專利名稱：基于兩性顏料分散體的低顏料負(fù)荷量油墨黑色到彩色滲色性能的恢復(fù)的制作方法
相關(guān)申請本申請是2004年10月28日遞交的申請順序號10/975,705的部分繼續(xù)申請，該申請通過引用整體結(jié)合到本文中。
背景近年來，辦公室和家庭使用的噴墨印刷系統(tǒng)顯著增長。該增長可歸因于墨噴印刷機(jī)成本的大幅度下降和印刷分辨率以及整體印刷質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性改善。因?yàn)橛∷①|(zhì)量已經(jīng)顯著改善，研究與開發(fā)朝著噴墨圖象的持久性與其它印刷和照相技術(shù)看齊的方向繼續(xù)努力。在維持成本效益的同時(shí)，噴墨印刷的持續(xù)需求導(dǎo)致了對產(chǎn)生高質(zhì)量、高持久性和高耐用性圖象的需求。特別是，當(dāng)不同顏色的油墨緊挨著彼此印刷在證券紙、復(fù)印紙和其它媒介上時(shí)，會導(dǎo)致滲色。當(dāng)印刷紙的表面和紙內(nèi)有顏色混合時(shí)，就會發(fā)生滲色。在墨噴印刷中，清晰點(diǎn)陣從被稱為印刷頭的墨滴生成裝置噴射出來，在印刷介質(zhì)上形成噴墨圖象。典型的噴墨印刷頭具有一排位于噴嘴板上的精確成形的噴嘴，所述噴嘴附著于噴墨印刷頭陣列。通過用一個(gè)或多個(gè)油墨儲存器的流體交流，所述噴墨印刷頭陣列與接收和選擇性噴射液體油墨的發(fā)射室陣列結(jié)合，所述液體油墨包括溶解和/或分散于液體溶媒的顏料和/或染料。傳統(tǒng)上，使用約4-5％的顏料負(fù)荷量以達(dá)到期望的性能。較低的負(fù)荷量一般會導(dǎo)致可靠性增強(qiáng)和較低的油墨成本，但一般也伴隨關(guān)于一個(gè)或多個(gè)屬性的性能喪失。
概述在本發(fā)明系統(tǒng)和方法的一個(gè)方面，顏料-基油墨包括酸性顏料-基油墨制劑和小于5％重量的顏料負(fù)荷，其中兩性分散劑使所述顏料維持分散在所述酸性顏料-基油墨制劑中，其中兩性分散劑具有等電點(diǎn)，和其中兩性分散劑具有高于酸性顏料-基油墨制劑pH的等電點(diǎn)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，形成顏料-基油墨的方法包括兩性分散碳顏料，將兩性分散的碳顏料維持在酸性pH值下，將兩性分散的碳顏料摻入油墨溶媒中以形成油墨，其中兩性分散的碳顏料形成小于5％重量的油墨。
附圖簡述附圖闡述了本發(fā)明系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施方案，是本說明書的一部分。所闡述的實(shí)施方案僅是本發(fā)明系統(tǒng)和方法的實(shí)施例，并不限定本發(fā)明的范圍。

圖1是按照一個(gè)示例性實(shí)施方案，舉例說明噴墨材料分配系統(tǒng)的簡單方框圖。圖2是按照一個(gè)示例性實(shí)施方案，舉例說明形成本發(fā)明顏料-基黑色油墨的方法和對照染料-基油墨將其印刷的方法流程圖。在所有的附圖中，相同的引用數(shù)字指示相似的但不一定是同樣的元件。
詳述本說明書公開了兩性顏料分散體，其表現(xiàn)出改善的黑色到彩色滲色的性能。按照本文公開的一種示例性實(shí)施方案，通過制備具有低顏料濃度和良好光密度特征和良好黑色到彩色滲色特征的黑色油墨，降低了油墨的相對成本，同時(shí)改善了其可靠性。將在以下進(jìn)一步詳述中提供本發(fā)明兩性顏料分散體、它的制劑及其用途的更詳細(xì)資料。在公開和描述本發(fā)明系統(tǒng)和方法的具體實(shí)施方案之前，應(yīng)理解本發(fā)明系統(tǒng)和方法不限于本文公開的具體方法和材料，因此可以在某種程度上改變。也應(yīng)理解本文使用的術(shù)語僅用于描述具體實(shí)施方案的目的，而無意限定，因?yàn)楸景l(fā)明系統(tǒng)和方法的范圍將只由權(quán)利要求及其等同權(quán)利要求來限定。