專利名稱：減少羽化現(xiàn)象的顏料型噴墨墨水組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種噴墨墨水組合物，且特別是有關(guān)于一種可有效控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象的顏料型噴墨墨水。
背景技術(shù)：
噴墨打印技術(shù)已發(fā)展多年，此種打印機產(chǎn)品的優(yōu)點，主要為價格低、噪音低，且可提供不錯的全色系打印品質(zhì)，并可使用一般紙張、特殊打印專用紙及專用投影片等不同的載體。
一般而言，噴墨打印技術(shù)中所使用的墨水可分為染料型(dye)墨水與顏料型(pigment)墨水，其是依據(jù)墨水中的色料成分的不同做分類。色料攸關(guān)于墨水所呈現(xiàn)的色系，其中染料易溶于水，呈現(xiàn)出較鮮艷的色彩，但通常缺乏良好的抗光性；再者，因其具有較好的水溶性，而無法擁有良好的防水性，因而導致噴墨打印的影像接觸水分時，將使染料再一次溶解，而影響打印效果。為了改善此缺點，可在墨水配方中添加有效的有機化合物(orgamccompound)或樹脂(resin)，用以增加色料與載體間的作用力，使色料更有效附著于載體上，增加其防水性。對于顏料型的墨水組合物而言，其擁有較好的防水性及抗光性，然而其所呈現(xiàn)的色彩較不鮮艷，且因具有顆粒尺寸，容易造成分散不均而凝結(jié)成較大顆粒，進而阻塞噴墨頭的現(xiàn)象，因此良好的分散性成為顏料型墨水的一個重要條件。
除了上述的光澤鮮艷度、防水性與抗光性外，打印品質(zhì)也可從減少墨滴蔭開(bleed)與提升打印速度方面來加強。墨滴蔭開是指噴墨的墨水盒打印于紙上之后，因墨滴本身無法有效凝聚，而于載體的纖維上產(chǎn)生的毛細現(xiàn)象。此現(xiàn)象將導致墨滴向外擴散，或是滲透到另一顏色中，影響產(chǎn)品的打印品質(zhì)。為了抑止或減緩墨滴在載體上蔭開的現(xiàn)象，必須于墨水配方中添加有效的表面活性劑或其它有機溶劑，以達到抑止墨滴蔭開的現(xiàn)象。
根據(jù)上述可知，顏料型墨水具有良好的防水性與抗光性，然而，如何改善其打印品質(zhì)方面的缺失，使其成為較好的墨水，一直是業(yè)界努力的方向。本發(fā)明即針對此，提供一種解決方案。
現(xiàn)有技術(shù)在此之前，美國惠普(Hewlett-Packard)公司曾發(fā)表美國專利US5,108,503，當中也提及于噴墨墨水組合物中添加2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)或N-羥乙基-2-吡咯烷酮(N-hydroxyethyl-2-pyrrolidone)此兩種2-吡咯烷酮類化合物，不過由于其墨水組合物屬于染料型墨水，有別于本發(fā)明的顏料型墨水，且其功能在于改善墨水的耐磨性質(zhì)，這也有別于本發(fā)明的控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象產(chǎn)生。
此外，美國專利US 6,231,654中也提及于噴墨墨水組合物中添加含氮的雜環(huán)類化合物，并指出此類化合物包含2-吡咯烷酮或N-羥乙基-2-吡咯烷酮等2-吡咯烷酮類化合物，不過由于其墨水組合物屬于有機溶劑型墨水，有別于本發(fā)明的溶液型墨水，而且其添加此類化合物的目的在于增加墨水與疏水性(hydrophobic)記錄媒介的附著力，但其中并未提到關(guān)于羽化現(xiàn)象的改善。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的就是提供一種可有效控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象，以提升打印品質(zhì)的顏料型噴墨墨水組合物。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法。
為達上述目的，本發(fā)明的顏料型噴墨墨水組合物包括至少一種分散性顏料；水溶液媒介物；以及2-吡咯烷酮類化合物，藉此，當此墨水噴印至記錄媒體時，可減少羽化現(xiàn)象。
本發(fā)明的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法包括下列步驟(a)提供顏料型墨水給噴墨打印裝置，該顏料型墨水包括至少一種分散性顏料，水溶液媒介物及2-吡咯烷酮類化合物，以及(b)將上述墨水噴于記錄載體上，藉以減少羽化現(xiàn)象的發(fā)生。
發(fā)明詳述本發(fā)明的顏料型墨水組合物中包含至少一種顏料，以提供至少一種顏色表現(xiàn)，此顏料可為任何具有分散性的顏料，例如AcryJet Black 357(來自Rohm & Haas公司)、Bayscipt Black VPSP 20016(來自Bayer AG)、BaysciptBlack VPSP 20046(來自Bayer AG)、Cab-O-Jet 200(來自Cabot)、Cab-O-Jet300(來自Cabot)、BonJet CW-1(來自O(shè)rient)、BonJet CW-2(來自O(shè)rient)等。由于顏料具有較大的顆粒尺寸(particle size)，較易凝結(jié)產(chǎn)生沉淀，造成墨水盒噴頭阻塞，故其優(yōu)選的顆粒尺寸應小于1μm，最優(yōu)選的范圍在0.001～0.2μm之間，并需配合有效的分散劑及附著劑，以盡量減少阻塞現(xiàn)象。顏料于噴墨墨水中的濃度范圍約1～7％(以下所使用單位均為重量百分比濃度，以墨水總重量為基準)，優(yōu)選為2.5～5.5％。
