專利名稱：具有的改進(jìn)的噴墨打印圖像顏色和穩(wěn)定性的油墨和底印流體組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及底印流體在噴墨打印中的用途，更具體地說，涉及結(jié)合起來在打印圖像的顏色和穩(wěn)定性方面獲得改進(jìn)的油墨和底印流體的化學(xué)組合物。
背景技術(shù)：
噴墨打印體系的應(yīng)用近年來急劇增長(zhǎng)。該增長(zhǎng)可歸因于在打印分辨率和總體打印質(zhì)量上的顯著改進(jìn)以及在成本上的明顯降低。目前的噴墨打印機(jī)以比只是幾年前可得的可比產(chǎn)品低一個(gè)數(shù)量級(jí)的成本為許多商業(yè)、企業(yè)和家庭應(yīng)用提供可接受的打印質(zhì)量。盡管已有目前的成功，但深入研究和開發(fā)工作在繼續(xù)進(jìn)行以提高噴墨打印質(zhì)量，同時(shí)進(jìn)一步降低對(duì)于消費(fèi)者的成本。
當(dāng)精確圖案的墨點(diǎn)由稱作″打印頭″的液滴生成設(shè)備噴射到打印介質(zhì)上時(shí)，形成噴墨圖像。常用于噴墨記錄的油墨通常由主要為含水流體中的水溶性有機(jī)溶劑(潤(rùn)濕劑等)、表面活性劑和著色劑組成。如果記錄在″普通紙″上進(jìn)行，沉積的著色劑保持一些移動(dòng)性，這可表現(xiàn)出不好的滲色、邊緣銳度、洇潤(rùn)和差的光密度/色度(由于紙的穿透)。這些特點(diǎn)不利地影響文本和圖像質(zhì)量。
水基油墨的蒸發(fā)率低且它們主要通過吸附到紙中而干燥。油墨的吸附時(shí)間取決于許多因素，如墨滴尺寸，紙網(wǎng)孔尺寸，油墨粘度，和油墨在紙上的擴(kuò)展系數(shù)(即，紙的表面張力減去油墨的表面張力和紙-油墨界面的界面張力)。尤其對(duì)于高印量打印機(jī)，減少油墨干燥時(shí)間明顯有意義。但縮短干燥時(shí)間通常以損失圖像質(zhì)量為代價(jià)。因此，將表面活性劑加入油墨可明顯降低滲透時(shí)間。但這降低了圖像的光密度/色度和邊緣銳度以及由于著色劑在紙的法線和橫向方向上的滲透而最終導(dǎo)致透印問題。因此需要分離紙上的著色劑和油墨載體使得染料留在表面上，同時(shí)載體被迅速吸附。為此已采用各種方案。已有限成功地利用了差式染料溶解度，即，使用在油墨中可溶但在紙上不溶的染料。這些方案利用染料溶解度和在油墨進(jìn)入紙中時(shí)尤其由pH變化所造成的其它化學(xué)變化。染料溶解度還隨著水或其它溶劑由介質(zhì)蒸發(fā)而改變。這些方案的另一缺陷在于，它們要求染料接近其在油墨中的溶解度極限。如果油墨接近其溶解度極限，會(huì)難免產(chǎn)生主要?dú)w因于去封(decap)和結(jié)垢的可靠性問題。由于在噴墨打印機(jī)中需要越來越低的墨滴重量，這些可靠性問題變得更加難以用常規(guī)方法加以解決。
為了解決這些問題，在已經(jīng)描述的方法中，具有用于降低著色劑移動(dòng)性的成分的″固色劑″溶液在沉積油墨之前沉積到紙上。按照描述，成像油墨的這種″底印″使用了包含酸、鹽和有機(jī)抗衡離子和聚電解質(zhì)的組合物。底印定義為剛好在施用油墨之前將透明液體施用到紙上。該想法在于在油墨之前施用″單獨(dú)的反應(yīng)性組分″以提高耐水牢度?！宸磻?yīng)性組分″與存在于油墨中的反應(yīng)物反應(yīng)，產(chǎn)生一種粘結(jié)著色劑并使其耐水的聚合物。雙官能?；群碗p官能胺作為可能的反應(yīng)對(duì)給出。但?；仁欠浅７磻?yīng)性的且需要非水油墨載體。反應(yīng)對(duì)的另一例子包括共同形成凝膠的在鋁鹽存在下的羧甲基纖維素。該反應(yīng)與第一種相比更為良性，但缺陷在于，即使不存在多價(jià)離子，羧甲基纖維素溶液也具有高粘度。這使其難以用于噴墨。
在其它公開文件中，底印的想法已進(jìn)一步發(fā)展。已經(jīng)建議使用陽離子″液體組合物″，如聚烯丙基胺用于陰離子染料的底印，以獲得廣泛地與染料基體系整體反應(yīng)的固色劑。該固色劑適度地提高耐水牢度、邊緣銳度和滲色，但不能獲得本發(fā)明所取得的色度和/或光密度改進(jìn)。
還已經(jīng)公開了用于顏料的寬種類的底印液體，包括聚合物膠乳、硅石、礬土和氧化鈦顆粒、聚合物樹脂、緩沖溶液、和無機(jī)鹽。所有的這些底印液體通過各種機(jī)理使顏料分散體不穩(wěn)定。結(jié)果，顏料基本上沉淀在紙的表面上，同時(shí)載體被迅速吸附。
已經(jīng)描述了使用水溶性染料和底印固色劑的另一體系。固色劑包含配體配合的金屬離子(金屬離子與結(jié)合的配體)。用于該體系的油墨包含本身可以是染料的陰離子組分。該油墨也可在油墨中包含聚合物粘度改性劑。所公開的特定聚合物粘度改性劑是乙炔二醇的環(huán)氧乙烷加成物，即一種不同于本發(fā)明的不與固色劑強(qiáng)烈相互作用的中性聚合物。
所公開的另一體系使用分散的顏料著色劑并在油墨中需要乙二醇醚助溶劑。這不同于使用水溶性染料著色劑而幾乎沒有助溶劑限制的本發(fā)明體系。
另一公開體系使用分散的顏料(顏料和用于分散顏料的水溶性樹脂)。它沒有教導(dǎo)這種水溶性聚合物可用作水溶性染料基體系中的″粘結(jié)劑″，而且實(shí)際上由于濃度增加、放電穩(wěn)定性差、和阻塞而將粘結(jié)劑狀聚合物稱作不受歡迎的。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種噴墨打印裝置，包括至少一個(gè)包括含有至少一種陽離子組分的底印固色劑流體的打印頭部分，和至少一個(gè)包括含有至少一種陰離子組分的油墨組合物的打印頭部分；其中，當(dāng)油墨組合物和固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨組合物。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種染料基噴墨油墨組合物，包含至少一種陰離子組分，其中，當(dāng)油墨組合物和包含至少一種陽離子組分的固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨。
另外本發(fā)明涉及一種底印固色劑流體，包含至少一種陽離子組分，其中，當(dāng)固色劑流體和包含至少一種陰離子組分的噴墨油墨組合物混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨。
另外，本發(fā)明涉及一種噴墨打印方法，該方法包括步驟a)在介質(zhì)的某個(gè)位置噴射包含至少一種陽離子組分的底印固色劑流體；b)在介質(zhì)的該位置上噴射包含至少一種陰離子組分的油墨組合物；其中當(dāng)油墨組合物和固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨組合物。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是比較實(shí)施例1的C-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖2是比較實(shí)施例1的M-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖3是比較實(shí)施例1的Y-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖4是比較C-1，M-1和Y-1油墨光譜在復(fù)合黑色基質(zhì)中的反射光譜的圖。IV-1是非粘結(jié)劑油墨，而IV-2包含SMA-1000H，IV-3包含SMA-2000H，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。注反射光譜中的值越低，吸光率越大且著色越有效。