當(dāng)用于本說明書和權(quán)利要求書時(shí)，術(shù)語″液體溶媒″定義為包括可用于將包括顏料的著色劑攜帶到基體的液體組合物。液體溶媒為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，可以按照本發(fā)明示例性系統(tǒng)和方法的實(shí)施方案來使用各種液體溶媒組分。這種液體溶媒可包括各種不同試劑的混合物，所述試劑包括但不限于表面活性劑、共溶劑、緩沖劑、殺菌劑、粘度調(diào)節(jié)劑、螯合劑、穩(wěn)定劑和水。雖然本身不是液體，但是液體溶媒也可以攜帶其它固體，例如聚合物、紫外固化材料、增塑劑、鹽等。此外，當(dāng)用于本文和權(quán)利要求書時(shí)，術(shù)語″兩性″應(yīng)理解為是指在一類pH條件下能夠帶正電荷，而在不同類pH條件下也能夠帶負(fù)電荷的物質(zhì)。另外，當(dāng)用于本文和權(quán)利要求書時(shí)，術(shù)語″等電點(diǎn)″應(yīng)被理解為分子不帶凈電荷時(shí)的pH值。此外，當(dāng)用于本文時(shí)，詞組″黑色到彩色滲色″應(yīng)理解為是指黑色油墨緊接著彩色油墨印刷的情況。由于黑色油墨的顏料侵入彩色油墨的空間，黑色油墨和彩色油墨之間的邊界經(jīng)常變的參差不齊。這種黑色油墨對彩色油墨空間的侵入稱為黑色到彩色滲色。這和術(shù)語″滲色″在其它情形的使用不同，在其它情形下，上下文中經(jīng)常將″滲色″定義為沿著紙纖維的單色油墨。在本文中可以范圍的形式提供濃度、數(shù)量及其它數(shù)據(jù)。應(yīng)理解這種范圍形式只是為了方便和簡潔而使用，且應(yīng)該靈活地解釋為不僅包括由范圍限定而明確敘述的數(shù)值，而且也包括包含在該范圍內(nèi)的所有單個(gè)數(shù)值或者子范圍，就好象明確地?cái)⑹隽嗣總€(gè)數(shù)值和子范圍一樣。例如，約1％重量-約20％重量的重量范圍應(yīng)該解釋為不僅包括明確敘述的1％重量-約20％重量濃度限度，而且也包括單個(gè)濃度如2％重量、3％重量、4％重量，和子范圍例如5％-15％重量、10％-20％重量等。在以下描述中，為了說明目的，闡明了許多具體細(xì)節(jié)，以便提供對用于制備和使用兩性顏料分散體的本發(fā)明系統(tǒng)和方法的徹底理解，所述兩性顏料分散體表現(xiàn)出改善的黑色到彩色滲色性能。然而，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實(shí)施本發(fā)明方法是顯而易見的。本說明書提及″一種實(shí)施方案″或″實(shí)施方案″是指將關(guān)于實(shí)施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在至少一種實(shí)施方案中。詞組″在一種實(shí)施方案中″在本說明書中不同地方出現(xiàn)，不必都是指同一實(shí)施方案。
示例結(jié)構(gòu)圖1舉例說明了按照一種示例性實(shí)施方案，可用于將本發(fā)明顏料-基噴墨油墨(160)施用于油墨接收基體(170)的示例性系統(tǒng)(100)。如圖1所示，本發(fā)明系統(tǒng)包括計(jì)算裝置(110)，該裝置通過伺服機(jī)構(gòu)(120)與可移動(dòng)托架(140)可控制連接，所述托架上放置有噴墨分配器(150)。如圖所示，許多材料儲存器(130、135)與可移動(dòng)托架(140)連接在一起，從而與噴墨印刷頭(150)連接在一起?？稍诮咏鼑娔峙淦?150)的位置裝配許多輥(180)，用來有選擇地放置油墨接收基體(170)。該示例系統(tǒng)(100)的上述組件將在下面進(jìn)一步詳述。如圖1所示，與伺服機(jī)構(gòu)(120)可控制連接的計(jì)算裝置(110)，控制噴墨油墨(160)選擇性放置到油墨接收基體(170)上?？梢允褂糜?jì)算裝置(110)所運(yùn)行的程序，來形成兼具黑色和彩色部分的所期望圖象或文本的表示。然后，此表示可以轉(zhuǎn)變?yōu)榇鎯υ谔幚砥骺勺x介質(zhì)(未顯示)中的伺服指令。