專利名稱：具有抗光性的多色染料組合及其噴墨墨水組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有抗光性的多色染料組合，以及含有此組合色料的噴墨墨水組合物，且特別涉及一種應(yīng)用于噴墨打印中的抗光性噴墨墨水。
背景技術(shù)：
對于彩色噴墨打印機(jī)的墨水顏色而言，通常包括了紅色墨水(magentaink)，藍(lán)色墨水(cyan ink)，黃色墨水(yellow ink)和黑色墨水(black ink)，共四色墨水，其中大多使用水溶性的色料(water-base dye)為主。最近幾年則再加上淺紅墨水(light magenta ink)和淺藍(lán)墨水(light cyan ink)，形成六色墨水，甚至再加上淺黃色墨水(light yellow ink)，形成七色墨水。這些四色、六色或七色墨水，其組成包括了一種以上的染料或顏料，水，有機(jī)溶劑，及其他添加物。然而，水溶性的染料墨水，在打印后影像的防水性及抗光性上很差。因此，近年來開始大量開發(fā)防水性及抗光性佳的顏料墨水。利用顏料為色料的噴墨墨水，雖然比水溶性的染料墨水擁有較佳的防水性及抗光性，但卻必須配合適當(dāng)?shù)姆稚?dispersant)與附著劑，再加上顏料具有較大的顆粒尺寸(particle size)，故比染料更易發(fā)生沉淀與凝集，而阻塞噴墨頭，降低打印品質(zhì)。因此，如何改進(jìn)水溶性染料墨水的防水性及抗光性，成為目前研發(fā)人員努力的方向。
對于噴墨打印而言，若噴墨墨水中僅使用單一色料，常易造成噴墨口因染料結(jié)晶而造成噴嘴的阻塞(plugging)，所以通常會在墨水中添加多種保濕劑，但此舉卻容易造成墨水干燥速度緩慢，且抗水性差。例如在1986年美國專利案號4,631,085，1987年美國專利4,713,113，1988年美國專利案號4,737,190中，其墨水都是單一色料，必須在墨水里添加保濕劑以防止凝凝集。1999年，美國專利案號5,925,177揭露了一種特別的墨水組成，包括酸性黃色染料23(acid yellow 23)，尿素(urea)，和水。添加尿素可以防止黃色染料發(fā)生結(jié)晶，因此改善了阻塞噴墨頭的問題。
對于彩色噴墨打印而言，一較佳的含有色料組合的墨水，其墨水特性及印刷品質(zhì)必需符合下面幾點要求耐磨(good crusting resistance)，穩(wěn)定(good stability)，獨特的粘度(proper viscosity)，獨特的表面張力(propersurface tension)，高色彩飽和度(high color saturation)，低油墨犯水性(littlecolor-to-color bleed)，干燥時間短(rapid dry time)等。而且當(dāng)使用在噴墨列表機(jī)時，不會于噴嘴上造成凝聚(kogation)而影響打印品質(zhì)，或噴墨于一般紙張(plain paper)上時，可具有如同噴墨在特殊用紙一樣的品質(zhì)。
色彩的表示方法依實際色物體的匯集與否分為兩大表色系統(tǒng)，一為顯色系統(tǒng)(color appearance system)主要是依據(jù)實際色物體的匯集給予有系統(tǒng)的排列及描述而得的系統(tǒng)，例如Ostwald表色系統(tǒng)，Munsell表色系統(tǒng)，德國DIN表色系統(tǒng)等。另一為混色系統(tǒng)(color mixing system)不是基于實際色物體所歸納的系統(tǒng)，而是基于三原色光能混合出許多色彩所歸納的系統(tǒng)，到目前為止最重要的混色系統(tǒng)是以儀器測量色彩的CIE系統(tǒng)。舉例來說，Munsell表色系統(tǒng)是由美國畫家Munsell所創(chuàng)制，是利用三屬性--色相(hue)，明度(value)，彩度(chroma)-來描寫色彩的最有名的系統(tǒng)。CIE系統(tǒng)的色刺激(為X，Y.Z三刺激質(zhì))與色彩的感覺是由光源，物體，觀測者三要素合并所造成的，其色域是利用L*，a*，b*此三值來定義，L*表示色彩的亮度(lightness of a color)，a*和b*則代表色彩的色相(hue)和彩度(chroma)。a*的范圍從表示綠色的-a到表示紅色的+a，b*的范圍則是從表示藍(lán)色的-b到表示黃色的+b。
