用于噴墨打印的油墨組的制作方法
【專利摘要】本公開涉及噴墨油墨組以及相關(guān)系統(tǒng)和方法。在一個實例中，用于噴墨打印的油墨組可包含包括混合在第一油墨連接料中的大約2重量%至大約5重量%青色顏料的青色噴墨油墨；包括混合在第二油墨連接料中的包含大約2重量%至大約5重量%品紅顏料和大約0.1重量%至大約1重量%微溶品紅染料的品紅著色劑的品紅噴墨油墨；和包括混合在第三油墨連接料中的大約2重量%至大約5重量%黃色顏料的黃色噴墨油墨。
【專利說明】用于噴墨打印的油墨組
[0001]背景
若干原因使噴墨打印成為在各種介質(zhì)表面，特別是紙上記錄圖像的流行方式。一些原因包括低打印機噪音、高速記錄和多色記錄能力。另外，消費者可以以相對較低的價格獲得這些優(yōu)點。但是，盡管噴墨打印已取得巨大改進，伴隨著這種改進的是由更高速度、更高分辨率、全色成像、提高的穩(wěn)定性等帶來的此領(lǐng)域中的消費者的更高要求。隨著新的噴墨油墨的開發(fā)，在聯(lián)系打印表面或基底評估油墨時考慮若干傳統(tǒng)特征。這樣的特征包括表面上的圖像的邊緣清晰度(edge acuity)和光學(xué)密度、油墨在基底上的干燥時間、對基底的附著性、墨滴位置無偏差、所有點的存在、油墨干燥后的抗水和其它溶劑性、長期儲存穩(wěn)定性和無腐蝕或噴嘴堵塞的長期可靠性。盡管上述特征名單提供值得實現(xiàn)的目標(biāo)，但是滿足所有上述特征是有困難的。通常，意在滿足上述特征之一的油墨組分的加入會阻礙另一特征實現(xiàn)。因此，用于噴墨打印機的大多數(shù)商業(yè)油墨在滿足所有上列要求時至少實現(xiàn)充分響應(yīng)的嘗試中作出折衷。
[0002]相應(yīng)地，繼續(xù)研究開發(fā)具有改進的性質(zhì)并且不以顯著犧牲其它性質(zhì)為代價改進一種性質(zhì)的油墨配方。
[0003]詳述
在闡述本公開之前，要理解的是，本公開不限于本文中公開的特定工藝步驟和材料，因為這些工藝步驟和材料可以在一定程度上改變。還要理解的是，本文所用的術(shù)語僅用于描述具體實例。這些術(shù)語無意構(gòu)成限制，因為本公開的范圍僅受所附權(quán)利要求及其等同物限制。
[0004]要指出，除非文中清楚地另行規(guī)定，如本說明書和所附權(quán)利要求中所用的單數(shù)形式“一”和“該”包括復(fù)數(shù)對象。
[0005]本文所用的“液體載體”或“油墨載體”是指將著色劑置于其中以形成油墨的液態(tài)流體。油墨載體是本領(lǐng)域中公知的并可以與本公開的系統(tǒng)和方法一起使用多種多樣的油墨載體。這樣的油墨載體可包括各種不同試劑的混合物，包括表面活性劑、溶劑、助溶劑、抗結(jié)垢劑(ant 1-kogat i on agent s )、緩沖劑、抗微生物劑、螯合劑、粘度改性劑、表面活化劑(surface-active agents)、水等。盡管并非液體載體本身的一部分，但除著色劑外，該液體載體還可載有固體添加劑，如聚合物、膠乳、可UV固化的材料、增塑劑、鹽等。另外，術(shù)語“水性液體載體”或“水性載體”是指包括水作為溶劑的液體載體。一方面，水可占該液體載體的大部分。
[0006]術(shù)語“溶劑體系”包括存在于液體載體中的溶劑或助溶劑，但不包括水。
[0007]術(shù)語“表面活性劑體系”包括存在于液體載體中的任何和所有表面活性劑。
[0008]本文所用的“著色劑”包括染料和/或顏料。
[0009]本文所用的“染料”是指賦予油墨載體顏色的化合物或分子。因此，染料包括吸收電磁輻射或其某些波長的分子和化合物。例如，染料包括發(fā)熒光的那些和吸收可見光的某些波長的那些。