本發(fā)明的墨水組合物為水溶液型墨水，因此它包含水溶液媒介物，其中水為主溶劑，含量范圍為50～95％，優(yōu)選范圍為70～90％。該水溶液媒介物除了水之外，尚可包含至少一種水溶性或與水互溶的有機溶劑和無機鹽類，用以加強墨水的滲透性及分散性(dispersion)。有機溶劑的含量以不超過30％為準，應在0.01～30％之間，優(yōu)選在5～15％之間。適當?shù)挠袡C溶劑包括但不限于甲醇、乙醇、乙二醇、二乙二醇(diethylene glycol)，三乙二醇(triethylene glycol)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、丙二醇(propyleneglycol)、丁二醇(butylenes glycol)、戊二醇(pentylene glycol)、2-丙醇(2-propanol)、1，2-二丙二醇(di-1，2-propylene glycol)、2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、2，4，7，9-四甲基-5-壬炔-4，7-二醇(2，4，7，9-tetramethyl-5-decyne-4，7-diol)、1，1，1-三羥甲基丙烷(1，1，1-trimethylolpropane)、聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚丙二醇(polypropene glycol)、環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷共聚物(EO/PO copolymer)、環(huán)氧丁烷/環(huán)氧乙烷共聚物(BO/EO copolymer)或己二醇(hexylene glycol)或者多元醇等。
本發(fā)明墨水組合物包含一種關(guān)鍵的添加物，即2-吡咯烷酮類化合物，其包括但不限于2-吡咯烷酮、N-烷基-2-吡咯烷酮(N-alkyl-2-pyrrolidone)其中該烷基的碳原子數(shù)為1～4、N-烯烴基-2-吡咯烷酮(N-alkenyl-2-pyrrolidone)其中該烯烴基的碳原子數(shù)為2～4、N-羥烷基-2-吡咯烷酮(N-hydroxyalkyl-2-pyrrolidone)其中該羥烷基的碳原子數(shù)為1～4。本發(fā)明的墨水中可添加一種或多種2-吡咯烷酮類化合物，其添加濃度需視該2-吡咯烷酮類化合物的溶解度而定，一般約在0.01～25％的范圍，優(yōu)選約1～15％。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)2-吡咯烷酮類化合物的添加，在應用于噴墨技術(shù)時，可有效控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象，從而使打印品質(zhì)提高。
本發(fā)明的墨水組合物還可包含一種或一種以上的表面活性劑，其總添加量范圍約0.01～15％，優(yōu)選約0.01～3％。墨水添加了適當濃度的表面活性劑之后，可因適當?shù)恼扯榷构┠皣娔樌?，以及因適當?shù)谋砻鎻埩Χ鼓尾灰资a開，并加強添加物在墨水中的分散性和對載體的滲透性。因此，一般在墨水配方中，常添加一種以上的表面活性劑，包括陰離子(anionic)型、非離子(nonionic)型、陽離子(cationic)型、或兩性(amphoteric)的表面活性劑。常用的表面活性劑例如有二辛基磺化琥珀酸鈉(sodiumdioctyl sulfosuccinate)、乙炔二醇的氧化烯加合物(alkylene oxide adduct ofacetylene glycol)、聚丁基樹脂(polybutyl resin)、纖維素衍生物(cellulosederivative)、苯乙烯/丙烯共聚物樹脂(styrene/acrylic copolymer resin)、馬來酸/苯乙烯共聚物(maleic acid/styrene copolymer)或一種同時含有親水性官能基(hydrophilic segment)和親油性官能基(hydrophobic segment)的聚合物(polymer)等。商業(yè)上可取得的表面活性劑例如有Tergitol 15-S-9(來自UnionCarbide)，A-102(來自CYTEC)，LF-4(來自CYTEC)，EP-810(來自AIRPRODUCT)，CT-141(來自AIRPRODUCT)，CT-151(來自AIR PRODUCT)，OT-75(來自CYTEC)，GPG(來自CYTEC)，OT-70PG(來自CYTEC)等。
本發(fā)明的墨水組合物還可包含保濕劑。墨水盒噴頭長時間曝露于大氣環(huán)境當中，使得噴墨頭處的墨水較易因揮發(fā)而產(chǎn)生沉淀物，導致噴墨頭阻塞(clogging)，進而影響打印效果。因此，為減緩墨水在于噴墨頭處的揮發(fā)速率，防止噴頭阻塞的情形發(fā)生，需于墨水中添加保濕劑，于本發(fā)明中所選用的保濕劑為較不易揮發(fā)的水溶性有機化合物，如乙二醇、聚乙二醇、甘油等，其添加濃度約為0.1～20％，優(yōu)選為2～15％。