當(dāng)計(jì)算裝置(110)訪問時(shí)，存儲在處理器可讀介質(zhì)中的指令可用于控制伺服機(jī)構(gòu)(120)以及可移動(dòng)托架(140)和噴墨分配器(150)。圖1所示的計(jì)算裝置(110)可以是，但決不限于工作站、個(gè)人電腦、膝上型電腦、數(shù)碼照相機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)或任何其它含處理器的裝置。圖1所示的本發(fā)明印刷系統(tǒng)(100)的可移動(dòng)托架(140)是可移動(dòng)材料分配器，所述分配器可包括用于分配噴墨油墨(160)裝配的任何數(shù)目的噴墨材料分配器(150)?？赏ㄟ^計(jì)算裝置(110)來控制可移動(dòng)托架(140)，并且可通過例如軸系統(tǒng)、帶系統(tǒng)、鏈系統(tǒng)等來控制移動(dòng)該托架，以彌補(bǔ)伺服機(jī)構(gòu)(120)。當(dāng)可移動(dòng)托架(140)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，計(jì)算裝置(110)可以告知用戶運(yùn)轉(zhuǎn)條件，也可以為用戶提供用戶界面。圖1也舉例說明了促進(jìn)在油墨接收基體(170)上接收顏料-基噴墨油墨(160)的本發(fā)明系統(tǒng)組件。如圖1所示，許多定位輥(180)可以在印刷操作期間傳送和/或定位固定油墨接收基體(170)。或者本領(lǐng)域熟知，在印刷操作期間，任何數(shù)目的帶、輥、基體或其它傳送裝置可用于傳送和/或定位固定油墨接收基體(170)。此外，當(dāng)在油墨接收基體(170)上印刷圖象或文本時(shí)，計(jì)算裝置(110)可以控制可移動(dòng)托架(140)的位置，并引導(dǎo)一個(gè)或多個(gè)噴墨分配器(150)以數(shù)字編址液滴的形式，將噴墨油墨有選擇地分配到油墨接收基體(170)的預(yù)定位置，從而形成所期望的圖象或文本。本發(fā)明印刷系統(tǒng)(100)所使用的噴墨材料分配器(150)可以是用來實(shí)施本發(fā)明方法而裝配的任何類型的噴墨分配器，包括但不限于熱啟動(dòng)的噴墨分配器、機(jī)械啟動(dòng)的噴墨分配器、靜電啟動(dòng)的噴墨分配器、磁力啟動(dòng)的分配器、壓電啟動(dòng)的分配器、連續(xù)的噴墨分配器等。流動(dòng)連接到一個(gè)或多個(gè)噴墨材料分配器(150)的材料儲存器(130、135)將各種噴墨油墨(160)存放并供應(yīng)到一個(gè)或多個(gè)噴墨材料分配器中。材料儲存器可以是用來在印刷之前密封顏料基噴墨油墨(160)而裝配的任何容器。按照一種示例性實(shí)施方案，第一個(gè)材料儲存器(130)包含黑色酸性的兩性分散的顏料油墨。此外，按照本發(fā)明示例性實(shí)施方案，第二個(gè)材料儲存器(135)包含陰離子彩色油墨。雖然圖1舉例說明了第一個(gè)材料儲存器(130)和第二個(gè)材料儲存器(135)將油墨供應(yīng)到同一個(gè)噴墨材料分配器(150)，但是按照一種示例性實(shí)施方案，每個(gè)材料儲存器(130、135)可將油墨獨(dú)立供應(yīng)到分開的噴墨材料分配器。下面將提供黑色酸性的兩性分散的顏料油墨及相關(guān)的陰離子彩色油墨的制劑及用途的更詳細(xì)資料。