簡單的說，可以從CIE系統(tǒng)的色域圖看出某一色料組合的墨水表現(xiàn)出的色域是否寬大。請參照圖1，其繪示兩種不同色料組合的墨水的色域比較圖。圖中以a*、b*為X、Y軸，從圖中可看出第一種色料組合的墨水101擁有比第二種色料組合的墨水102還要寬廣的色域，因此第一種色料組合的墨水101可以表現(xiàn)的顏色也較為豐富。另外，也可利用色域圖看出某一色料組合的墨水的抗光性，先測量噴墨打印完成的圖樣的色彩光學(xué)性質(zhì)，得到第一色域圖，再與圖樣經(jīng)過照光步驟所得的第二色域圖進(jìn)行比對。一般而言，第二色域圖會比第一色域圖的色域范圍來得小，色域范圍相差越大，表示抗光效果越差。當(dāng)然，也可利用色域變化，了解某一色料組合的墨水的防水性。
綜上所述，如何尋找出可呈現(xiàn)寬廣色域和高品質(zhì)影像，且更具有抗光性甚至防水性的噴墨墨水，是為目前研發(fā)人員努力的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種水溶性多色染料組合色料(dyeset)，使其具有高度的抗光性。
本發(fā)明的另一個目的就是在提供一種含有上述多色染料組合的噴墨墨水組合物，使噴墨打印的文字或圖案不但具有極佳的抗光性，更同時呈現(xiàn)出寬大的色域和高品質(zhì)的色彩影像，而大大提升打印品質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種包含多色染料組合的抗光性噴墨墨水，其包括一染料組合色料(dye set)，一界面活性劑(surfactants)，以及一作為媒介物的水溶液。其中，應(yīng)用于本發(fā)明的染料組合色料是包括一藍(lán)色染料組合色料，一紅色染料組合色料，和一黃色染料組合色料。其中，該藍(lán)色染料組合色料是包括直接性藍(lán)色染料199(direct blue 199)，酸性藍(lán)色染料9(acid blue 9)，及直接性藍(lán)色染料86(direct blue 86)。該紅色染料組合色料是包括反應(yīng)性紅色染料180(reactive red 180)，酸性紅色染料52(acid red52)，反應(yīng)性紅色染料(reactive red)。該黃色染料組合色料是包括酸性黃色染料23(acid yellow 23)和密立根黃色染料(Milliken Palmer yellow R)。
而應(yīng)用于本發(fā)明的噴墨墨水的界面活性劑是2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)和EHMPD(2-乙基-2-(羥甲基)-1，3-丙二醇)，其添加量各約為4.0重量％(占墨水總重中的重量百分比)。水溶液中的水添加量約為50重量～85重量％的水。且更添加了有機(jī)溶劑例如是1，4-丁二醇，以加強(qiáng)墨水滲透及分散的特性。
此外，根據(jù)本發(fā)明的目的所提出的噴墨墨水更可以包括酸堿緩沖液，螯合劑，保濕劑(humectant)，殺菌劑(biocide)，防腐劑等相關(guān)添加物。其中，應(yīng)用于本發(fā)明的酸堿緩沖液是氫氧化鉀，螯合劑是尿素，保濕劑是PEG(polyethylene glycol)。


圖1為兩種不同色料組合的墨水的色域比較圖。
圖2為實驗對照組的墨水組合物照光前與照光后的色彩性質(zhì)的比較圖。
圖3為本發(fā)明的墨水組合物照光前與照光后的色彩性質(zhì)的比較圖。
