圖6為示出墨盒的縱向截面圖。圖7為示出示例性記錄單元的透視圖。圖8示出示例性記錄頭的構造。具體實施方式通過進行本發明的最佳方式，下文將更具體地描述本發明。順便提及，本發明中的動態表面張力是在25。C測量的值。本發明的技術思想為，從將墨施加到記錄介質至由于墨蒸發等而出現墨狀態變化(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)的一段時間內，將墨的動態表面張力保持在某值以上。結果，抑制了墨到記錄介質中的滲透，從而可使著色材料有效地存在于^己錄介質表面。本發明的另一技術思想為，為了提高墨的定影能力，在將墨施加到記錄介質一段時間以后，通過改變墨壽命時間將墨的表面張力降低到一定值。目前，如專利文件1至4，已通過關注動態表面張力獲得了一些對墨的建議。然而，即使在這些建議的技術中，沒有進行任何在從將墨施加到記錄介質上至墨滲透的過程中墨引起什么狀態變化的研究。換言之，除非像專利文件1至4中描述的技術那樣，考慮記錄介質中發生的現象，否則無法獲得本發明人所尋求的高圖像濃度，即，這種高濃度圖像無法通過僅定義墨的物理性質而獲得。例如，在專利文件1和2中描述的技術是關于如何在短暫的壽命時間中降低墨的表面張力來提高墨滲透到記錄介質中的能力的技術。在這些技術中，沒有關于在緊接將墨施加到記錄介質后動態表面張力對圖像形成施加了什么影響的研究。因此，即使當使用專利文件1和2中描述的墨時，也認為不可能獲得本發明的上述目的。專利文件3和4定義了在壽命時間10毫秒時的動態表面張力及動態表面張力的各種值。于是，本發明人制備了滿足專利文件3和4中描述的條件的墨，并測量了用這種墨形成的圖像的圖像濃度。結果并不能得到本發明人所尋求的圖像濃度水平。其原因是，在壽命時間10毫秒時，墨蒸發幾乎沒有發生，所以墨狀態改變(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)并沒有達到可以提高記錄介質上的圖像濃度的程度。換言之，在專利文件3和4描述的技術中，沒有考慮記錄介質上墨的狀態變化，所以認為在壽命時間IO毫秒時的動態表面張力值對提高圖像濃度是無意義的值。專利文件4中在壽命時間10毫秒時動態表面張力的值為45mN/m,該值太低以至于不能抑制墨向具有粗糙結構和大量空隙的記錄介質中的滲透。甚至從這個觀點來看，專利文件4中描述的技術的目的是控制墨向記錄介質中的滲透速度以提供不會造成太多模糊和具有適當滲透性的墨。作為本發明人關于專利文件4中描述的墨的研究結果，發現通過此墨是不能獲得足夠的圖像濃度和定影能力的。本發明人認識到，為了達到本發明的目的，考慮到在緊接將動態表面張力隨著壽命時間變化的墨施加到記錄介質上以后動態表面張力值對圖像性質施加的影響，控制墨的動態表面張力值是必要的。本發明人進行了對墨蒸發的行為和墨到記錄介質中的滲透的研究。結果發現，下列條件對使著色材料有效地存在于記錄介質的表面是必需的。即，在從將墨施加到記錄介質上至墨狀態發生可以提高圖像濃度的變化(墨粘度增加，著色材料締合或聚集)的時間內必須保持高的墨動態表面張力，以防止墨滲透到記錄介質中。因此發現，只需至少在壽命時間50毫秒時保持墨的動態表面張力在49mN/m以上即可。還發現，通過降低在長壽命時間時的動態表面張力，具體地，使在壽命時間50毫秒和在壽命時間5,000毫秒時的動態表面張力值的差值變大，可以同時實現高圖像濃度和優良的定影能力，因而，導致完成本發明。根據本發明的墨是動態表面張力隨著壽命時間變化的墨，其中，由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒時的墨動態表面張力為49mN/m以上。這意味著，在從將墨施加到記錄介質上至墨狀態發生可以提高圖像濃度的變化的時間內，即在由最大泡壓法測定的壽命時間50毫秒時，墨的動態表面張力為49mN/m以上。根據本發明的墨的特征在于，由最大泡壓法測定的在壽命時間5,000毫秒時墨的動態表面張力為38mN/m以下，這將在下面描述。在壽命時間50毫秒時的動態表面張力值對圖像濃度和定影能力施加何種影響將會在下文中描述。圖l表示墨動態表面張力改變情況的實例。在圖1中，附圖標記(l)指在整個時間變化中動態表面張力始終保持在49mN/m以上的墨。附圖標記(2)和(3)指在壽命時間50毫秒時的動態表面張力為49mN/m以上，且動態表面張力隨著時間改變而減小的所以在壽命時間5，000毫秒時，動態表面張力變為38mN/m以下。附圖標記(4)指在極短的壽命時間時的動態表面張力為49mN/m以上，但是動態表面張力隨著時間改變變化特別大的墨，其在壽命時間50毫秒時的動態表面張力變得小于49mN/m，甚至在此之后動態表面張力隨著時間變化還會降低。附圖標記(5)指在極短的壽命時間時的動態表面張力已經很低，并且甚至在此之后，動態表面張力隨著時間改變降低的墨。具有如上所述的動態表面張力變化的性質的墨在壽命時間50毫秒時在記錄介質上的墨的狀態是彼此不同的。圖1中的墨(1)、(2)和(3)在壽命時間50毫秒時具有49mN/m以上的動態表面張力。當動態表面張力在壽命時間50毫秒時為49mN/m以上時，8即使在記錄介質有粗糙結構和大量空隙，即具有高滲透性的情況下，仍可以抑制這樣的墨到記錄介質中的滲透。根據本發明人的研究，認為這歸因于以下機理。