示例性組合物兩性分散的顏料油墨按照一種示例性實(shí)施方案，本發(fā)明示例性系統(tǒng)和方法的黑色酸性的兩性分散的顏料油墨可包括但決不限于顏料-基油墨，其中顏料用兩性分散劑分散。按照一種示例性實(shí)施方案，兩性顏料油墨是酸性的(在分散劑上有凈正電荷)。此外，按照一種示例性實(shí)施方案，兩性分散的顏料油墨可包括溶媒、溶劑、鹽、緩沖劑、殺菌劑、表面活性劑和/或它們的組合。下面將進(jìn)一步詳述上述每種組分。如上所述，兩性分散的顏料油墨制劑包括但不限于顏料-基油墨，所述顏料-基油墨包含用兩性分散劑分散的顏料。按照一種示例性實(shí)施方案，兩性分散的顏料油墨制劑的顏料可包括但不限于黑色的自分散顏料。更尤其是，所述自分散黑色顏料的基質(zhì)碳可以幾乎是任何市場可購買的碳顏料，所述碳顏料提供可接受的光密度和印刷特性。適用于本發(fā)明系統(tǒng)和方法的基質(zhì)碳顏料包括但決不限于炭黑、石墨、玻璃碳、木炭及其組合。在本發(fā)明系統(tǒng)和方法的一個(gè)方面，碳顏料是炭黑顏料。這種炭黑顏料可以通過各種已知方法例如槽法、接觸法、爐法、乙炔法或熱法制備，和可購自這些供應(yīng)商如CabotCorporation、Columbian Chemicals Company、Degussa AG和E.I.DuPontde Nemours and Company。合適的炭黑顏料包括但決不限于Cabot顏料例如MONARCH 1400、MONARCH 1300、MONARCH 1100、MONARCH 1000、MONARCH 900、MONARCH 880、MONARCH800、MONARCH 700；Columbian顏料例如RAVEN 7000、RAVEN5750、RAVEN 5250、RAVEN 5000和RAVEN 3500；Degussa顏料例如Color Black FW 200、RAVEN FW 2、RAVEN FW 2V、RAVEN FW1、RAVEN FW 18、RAVEN S160、RAVEN FW S170、Special Black 6、Special Black 5、Special Black 4A、Special Black 4、PRINTEX U、PRINTEX 140U、PRINTEX V和PRINTEX 140V；以及可自Dupont得到的TIPURE R-101。按照一種示例性實(shí)施方案，美國專利第5,707,432號、第5,630,868號、第5,571,311號、第5,554,739號和第6,723,783號描述了本發(fā)明黑色自分散顏料和連接官能化基團(tuán)的方法，所有專利通過引用結(jié)合到本文中。具體地講，僅作為實(shí)例黑色顏料可包括但不限于得自Cabot的顏料Monarch1400、Monarch1300、Monarch1100、Monarch1000、Monarch900、Monarch880、Monarch800和Monarch700。按照一種示例性實(shí)施方案，顏料-基油墨可以包括很低水平的顏料。更特別是，按照一種示例性實(shí)施方案，本發(fā)明顏料-基油墨可以包括占顏料-基油墨制劑約0.5-3％重量的變化量的顏料。更特別是，按照一種示例性實(shí)施方案，本發(fā)明顏料-基油墨可以包括約2-3％重量的顏料，沒有經(jīng)受顯著的光密度降低并改善彩色滲色性能。按照本發(fā)明示例性實(shí)施方案，將兩性分散劑結(jié)合到上述黑色顏料中。一般而言，兩性分散劑包括化合物例如但不限于含可質(zhì)子化基團(tuán)和可電離酸基的化合物?？梢赃m當(dāng)?shù)剡x擇可質(zhì)子化基團(tuán)和可電離酸基以及這些基團(tuán)的比例，以獲得所期望特性的分散劑。按照本發(fā)明示例性實(shí)施方案，兩性分散劑包含可電離酸基，該酸基提供比酸性顏料-基油墨制劑的pH高的等電點(diǎn)。當(dāng)用于本文時(shí)，等電點(diǎn)是分散劑的特性，由分散劑上的基團(tuán)和可質(zhì)子化基團(tuán)和/或可電離酸基的比例決定。氨基酸是一類能用作分散劑的示例性化合物。特別是，合適的氨基酸包括但決不限于精氨酸，和琥珀酸酐與聚乙烯亞胺(PEI)的反應(yīng)產(chǎn)物。此外，可以按適當(dāng)?shù)谋壤謩e使用含可質(zhì)子化基團(tuán)的化合物和含可電離酸基的化合物，以分散顏料。按照一種示例性實(shí)施方案，兩性分散的顏料可以占顏料-基油墨制劑約0.5-5％重量、占顏料-基油墨制劑約1-5％重量和占顏料-基油墨制劑約2-4％重量的量，存在于本發(fā)明示例性顏料油墨制劑中。如前所述，本發(fā)明顏料-基油墨制劑為酸性的，pH為約3-6.5。