圖4為本發(fā)明的墨水組合物照光前的色彩性質(zhì)圖。
圖5為本發(fā)明的墨水組合物照光后的色彩性質(zhì)圖。
實施例依照本發(fā)明一較佳實施例的包含多色染料組合的抗光性噴墨墨水，至少包括，染料組合色料，界面活性劑(surfactants)，溶于溶劑中，其中，溶劑包括水與有機(jī)溶劑(organic solvent)。較佳地，本發(fā)明的噴墨墨水更包括酸堿緩沖液，螯合劑(chelating agent)，殺菌劑(biocide)，保濕劑(humectant)，防腐劑和相關(guān)添加物。本發(fā)明中的多色染料組合色料包括紅色、藍(lán)色、黃色三種顏色的組合，其包括(1)直接性藍(lán)色染料199(direct blue 199)(來自科萊恩)，酸性藍(lán)色染料9(acid blue 9)(來自科萊恩)，直接性藍(lán)色染料86(directblue 86)(來自拜耳)。(2)反應(yīng)性紅色染料180(reactive red 180)(來自拜耳)，酸性紅色染料52(acid red 52)(來自科萊恩)，反應(yīng)性紅色染料(reactive red)(來自拜耳)。(3)酸性黃色染料23(acid yellow 23)(來自科萊恩)，密立根黃色染料(Milliken Palmer yellow R)(來自Milliken)。
本發(fā)明實施例的噴墨墨水配方中采用2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)(來自DOW)和EHMPD(2-乙基-2-(羥甲基)-1，3-丙二醇，來自Lancaster)作為墨水配方中的界面活性劑，其添加量的范圍約為0.01重量％～10.0重量％，而較佳的添加量約各為4.0重量％(占墨水總重中的重量百分比)，是用以調(diào)整墨水的粘度及表面張力，使墨水配方當(dāng)添加了適當(dāng)含量的界面活性劑后，可調(diào)整至適當(dāng)粘度范圍使供墨及噴墨順利，以及適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩κ鼓尾灰资a開。此外，在噴墨墨水添加界面活性劑亦具有分散和滲透的功能，可以加強(qiáng)色料在墨水中的分散性，和對于紙張或其他載體的滲透性。
本實施例的噴墨墨水中，水的添加量為50.0重量％～85.0重量％，并且更添加了有機(jī)溶劑13-S-5(來自中日合成)，13-S-7(來自中日合成)，OT-75(來自KYOWA)，465(來自air producet)和1，4-丁二醇(來自Lancaster)，用以加強(qiáng)墨水滲透及分散的特性。其中，有機(jī)溶劑的添加量的范圍約在0.5重量％～3.0重量％之間。
由于色料需于適當(dāng)酸堿值(pH value)范圍內(nèi)，才能顯出理想的色系，因此在實施例的噴墨墨水中，較佳地還可以添加氫氧化鉀作為酸堿緩沖液，以調(diào)節(jié)出所需的酸堿值，其中，本發(fā)明的氫氧化鉀添加量約為0.5重量％。
本實施例的墨水配方較佳地還可添加尿素以作為墨水配方中螯合劑(chelating agent)，以防止結(jié)晶鹽類的產(chǎn)生造成凝集顆粒而阻塞墨水匣的噴墨頭。其中，本發(fā)明的尿素添加量約為0.5重量％。
由于墨水匣噴頭長時間曝露于大氣環(huán)境當(dāng)中，使得噴墨頭處的墨水較易因揮發(fā)而產(chǎn)生沉淀物，導(dǎo)致噴墨頭阻塞(clogging)，進(jìn)而影響打印效果。因此本實施例的噴墨墨水中，較佳地還可以添加PEG 700(polyethyleneglycol 700)(來自U.C.C.)作為墨水配方中的保濕劑(humectant)，以減緩墨水于噴墨頭的揮發(fā)速率，防止噴頭阻塞的情形發(fā)生。本發(fā)明的PEG 700添加量約為4.0重量％。