[0010]本文所用的“顏料”通常包括顏料著色劑、磁性顆粒、氧化鋁、二氧化硅和/或其它陶瓷、有機金屬粒子或其它不透明顆粒，無論此類微粒是否提供顏色。因此，盡管本說明書主要以顏料著色劑的使用為例，但術(shù)語“顏料”可以更籠統(tǒng)地使用以不僅描述顏料著色劑，還描述其它顏料，如有機金屬粒子、鐵氧體、陶瓷等。但是，在一個具體方面中，該顏料是顏料著色劑。
[0011]本文所用的“聚合物分散的”在涉及顏料時是指被顏料吸收或以其它方式與顏料結(jié)合以使顏料保持分散在液體載體中的聚合物，但其中該聚合物不共價鍵合到顏料上。
[0012]“聚合物連接的”在涉及顏料時是指聚合物共價連接到(而非吸收或吸附在顏料表面上)顏料表面上的實施方案。
[0013]本文所用的術(shù)語“卷曲”是指紙張或其它噴墨記錄介質(zhì)由于在該紙張或介質(zhì)的至少一面上噴墨打印而發(fā)生的任何變形。
[0014]如本文所用，油墨的“卷曲性能”是指打印介質(zhì)在其一整面上打印時的性能。作為標(biāo)準(zhǔn)，通常使用普通紙(plain paper)(可獲自Domtar)在100%覆蓋率下測定這種性能,并在72小時后測量卷曲量。在一個實例中，“可接受的卷曲性能”可被定義為在從紙張的每個角測量并取至少5張紙的平均值時具有小于20毫米的卷曲。在另一實例中，“優(yōu)異的卷曲性能”可被定義為具有小于10毫米的卷曲。
[0015]本文所用的“耐水牢度(waterfastness)”是指當(dāng)暴露于水或水性溶劑時噴墨油墨像印好時那樣保持附著于紙或記錄介質(zhì)的能力。
[0016]本文所用的“耐水牢度性能”可以如下測量:在紙上以100%覆蓋率獨立地打印噴墨油墨，使圖像干燥，將圖像傾斜45°角，將0.1毫升水滴在圖像上，使圖像干燥24小時，測量直接位于打印部分下方的未打印部分的光學(xué)密度(0D)。在一個實例中，“可接受的耐水牢度性能”可被定義為未打印部分經(jīng)測量小于50 mOD單位。在另一實例中，“優(yōu)異的耐水牢度性能”可被定義為未打印部分經(jīng)測量小于25 mOD單位。
[0017]本文所用的“開蓋(decap)”是指通過打開(break)凝固油墨“塞”或“帽”而從筆噴嘴中噴出正常墨滴的過程。該“塞”或“帽”目前被理解為由油墨載體蒸發(fā)生成。
[0018]本文所用的“開蓋性能”是指在噴嘴閑置一段時間以形成“塞”后從孔中再一次噴出正常墨滴之前觸發(fā)的電脈沖(electric firing pulses)數(shù)。在一個實例中,“可接受的開蓋性能’可被定義為在噴嘴閑置3秒后噴墨筆嘴在4次電觸發(fā)脈沖內(nèi)射出墨滴。在另一實例中，“優(yōu)異的開蓋性能”可被定義為在噴嘴閑置3秒后噴墨筆嘴在I次電觸發(fā)脈沖內(nèi)射出墨滴。
[0019]關(guān)于開蓋性能的測定，“正?！蹦问侵笍膰娔P射出的方向無誤的油墨。
[0020]本文所用的“微溶”在涉及染料時是指該染料以小于5重量％溶于水。
[0021]本文所用的“可溶”在涉及染料時是指該染料以大于5重量％溶于水。
[0022]本文所用的“噴墨”或“噴射”是指從噴射結(jié)構(gòu)，如噴墨結(jié)構(gòu)噴出的組合物。噴墨結(jié)構(gòu)可包括熱或壓電結(jié)構(gòu)。另外，這種結(jié)構(gòu)可構(gòu)造成打印不同的墨滴大小，如小于10皮升，小于20皮升，小于30皮升，小于40皮升，小于50皮升等等。
[0023]本文所用的術(shù)語“大約”用于為提供數(shù)值范圍端點提供靈活性，其中給定值可以“略高于”或“略低于”該端點。這一術(shù)語的靈活度取決于特定變量，基于經(jīng)驗和本文中的相關(guān)描述確定其在本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。