更特別是，按照一種示例性實(shí)施方案，本發(fā)明顏料-基油墨制劑的pH維持在約4-6的酸性pH。此外，按照本發(fā)明示例性實(shí)施方案，兩性分散劑具有高于顏料-基油墨的酸性pH的等電點(diǎn)，允許本發(fā)明自分散顏料-基油墨穩(wěn)定。此外，按照一種示例性實(shí)施方案，顏料-基油墨制劑包括溶媒。按照一種示例性實(shí)施方案，溶媒與兩性分散劑相容，并且至少使用足夠的溶媒以便溶解或分散顏料-基油墨制劑的組分，同時(shí)提供良好的噴墨性，從而滿足期望的功能特性和特征。溶媒可以包括許多溶媒化合物，包括但決不限于水、有機(jī)溶劑及其組合。更特別是，按照一種示例性實(shí)施方案，有機(jī)溶劑可包括但不限于30個(gè)或少于30個(gè)碳的脂族伯醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的芳族伯醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的脂族仲醇、30個(gè)或少于30個(gè)的芳族仲醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，2-二醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，3-二醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，5-二醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚(乙二醇)烷基醚、聚(乙二醇)烷基醚的高級同系物、聚(丙二醇)烷基醚、聚(丙二醇)烷基醚的高級同系物、內(nèi)酰胺、取代甲酰胺、未取代甲酰胺、取代乙酰胺和未取代乙酰胺。尤其是，溶劑可包括但不限于乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，5-戊二醇、2-吡咯烷酮、1-(2-羥基乙基)-2-吡咯烷酮、2-乙基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、二甘醇、3-甲氧基丁醇和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮。溶劑也可包括但不限于1，2-己二醇、1，2-辛二醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、三羥甲基丙烷、3-己炔(hexnye)-2，5-二醇、環(huán)丁砜、3-吡啶甲醇及其它吡啶衍生物。此外，溶劑可賦予本發(fā)明顏料-基油墨所期望的特征。更尤其是，可以加入溶劑，來降低油墨噴射中水的蒸發(fā)速率，將堵塞或油墨的其它特性如粘度、pH、表面張力、光密度和印刷質(zhì)量降到最低程度。此外，可以使用各種殺菌劑，來抑制本發(fā)明黑色顏料油墨中不需要微生物的生長。按照一種示例性實(shí)施方案，選擇用于本發(fā)明黑色顏料油墨的殺菌劑，以便在酸性條件下與分散體相容。可包含在本發(fā)明顏料油墨制劑中的非離子型表面活性劑可包括但不限于烷基酚乙氧基化物、聚氧乙烯化物、直鏈醇乙氧基化物、聚氧乙烯化聚氧化丙二醇、聚氧乙烯化硫醇、長鏈羧酸酯、天然的和脂肪酸的甘油酯和聚甘油酯、丙二醇、山梨糖醇和聚氧乙烯化山梨糖醇酯、聚氧乙烯二醇酯和聚氧乙烯化脂肪酸、烷醇胺縮合物、烷醇酰胺、叔炔二醇、聚氧乙烯化聚硅氧烷、N-烷基吡咯烷酮和烷基聚苷。選擇溶媒如表面活性劑、殺菌劑、緩沖劑及其它添加劑的所有離子成分，以便它們在所選pH范圍內(nèi)攜帶與著色劑相似的電荷。否則，可能導(dǎo)致不期望的相互作用致使油墨不穩(wěn)定。圖2舉例說明了按照一種示例性實(shí)施方案，形成和使用上述黑色兩性分散的顏料油墨的方法。如圖2所示，示例性形成方法首先從將上面鑒別的顏料兩性分散開始(步驟200)。如所述，通過許多將官能化基團(tuán)連接到顏料中的已知方法，可以將兩性分散劑結(jié)合到上述黑色顏料。因?yàn)殍b別的顏料是兩性分散的(步驟200)，因此顏料維持在酸性pH(步驟210)。