圖5是比較實(shí)施例2的C-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖6是比較實(shí)施例2的M-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖7是比較實(shí)施例2的Y-1青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖8是比較用于實(shí)施例1的底印流體(P R2)和用于實(shí)施例2的底印流體(P UP)的圖。因?yàn)樵赑 UP中沒有使用Ca2+，所以粘結(jié)劑與底印流體的相互作用的效果更加明顯。
圖9是比較實(shí)施例3的C-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖10是比較實(shí)施例3的M-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖11是比較實(shí)施例3的Y-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖12是比較C-2，M-2和Y-2油墨光譜在復(fù)合黑色基質(zhì)中的反射光譜的圖。IV-1是非粘結(jié)劑油墨，而IV-2包含SMA-1000H，IV-3包含SMA-2000H和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。注反射光譜中的值越低，吸光率越大且著色越有效。
圖13是比較實(shí)施例4的C-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖14是比較實(shí)施例4的M-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和I V-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
圖15是比較實(shí)施例4的Y-2青色油墨(包含各種粘結(jié)劑)與底印流體相互作用的圖。IV-1包含空白粘結(jié)劑組合物，IV-2包含SMA-1000H粘結(jié)劑，IV-3包含SMA-2000H粘結(jié)劑，和IV-4包含SMA-3000H粘結(jié)劑。
發(fā)明詳述本文所述的本發(fā)明涉及使用市售噴墨打印機(jī)，例如但不限于，HPDeskJet打印機(jī)(由Hewlett-Packard公司制造，Palo Alto，California)打印噴墨圖像的噴墨油墨。該油墨能夠在各種打印介質(zhì)，尤其是，例如但不限于，常用于辦公室和家庭計(jì)算機(jī)的普通白色，81/2″×11″，20 1b重的打印機(jī)紙上得到幾乎沒有或沒有凝聚、具有優(yōu)異的耐水牢度和減少的干燥時(shí)間的近照相圖像。
更具體地，本發(fā)明涉及對(duì)彩色打印質(zhì)量和噴墨輸出的持久性的改進(jìn)。這具體地通過關(guān)注在噴墨打印圖像彩色和黑色品中得到良好的色度/光密度同時(shí)仍保持染料基油墨的良好的邊緣銳度、最小透印、快速干燥時(shí)間、和優(yōu)異的耐水牢度的問題而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果具有陰離子組分的油墨層打印在具有陽離子組分的底印固色劑流體層上，可以調(diào)節(jié)這兩層的帶相反電荷的組分間的相互作用，以不僅獲得原色的較高色度，而且獲得合成色(原色的混合物)的明顯更高的色度和復(fù)合黑色的明顯更高的光密度。這些意外的結(jié)果可能是因?yàn)?，在本發(fā)明的油墨和固色劑層之間的陰離子/陽離子相互作用時(shí)獲得著色劑凝膠化和著色劑固定化而不是快速著色劑沉淀。這些著色劑凝膠化和著色劑固定化產(chǎn)生比產(chǎn)生較暗的、″較渾濁″顏色的快速著色劑沉淀明顯更高的色值。另外，因?yàn)槟z過程不如通常在底印分散顏料體系中存在的沉淀作用快速，所以點(diǎn)增益(dot gain)更大，覆蓋了更多的空間。因此它需要較少的油墨。
用多價(jià)鹽底印染料大多數(shù)商業(yè)水溶性染料包含陰離子基團(tuán)，如磺酸鹽和羧酸鹽，使得染料為水溶性。這些基團(tuán)通常在底印流體和油墨施用到紙上之后用作染料與固色劑在紙面上的沉淀作用的反應(yīng)位。通常，底印通過在某些像素位置上在油墨圖像打印在相同的像素位置之前將流體打印到紙上而進(jìn)行。因此，例如，如果磺酸鹽染料D-SO3-Na+用二價(jià)M2+X-2鹽固色劑溶液底印，可發(fā)生以下反應(yīng)(為了說明，使用染料的鈉鹽；也可考慮其它鹽)(A)(1)(B)(2)水溶液中的離子反應(yīng)具有低活化能并在擴(kuò)散方向中進(jìn)行。這意味著，當(dāng)?shù)仁?1)和(2)的平衡更多地向右邊移動(dòng)時(shí)，可獲得最快的沉淀。該右移取決于晶狀沉淀(D-SO3)2M2+和D-SO3-X-M2+的溶解度。這些溶解度值受晶狀沉淀相對(duì)溶液中的離子的自由能的控制。具有與磺酸鹽基團(tuán)的最低溶解度的金屬鹽預(yù)期具有最快的沉淀。因此，氯化鋇預(yù)期比氯化鈣更有效地沉淀，因?yàn)樗谂c磺酸鹽基團(tuán)反應(yīng)時(shí)具有較低溶解度。另外，抗衡離子的化合價(jià)越高，鹽(B)與磺酸鹽一起沉淀以形成反應(yīng)產(chǎn)物的機(jī)會(huì)越高。因此，對(duì)于三或四價(jià)金屬，(B)型配合物明顯有利，因?yàn)槭杷玖衔沧兊媒佑|且它們與水的接觸減少。
以上描述同等適用于磺酸鹽、羧酸鹽、硫酸鹽、和磷酸鹽染料物質(zhì)。更特定的金屬鹽也適用BaX2，SrX2，CaX2，ZnX2，MgX2，AlX3，TiX4。也可考慮其它多價(jià)鹽。
即使染料物質(zhì)與金屬鹽的沉淀作用導(dǎo)致改進(jìn)的顏色固定性(即滲色控制、邊緣銳度和耐水牢度)，在油墨中的含水染料與固色劑中的多價(jià)鹽的反應(yīng)時(shí)的明顯問題在于，染料的快速沉淀和/或結(jié)晶防止染料適當(dāng)?shù)鼗旌?，因此造成色度?或光密度的明顯損失和總體″渾濁的″外觀。
克服底印固色劑流體的問題為了實(shí)現(xiàn)較高色值所需的著色劑膠凝化和著色劑固定化，本發(fā)明人實(shí)驗(yàn)了依賴著色劑進(jìn)行底印的方法，所述著色劑通過與事先沉積在底印固色劑溶液中的試劑的相互作用而被固定化或″固色″。另外，在不存在固定化試劑時(shí)，該固色劑溶液用于促進(jìn)隨后的油墨沉積物的滲透。這對(duì)于透過紙直至遇到固定化試劑的活動(dòng)著色劑，如水溶性染料尤其如此。但來自水溶性染料與固定化試劑的反應(yīng)的染料-染料締合(聚集)可引入其它非所需的感覺為暗色或″渾濁″的光譜吸附特性，這主要因?yàn)樗苄匀玖显谟湍械目焖俳Y(jié)晶/沉淀使得沒有時(shí)間適當(dāng)混合。換句話說，水溶性染料的快速結(jié)晶/沉淀導(dǎo)致被″固定″的顏色，即具有耐水性，但缺乏為彩色噴墨打印高度所需的色度/光密度特性。