也就是說，在一段時間內，即從將墨施加到記錄介質開始過50毫秒時，保持墨的動態表面張力為49mN/m以上而引起墨狀態發生可以提高圖像濃度的變化(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)。因此可以使著色材料有效地存在于記錄介質表面。根據上面描述的機理，即使在有粗糙結構和大量空隙，即具有高滲透性的記錄介質上，具有墨(1)、(2)和(3)的性質的墨也可以獲得高圖像濃度。另一方面，墨(4)和(5)的動態表面張力在從將墨施加到記錄介質上開始過50毫秒之前小于49mN/m。當將這樣的墨施加到具有粗糙結構和大量空隙，即具有高滲透性的記錄介質上時，墨到記錄介質中的滲透在墨狀態發生改變(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)之前就開始了。結果，不能使著色材料有效地存在于記錄介質表面。換言之，在使用具有粗糙結構和大量空隙，即具有高滲透性的記錄介質時，具有像墨(4)和(5)的性質的墨導致低圖像濃度。換言之，將墨由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒時的動態表面張力控制在49mN/m以上，乂人而，即-使記錄介質具有粗糙結構和大量空隙，即具有高滲透性時，也可以使著色材料有效地存在于記錄介質表面，所以可以獲得高圖像濃度。為了提高墨的定影能力，即加快其定影速度，優選墨的動態表面張力隨時間變化降低。更優選由最大泡壓法測定的在壽命時間5,000毫秒時墨的動態表面張力為38mN/m以下。原因是當墨的動態表面張力在壽命時間5,000毫秒時為38mN/m以下時，即使在記錄介質具有精細結構和少量空隙的情況下，存在于記錄介質表面的過多的液體組分也可以高速地滲透到記錄介質中，所以定影速度可以很高。因此，在可以實現高圖像濃度的圖l中的墨(l)、(2)和(3)中，為了達到加快定影速度的目的，優選動態表面張力較低的墨(2)和(3)。從而，在本發明中，優選在壽命時間5,000毫秒時的動態表面張力為38mN/m以下的墨(3)。進一步優選，使由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒和在壽命時間5，000毫秒時的動態表面張力之間的差值大，具體地，為15mN/m以上。這樣對于各種不同的記錄介質都可以獲得墨的高圖像濃度和優良的定影能力。現在描述本發明中用于測量動態表面張力的最大泡壓法。最大泡壓法是這樣一種方法其中測量釋放形成于浸入待測液體中的探針(毛細管)頂部的氣泡所需要的最大壓力，然后從該最大壓力得出表面張力。壽命時間是指在最大泡壓法中，從一個泡在探針頂部釋放后一個新泡的表面形成的時刻，至在探針頂部形成泡時的最大泡壓的時刻(當泡的曲率半徑等于探針頂部的半徑的時刻)之間的時間。順便提及，與通常使用的靜態表面張力，即用Wilhelmy法(平板法)測定的表面張力值相比，用最大泡壓法測定的在壽命時間5,000毫秒時的動態表面張力的值更高。在某些情況下，根據測定的靜態表面張力，同時具有優良的圖像濃度和定影能力的性質不能被充分現出來。因此，在本發明中，必須控制由最大泡壓法測定的壽命時間50毫秒和壽命時間5,000毫秒時的動態表面張力，而不是靜態表面張力。<墨>根據本發明的墨的特征在于，通過適當地組合滲透劑，即表面活性劑和水溶性有機溶劑的種類和含量，以具有上述的動態表面張力的性質。至于其他，只需使用與傳統墨相同的構成。以下描述組成根據本發明的墨的各個組分。(滲透劑)要求根據本發明的墨含有表面活性劑和水性有機溶劑作為滲透劑。進一步需要調節墨以具有上述的動態表面張力的性劑，可以使用以下滲透劑。毫無疑問，本發明不限于此。[表面活性劑]作為非離子表面活性劑，可以使用以下表面活性劑聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙歸烷基苯基醚、脂肪酸二乙醇酰胺、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物和乙炔二醇表面活性劑等。作為陰離子表面活性劑，可以使用以下表面活性劑聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基醚磺酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚磺酸鹽、a-磺基脂肪酸酯鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基苯酚磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、烷基四氫化萘磺酸鹽(alkyltetralinsulfonicacidsalts)、二烷基石黃基琥珀酸鹽等。作為兩性表面活性劑，可以使用以下表面活性劑陽離子表面活性劑如烷基三曱基銨鹽和二烷基二曱基氯化銨、烷基羧基甜菜堿等。在上述表面活性劑中，尤其優選使用聚氧乙烯烷基醚。更優選含具有12至18個碳原子的烷基的聚氧乙烯烷基醚，特別優選烷基基團是月桂基、鯨蠟基或者是油基的聚氧乙烯烷基醚。