按照一種示例性實(shí)施方案，通過加入許多酸性pH調(diào)節(jié)劑包括但不限于硝酸、鹽酸和硫酸，顏料分散體可以維持在酸性pH。黑色酸性、兩性分散的顏料一旦形成，它們即與許多其它材料組合，以配制低顏料濃度的黑色油墨(步驟220)。如前所述，低顏料濃度的黑色油墨可包括溶媒、溶劑、鹽、緩沖劑、殺菌劑、表面活性劑和/或它們的組合。此外，黑色酸性兩性分散的顏料可以相對低的濃度存在于所得到的油墨中。例如，按照一種示例性實(shí)施方案，顏料可以占所得到油墨約0.5-3.5％重量的濃度存在。除上述材料外，黑色油墨也可以包括少于約1％重量的陽離子樹脂(步驟230)。按照一種示例性實(shí)施方案，陽離子樹脂可包括但決不限于乙烯亞胺聚合物、二烯丙胺聚合物等。尤其是，按照一種示例性實(shí)施方案，包含在黑色顏料油墨中的陽離子樹脂可包括聚乙烯亞胺(PEI)。除陽離子樹脂外，還可以將許多上述酸性pH調(diào)節(jié)劑加到黑色油墨中，以維持酸性pH(步驟240)。按照這種示例性實(shí)施方案，黑色油墨的pH可維持在酸性狀態(tài)，以保證兩性分散的顏料在溶液中保持穩(wěn)定地分布。當(dāng)酸性兩性分散的黑色顏料-基油墨形成時(shí)，然后該油墨可對照陰離子彩色油墨印刷(步驟250)。下面詳細(xì)描述陰離子彩色油墨的示例性制劑。
陰離子彩色油墨如所述，第二個(gè)材料儲存器(135)可包含但決不限于陰離子染料-基油墨和/或陰離子顏料-基油墨。一般地講，用于噴墨印刷的染料-基油墨和顏料-基油墨可用于實(shí)施本發(fā)明示例性系統(tǒng)和方法。彩色油墨可以包括許多水溶性酸和直接染料。僅僅是為了解釋目的，而不是限制，下面提出適用于該目的的一些示例性著色劑。陰離子彩色油墨制劑的顏色可包括但不限于藍(lán)色、黑色、棕色、青色、綠色、白色、紫羅蘭色、洋紅色、紅色、橙色、黃色及其混合色。按照一種示例性實(shí)施方案，摻入彩色油墨制劑中的顏料可包括但不限于來自BASF的顏料Paliogen橙、Heliogen藍(lán)L 6901 F、Heliogen藍(lán)NBD 7010、Heliogen藍(lán)K 7090、Heliogen藍(lán)L 7101 F、Paliogen藍(lán)L 6470、Heliogen綠K 8683和Heliogen綠L 9140；來自Ciba-Geigy的顏料Chromophtal黃3G、Chromophtal黃GR、Chromophtal黃8G、Irgrazin黃5GT、Irgralite玉紅4BL、Monastral洋紅、Monastral猩紅、Monastral紫羅蘭R、Monastral紅B和Monastral紫羅蘭Maroon B；來自Degussa的顏料Printex U、PrintexV、Printex 140U和Printex 140V；來自DuPont的顏料TipureR-101；來自Heubach的顏料Dalamar黃YT-858-D和Heucophthal藍(lán)GXBT-583D；來自Hoechst的顏料永久黃GR、永久黃G、永久黃DHG、永久黃NCG-71、永久黃GG、Hansa黃RA、Hansa亮黃5GX-02、Hansa黃X、Novoperm黃HR、Novoperm黃FGL、Hansa亮黃10GX、永久黃G3R-01、Hostaperm.RTM.黃H4G、Hostaperm黃H3G、Hostaperm橙GR、Hostaperm猩紅GO和永久玉紅F6B；來自Mobay的顏料Quindo洋紅、Indofast亮猩紅、Quindo紅R6700、Quindo紅R6713和Indofast紫羅蘭；來自Sun Chem的顏料L74-1357黃、L75-1331黃和L75-2577黃。類似地，如果第二個(gè)材料儲存器(135；圖1)摻入水性彩色染料，所述水性彩色染料可包括但不限于磺酸鹽染料和羧酸鹽染料，具體地說，就是那些通常用于墨噴印刷的染料。