用油墨中的陰離子粘結(jié)劑改變?nèi)玖?鹽相互作用本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，除了固色劑流體中的固定化試劑，陰離子粘結(jié)劑組分需要包括在水溶性染料基油墨中，它特異地與底印固色劑流體中的固定化試劑反應(yīng)。另外，在油墨中不存在陰離子粘結(jié)劑組分的情況下，底印固色劑在油墨之前沉積，實(shí)際造成光密度/色度的下降，因?yàn)樗A(yù)先濕潤(rùn)紙以促進(jìn)油墨滲透并引起妨礙染料顏色混合的快速結(jié)晶/沉淀。盡管耐水牢度因?yàn)楣躺珓┲械墓潭ɑ噭┒纳?，但色度?或光密度的下降是令人討厭的。
本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，一種克服會(huì)妨礙染料混合并因此導(dǎo)致合成色和黑色的明顯″渾濁″的染料顏色的快速結(jié)晶和/或沉淀的有效方案是加入陰離子聚合物粘結(jié)劑，如，苯乙烯馬來酸酐型聚合物。這些陰離子聚合物往往與底印液體中的鹽結(jié)合。這種結(jié)合往往控制染料與鹽的快速結(jié)晶/沉淀，因此提高顏色染料的打印色度和提高打印黑色染料時(shí)的光密度。但發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，通過太多地控制結(jié)晶/沉淀作用，這種結(jié)合還往往造成顏色固定性的下降(即，耐水牢度和邊緣銳度的下降和滲色的增加)。
陰離子染料與陽離子表面活性劑/聚合物的反應(yīng)當(dāng)兩種相反電荷的疏水物質(zhì)在溶液中相互接近時(shí)，它們往往形成一種配合物。正電和負(fù)電基團(tuán)相互吸引在一起，同時(shí)它們以前的抗衡離子剩下它們的主體并留在溶液中。聚集成雙層(層狀相和泡)的帶相反電荷的表面活性劑和形成配合物和沉淀物的帶相反電荷的聚合物-表面活性劑對(duì)也證明有這種性質(zhì)。該作用由于締合分子直接中和彼此的電荷并且抗衡離子釋放進(jìn)入溶液而增大。這些抗衡離子補(bǔ)償了通常阻礙締合的熵的損失。
因此，可以預(yù)期通過加入相反電荷的疏水聚合物和/或表面活性劑可使陰離子染料由水溶液沉淀。
可能的表面活性劑可選物是·四取代的銨鹽R1R2R3R4N+X-·四取代的鹽R1R2R3R4P+X-·四取代的鹽R1R2R3R4As+X-，其中R是H，烷基，或其它有機(jī)基團(tuán)。尤其對(duì)此有利的是具有非常低臨界膠束濃度的表面活性劑，這樣它們?cè)趯?shí)驗(yàn)時(shí)間范圍內(nèi)不在油墨-空氣界面上吸附，因此不用作油墨滲透劑。為了實(shí)現(xiàn)這些非常低的臨界膠束濃度，表面活性劑必須一般具有至少20個(gè)碳原子。
甚至更有利的是形成泡的雙尾表面活性劑，如二(十二烷基)二甲基銨，二(十四烷基)二甲基銨，二(十六烷基)二甲基銨，或二(十八烷基)二甲基銨鹽。這些表面活性劑在室溫下形成可分散入稱作泡的閉合雙層結(jié)構(gòu)中的層狀相。泡預(yù)期是比表面活性劑單體或膠束更有效的沉淀劑。
可能的聚合物/表面活性劑代表是包含R1R2R3R4N+，R1R2R3R4P+，R1R2R3R4As+基團(tuán)的聚電解質(zhì)，其中R可以是H，烷基，或其它有機(jī)取代基。尤其有益的是每個(gè)重復(fù)單元具有大數(shù)目的官能團(tuán)的聚合物，如，質(zhì)子化亞乙基亞胺。如果選擇聚合物/表面活性劑用于底印，重要的是考慮到分子量并將它保持低值(1000-10,000)，因?yàn)楦叻肿恿烤垭娊赓|(zhì)往往非常粘稠且不容易用于噴墨。
開發(fā)中的許多染料包含胺官能度，使得它們?cè)谌芤褐惺顷庪x子的，而且使得它們可被質(zhì)子化。這些稱作兩性離子染料，且它們以其變得耐水的能力而已知。這些染料已經(jīng)用于利用由油墨(pH＝8.50)至紙(通常低得多)的pH下降。
因此，根據(jù)何種陰離子取代基，如磺酸鹽，羧酸鹽，硫酸鹽和磷酸鹽存在于染料分子上，可以細(xì)調(diào)染料的溶解度。用這種方法，可對(duì)介質(zhì)上的噴墨打印圖像的水牢度和色度/光密度之間的平衡進(jìn)行一些控制。
本發(fā)明人已將這些陰離子染料與包含陽離子聚合物和/或表面活性劑的底印流體結(jié)合使用。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，該組合物往往將染料以似乎稍微粘稠、無定形、部分膠凝的狀態(tài)固定在紙介質(zhì)的表面上。在其最佳狀態(tài)，該部分膠凝狀態(tài)同時(shí)具有良好的耐水牢度、邊緣銳度和滲色控制以及相當(dāng)可接受的(盡管低于最佳)色度和/或光密度。似乎陰離子油墨組合物和陽離子聚合物/表面活性劑的這種組合物充分地減慢了陰離子水溶性油墨染料的沉淀，得到可接受的但不優(yōu)異的色度/光密度。同時(shí)，它還獲得足夠的染料和/或染料混合物的層化作用，以將它們固定在紙的表面上，這樣獲得較少的透印、較好的干燥時(shí)間、較好的耐水牢度和較好的顏色與顏色的滲色控制。
如果鈣或其它陽離子金屬也存在于底印流體中，這些也在染料分子和粘結(jié)劑上與油墨的陰離子組分結(jié)合。但將這些陽離子金屬加入油墨可調(diào)整陰離子組分與陽離子聚合物/表面活性劑的結(jié)合作用。根據(jù)染料，存在于底印流體中的這些陽離子金屬可以降低圖像穩(wěn)定性為代價(jià)將平衡移向改進(jìn)的顏色質(zhì)量，因?yàn)橐苿?dòng)離開良好的顏色固定性(即耐水牢度、滲色控制等)。另一方面，對(duì)于其它染料看到相反的趨勢(shì)，顏色穩(wěn)定性通過較好的固定化而得到，同時(shí)顏色質(zhì)量(即色度、色調(diào)、和光密度)下降。
同時(shí)獲得良好的顏色質(zhì)量和圖像穩(wěn)定性在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種染料基噴墨油墨組合物，其包含至少一種陰離子組分，其中，當(dāng)油墨組合物和包含至少一種陽離子組分的固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨。
在上述發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述陰離子組分包括至少一種陰離子粘結(jié)劑，它可包括具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物。所述至少一個(gè)配位基團(tuán)可選自乙二胺四乙酸，乙酰丙酮化物，丙烯酸鹽和馬來酸酐。