在本發明中，由Griffin法測定的表面活性劑的HLB值優選8.0以上至15.5以下，更優選9.0以上至14.0以下，特別優選9.0以上至13.6以下。如果HLB值低于8.0，則這種表面活性劑在水中的溶解度就會很低，所以它很難溶解在水中，并且在某些情況下這種表面活性劑在墨滴的表面可能分散不均勻。另一方面，如果表面活性劑的HLB值高于15.5,墨動態表面張力的變化就會很小，所以在某些情況下不能夠充分達到本發明的效果。基于墨的總質量，墨中表面活性劑的含量(質量％)優選0.10質量％以上至0.75質量％以下。如果含量低于0.10質量％,在某些情況下會難以降低墨在5，000毫秒時的動態表面張力。另一方面，如果含量高于0.75質量％,在某些情況下會難以提高墨在50毫秒時的動態表面張力。進一步說，如果含量過多，當將顏料用作著色材料時，在某些情況下，墨中存在的過多的表面活性劑會作用于顏料。結果，這會影響顏料的分散性或聚集性，所以在某些情況下，由蒸發等引起的墨狀態的改變(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)就會發生。[水溶性有機溶劑]只要墨是經調節以具有上述動態表面張力性質的墨，對該水溶性有機溶劑沒有特別限制。基于墨的總質量，墨中水溶性有機溶劑的量(質量％)優選3.0質量％以上至500質量％以下。作為水溶性有機溶劑，具體可以使用下列溶劑具有1至6個碳原子的醇，例如乙醇、異丙醇、2-丙醇、正丁醇、異丁醇、丁醇、戊醇和己醇；羧酸酰胺，例如N，N-二曱基甲酰胺和N，N-二曱基乙酰胺；酮，例如丙酮、甲乙酮和2-曱基-2-羥基戊-4-酮；環醚，例如酮醇、四氫呋喃和二噁烷；多元醇，例如甘油、乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、1,2-或1，3-丙二醇、1，2-或1，4-丁二醇和聚乙二醇；多元醇，例如l，3-丁二醇、1，2-或1，5-戊二醇、1，2-或1，6-己二醇、乙二碌u醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1，2,6-己三醇和三羥曱基丙烷；多元醇烷基醚，例如乙二醇單曱基(或乙基)醚、二甘醇單曱基(或乙基)醚和三甘醇單曱基(或丁基)醚；雜環化合物，例如2-吡咯烷酮、N-曱基-2-吡咯烷酮、1，3-二曱基-2-咪唑啉酮和N-曱基嗎啉；以及含石直化合物，例如二曱基亞砜。在上述的溶劑中，特別優選使用甘油、乙二醇、2-吡咯烷酮等。優選使用其為具有高滲透性的水溶性有機溶劑的醇，例如乙醇、2-丙醇、1，2-戊二醇和1，2-己二醇以及烷撐二醇。(水)根據本發明的墨優選具有適當的粘度以能夠穩定地噴射墨，并且含有水用于將墨保持為抑制在噴射口結塊的墨。作為水，可優選使用去離子水(離子交換水)。基于墨的總質量，墨中水的含量(質量％)優選30.0質量％以上至90質量％以下。(著色材料)對于可用于根據本發明的墨的著色材料沒有特別限制，只要它們是能在水性墨中使用的著色材料即可。例如，可以使用水溶性染料或顏料。墨中著色材料的量(質量％)優選0.1質量％以上至15.O質量％以下。更優選1.O質量％以上至10.O質量％以下，基于墨的總質量。可用于根據本發明的墨的顏料包括炭黑和有機顏料。作為顏料，使可以用任何顏料而無須考慮其分散體系。例如，可以使用使用分散劑的樹脂分散型顏料(樹脂分散顏料)，或者表面活性劑分散型顏料。也可以使用不需用分散劑等而通過提高顏料自身的可分散性來使其可分散的顏料。例如，可以使用微膠嚢型顏料、顆粒表面引入親水性基團的自分散型顏料(自分散顏料)，或者顆粒表面化學鍵合含聚合物的有機基團的顏料(聚合物鍵合型自分散顏料)。毫無疑問，這些在分散體系中相互不同的顏料也可以組合使用。在根據本發明的墨中優選使用顏料，這是因為在將墨施加到記錄介質上以后，通過墨蒸發等的墨狀態改變(墨粘度增加、著色材料締合或聚集)容易發生。由于表面活性劑等容易吸附在樹脂上，所以在某些情況下，樹脂分散顏料可能很難引起墨中動態表面張力的改變。因此，優選使用包括上述自分散顏料和聚合物鍵合型自分散顏料的自分散顏料。[自分散顏料]作為自分散顏料，優選使用其顆粒表面直接或通過其他原子團化學鍵合親水性基團的顏料。親水性基團優選選自由-COOM、-S03M和-P03HM(M是氫原子、堿金屬、銨或有機銨)此外，也可以使用表面氧化處理型的自分散顏料，這種顏料可以通過例如以下方法獲得其中將顏fl"用次氯酸鈉進行氧化處理的方法、其中將顏料用水下臭氧處理(underwaterozonetreatment)氧化的方法或其中將顏料進行臭氧處理然后用氧化劑濕式氧化以改性顏^f顆粒表面的方法。本發明中，可以使用不用分散劑等而通過提高顏料自身分散性來達到可分散的聚合物鍵合型自分散顏料。這種聚合物鍵合型自分散顏料優選含有直接或者通過其他原子團化學鍵合到顏料顆粒表面的官能團與離子性單體和疏水性單體的共聚物的反應產物。由于組成用于改性顏料顆粒表面的共聚物的離子性單體和疏水性單體之間的共聚比可以適當地改變，所以顏料的疏水性可以控制，故優選具有這種結構的顏料。另外，由于可以選擇離子性單體和疏水性單體的種類以及這些單體的組合，故可以將各種各樣的性質賦予顏料顆粒的表面，所以即使從這個觀點來說也優選這種顏料。樹脂分散顏料優選使用能通過陰離子基團作用分散顏料的分散劑。