本發(fā)明的墨水組合物還可包含酸堿緩沖劑。酸堿性的緩沖溶液(buffer)的添加，是因為色料需要適當酸堿值(pH value)范圍內(nèi)才能顯出理想的色系。適當?shù)乃釅A性緩沖溶液例如二乙醇胺(diethanolamine)，三乙醇胺(triethanolamine)，堿金屬類的氫氧化物(hydroxides of alkali metals)，如氫氧化鋰，氫氧化鈉和氫氧化鉀，氫氧化銨(ammonium hydroxide)，堿金屬類的碳酸鹽(carbonates of alkali metals)，如碳酸鋰，碳酸鈉和碳酸鉀等。
本發(fā)明的墨水組合物還可包含螯合劑。螯合劑(Chelation agent)的添加可以防止結(jié)晶鹽類的產(chǎn)生，避免因顆粒凝聚而阻塞墨水盒的噴頭。適當?shù)尿蟿┌ㄒ叶匪囊宜徕c(sodium ethylenediaminetetraacetate；EDTA)，氰基三乙酸三鈉(trisodium nitrilotriacetate)，羥乙基乙二胺乙酸三鈉(hydroxyethyl ethylenediamine trisodium acetate)，二乙三胺乙酸五鈉(diethylenetriamino pentasodium acetate)和2-氨基丙二酰脲乙酸二鈉(uramildisodium acetate)等。
此外，在本發(fā)明的墨水配方中，還可加入抗紫外線試劑(UV-blocker)，以阻擋UV光的吸收進而增進色料的抗光性；添加殺菌劑(biocide)；防腐劑等，以抑制細菌在墨水中滋長。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容和其它目的、特征及優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉出優(yōu)選實施例，作詳細說明如下
添加濃度成份 化合物名稱(重量％)分散性顏料 AcryJet Black 375(Rohm & Haas) 7.0保濕劑 甘油(Glycerin，Adrich) 6.0乙二醇單丁基醚有機溶劑 1.5(Ethylene Glycol mono-butyl ether，Adrich)聚乙二醇900高分子有機溶劑 6.0(Polyethylene Glycol 900，Adrich)2-吡咯烷酮類 N-乙烯基-2-吡咯烷酮(Adrich)2.5殺菌劑Mergal K7(Clariant) 0.5溶劑 去離子水 76.5
保濕劑 甘油(Glycerin，Adrich) 6.0乙二醇單丁基醚有機溶劑 1.5(Ethylene Glycol mono-butyl ether，Adrich)聚乙二醇900高分子有機溶劑 6.0(Polyethylene Glycol 900，Adrich)2-吡咯烷酮類 無添加0殺菌劑Mergal K7(Clariant) 0.5溶劑 去離子水79.0此外，實施例3的墨水組合物中，2-吡咯烷酮類是添加N-甲基-2-吡咯烷酮，添加濃度為2.5重量％，其余各成份及濃度與實施例1中皆相同；實施例4的墨水組合物中，2-吡咯烷酮類是添加N-乙烯基-2-吡咯烷酮，添加濃度為2.5重量％，其余各成份及濃度與實施例1中皆相同；實施例5的墨水組合物中，2-吡咯烷酮類是添加N-羥乙基-2-吡咯烷酮，添加濃度為2.5重量％，其余各成份及濃度與實施例1中皆相同。
將上述實施例的墨水以市售噴墨打印機，打印于一般的素面紙張(plainpaper)上，依打印圖案邊緣的羽化現(xiàn)象程度來判定其打印品質(zhì)，所得結(jié)果列于下表，其中⊙代表效果最好；○代表效果好；×代表效果差。由表中可知，單獨添加或混合添加本發(fā)明的2-吡咯烷酮類化合物的確可有效控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象，從而達到提高打印品質(zhì)的目的。
2-吡咯烷酮類添加物的種類 打印效果比較例 無添加 ×實施例1 2-吡咯烷酮 ○實施例2 2-吡咯烷酮+N-甲基-2-吡咯烷酮 ⊙實施例3 N-甲基-2-吡咯烷酮 ⊙實施例4N-乙烯基-2-吡咯烷酮 ○實施例5N-羥乙基-2-吡咯烷酮 ○雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，當可作出一些更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以所附的權(quán)利要求書所界定的為準。
權(quán)利要求
1.一種適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，包括至少一種分散性顏料；水溶液媒介物；以及2-吡咯烷酮類化合物，藉此，當該墨水噴印至記錄媒體時，可減少羽化現(xiàn)象。
2.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸小于1.0μm。
3.如權(quán)利要求2所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸為0.00 1～0.2μm。