具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物包括可包含苯乙烯的聚合物。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，陰離子粘結(jié)劑可包含水解的苯乙烯馬來酸酐。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一種染料包含陰離子官能團(tuán)。該染料可選自具有非極性基團(tuán)的磺化染料，具有可質(zhì)子化基團(tuán)的染料，具有羧酸鹽基團(tuán)的染料和具有膦酸鹽基團(tuán)的染料。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，油墨組合物還包含可選自無機(jī)鹽和低級(jí)醇的低分子量親水化合物。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種底印固色劑流體，其包含至少一種陽離子組分，當(dāng)固色劑流體和包含至少一種陰離子組分的噴墨油墨組合物混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨。
在上述發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一種陽離子組分可包含陽離子聚合物，該聚合物可以是選自R1R2R3R4N+；R1R2R3R4P+和R1R2R3R4As+的聚電解質(zhì)，其中R可以是H，烷基或其它有機(jī)取代基。另外，聚電解質(zhì)可包含支化聚合物鏈。陽離子聚合物可隨著選自鈣離子，鋁離子，鋇離子，鍶離子，鋅離子，和鎂離子的非聚合陽離子而變化，且它們可以是四取代的銨鹽。
在上述發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一種陽離子組分包含選自鈣離子，鋁離子，鋇離子，鍶離子，鋅離子，鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子。
本發(fā)明的一個(gè)重要的目標(biāo)是一種簡(jiǎn)單的方式使用正常量的油墨獲得染料基油墨的較高顏色質(zhì)量(即，較好的色度和/或光密度)，同時(shí)保持良好的顏色固定性(即，較少的透印、較好的干燥時(shí)間、耐水牢度和顏色與顏色的滲色控制)，可能地簡(jiǎn)化油墨配方。
另外，根據(jù)該目標(biāo)，本發(fā)明應(yīng)該還在使用減少量的油墨時(shí)獲得令人滿意的(如果低于最佳)顏色固定性和顏色質(zhì)量結(jié)果，因此延長(zhǎng)了油墨再充填之間使用噴墨的功能使用期。對(duì)這些屬性的控制可支持具有增加的速度并得到具有增加的持久性特性的打印品的打印機(jī)平臺(tái)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上目標(biāo)，可以使用常用于噴墨油墨的任何水基染料，但在優(yōu)選的實(shí)施方案中，使用特殊化的染料著色劑如陰離子和/或兩性離子染料以得到較好的顏色性能屬性。為了優(yōu)化顏色質(zhì)量和顏色固定性，優(yōu)選的實(shí)施方案除了陰離子染料著色劑之外應(yīng)該包括陰離子聚合粘結(jié)劑，例如(但不限于)具有配位基團(tuán)如乙二胺四乙酸(EDTA)、乙酰丙酮化物，馬來酸酐和各種丙烯酸鹽的聚合物。
除了所用油墨的染料和粘結(jié)劑組分，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)染料基油墨的底印是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，且在優(yōu)選的實(shí)施方案中使用包含聚電解質(zhì)、表面活性劑、酸和鹽的″雞尾酒″。
因此，本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種噴墨打印方法，該方法包括步驟a)在介質(zhì)的某個(gè)位置上噴射包含至少一種陽離子組分的底印固色劑流體；b)在介質(zhì)的像素位置上噴射包含至少一種陰離子組分的油墨組合物；其中當(dāng)油墨組合物和固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨組合物。
在上述發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施方案中，陰離子組分包括至少一種陰離子粘結(jié)劑，它可包括具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物。所述至少一個(gè)配位基團(tuán)可選自乙二胺四乙酸，乙酰丙酮化物，馬來酸酐和丙烯酸鹽。具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物包括可包括苯乙烯的聚合物。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，陰離子粘結(jié)劑可包含水解的苯乙烯馬來酸酐。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一種染料包含陰離子官能團(tuán)。該染料可選自具有非極性基團(tuán)的磺化染料，具有可質(zhì)子化基團(tuán)的染料，具有羧酸鹽基團(tuán)的染料和具有膦酸鹽基團(tuán)的染料。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，油墨組合物進(jìn)一步包含可選自無機(jī)鹽和低級(jí)醇的低分子量親水化合物。
在另一實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種底印固色劑流體，其包含至少一種陽離子組分，當(dāng)固色劑流體和包含至少一種陰離子組分的噴墨油墨組合物混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨。
在上述發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述至少一種陽離子組分可包含陽離子聚合物，該聚合物可以是選自R1R2R3R4N+；R1R2R3R4P+和R1R2R3R4As+的聚電解質(zhì)，其中R可以是H，烷基或其它有機(jī)取代基。另外，聚電解質(zhì)可包含支化聚合物鏈。陽離子聚合物可隨著選自鈣離子，鋁離子，鋇離子，鍶離子，鋅離子，鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子而變化，且它們可以是四取代的銨鹽。
在上述發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述至少一種陽離子組分包含選自鈣離子，鋁離子，鋇離子，鍶離子，鋅離子，鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子。
良好的顏色固定性和良好的顏色質(zhì)量的上述目標(biāo)可在本發(fā)明中實(shí)現(xiàn)，如果底印流體和染料基油墨的組成物在打印介質(zhì)上共同形成一種粘稠的無定形凝膠而不是快速形成晶狀沉淀。
這種粘稠的無定形凝膠使得染料有足夠的時(shí)間充分混合，同時(shí)在紙的表面上分層，這樣獲得良好的色度和/或光密度并避免染料滲入紙。在來自油墨/底印流體組合物的水通過載體鋪展/滲透壓作用而迅速滲入紙的同時(shí)，發(fā)生這種無定形凝膠形成/染料層化作用。