分散劑的重均分子量優選1，000以上至30，000以下，更優選3,000以上至15，000以下。作為分散劑，具體可以使用下列分散劑。苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物、苯乙烯-馬來酸共聚物、苯乙烯-馬來酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-曱基丙烯酸-丙烯酸烷基酯三元聚合物、苯乙烯-馬來酸半酯共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-馬來酸共聚物、苯乙烯-馬來酸酐-馬來酸半酯三元聚合物、甲基丙烯酸,酯-甲基丙烯酸共聚物和這些共聚物或三元聚合物的鹽。黑色墨中使用的顏料優選炭黑。可使用的炭黑的實例包括爐黑、燈黑、乙炔黑和槽黑。作為炭黑，可具體使用下列炭黑。Raven:1170、1190ULTRA-II、1200、1255、1250、1500、2000、3500、5000、5250、5750和7000(均為ColumbianCarbonCo.的產品);BlackPearlsL，Regal:300R、400R和660R,MogulL,Monarch:700、800、880、900、1000、1100、1300和1400,和ValcanXC-72R(均為CABOTCo.的產品)；ColorBlack',FWl、FW2、FW2V、FW18、FW200、S150、S160和S170,Printex:35、U、V、140U和140V，及SpecialBlack:4、4A、5和6(均為DegussaAG的產品)；與No.25、No.33、No.40、No.47、No.52、No.900、No.2300、MCF曙88、MA7、MA8、MAIOO和MA600(均為MITSUBISHICHEMICALCORPORATION的產品)。除了上述的顏料，也可以使用f茲性細顆粒例如^H失礦和i失氧體、鈥黑等。彩色墨中使用的顏料優選有機顏料。作為有機顏料，適宜使用下列顏料。不溶性偶氮顏料，如曱苯胺紅、甲苯胺栗、漢撒黃、對二氨基聯苯黃和吡唑啉酮紅；水溶性偶氮顏料，例如立索爾紅、HelioBordeaux、顏料猩紅和永久紅2B;還原染津牛衍生物，例如茜素、陰丹酮和硫靛栗；酞菁類顏料，例如酞菁藍和酞菁綠；查吖咬酮類顏料，例如喹吖咬酮紅和全吖，定酮品紅；二萘嵌苯類顏料，例如二萘嵌苯紅和二萘嵌苯猩紅；異吲哚啉酮類顏料，例如異吲咮啉酮黃和異吲哚啉酮橙；咪唑啉酮類顏料，例如苯并咪唑酮黃、苯并咪唑酮橙和苯并咪唑酮紅；皮蒽酮類顏料，例如皮蒽酮紅和皮蒽酮橙；靛藍類顏料；縮合偶氮顏料；硫靛類顏料；黃烷士酮黃；酰胺黃；喹啉并酞酮黃；鎳偶氮黃；銅曱亞胺黃；茜酮橙；蒽酮橙；二蒽醌基紅；二噁嗪紫等。當用顏色索引(C丄)號指明有機顏料時，具體可以使用下列顏料。C丄顏料黃12、13、14、17、20、24、74、83、86、93、109、110、117、120、125、128、137、138、147、148、151、153、154、166和168;C丄顏料橙16、36、43、51、55、59和61;C丄顏料紅9、48、49、52、53、57、97、122、123、149、168、175、176、177、180、192、215、216、217、220、223、224、226、227、228、238和240;C丄顏料紫19、23、29、30、37、40和50;C丄顏4牛藍15、15:3、15:1、15:4、15:6、22、60和64;C.I.顏料綠7和36;和C丄顏^f棕23、25和26。根據本發明的墨中可使用的染料包括直接染料、酸性染料、活性染料和堿性染料等。即使是在顏色索引中沒有描述的染料也可以使用，只要它們溶于水即可。當用顏色索引(C丄)號指明染料時，具體可以使用下列染料。C丄直接黃8、U、12、27、28、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、100、110和132;C丄酸性黃1、3、7、11、17、23、25、29、36、38、40、42、44、76、98和99;C.I.活性黃2、3、17、25、37和4;和C.I.食用黃3。C.I.直接紅2、4、9、11、20、23、24、31、39、46、62、75、79、80、83、89、95、197、201、218、220、224、225、226、227、228、229和230;C丄酸性紅6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、42、51、52、80、83、87、89、92、106、114、115、133、134、145、158、198、249、265和289;C丄食用紅87、92和94;和C丄直接紫107。C.I.直接藍1、15、22、25、41、76、77、80、86、90、98、106、108、120、158、163、168、199、226和307;和C丄酸性藍1、7、9、15、22、23、25、29、40、43、59、62、74、78、80、90、100、102、104、112、117、127、138、158、161、203、204、221和244。