4.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該2-吡咯烷酮類化合物選自2-吡咯烷酮、N-烷基-2-吡咯烷酮其中該烷基的碳原子數(shù)為1～4、N-烯烴基-2-吡咯烷酮其中該烯烴基的碳原子數(shù)為2～4、以及N-羥烷基-2-吡咯烷酮其中該羥烷基的碳原子數(shù)為1～4。
5.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該2-吡咯烷酮類化合物的含量為0.01～25重量％。
6.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中還包括有機溶劑，其含量為0.01～30重量％。
7.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中還包括保濕劑。
8.如權(quán)利要求1所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中還包括添加劑，該添加劑選自表面活性劑、酸堿緩沖液、螯合劑、殺菌劑、防腐劑及抗紫外線試劑。
9.一種適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，該組合物基本上是由下列的成分所組成(consisting essentially of)至少一種分散性顏料；水溶液媒介物；2-吡咯烷酮類化合物；有機溶劑；保濕劑；以及至少一種添加劑，該添加劑選自表面活性劑、酸堿緩沖液、螯合劑、殺菌劑、防腐劑及抗紫外線試劑。
10.如權(quán)利要求9所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸小于1.0μm。
11.如權(quán)利要求9所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸為0.001～0.2μm。
12.如權(quán)利要求9所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該2-吡咯烷酮類化合物選自2-吡咯烷酮、N-烷基-2-吡咯烷酮其中該烷基的碳原子數(shù)為1～4、N-烯烴基-2-吡咯烷酮其中該烯烴基的碳原子數(shù)為2～4、以及N-羥烷基-2-吡咯烷酮其中該羥烷基的碳原子數(shù)為1～4。
13.如權(quán)利要求9所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該2-吡咯烷酮類化合物的含量為0.01～25重量％。
14.如權(quán)利要求9所述的適用于噴墨打印的顏料型墨水組合物，其中該有機溶劑的含量為0.01～30重量％。
15.一種減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，包括下列步驟(a)提供顏料型墨水給噴墨打印裝置，該顏料型墨水包括至少一種分散性顏料，水溶液媒介物及2-吡咯烷酮類化合物；以及(b)將該墨水噴于記錄載體上，藉以減少羽化現(xiàn)象的發(fā)生。
16.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸小于1.0μm。
17.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該分散性顏料的平均顆粒尺寸為0.001～0.2μm。
18.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該2-吡咯烷酮類化合物選自2-吡咯烷酮、N-烷基-2-吡咯烷酮其中該烷基的碳原子數(shù)為1～4、N-烯烴基-2-吡咯烷酮其中該烯烴基的碳原子數(shù)為2～4、以及N-羥烷基-2-吡咯烷酮其中該羥烷基的碳原子數(shù)為1～4。
19.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該2-吡咯烷酮類化合物的含量為0.01～25重量％。
20.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該顏料型墨水還包括有機溶劑，其含量為0.01～30重量％。
21.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該有顏料型墨水還包括保濕劑。
22.如權(quán)利要求15所述的減少噴墨打印時產(chǎn)生羽化現(xiàn)象的方法，其中該有顏料型墨水還包括添加劑，該添加劑選自表面活性劑、酸堿緩沖液、螯合劑、殺菌劑、防腐劑及抗紫外線試劑。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可提供良好打印成品的顏料型噴墨墨水組合物，其組成主要包括至少一種分散性顏料、水溶液媒介物以及2－吡咯烷酮類化合物(2－pyrrolidone)。本發(fā)明的墨水應用于噴墨技術(shù)時，可有效控制打印圖案的線寬，減少羽化現(xiàn)象，以提升打印品質(zhì)。
文檔編號C09D11/02GK1439680SQ0210469
公開日2003年9月3日 申請日期2002年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月20日
發(fā)明者沈昱璋, 錢嘉欣, 林郁庭 申請人:明基電通股份有限公司