換句話說，本發(fā)明的油墨/底印流體組合的必要條件是相對(duì)載體滲透保持對(duì)著色劑鋪展和滲透的控制。因此，染料基油墨和底印流體之間用以形成上述的粘稠無定形混合物的反應(yīng)必須滲入時(shí)間方面比油墨滲入紙中的速率更快，以將染料著色劑適當(dāng)?shù)貙踊诖蛴〗橘|(zhì)的表面上。底印流體也可加入表面活性劑以″攜帶″油墨載體進(jìn)入紙，使得滲透時(shí)間明顯更快。該方案使得著色劑層化，使著色劑集中在紙的表面上，提高色度和/或光密度，并使得油墨本體(載體)在油墨和底印流體已結(jié)合形成粘稠的無定形凝膠配合物之后滲入介質(zhì)。這可通過鋪展/滲透壓作用的組合而實(shí)現(xiàn)，如果油墨載體包含高濃度的低分子量親水化合物如無機(jī)鹽或低級(jí)醇，則這一作用得到增強(qiáng)。
本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和操作在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明涉及一種噴墨打印裝置，包括包括包含至少一種陽離子組分的底印固色劑流體的至少一個(gè)打印頭部分，和包括包含至少一種陰離子組分的油墨組合物的至少一個(gè)打印頭部分；其中，如果油墨組合物和固色劑流體混合在一起形成混合物時(shí)，該混合物是無定形粘稠流體，粘稠流體的粘度大于油墨組合物。在上述發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施方案中，油墨的陰離子組分包括至少一種陰離子粘結(jié)劑，它可包括具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物。該配位基團(tuán)可選自乙二胺四乙酸，乙酰丙酮化物，馬來酸酐和丙烯酸鹽。聚合物可包括苯乙烯。在最優(yōu)選的實(shí)施方案中，陰離子粘結(jié)劑包括水解的苯乙烯馬來酸酐。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，陰離子組分包括具有陰離子官能團(tuán)的染料。該染料可選自具有非極性基團(tuán)的磺化染料，具有可質(zhì)子化基團(tuán)的染料，具有羧酸鹽基團(tuán)的染料和具有膦酸鹽基團(tuán)的染料。
在上述發(fā)明的另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，油墨組合物進(jìn)一步包含低分子量親水化合物。這些化合物可選自無機(jī)鹽和低級(jí)醇。
在上述發(fā)明的另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少一種陽離子組分包括陽離子聚合物。這些陽離子聚合物可以是選自R1R2R3R4N+；R1R2R3R4P+和R1R2R3R4As+的聚電解質(zhì)，其中R可以是H，烷基或其它有機(jī)取代基。在以上發(fā)明的最優(yōu)選的實(shí)施方案中，聚電解質(zhì)包含支化聚合物鏈。
在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽離子聚合物隨著選自鈣離子、鋁離子、鋇離子、鍶離子、鋅離子、和鎂離子的非聚合陽離子而變化。在另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽離子聚合物是四取代的銨鹽。
另外，在另一更優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述至少一種陽離子組分包括選自鈣離子，鋁離子，鋇離子，鍶離子，鋅離子，鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子。
在本發(fā)明的優(yōu)選的非限定性實(shí)施方案中，需要固色劑筆在打印架掃描紙時(shí)引導(dǎo)彩色油墨筆，以便固色劑流體可在彩色油墨沉積之前約30-100毫秒時(shí)沉積。這可利用但不限于HP2000打印機(jī)實(shí)現(xiàn)，其中在所有4個(gè)槽中使用HP2000彩色筆(8ng標(biāo)稱滴重)。因?yàn)楣躺珓┕P滴重與彩色筆匹配，所以固色劑像素密度與原色的體密度匹配。在典型的實(shí)驗(yàn)中，使用單向打印進(jìn)行診斷，其中固色劑筆引導(dǎo)彩色筆。例如，為了打印紅色色調(diào)，固色劑筆沉積所需量的固色劑流體，隨后是品紅色筆，然后是黃色筆。如果使用多次通過，隨后各次重復(fù)相同的工藝。
具相反電荷的表面活性劑、聚合物和金屬鹽對(duì)油墨/著色劑的膠凝作用和染料的固定化作用在本發(fā)明最優(yōu)選的實(shí)施方案中，存在四種條件以獲得最佳的高顏色質(zhì)量(色度/光密度)和著色劑固定化1.油墨在固色劑之后不久(即，在同次通過中)沉積。
2.使用常規(guī)的陰離子(優(yōu)選羧化、兩性離子、或磺化)染料，因?yàn)槌Ｒ?guī)(高度磺化)染料不容易固定。
3.陰離子粘結(jié)劑，如水解的苯乙烯馬來酸酐甚至比簡(jiǎn)單的常規(guī)染料/固色劑方案更多地提高顏色色度。其它陰離子粘結(jié)劑也是有效的。
4.固色劑應(yīng)該包含表面活性劑(鋪展)，多價(jià)金屬鹽(粘結(jié)劑的凝膠化)，和陽離子聚合物(著色劑的固定化)以實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。
固色劑由于存在于固色劑流體中的陽離子表面活性劑而產(chǎn)生陽離子材料的均勻液體膜以使著色劑載體穿透紙，但不使陰離子粘結(jié)劑和著色劑穿透。這還使得油墨在表面上混合，得到合成色和復(fù)合黑色的″純″(高色度/光密度)膜。另外，發(fā)生在紙表面上的混合/膠凝化過程不如通常在底印組分與油墨中的分散著色劑混合時(shí)出現(xiàn)的沉淀作用快速。紙上獲得的墨點(diǎn)更廣，覆蓋更多的空間。因此需要較少的油墨來獲得具有良好的顏色質(zhì)量的打印圖像。
表面活性劑適用于本發(fā)明的表面活性劑包括陽離子，陰離子和非離子表面活性劑。陰離子表面活性劑的例子包括磺酸鹽表面活性劑如磺基琥珀酸鹽(Aerosol OT，A196；AY和GP，得自CYTEC)和磺酸鹽(AerosolDPOS-45，OS得自CYTEC；Witconate C-5OH，得自WITCO；Dowfax 8390，得自DOW)；和氟表面活性劑(Fluorad FC99C，得自3M)。非離子表面活性劑的例子包括氟表面活性劑(Fluorad FC170C，得自3M)；烷氧基化物表面活性劑(Tergitol系列15S-5，15S-7，和15S-9，得自Union Carbide)；和有機(jī)硅氧烷表面活性劑(Silwet L-77和L-76-9，得自WITCO)。這些表面活性劑在普通紙和特殊介質(zhì)如照相光澤紙上提供必要的墨點(diǎn)鋪展，用于提供優(yōu)異的圖像質(zhì)量。需要找到陽離子表面活性劑的例子。可用于固定流體的陽離子表面活性劑包括甜菜堿(如，得自Hart Product Corp.的Hartofol CB-45，得自MctntyreGroup Ltd.的Mackam OCT-50，得自Ajinomoto的Amisoft系列)，季銨化合物(如，得自Amerchol的Glucquat系列和得自Lonza和Bardac的Barquat系列)，陽離子氧化胺(如，得自Rhome-Poulenc的Rhodamox系列，得自Lonza的Barlox系列)和咪唑啉表面活性劑(如，得自Rhone-Poulenc的Miramine系列，得自Lonza的Unamine系列)。