C丄直4妻黑17、19、22、31、32、51、62、71、74、112、113、154、168和195;C丄酸性黑2、48、51、52、110、115和156;和C丄食用黑l和2。(其4也添加劑)除了上面的組分以外，根據本發明的墨中可含有各種添加劑，例如含氮的化合物如尿素和亞乙基脲、pH調節劑、防銹劑、防腐劑、防霉劑、抗氧化劑、抗還原劑和螯合劑。<噴墨記錄法、墨盒、記錄單元和噴墨記錄設備>下面將描述示例性的噴墨記錄設備。首先，圖2和圖3示意了記錄頭的示例結構，其中記錄頭是充分利用熱能的噴墨記錄設備的主要部件。圖2是記錄頭13沿著墨流路的截面視圖，圖3是圖2中沿著線3-3的截面視圖。通過將具有流路(噴嘴)14的玻璃、陶覺、硅、塑料板等接合得到記錄頭13，可以使墨通過該流路到達加熱元件基板15。加熱元件基4反15由保護層16、電才及17-l和17-2、加熱電阻器層18、蓄熱層19和基板20構成。保護層16由氧化硅、氮化硅、碳化硅等制成。電極17-l和17-2由鋁、金、銅鋁合金等制成。加熱電阻器層18由高熔點材料如HfB2、TaN或TaAl制成。蓄熱層19由熱氧化的硅、氧化鋁等制成。基板20由具有良好熱輻射性質的材料，如硅、鋁或氮化鋁制成。當向記錄頭13的電極17-l和17-2施加脈沖電信號時，加熱元件基板15會在由"n"所示的區域快速地產生熱而在與該表面接觸的墨21中產生氣泡。由于氣泡的壓力凸出彎液面23,而墨21會以墨滴24的形式通過記錄頭的噴嘴14從噴口22向記錄介質25飛出。圖4示出由多個圖2所示的記錄頭的列組成的多頭的外觀。多頭是將帶有多個噴嘴26的玻璃板27接合到類似圖l描述的加熱頭28上形成的。圖5示出其中已經一體化該記錄頭的噴墨記錄設備的實例。在圖5中，擦拭元件刮片61的一端被刮片支撐元件支撐和固定而形成一個懸臂。刮片61布置在臨近記錄區的位置，并且在例舉的實施方案中，以突出到記錄頭65移動路線上的形式放置，其中，該記錄區是記錄頭65運行的區域。附圖標記62指用于記錄頭65的噴射孔的面的蓋，它設置在臨近刮片61的原位置，并且沿著與記錄頭65移動方向垂直的方向移動而構造，這才羊就可以與噴射孔的面接觸以蓋住它。附圖標記63指與刮片61鄰接設置的墨吸收構件，它與刮片61類似，以突出到記錄頭65移動路線上的形式放置。噴射恢復部64由刮片61、蓋62和墨吸收構件63構成。水、灰塵和/或其類似物被刮片61和墨吸收構件63從噴墨孔的面上除去。附圖標記65指具有噴射能量產生裝置并用于將墨噴到記錄介質上而進行記錄的記錄頭，其中的記錄介質安放在與設置有噴射孔的噴射孔面相對的位置。附圖標記66指安裝記錄頭65的支架，這樣記錄頭65就可以;陂移動了。支架66與導桿67可滑動地互鎖并且在該部分與由電動4幾68驅動的帶69連接(未示出)。這樣，支架66就可以沿著導桿67移動，從而記錄頭65可從一個記錄區域移到到與其相鄰的另一區域。附圖標記51和52分別指插入記錄介質的進給部分和由電動機(未示出)驅動的進料輥。由于這種構造，隨著記錄的進行，記錄介質進入與記錄頭65的噴射孔面相對的位置，并且從設置有排出輥53的排出部分排出。在上面的結構中，當記錄頭65在完成記錄回到其原位置時，噴射恢復部64中的蓋62從記錄頭65移動的路線上退回，刮片61仍然突出到移動路線當中。結果，就可以擦拭記錄頭65上的噴射孔面。順便提及，當蓋62與記錄頭65的噴射孔的面接觸以蓋住它時，移動蓋62以突出到記錄頭65的移動路線上。當記錄頭65從它的原位置移向記錄開始的位置時，蓋62和刮片61在與上述的擦拭位置相同的位置。結果，記錄頭65的噴射孔面在該移動時也被擦拭。上述記錄頭65向其原位置的移動不僅發生在記錄完成或記錄頭65恢復用于噴射時，而且還發生在記錄頭65在記錄區為記錄目的而移動時，它在主合定的時間間隔向與每個記錄區相鄰的原位置移動，從而隨著這種運動噴射孔面被擦拭。圖6示出示例性的墨盒，其中貯存著要通過管子進給到記錄頭的墨。在此，附圖標記40指貯存著待進給的墨的貯墨部，示例為用于墨的袋。它的一端設置有由橡膠制成的塞子42。針狀物(未示出)可插入到此塞子42中，以使墨袋40中的墨可進給到記錄頭。附圖標記44指用于接收廢墨的墨吸收構件。噴墨記錄設備并不限于如上所述的其中記錄頭和墨盒分開設置的設備。因此，也可優選使用如圖7所示的其中記錄頭和墨盒一體化形成的設備。在圖7中，將貯存墨的貯墨部，例如墨吸收構件安放在記錄單元70中。如此構造記錄單元70:使在這種墨吸收構件中的墨以墨滴的形式通過具有多個噴射孔的記錄頭部71噴射。貯墨部也可以由內部設置有彈簧或其類似物的墨袋構成，而不使用墨吸收構件。附圖標記72指將墨盒內部與大氣連通的氣體通道。該記錄單元70用于代替圖5所示的記錄頭65,并可以可拆卸地安裝到支架66上。作為充分利用機械能的噴墨記錄設備的優選實例，可提及具有下述構造的按需型噴墨記錄頭。具體地，該噴墨記錄設備具有噴嘴形成基板，該噴嘴形成基板具有多個噴嘴和由壓電材料和導電材料組成的壓力產生裝置，這種壓力產生裝置與噴嘴相對地設置。該設備設置有填充在壓力產生裝置周圍的墨，并且通過施加電壓來移動壓力產生裝置而噴射墨滴。圖8示出了記錄頭結構的實例，該記錄頭是上面描述的噴墨記錄設備的主要部件。記錄頭由墨流^各80、孔才反81、#展動*反82、壓電元件83和基板84構成，其中基板用于在其上支撐和固定所述孔板81、振動板82等。