[0024]如本文所用，為方便起見，可能在通用名單中陳述多個項目、結(jié)構(gòu)要素、組成要素和/或材料。但是，這些名單應(yīng)該像該名單的各成員作為單獨和獨特的成員逐一規(guī)定的那樣解釋。因此，在沒有作出相反的指示情況下，此類名單的任一成員不應(yīng)僅基于它們出現(xiàn)在同一組中而被解釋為同一名單中的任何其它成員的事實等同物。
[0025]濃度、量和其它數(shù)值數(shù)據(jù)在本文中可能以范圍格式表示或呈現(xiàn)。要理解的是，這樣的范圍格式僅為方便和簡要起見使用，因此應(yīng)靈活解釋為不僅包括作為該范圍的界限明確列舉的數(shù)值，還包括該范圍內(nèi)包含的所有獨立的數(shù)值或子范圍，就像明確列舉各數(shù)值和子范圍那樣。例如，“大約I重量％至大約5重量％”的數(shù)值范圍應(yīng)被解釋為不僅包括大約I重量％至大約5重量％的明確列舉的值，還包括在所示范圍內(nèi)的獨立值和子范圍。因此，在這一數(shù)值范圍中包括獨立值，如2、3.5和4，和子范圍，如1-3、2-4和3_5等。這一原理同樣適用于僅列舉一個數(shù)值的范圍。此外，無論該范圍的寬度或所述特征如何，這種解釋都適用。
[0026]基于這種考慮，本公開涉及噴墨打印領(lǐng)域。本公開更具體提供在與特定油墨連接料一起使用某些顏料時具有可接受或甚至優(yōu)異的耐水牢度、紙卷曲和/或開蓋的用于噴墨打印的油墨組。
[0027]在一個實例中，用于噴墨打印的油墨組可包含包括混合在第一油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％青色顏料的青色噴墨油墨、包括混合在第二油墨連接料中的包含大約2重量％至大約5重量％品紅顏料和大約0.1重量％至大約I重量％微溶品紅染料的品紅著色劑的品紅噴墨油墨；和包括混合在第三油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％黃色顏料的黃色噴墨油墨。通常，第一、第二和第三油墨連接料可獨立地包含大約I重量％至大約30%溶劑體系一包括二元醇(glycol)、第一環(huán)胺和第二環(huán)胺；和大約0.1重量％至大約3重量％表面活性劑體系。在一個具體實例中，該溶劑體系可進一步包含第二二醇。在另一實例中，該溶劑體系可進一步包含二醇(diol)。再一方面，該二醇可以是1,6-己二醇。油墨連接料可以是水性油墨連接料，在這種情況下，水不被視為“溶劑體系”的一部分。
[0028]本文所用的顏料可以是聚合物分散的顏料或聚合物連接的顏料。在一個實例中，該顏料是聚合物分散的顏料，如苯乙烯-丙烯酸樹脂。另一方面，該苯乙烯-丙烯酸樹脂可具有40至150的酸值和/或4，000至20，000的重均分子量(Mir)(例如來自BASF的Joncryl?683)。另一些樹脂也可以與如本文論述的顏料、染料和/或油墨連接料結(jié)合使用。
[0029]本油墨連接料通常還包括表面活性劑體系。在一個實例中，該表面活性劑體系可包含至少兩種表面活性劑。另一方面，該表面活性劑體系包括含氟表面活性劑(例如來自DuPont的Zonyl? FS0)和氧化乙塊表面活性劑(例如來自Air Products的Surfynol?SE-F)。其它表面活性劑也可能如本文所述使用。
[0030]在本文所述的油墨中可以使用各種著色劑。因此，該油墨組可包括青色油墨、品紅油墨和黃色油墨。關(guān)于青色油墨，青色顏料可以是銅酞菁基顏料，包括C.1.顏料藍(lán)15:3的衍生物(例如青色顏料，如來自DIC的DIC-C026、來自Dupont的E114645、來自FujifilmImaging Colorants (FFIC)的RXD Cyan)。關(guān)于品紅油墨，品紅著色劑包括品紅顏料和微溶品紅染料。一方面，品紅顏料可以是喹B丫唳酮(quinacridone)基顏料,包括C.1.顏料紅282的衍生物(例如來自DIC的品紅顏料DIC-045或DIC-034、來自Dupont的E714645或來自FFIC的Magenta)。另一方面，微溶品紅染料可以是來自FFIC的Pro-jet ? Fast 2Magenta Dye。關(guān)于黃色油墨，黃色顏料可以是丁酰胺基顏料，包括C.1.顏料黃74的衍生物(例如來自DIC的黃色顏料DIC HPC-5002或來自FFIC的黃色顏料251)。