著色劑根據(jù)本發(fā)明制成的油墨包含至少一種著色劑，優(yōu)選至少一種染料。在以前的組合物和本發(fā)明組合物中，加入載體的染料的量往往與選擇有關(guān)，且主要取決于染料在載體中的溶解度和染料的顏色強(qiáng)度。染料的典型的量是油墨組合物的約0.1wt％-約10wt％，優(yōu)選約0.1到5wt％。在本發(fā)明組合物中，染料優(yōu)選為彩色的而不是黑色的，但可以采用用于噴墨打印機(jī)油墨的任何染料。說明性的合適的染料包括直接藍(lán)199(作為Projet Cyan Special得自Avecia)，酸性藍(lán)9；直接紅9，直接紅227，品紅377(得自Ilford AG，Rue de 1′Industrie，CH-1700 Fribourg，Switzerland)，酸性黃23，直接黃132，直接黃86，黃104(Ilford AG)，直接黃4(BASF)，黃PJY H-3BNA(Avecia)，和直接黃50(Avecia)。更優(yōu)選直接藍(lán)199，品紅377，和直接黃132用作青色、品紅、和黃色著色劑。
其它成分本發(fā)明油墨可任選地包含組分如緩沖劑，金屬螯合劑，和殺生物劑，這是噴墨油墨配制領(lǐng)域中熟知的。
緩沖劑任選地用于本發(fā)明以調(diào)節(jié)pH的緩沖劑可以是有機(jī)基生物緩沖劑或無機(jī)緩沖劑，優(yōu)選有機(jī)基。另外，所用的緩沖劑應(yīng)該在本發(fā)明中提供約3-約9，優(yōu)選約4-約6和最優(yōu)選約4-約5的pH范圍。優(yōu)選采用的緩沖劑的例子包括琥珀酸，三(羥甲基)氨基甲烷，得自公司如AldrichChemical(Milwaukee，Wisconsin)，4-嗎啉乙烷磺酸酸(MES)，和4-嗎啉丙烷磺酸(MOPS)。最優(yōu)選的是，琥珀酸用于本發(fā)明。
本發(fā)明油墨任選地包含0-約1.5wt％緩沖劑。更優(yōu)選，油墨包含約0.1-約0.5wt％緩沖劑，其中濃度約0.1-約0.3wt％是最優(yōu)選的。
金屬螯合劑任選地用于本發(fā)明的金屬螯合劑用于結(jié)合可存在于油墨中的過渡金屬陽離子。優(yōu)選采用的金屬螯合劑的例子包括EDTA，二亞乙基四胺五乙酸(PTPA)，反式-1，2-二氨基環(huán)己烷四乙酸(CDTA)，(亞乙基二氧基)二亞乙基二次氮基四乙酸(EGTA)，丙二酸，水楊酸或可結(jié)合過渡金屬陽離子的其它螯合劑。更優(yōu)選EDTA和DTPA，最優(yōu)選二鈉鹽形式的EDTA用于本發(fā)明。
本發(fā)明油墨任選地包含0-約1.5wt％金屬螯合劑。更優(yōu)選，油墨包含約0.1-約0.5wt％金屬螯合劑，其中濃度約0.1-約0.3wt％是最優(yōu)選的。
殺生物劑常用于噴墨油墨的任何殺生物劑可任選地用于本發(fā)明，如Nuosept95，得自Huls America(Piscataway，N.J.)；Proxel GXL，得自Zeneca(Wilmington，Del.)；和戊二醛，以商品名Ucarcide 250得自Union Carbide Company(Bound Brook，N.J.)。Proxel GXL是優(yōu)選的殺生物劑。
本發(fā)明油墨任選地包含0-約1.5wt％殺生物劑。更優(yōu)選油墨包含約0.1-約0.5wt％殺生物劑，其中濃度約0.1-約0.3wt％是最優(yōu)選的。
本文所有的濃度是總油墨組合物的重量百分?jǐn)?shù)，除非另有陳述。所有組分的純度是在噴墨油墨的正常商業(yè)實(shí)踐中所采用的。
實(shí)施例實(shí)施例1將包含常規(guī)合成的染料的油墨用具有Ca2+的含質(zhì)子化聚乙烯亞胺(PEI)的流體底印。底印流體組成是PEI(Lupasol FG，得自BASF) 3.5％四甘醇 6.0％2-吡咯烷酮 4.0％1，5-戊二醇 10.0％Tergitol 15-S-5 1.25％Bioterge PS-8S 0.7％Ca(NO3)2·4H2O 3.5％Tinulux BBS(14％固體) 0.7％水 至100％pH用HNO3調(diào)節(jié)至4.0。
底印試驗(yàn)在1∶1v/v體系中，即在8pl固色劑流體比8pl彩色油墨中(配方如下)使用HP DeskJet 2000打印機(jī)進(jìn)行。
1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮 10.0％Tergitol 15-S-5 1.5％Dowfax 8390 1.0％粘結(jié)劑* 4.0％著色劑**3-4％水 至100％pH用NaOH調(diào)節(jié)至8.0。
*所用的粘結(jié)劑是無(用于空白的水，IV-1)，SMA-1000H的Li+鹽(IV-2)，SMA-2000H的Li+鹽(IV-3)和SMA-3000H的Li+鹽(IV-4)。(關(guān)于SMA-x000H，000H命名之前的數(shù)目表示苯乙烯分子與馬來酸酐分子在聚合物中的比率。因此，SMA-1000H具有1∶1的苯乙烯與馬來酸酐比率，而SMA-3000H具有3∶1的苯乙烯與馬來酸酐比率。)**著色劑加入量如下(這些染料的結(jié)構(gòu)如下)C-1(青色) 4.0％M-1(品紅色) 3.0％Y-1(黃色) 3.0％當(dāng)使用粘結(jié)劑時(shí)，所有三種顏色都存在色度促進(jìn)(與不含粘結(jié)劑的空白載體相比，參見圖1-3)，而包含粘結(jié)劑相對(duì)于沒有粘結(jié)劑的打印油墨的耐久性性能幾乎沒有或沒有改變。應(yīng)該提及，PEI底印流體在所有的情況下均增加打印染料的水耐牢度-所加的粘結(jié)劑沒有明顯更多地提高該性能。
C-1R′＝-[SO3H]x，-[SO2NH2]y，-[SO2NHR′]zx，y，z可為0-10 M-1R1和R2可以是烷基、芳基、OH和H
Y-1R1，R2和R3可以是烷基、芳基、OH和H
表1C-1、M-1和Y-1染料的結(jié)果(1-5滴/第600原色，3滴/第600合成色，4.5滴/第600復(fù)合黑色)
注對(duì)于原色和合成色，記錄色度值。對(duì)于復(fù)合黑色，記錄測(cè)量的光密度值。
從表1和圖4可以看出，使用粘結(jié)劑對(duì)合成色和復(fù)合黑色有大的正效應(yīng)。
實(shí)施例2將包含常規(guī)合成染料的油墨用含質(zhì)子化聚乙烯亞胺(PEI)的流體底印。底印流體組成是PEI (MW 2,000 Aldrich) 5.0％1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮5.0％Proxel GXL0.2％Tergitol 15-S-5 0.5％水至100％pH用HNO3調(diào)節(jié)至4.0。
底印試驗(yàn)在1∶1v/v體系中，即8pl固色劑流體比8pl彩色油墨(配方如下)中使用HP DeskJet 2000打印機(jī)進(jìn)行。
1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮 10.0％Tergitol 15-S-5 1.5％Dowfax 8390 1.0％粘結(jié)劑* 4.0％著色劑**3-4％水 至100％pH用NaOH調(diào)節(jié)至8.0。