墨以具有所需體積的墨滴通過孔板81從與墨室(未示出)連通的墨流路80噴射。這時，墨通過接合到由電信號移動的振動板82上的壓電元件83的作用噴射。墨流^各80由感光樹脂或其類似物制成。對于孔板81，將金屬如不銹鋼或者鎳通過電鑄或壓力加工等制孔而形成噴射孔85。振動板82是由金屬如不銹鋼、鎳或鈦的膜和高模量樹脂或其類似物的膜制成。壓電元件83是由絕緣材料如鈦酸鋇或者PZT制成。具有上述結構的記錄頭通過向壓電元件83施加脈沖電壓產生應變應力。由該應力的能量導致接合到壓電元件83上的振動板形變，因此在墨流路80中的墨被沿垂直方向加壓而從孔板81的噴射孔85噴射墨滴(未示出)，從而進^f亍記錄。該記錄頭可以通過將其一體化入與圖5所示設備類似的噴墨記錄設備而使用。噴墨記錄設備詳細的操作可以用與上述相同的方法進行。[實施例]下文中，將借助實施例和比較例更具體地描述本發明。然而，在不偏離本發明的主旨下，本發明并不限于這些實施例。順便提及，除非特別指明，所有將在下面實施例中使用的名稱"份"和"％"都是指質量份和質量％。〈制備顏料分散液A〉向2.5g濃鹽酸溶解于5.5g水的溶液中，在冷卻至5。C的狀態下加入0.8g對氨基苯曱酸。然后將裝有這種溶液的容器放置在冰浴中，攪拌溶液，從而使溶液一直保持在10。C以下的狀態，向其加入將0.9g亞硝酸鈉溶于9g5。C的水所得的溶液。在繼續攪拌該溶液15分鐘后，邊攪拌邊加入9g比表面積為220mVg且DBP吸油值為105mL/lOOg的炭黑。然后將得到的混合物再繼續攪拌15分鐘。在把制得的漿料用濾紙(商品名StandardFilterPaperNo.2;AdvantecCo.的產品)過濾后，將得到的顆粒用水充分洗滌并在控制在110。C的烘箱中烘干，從而制備自分散炭黑A。向上面制得的自分散炭黑A中進一步加入水來分散炭黑以使得顏料濃度為10質量％，從而制備分散液。根據上述過程制得分散于水中的在其顆粒表面引入了-<:6114-(:0€^3基團的自分散炭黑A(顏料A)。順便提及，測量了上面制備的自分散炭黑A中的離子基團21的密度。結果其為1.0|Limol/m2。此時使用的測量離子基團密度的測量方法是這樣的借助離子計(DKK制造)測量上面制得的顏料分散液中的鈉離子濃度，再將該值轉換成自分散炭黑中的離子基團的密度。(制備顏料分散液B)向5g濃鹽酸溶解于5.5g水的溶液中，在冷卻至5。C的狀態下加入1.55g對氨基苯曱酸。然后將裝有這種溶液的容器放置在冰浴中，攪拌溶液，使溶液一直保持在10。C以下的狀態，向其加入將1.8g亞硝酸鈉溶于9g5。C的水所得的溶液。在繼續攪拌該溶液15分鐘以后，邊攪拌邊加入6g比表面積為220mVg且DBP吸油值為105mL/100g的炭黑。然后將得到的混合物再繼續攪拌15分鐘。在把制得的漿料用濾紙(商品名StandardFilterPaperNo.2;AdvantecCo.的產品)過濾后，將得到的顆粒用水充分洗滌并在控制在110。C烘箱中烘干，從而制備自分散炭黑B。向上面制得的自分散炭黑B中進一步加入水來分散炭黑以使得顏料濃度為10質量％,由此制備分散液。根據上述過程制得分散于水中的在其顆粒表面引入了-C6H4-COONa基團的自分散炭黑B(顏料B)。順便提及，用與自分散炭黑A中相同的方法測量上面制得的自分散炭黑B中的離子基團密度。結果其為2.6nmol/m2。(制備顏料分散液C)向反應器中裝入500g比表面積為220m"g且DBP吸油值為112mL/100g的炭黑、45g氨基苯基(2-磺乙基)砜和900g蒸餾水，將得到的混合物在55°C以300RPM的轉速攪拌20分鐘。然后用15分鐘逐滴加入40g25質量％的亞硝酸鈉，另外再加入50g蒸餾水。隨后在60。C下反應2小時。將所得反應產物取出并用蒸餾水稀釋以調節反應產物中固體組分的濃度至15質量％。然后進行離心處理和提純處理以除去雜質，由此制得分散液(l)。分散液(l)中的炭黑處于以下狀態在其表面引入了官能團氨基苯基(2-磺乙基)砜。測定分散液(l)中炭黑上鍵合的官能團的摩爾數。借助探針型鈉電極測量分散液(l)中的鈉離子，然后將得到的值轉化為每單位重量炭黑粉末的值以得出鍵合到炭黑的官能團的摩爾數。然后將分散液(l)逐滴加入到五亞乙基六胺溶液中。此時，在強烈攪拌下保持五亞乙基六胺溶液的溫度為室溫，并且在l小時內逐滴滴加分散液(l)。此時，將五亞乙基六胺的濃度i殳定為前面測量的鈉離子摩爾數的1至10倍，而溶液的量設定為等于分散液(l)的量。在將該混合液繼續攪拌18至48小時以后，進行提純處理以除去雜質，這樣制得固成分濃度為10質量％的分散液(2)。分散液(2)中的炭黑處于其表面上鍵合有五亞乙基六胺的狀態。制備苯乙烯-丙烯酸聚合物。首先稱量190g重均分子量為8,000、酸值為140、多分散性Mw/Mn(重均分子量重量Mw,數均分子量重量Mn)為1.5的苯乙烯-丙烯酸聚合物。向該聚合物中加入l，800g蒸餾水，然后加入足以中和該聚合物的量的氫氧化鈉，再將得到的混合物攪拌以溶解該聚合物，從而制備苯乙烯-丙烯酸聚合物的水溶液。然后，邊攪拌邊將500g分散液(2)加入到上面制得的苯乙烯-丙烯酸聚合物水溶液中。將分散液(2)與苯乙烯-丙烯酸水溶液的混合物轉移到蒸發皿中并于150。