另外，殺菌劑和防腐劑可以抑制細(xì)菌在墨水中滋長，防止墨水腐敗變質(zhì)。因此，本實施例的墨水配方更可添加SL-700(來自KYOWA)作為中的殺菌劑(biocide)。而如熟習(xí)此技藝者所周知的具耐候性等相關(guān)添加物，當(dāng)然亦可應(yīng)用于本發(fā)明的噴墨墨水。
為進(jìn)一步了解本發(fā)明的噴墨墨水，在使用了本發(fā)明的染料組合色料之后，是否會增加噴墨墨水的抗光性，請參閱以下所舉的實驗與結(jié)果，然并不以此限定本發(fā)明。
本實施例的實驗對照組的墨水組合物是來自于市售惠普(Hewlett-Packard)彩色墨水匣C6578的墨水，本發(fā)明的墨水組合物采用本發(fā)明的多色染料組合(dye set)，其墨水組成如下所示，包括本發(fā)明的墨水組合物



本發(fā)明乃是以市售專用噴墨打印機(jī)分別將兩組不同墨水組合物的墨水噴在市售一般紙張(plain paper)專用噴墨紙(coating paper)上。并以Microsol的簡易型照光機(jī)進(jìn)行照光實驗。(一)、實驗對照組的抗光性測試將實驗對照組的墨水組合物(HP-C6578)噴墨于市售專用噴墨紙上，經(jīng)過16小時的照光實驗，相當(dāng)于平常日光照射時間三個半月，而一天約10小時的日光照射。比較照光前與照光后的色彩性質(zhì)，其結(jié)果顯示于圖2。其中，實線表示照光前，虛線表示照光后。
從圖2中可看出HP-C6578照光后的色域比起照光前的色域縮小，特別是與紅色相關(guān)的顏色(X軸右方處)，抗光性比較弱，因此色域有顯著的變化。(二)、本發(fā)明墨水組合物的抗光性測試將本發(fā)明的墨水組合物(dye set)噴墨于市售專用噴墨紙上，經(jīng)過16小時的照光實驗，相當(dāng)于平常日光照射時間三個半月，而一天約10小時的日光照射。比較照光前與照光后的色彩性質(zhì)，其結(jié)果顯示于圖3。其中，實線表示照光前，虛線表示照光后。
從圖3中可看出照光前后的色域并無顯著的變化，因此本發(fā)明的墨水組合物有良好的抗光性。(三)、本發(fā)明與實驗對照組的墨水組合物在照光前后的色域比較將本發(fā)明的墨水組合物(dye set)與實驗對照組的墨水組合物(HP-C6578)，分別噴墨于市售專用噴墨紙上，比較照光前的色彩性質(zhì)，其結(jié)果顯示于圖4。另外，也進(jìn)行彩度測量，其結(jié)果顯示于表一。接著，再經(jīng)過16小時的照光實驗，相當(dāng)于平常日光照射時間三個半月，而一天約10小時的日光照射，并比較照光后的色彩性質(zhì)，其結(jié)果顯示于圖5。其中，實線代表第一組墨水組合物，虛線代表實驗對照組的墨水組合物。
從圖4和圖5中可看出照光前后，本發(fā)明的墨水組合物(dye set)均比實驗對照組的墨水組合物(HP-C6578)的色域還要大，因此本發(fā)明的多色染料組合擁有比較寬廣的色域，可以表現(xiàn)的顏色亦較為豐富。
表一

發(fā)明效果由上述實施例的結(jié)果可以清楚得知，本發(fā)明的墨水組合物，具有極佳的抗光性，且同時呈現(xiàn)出寬大的色域和高品質(zhì)的色彩影像，可大大提升打印品質(zhì)。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種水溶性染料組合的抗光性色料，其包括(a)藍(lán)色染料組合色料，其中，該藍(lán)色染料組合色料包括直接性藍(lán)色染料199，酸性藍(lán)色染料9，和直接性藍(lán)色染料86；(b)紅色染料組合色料，其中，該紅色染料組合色料包括反應(yīng)性紅色染料180，酸性紅色染料52，和反應(yīng)性紅色染料；及(c)黃色染料組合色料，其中該黃色染料組合色料包括酸性黃色染料23，和密立根黃色染料。