*所用的粘結(jié)劑是無(用于空白的水，IV-1)，SMA-1000H的Li+鹽(IV-2)，SMA-2000H的Li+鹽(IV-3)和SMA-3000H的Li+鹽(IV-4)。
**著色劑加入量如下C-1(青色) 4.0％M-1(品紅色) 3.0％Y-1(黃色) 3.0％除了較高打印密度，在使用粘結(jié)劑時(shí)，所有的三種色存在色度促進(jìn)(與不含粘結(jié)劑的空白載體相比，參見圖5-7)，包含粘結(jié)劑相對(duì)沒有粘結(jié)劑的打印油墨的耐久性性能方面幾乎沒有或沒有改變。應(yīng)該提及，PEI底印流體在所有的情況下增加打印染料的耐水牢度-所加的粘結(jié)劑沒有明顯更多地提高該性能。
表2C-1、M-1和Y-1染料的結(jié)果(1.5滴/第600原色，3滴/第600合成色，4.5滴/第600復(fù)合黑色)
注對(duì)于原和合成色，記錄色度值。對(duì)于復(fù)合黑色，記錄測(cè)量的光密度值。
盡管根據(jù)起始觀察結(jié)果用于實(shí)施例2的底印流體似乎不如用于實(shí)施例1的底印流體有效地提高彩色空間，但應(yīng)該指出，前者底印流體中沒有使用鈣(Ca2+)鹽。Ca2+鹽有助于聚集染料，因此減少染料的有效顏色，因此，陰離子粘結(jié)劑在實(shí)施例1中的用途明顯更顯著，因?yàn)樗鼫p少了由Ca2+鹽造成的聚集體的量。兩種底印流體及其對(duì)打印顏色的作用的直接比較示于圖8。
實(shí)施例3將包含常規(guī)合成染料的油墨用具有Ca2+的含質(zhì)子化聚乙烯亞胺(PEI)的流體底印。底印流體組成是PEI(Lupasol FG，得自BASF) 3.5％四甘醇 6.0％2-吡咯烷酮 4.0％1，5-戊二醇 10.0％Tergitol 15-S-5 1.25％Bioterge PS-8S 0.7％Ca(NO3)2·4H2O 3.5％Tinulux BBS(14％固體) 0.7％水 至100％pH用HNO3調(diào)節(jié)至4.0。
底印試驗(yàn)在1∶1v/v體系中，即8pl固色劑流體比8pl彩色油墨(配方如下)中使用HP DeskJet 2000打印機(jī)進(jìn)行。
1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮 10.0％Tergitol 15-S-5 1.5％Dowfax 8390 1.0％粘結(jié)劑* 4.0％著色劑**3-4％水 至100％pH用NaOH調(diào)節(jié)至8.0。
*所用的粘結(jié)劑是無(用于空白的水，IV-1)，SMA-1000H的Li+鹽(IV-2)，SMA-2000H的Li+鹽(IV-3)和SMA-3000H的Li+鹽(IV-4)。
**著色劑加入量如下(這些染料的結(jié)構(gòu)如下)
C-2(青色) 4.0％M-2(品紅色) 3.0％Y-2(黃色) 3.0％使用粘結(jié)劑時(shí)，青色和品紅色染料的色度促進(jìn)非常小。促進(jìn)極小的原因假設(shè)應(yīng)歸于以下事實(shí)青色和品紅色染料被羧化，使得染料與底印流體的相互作用以及粘結(jié)劑與底印流體的相互作用在相同的時(shí)間尺度上發(fā)生。由于相互作用的動(dòng)力學(xué)，將不會(huì)有促進(jìn)作用，因?yàn)檎辰Y(jié)劑/底印流體相互作用不比染料/底印流體相互作用發(fā)生更快。盡管打印材料在使用PEI作為底印流體時(shí)出現(xiàn)耐水牢度，但包含粘結(jié)劑的打印油墨相對(duì)不含粘結(jié)劑(IV-1)的打印油墨的耐久性性能幾乎沒有或沒有變化。
不是羧化染料的打印黃色染料(Y-2)的色度有增加。對(duì)于每種著色劑，含粘結(jié)劑的油墨的相互作用圖在圖9-11中給出。
C-2x和y可為0-10
M-2 R1，R2和R3可以是烷基、芳基、OH和H R1，R2，R3，和R4可以是烷基、芳基、OH和H^可以是囟素對(duì)表3中的數(shù)據(jù)和圖12中的復(fù)合黑色的圖的檢查表明，黃色染料確實(shí)通過將粘結(jié)劑加入其油墨載體組合物而提高其色度。但青色和品紅色染料沒有。同樣，這大概因?yàn)榍嗌推芳t色染料上的羧基取代基它們?cè)谂c粘結(jié)劑相同的時(shí)間尺度上與底印流體相互作用。這種競(jìng)爭(zhēng)性相互作用阻止非羧化染料出現(xiàn)有益的色度增強(qiáng)。
表3C-2、M-2和Y-2染料的結(jié)果(1.5滴/第600原色，3滴/第600合成色，4.5滴/第600復(fù)合黑色)
注對(duì)于原和合成色，記錄色度值。對(duì)于復(fù)合黑色，記錄測(cè)量的光密度值。
實(shí)施例4將包含常規(guī)合成染料的油墨用含質(zhì)子化聚乙烯亞胺(PEI)的流體底印。底印流體組成是PEI(MW 2,000 Aldrich) 5.0％1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮5.0％Proxel GXL0.2％Tergitol 15-S-5 0.5％水至100％pH用HNO3調(diào)節(jié)至4.0。
底印試驗(yàn)在1∶1v/v體系中，即在8pl固色劑流體比8pl彩色油墨(配方如下)中使用HP DeskJet 2000打印機(jī)進(jìn)行。
1，5-戊二醇 10.0％2-吡咯烷酮10.0％Tergitol 15-S-5 1.5％Dowfax 8390 1.0％粘結(jié)劑* 4.0％著色劑** 3-4％水至100％pH用NaOH調(diào)節(jié)至8.0。
*所用的粘結(jié)劑是無(用于空白的水，IV-1)，SMA-1000H的Li+鹽(IV-2)，SMA-2000H的Li+鹽(IV-3)和SMA-3000H的Li+鹽(IV-4)。
**著色劑加入量如下C-2(青色) 4.0％M-2(品紅色)3.0％Y-2(黃色) 3.0％如同在實(shí)施例3中，在使用粘合劑時(shí)的青色和品紅色染料的色度促進(jìn)非常小。
不是羧化染料的打印黃色染料(Y-2)的色度有增加。每種著色劑的含粘結(jié)劑的油墨的相互作用圖在圖9-11中給出。
表4C-2、M-2和Y-2染料的結(jié)果(1.5滴/第600原色，3滴/第600合成色，4.5滴/第600復(fù)合黑色)
注對(duì)于原和合成色，記錄色度值。對(duì)于復(fù)合黑色，記錄測(cè)量的光密度值。
實(shí)施例5進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以試驗(yàn)底印″固色劑流體″對(duì)各種含水油墨的作用。固色劑流體組成的非限制性例子是5％2-吡咯烷酮；8％1，5-戊二醇；0.45％Tergitol 15S-7；2％聚乙烯酰亞胺(PEI)(Lupasol FG或Lupasol G20WF(無水)，BASF的注冊(cè)商標(biāo))；2％Ca(NO3)2·4H2O；余量水至100％。
將幾種這樣的″固色劑流體″之一底印在紙的特定像素位置上，隨后將幾種不同的常規(guī)含水油墨之一打印在先前底印的像素位置上。作為對(duì)照，將含水油墨另外打印在沒有底印″固色劑流體″的像素位置上。測(cè)量彩色打印圖像的色度和黑色打印圖像的光密度。下列各表分別匯集了品紅色、紅色(品紅色 & 黃色)，青色，綠色(青色 & 黃色)和黑色的結(jié)果。(所用的黑色是Pro-Jet Black 286和Pro-Jet Black287(Avecia的注冊(cè)商標(biāo))的組合)。