C下加熱15分鐘以蒸發混合物，然后將干燥的產物冷卻至室溫。隨后將上面制得的產物加入到蒸餾水中，用氪氧化鈉調節溶液的pH值至9.0,借助分散機分散，再邊攪拌邊向其中加入1.ON的氫氧化鈉水溶液以調節液體的pH值到10至11。隨后進行脫鹽和提純處理以除去雜質和粗顆粒。根據上面描述的過程獲得處于聚合物鍵合型自分散炭黑分散于水中的狀態的顏料分散液C。順便提及，上面制得的顏料分散液C的固成分濃度和pH值分別是10質量％和10.1,顏料的平均粒徑為130nm。(制備顏料分散液D)將10份炭黑、20份聚合物和70份水混合，其中，炭黑的比表面積為21OmVg且DBP吸油值為74m1/100g;聚合物為用10質量％的氫氧化鈉水溶液中和酸值為200、重均分子量為IO,OOO的苯乙烯-丙烯酸共聚物而獲得的。借助砂磨機將該混合物分散處理1小時，然后離心處理以除去粗顆粒，并將這種處理過的混合物在壓力下用孔徑為3.0iam的微濾器(FujiPhotoFilmCo.,Ltd.的產品)過濾。根據上面描述的過程獲得處于樹脂分散炭黑分散于水中的狀態的顏料分散液D。順便提及，上面制得的顏料分散液D的固成分濃度和pH值分別為10質量％和10.0，顏^f的平均粒徑為120nm。<表面活性劑的HLB值〉測定表面活性劑的HLB值。具體地，通過Griffin法和Davis法的手段計算各種表面活性劑中的主要組分的HLB值。結果列于表l中。在此，對Griffin法和Davis法進行描述。才艮據表面活性劑的親水基團的式量和表面活性劑的分子量，由下面的等式(1)可得根據Griffin法的HLB值。另一方面，通過測定表面活性劑中官能團的具體基團數目，由下面的等式(2)可得根據Davis法的HLB值。Griffin法的HLB值=20x(親水性基團的質量％)(1)Davis法的HLB值二7+n親水性基團數目)+H親油性基團數目)(2)順便提及，表l中，EMULMINCC-100、EMULMINCC-150、EMULMINCC-200、EMULMINL90S、EMULMINL380、EMULMINNL80、EMULMINCO-50和EMULMINCO國200都是由SanyoChemicalIndustries,Co.Ltd.生產的表面活性劑，ACETYLENOLE畫100是由KawakenFineChemicalsCo.，Ltd.生產的表面活性劑，NONIPOL130是由SanyoChemicalIndustries,Co.Ltd.生產的表面活性劑。在表l中，集中顯示出各種表面活性劑的主要組分的結構，以及當結構為聚氧乙烯烷基醚時的碳原子數目和烷基的名稱。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table><制備墨>(制備顏料墨)在將表2至表4所示的各組分混合并充分攪拌后，將所得的各混合物在壓力下用孑L徑為3.0^im的微濾器(FujiPhotoFilmCo.，Ltd.的產品)過濾，由此制備4艮據實施例1至8和比較例1至14的顏料墨。順4更提及，在表2至表4中，EMULMINCC-IOO、EMULMINCC-150、EMULMINCC-200、EMULMINL90S、EMULMINL380、EMULMINNL80、EMULMINCO-50和EMULMINCO國200都是由SanyoChemicalIndustries,Co.Ltd.生產的表面活性劑，ACETYLENOLE-100是由KawakenFineChemicalsCo.Ltd.生產的表面活性劑，NONIPOL130是由SanyoChemicalIndustries,Co.Ltd.生產的表面活性劑。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>(制備染料墨)在將表5所示的各組分混合并充分攪拌后，將所得的各混合物在一定壓力下用孔徑為0.2jLim的微濾器(FujiPhotoFilmCo.,Ltd.的產品)過濾，由此制備根據實施例9至10和比較例15至20的染料墨。順便提及，在表5中，EMULMINCC-100、EMULMINCC國150、EMULMINCC-200、EMULMINL90S、EMULMINL380、EMULMINNL80、EMULMINCO-50和EMULMINCO-200都是由SanyoChemicalIndustries,Ltd.生產的表面活性劑，ACETYLENOLE-100是由KawakenFineChemicalsCo.,Ltd.生產的表面活性劑，NONIPOL130是由SanyoChemicalIndustries,Ltd.生產的表面活性劑。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage29</column></row><table>(*1):平均分子量600<評價>(測量動態表面張力)對于上面獲得的實施例1至10和比較例1至20的各種墨，根據最大泡壓法借助^義器(BP-D4;由KyowaInterfaceScienceCo.Ltd.制造)測量其在(1)壽命時間50毫秒時和(2)壽命時間5，000毫秒時的動態表面張力。并且測定(1)和(2)的動態表面張力之間的差值Ay[(l)-(2)]。動態表面張力的測量在25。