2.一種水溶性多色染料組合的抗光性噴墨墨水，至少包括染料組合色料，該染料組合色料包括藍(lán)色染料組合色料，其中，該藍(lán)色染料組合色料包括直接性藍(lán)色染料199，酸性藍(lán)色染料9，和直接性藍(lán)色染料86；紅色染料組合色料，其中，該紅色染料組合色料包括反應(yīng)性紅色染料180，酸性紅色染料52，和反應(yīng)性紅色染料；及黃色染料組合色料，其中該黃色染料組合色料包括酸性黃色染料23，和密立根黃色染料；媒介物，該媒介物為水溶液。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含界面活性劑。
4.如權(quán)利要求3所述的噴墨墨水，其中該界面活性劑是2-吡咯烷酮。
5.如權(quán)利要求3所述的噴墨墨水，其中該界面活性劑是2-乙基-2-(羥甲基)-1，3-丙二醇。
6.如權(quán)利要求3所述的噴墨墨水，其中該界面活性劑添加量范圍為0.01重量％～10.0重量％。
7.如權(quán)利要求6所述的噴墨墨水，其中該界面活性劑的添加量為4.0重量％。
8.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含保濕劑。
9.如權(quán)利要求8所述的噴墨墨水，其中該保濕劑是PEG 700。
10.如權(quán)利要求9所述的噴墨墨水，其中該保濕劑的添加量約為4.0重量％。
11.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含螯合劑。
12.如權(quán)利要求11所述的噴墨墨水，其中該螯合劑是尿素。
13.如權(quán)利要求11所述的噴墨墨水，其中該螯合劑的添加量約為0.5重量％。
14.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含酸堿緩沖液。
15.如權(quán)利要求14所述的噴墨墨水，其中該酸堿緩沖液是氫氧化鉀。
16.如權(quán)利要求14所述的噴墨墨水，其中該酸堿緩沖液的添加量為0.5重量％。
17.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含有機(jī)溶劑。
18.如權(quán)利要求17所述的噴墨墨水，其中該有機(jī)溶劑是1，4-丁二醇。
19.如權(quán)利要求17所述的噴墨墨水，其中該有機(jī)溶劑的添加量的范圍約0.5重量～3.0重量％。
20.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該水溶液中水的含量約為50重量％～85重量％。
21.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含殺菌劑。
22.如權(quán)利要求2所述的噴墨墨水，其中該噴墨墨水還包含防腐劑。
全文摘要
一種具抗光性的多色染料組合的噴墨墨水組合物，其包括一染料組合色料(dye set)，一界面活性劑(surfactants)，以及一溶劑。該染料組合色料包括藍(lán)、紅和黃三種染料組合色料，其中，藍(lán)色染料組合色料包括直接性藍(lán)色染料199，酸性藍(lán)色染料9，和直接性藍(lán)色染料86；紅色染料組合色料包括反應(yīng)性紅色染料180，酸性紅色染料52，和反應(yīng)性紅色染料；黃色染料組合色料包括酸性黃色染料和密立根黃色染料。此種多色染料組合的抗光性噴墨墨水應(yīng)用于噴墨技術(shù)時，不但具有極佳的抗光性，更同時呈現(xiàn)出高彩度(high chroma)、寬色域(broad color space)的高品質(zhì)色彩影像。
文檔編號C09D17/00GK1401712SQ01133910
公開日2003年3月12日 申請日期2001年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月17日
發(fā)明者呂椬境, 佘怡璇, 沈昱璋, 錢嘉欣 申請人:明碁電通股份有限公司