[0031]本文所述的著色劑，包括顏料和/或染料，可以與某些油墨連接料結(jié)合使用以提供改進的性能。例如，在一個實例中，油墨連接料可包括抗結(jié)垢劑。在這樣的實施方案中，品紅著色劑和抗結(jié)垢劑可以以4:1至7:1的重量比存在于品紅嗔墨油墨中。在另一實例中，青色顏料和抗結(jié)垢劑可以以2:1至3:1的重量比存在于青色噴墨油墨中。在再一實例中，黃色顏料和抗結(jié)垢劑可以以3:1至4:1的重量比存在于黃色噴墨油墨中。
[0032]本文中公開的用于打印噴墨圖像的油墨組可用于市售噴墨打印機，如可獲自Hewlett-Packard Company的那些。這些油墨組可以在各種記錄介質(zhì),包括無涂層介質(zhì)、粘土涂布介質(zhì)、無機多孔介質(zhì)和明膠涂布介質(zhì)上制造通常具有可接受的耐光度和色域的真彩色。
[0033]另外，制造具有青色嗔墨油墨、品紅嗔墨油墨和黃色嗔墨油墨的油墨組的方法可包括將第一油墨連接料與青色顏料混合以形成青色噴墨油墨。青色顏料可以以大約2重量％至大約5重量％的量存在于青色噴墨油墨中。另一步驟包括將第二油墨連接料與包含品紅顏料和微溶品紅染料的品紅著色劑混合以形成品紅噴墨油墨，品紅顏料以大約2重量％至大約5重量％的量存在于品紅噴墨油墨中，微溶品紅染料以大約0.1重量％至大約I重量％的量存在于品紅噴墨油墨中。另一步驟包括將第三油墨連接料與黃色顏料混合以形成黃色噴墨油墨，黃色顏料以大約2重量％至大約5重量％的量存在于黃色噴墨油墨中。如上文論述，第一、第二和第三油墨連接料可獨立地包含大約I重量％至大約30%溶劑體系——包括二元醇、第一環(huán)胺和第二環(huán)胺；和大約0.1重量％至大約3重量％表面活性劑體系。
[0034]此外，用于打印油墨組的系統(tǒng)可包含如本文中論述的油墨組和使該青色噴墨油墨、品紅嗔墨油墨和黃色嗔墨油墨位于其中的嗔墨打印機。
[0035]通用油墨連接料配方可包括一種或多種溶劑或助溶劑和一種或多種非離子型、陽離子型和/或陰離子型表面活性劑。該配方的余量可以是純凈水或本領(lǐng)域中已知的其它載體組分 ，如抗微生物劑、抗結(jié)垢劑、粘度改性劑、pH調(diào)節(jié)材料、螯合劑、防腐劑等。
[0036]除上述那些外可使用的溶劑或助溶劑種類可包括脂族醇、芳醇、二醇、二醇醚、聚二醇醚、己內(nèi)酰胺、甲酰胺、乙酰胺和長鏈醇。此類化合物的實例包括伯脂族醇、仲脂族醇、1，2-醇、1，3-醇、1，5-醇、1-6-醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚乙二醇烷基醚的更高級同系物(C6-C12)、N-烷基己內(nèi)酰胺、未取代的己內(nèi)酰胺、取代和未取代的甲酰胺、取代和未取代的乙酰胺等。
[0037]除作為表面活性劑體系的一部分描述的那些外，還可以使用如油墨配方領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的許多其它表面活性劑中的一種或多種。這樣的表面活性劑包括烷基聚環(huán)氧乙烷、烷基苯基聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷嵌段共聚物、炔屬聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷(二)酯、聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化聚環(huán)氧乙烷胺、質(zhì)子化聚環(huán)氧乙烷酰胺、聚二甲基硅氧烷共聚醇、取代胺氧化物等。