C進行。動態表面張力的評價結果示于表6和表7中。(生產記錄制品)將由上面獲得的實施例1至10和比較例1至20中的每一墨裝入到墨盒中，然后將墨盒安置在改裝的噴墨記錄設備"iP3lOO"(CanonInc.制造)上。然后在下面的記錄介質上以100%的記錄密度記錄lcmxlcm的實心像。順便提及，每點的墨的噴射量在24ng士10。/。之內。打印機驅動器選擇默認模式。-紙的種類普通紙。-打印質量標準。-顏色調節自動。作為記錄介質，使用下面三種普通紙用于復印。.PPCPaperOfficePlanner,CanonInc.的產品PPCPaper4025，XeroxCo.的產品.PPCPaperBrightWhite,Hewlett-PackardCo.的產品借助反射光密度計(商品名MacbethRD-918;由MacbethCompany制造)測量"i己錄一天以后的每個lcmxlcm實心4象的圖像濃度(OD值)。分別使用顏料墨和染料墨時，圖像濃度評價標準如下。評價結果顯示于表6和表7中。-顏料墨的評價標準S:3種紙的OD值的平均值為1.4以上，3種紙的OD值的最小值為1.3以上，而其最大值為1.5以上；A:3種紙的OD值的平均值為1.4以上，3種紙的OD值的最小值為1.3以上；B:3種紙的OD值的平均值為1.4以上，3種紙的OD值的最小值小于1.3;C:3種紙的OD值的平均值小于1.4,3種紙的OD值的最小值小于l丄-染料墨的評價標準A:3種紙的OD值的平均值為l.l以上，3種紙的OD值的最小值為l.O以上；B:3種紙的OD值的平均值為l.l以上，3種紙的OD值的最小值小于1.0;C:3種紙的0D值的平均值小于1.1，3種紙的OD值的最小值小于l.O。將每次記錄10秒后的實心像用其上放置40g/cm2的重量的Silbon紙摩擦，以目視觀察污染的程度，從而評價樣品的定影能力。定影能力的評價標準如下。評價結果顯示于表6和表7中。S:3種紙上沒有觀察到污跡；A:l種紙上觀察到污跡；B:2或3種紙上7見察到污跡；C:3種紙上觀察到污跡。表6<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>順便提及，比較例2中3種紙的OD值的最小值略低于實施例l至8中的3種紙的0D值的最小值。比較例8中在壽命時間IO毫秒時的動態表面張力為47mN/m。表7<table>tableseeoriginaldocumentpage32</column></row><table>順便提及，在壽命時間50毫秒時的動態表面張力相對較低的比較例4至8、10和18至20表現出低圖像濃度，特別是在具有粗糙結構和大量空隙的記錄介質PPC纟氏4024(XeroxCo.的產品)上。雖然已參考示例性實施方案描述本發明，但必須明白，本發明并不限于公開的示例性實施方案。所附的權利要求的范圍應根據最寬的解釋以包含所有的改進和等同的結構與功能。本申請要求2005年11月16日提交的日本專利申請No.2005-331703和2006年11月14日提交的日本專利申請No.2006-307758的一又益，其在jt匕整體引入以^f乍參考。權利要求1.一種水性墨，其至少包含水、水溶性有機溶劑、表面活性劑和著色材料，其中由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒時的動態表面張力為49mN/m以上，并且由最大泡壓法測定的在壽命時間5,000毫秒時的動態表面張力為38mN/m以下。2.根據權利要求l所述的水性墨，其中在壽命時間50毫秒時的動態表面張力和壽命時間5，000毫秒時的動態表面張力之間的差值為15mN/m以上。3.根據權利要求l所述的水性墨，其中由Griffin法測定的該表面活性劑的HLB值為8.0以上至15.5以下。4.根據權利要求l所述的水性墨，其中該表面活性劑的含量(質量％)為0.10質量％以上至0.75質量％以下，基于該水性墨的總質量。5.根據權利要求l所述的水性墨，其中該表面活性劑為聚氧乙烯烷基醚。6.根據權利要求5所述的水性墨，其中在該聚氧乙烯烷基醚中的烷基具有12至18個碳原子。7.根據權利要求l所述的水性墨，其中該著色材料為自分散顏料。8.—種噴墨記錄法，其包括通過噴墨系統噴射墨以在記錄介質上進行記錄，其中該墨為根據權利要求1所述的水性墨。9.一種墨盒，其包括用于貯存墨的貯墨部，其中該墨為根據權利要求1所述的水'性墨。10.—種記錄單元，其包括用于貯存墨的貯墨部和用于噴射墨的記錄頭，其中該墨為根據權利要求1所述的水性墨。11.一種噴墨記錄設備，其包括用于貯存墨的貯墨部和用于噴射墨的記錄頭，其中該墨為根據權利要求1所述的水性墨。全文摘要本發明目的為揭示一種對于墨物理性質的新要求并提供一種能提供高圖像濃度和優良的墨定影性的水性墨。該水性墨至少包含水、水溶性有機溶劑、表面活性劑和著色材料，并具有由最大泡壓法測定的在壽命時間50毫秒時49mN/m以上的動態表面張力，和由最大泡壓法測定的在壽命時間5,000毫秒時38mN/m以下的動態表面張力。文檔編號C09D11/00GK101309986SQ20068004305公開日2008年11月19日申請日期2006年11月15日優先權日2005年11月16日發明者森部鐮志,真田干雄申請人:佳能株式會社