盡管本發(fā)明以上已為了澄清和理解目的而在一些細(xì)節(jié)上進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員由該公開內(nèi)容明顯看出，可在不背離本發(fā)明真實(shí)范圍的情況下進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種變化。
權(quán)利要求
1.一種噴墨打印裝置，包括包括包含至少一種陽離子組分的底印固色劑流體的至少一個(gè)打印頭部分和包括包含至少一種陰離子組分的油墨組合物的至少一個(gè)打印頭部分；其中，當(dāng)油墨組合物在打印在介質(zhì)上的固色劑流體之上打印在介質(zhì)上時(shí)，該油墨組合物和固色劑流體共同形成無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨組合物。
2.權(quán)利要求1的裝置，其中所述陰離子組分包括至少一種陰離子粘結(jié)劑。
3.權(quán)利要求2的裝置，其中所述至少一種陰離子粘結(jié)劑包括具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物。
4.權(quán)利要求3的裝置，其中所述至少一個(gè)配位基團(tuán)選自乙二胺四乙酸、乙酰丙酮化物、馬來酸酐、丙烯酸鹽和其組合。
5.權(quán)利要求3的裝置，其中聚合物包括苯乙烯。
6.權(quán)利要求4的裝置，其中所述陰離子粘結(jié)劑包括水解的苯乙烯馬來酸酐。
7.權(quán)利要求1的裝置，其中所述陰離子組分包括具有陰離子官能團(tuán)的染料。
8.權(quán)利要求7的裝置，其中所述具有陰離子官能團(tuán)的染料選自具有非極性基團(tuán)的磺化染料、具有可質(zhì)子化基團(tuán)的染料、具有羧基的染料和具有膦酸鹽基團(tuán)的染料。
9.權(quán)利要求1的裝置，其中所述油墨組合物還包含低分子量親水化合物。
10.權(quán)利要求9的裝置，其中所述低分子量親水化合物選自無機(jī)鹽和低級(jí)醇。
11.權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一種陽離子組分包括陽離子聚合物。
12.權(quán)利要求11的裝置，其中所述陽離子聚合物是選自R1R2R3R4N+；R1R2R3R4P+和R1R2R3R4As+的聚電解質(zhì)，其中R可以是H、烷基或其它有機(jī)取代基。
13.權(quán)利要求12的裝置，其中所述聚電解質(zhì)包含支化或線性聚合物鏈。
14.權(quán)利要求11的裝置，其中所述陽離子聚合物在含有選自鈣離子、鋁離子、鋇離子、鍶離子、鋅離子，鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子的溶液中。
15.權(quán)利要求12的裝置，其中所述陽離子聚合物是四取代的銨鹽。
16.權(quán)利要求1的裝置，其中所述至少一種陽離子組分包括選自鈣離子、鋁離子、鋇離子、鍶離子、鋅離子、鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子。
17.一種噴墨打印方法，該方法包括步驟a)將包含至少一種陽離子組分的底印固色劑流體噴射到介質(zhì)的某個(gè)位置上；b)將包含至少一種陰離子組分的油墨組合物噴射到介質(zhì)的該位置上；其中所述油墨組合物和固色劑流體共同形成一種無定形粘稠流體，該粘稠流體的粘度大于油墨組合物。
18.權(quán)利要求17的方法，其中所述陰離子組分包括至少一種陰離子粘結(jié)劑。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述至少一種陰離子粘結(jié)劑包括具有至少一個(gè)配位基團(tuán)的聚合物。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述至少一個(gè)配位基團(tuán)選自乙二胺四乙酸、乙酰丙酮化物、馬來酸酐，丙烯酸鹽和其組合。
21.權(quán)利要求19的方法，其中所述[支化]聚合物包括苯乙烯。
22.權(quán)利要求20的方法，其中所述陰離子粘結(jié)劑包括水解的苯乙烯馬來酸酐。
23.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少一種陰離子組分包括具有陰離子官能團(tuán)的染料。
24.權(quán)利要求23的方法，其中所述具有陰離子官能團(tuán)的染料選自具有非極性基團(tuán)的磺化染料、具有可質(zhì)子化基團(tuán)的染料、具有羧基的染料和具有膦酸鹽基團(tuán)的染料。
25.權(quán)利要求17的方法，其中所述油墨組合物還包含低分子量親水化合物。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述低分子量親水化合物選自無機(jī)鹽和低級(jí)醇。
27.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少一種陽離子組分包括陽離子聚合物。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述陽離子聚合物是選自R1R2R3R4N+；R1R2R3R4P+和R1R2R3R4As+的聚電解質(zhì)，其中R可以是H、烷基或其它有機(jī)取代基。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述聚電解質(zhì)包含支化聚合物鏈。
30.權(quán)利要求27的方法，其中所述陽離子聚合物隨著選自鈣離子、鋁離子、鋇離子、鍶離子、鋅離子、鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子而變化。
31.權(quán)利要求28的方法，其中所述陽離子聚合物是四取代的銨鹽。
32.權(quán)利要求17的方法，其中所述至少一種陽離子組分包括選自鈣離子、鋁離子、鋇離子、鍶離子、鋅離子、鎂離子和鈦離子的非聚合陽離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了陽離子底印流體和陰離子油墨組合物的組合，它們?cè)趪娔蛴D像中共同實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的顏色質(zhì)量和圖像穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)C09D11/00GK1899820SQ200610101340
公開日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2001年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者S·李, G·W·拜爾斯, A·S·卡波爾諾夫, M·H·科瓦爾斯基, A·K·查特吉, K·A·普拉薩德, D·M·舒特 申請(qǐng)人:惠普公司