[0038]與本公開的配方相符，可以使用各種其它添加劑以針對特定用途優(yōu)化油墨組合物的性質(zhì)。這些添加劑的實例是為抑制有害微生物的生長而添加的那些。這些添加劑可以是油墨配方中常規(guī)使用的殺菌劑、殺真菌劑和其它抗微生物劑。合適的抗微生物劑的實例包括，但不限于，Nuosept (Nudex, Inc.) >Ucarcide (Union carbide Corp.) >Vancide (R.T.Vanderbilt C0.)、Proxel (ICI America)及其組合?？梢园蟿?，如EDTA (乙二胺四乙酸)以消除重金屬雜質(zhì)的有害作用，并可以使用緩沖溶液控制油墨的pH。還可存在粘度改性劑和緩沖劑以及本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它添加劑以按需要修改油墨的性質(zhì)。
實施例
[0039]下列實施例例示目前最已知的本公開的實施例。但是，要理解的是，下面僅例示或舉例說明本公開的原理的應(yīng)用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不背離本公開的精神和范圍的情況下想出許多修改和替代性的組合物、方法和系統(tǒng)。所附權(quán)利要求旨在涵蓋這樣的修改和布置。
[0040]實施例1 -噴墨油墨連接料
【權(quán)利要求】
1.用于噴墨打印的油墨組，其包含: 包含混合在第一油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％青色顏料的青色噴墨油墨； 包含混合在第二油墨連接料中的包含大約2重量％至大約5重量％品紅顏料和大約0.1重量％至大約I重量％微溶品紅染料的品紅著色劑的品紅噴墨油墨；和 包含混合在第三油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％黃色顏料的黃色噴墨油墨； 其中第一、第二和第三油墨連接料獨立地包含: 大約I重量％至大約30%溶劑體系，其包含二元醇、第一環(huán)胺和第二環(huán)胺，和 大約0.1重量％至大約3重量％表面活性劑體系。
2.權(quán)利要求1的油墨組，其中所述青色顏料、品紅顏料和黃色顏料是聚合物分散的顏料。
3.權(quán)利要求2的油墨組，其中所述聚合物分散的顏料的聚合物是具有40至200的酸值和4，000至20，000的重均分子量(Mir)的苯乙烯-丙烯酸樹脂。
4.權(quán)利要求1的油墨組，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料的溶劑體系進一步包含第二二元醇和二醇。
5.權(quán)利要求4的油墨組，其 中所述二醇是1，6_己二醇。
6.權(quán)利要求1的油墨組，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料是水性油墨連接料。
7.權(quán)利要求1的油墨組，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料的表面活性劑混合物包括含氟表面活性劑和氧化乙炔表面活性劑。
8.權(quán)利要求1的油墨組，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料包含抗結(jié)垢劑，且其中品紅著色劑和抗結(jié)垢劑以4:1至7:1的比率存在于品紅噴墨油墨中，青色顏料和抗結(jié)垢劑以2:1至3:1的重量比存在于青色噴墨油墨中，黃色顏料和抗結(jié)垢劑以3:1至4:1的重量比存在于黃色噴墨油墨中。
9.權(quán)利要求1的油墨組,其中所述油墨組提供如下測量的耐水牢度:在紙上以100%覆蓋率獨立地打印品紅噴墨油墨、青色噴墨油墨和黃色噴墨油墨，使圖像干燥，將圖像傾斜45°角，將0.1毫升水滴在圖像上，使圖像干燥24小時并測量直接位于打印部分下方的未打印部分的光學(xué)密度(OD)，其中所述未打印部分的OD小于25 mOD單位。
10.制造具有青色嗔墨油墨、品紅嗔墨油墨和黃色嗔墨油墨的油墨組的方法，其包括: 將第一油墨連接料與青色顏料混合以形成青色噴墨油墨，所述青色顏料以大約2重量％至大約5重量％的量存在于所述青色噴墨油墨中； 將第二油墨連接料與包含品紅顏料和微溶品紅染料的品紅著色劑混合以形成品紅噴墨油墨，所述品紅顏料以大約2重量％至大約5重量％的量存在于品紅嗔墨油墨中，所述微溶品紅染料以大約0.1重量％至大約I重量％的量存在于品紅噴墨油墨中；和 將第三油墨連接料與黃色顏料混合以 形成黃色噴墨油墨，所述黃色顏料以大約2重量％至大約5重量％的量存在于黃色噴墨油墨中； 其中第一、第二和第三油墨連接料獨立地包含: 大約I重量％至大約30%溶劑體系其包括二元醇、第一環(huán)胺和第二環(huán)胺，和大約0.1重量％至大約3重量％表面活性劑體系。
11.權(quán)利要求10的方法，其中所述青色顏料、品紅顏料和黃色顏料是聚合物分散的顏料，且其中所述聚合物分散的顏料的聚合物是具有40至200的酸值和4，000至20，000的重均分子量(Mir)的苯乙烯-丙烯酸樹脂。
12.權(quán)利要求10的方法，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料包括抗結(jié)垢劑，且其中所述品紅著色劑和抗結(jié)垢劑以4:1至7:1的比率存在于品紅噴墨油墨中，所述青色顏料和抗結(jié)垢劑以2:1至3:1的重量比存在于青色噴墨油墨中，所述黃色顏料和抗結(jié)垢劑以3:1至4:1的重量比存在于黃色噴墨油墨中。
13.打印油墨組的系統(tǒng)，其包含: 油墨組，其包含: 包含混合在第一油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％青色顏料的青色噴墨油墨； 包含混合在第二油墨連接料中的包含大約2重量％至大約5重量％品紅顏料和大約0.1重量％至大約I重量％微溶品紅染料的品紅著色劑的品紅噴墨油墨；和 包含混合在第三油墨連接料中的大約2重量％至大約5重量％黃色顏料的黃色噴墨油墨； 其中第一、第二和第三油墨連接料獨立地包含: 大約I重量％至大約30%溶劑體系，其包含二元醇、第一環(huán)胺和第二環(huán)胺，和 大約0.1重量％至大約3重量％表面活性劑體系；和 使所述青色噴墨油墨、品紅噴墨油墨和黃色噴墨油墨位于其中的噴墨打印機。
14.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中所述青色顏料、品紅顏料和黃色顏料是聚合物分散的顏料，且其中所述聚合物分散的顏料的聚合物是具有40至200的酸值和4，000至20，000的重均分子量(Mir)的苯乙烯-丙烯酸樹脂。
15.權(quán)利要求13的系統(tǒng)，其中第一油墨連接料、第二油墨連接料和第三油墨連接料包含抗結(jié)垢劑，且其中品紅著色劑和抗結(jié)垢劑以4:1至7:1的比率存在于品紅噴墨油墨中，青色顏料和抗結(jié)垢劑以2:1至3:1的重量比存在于青色噴墨油墨中，黃色顏料和抗結(jié)垢劑以3:1至4:1的重量比存在于黃色噴 墨油墨中。
【文檔編號】C09D11/30GK103890109SQ201180074479
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月28日
【發(fā)明者】G.薩爾基西安, K.A.普拉薩德, J.M.加德納, T.O.約萊米 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)