具體的實(shí)例包括但決不限于磺基若丹明B(磺酸鹽)、酸性藍(lán)113(磺酸鹽)、酸性藍(lán)29(磺酸鹽)、酸性紅4(磺酸鹽)、孟加拉玫瑰紅(羧酸鹽)、酸性黃17(磺酸鹽)、酸性黃29(磺酸鹽)、酸性黃42(磺酸鹽)、吖啶黃G(磺酸鹽)、硝基藍(lán)氯化四唑一水合物或硝基BT、若丹明6G、若丹明123、若丹明B、異氰酸若丹明B、番紅O、天青B、天青B曙紅鹽(Eosinate)、堿性藍(lán)47、堿性藍(lán)66、硫代葉酸T(Thioflacin)(堿性黃1)和槐黃0(堿性黃2)，所有染料均可購自Aldrich Chemical Company。另外，包含在第二個(gè)材料儲存器(135；圖1)中的彩色油墨可包括溶媒、溶劑、鹽、緩沖劑、殺菌劑、表面活性劑和/或它們的組合。當(dāng)用于本文時(shí)，通過陰離子彩色油墨摻入的溶劑可包括但不限于水溶性有機(jī)溶劑。所述水溶性有機(jī)溶劑可包括但不限于脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚(二醇)醚、內(nèi)酰胺、甲酰胺、乙酰胺、長鏈醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、甘油、一縮二丙二醇、乙二醇丁醚、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、醚、羧酸、酯、有機(jī)硫化物、有機(jī)亞砜、砜、醇衍生物、卡必醇、丁基卡必醇、溶纖劑、醚衍生物、氨基醇和酮。按照一種示例性實(shí)施方案，溶劑可包括但不限于30個(gè)或少于30個(gè)碳的脂族伯醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的芳族伯醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的脂族仲醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的芳族仲醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，2-二醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，3-二醇、30個(gè)或少于30個(gè)碳的1，5-二醇、乙二醇烷基醚、丙二醇烷基醚、聚(乙二醇)烷基醚、聚(乙二醇)烷基醚的高級同系物、聚(丙二醇)烷基醚、聚(丙二醇)烷基醚的高級同系物、內(nèi)酰胺、取代甲酰胺、未取代甲酰胺、取代乙酰胺和未取代乙酰胺。尤其是，溶劑可包括但不限于乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，5-戊二醇、2-吡咯烷酮、1-(2-羥基乙基)-2-吡咯烷酮、2-乙基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、二甘醇、3-甲氧基丁醇和1，3-二甲基-2-咪唑烷酮。溶劑也可包括但不限于1，2-己二醇、1，2-辛二醇、2，5-二甲基-3-己炔-2，5-二醇、三羥甲基丙烷、3-己炔(hexnye)-2，5-二醇、環(huán)丁砜、3-吡啶甲醇及其它吡啶衍生物。此外，可以加入溶劑，來降低油墨噴射中水的蒸發(fā)速率，將堵塞或油墨的其它特性如粘度、pH、表面張力、光密度和印刷質(zhì)量降到最低程度。此外，如果將殺菌劑摻入到陰離子彩色油墨中，殺菌劑可包括但不限于苯甲酸鹽、山梨酸鹽、商品如NUOSEPT(Huls America的分公司Nudex，Inc.)、UCARCIDE(Union Carbide)、VANCIDE(RTVanderbilt Co.)、PROXEL(ICI Americas)及其他殺菌劑。類似地，非離子型表面活性劑可包括但不限于烷基酚乙氧基化物、聚氧乙烯化物、直鏈醇乙氧基化物、聚氧乙烯化聚氧化丙二醇、聚氧乙烯化硫醇、長鏈羧酸酯、天然的和脂肪酸的甘油酯和聚甘油酯、丙二醇、山梨糖醇和聚氧乙烯化山梨糖醇酯、聚氧乙烯二醇酯和聚氧乙烯化脂肪酸、烷醇胺縮合物、烷醇酰胺、叔炔二醇、聚氧乙烯化聚硅氧烷、N-烷基吡咯烷酮和烷基聚苷。應(yīng)注意，選擇溶媒的離子組分如表面活性劑、殺菌劑、緩沖劑及其他添加劑，以便它們在選擇的pH范圍內(nèi)攜帶與陰離子著色劑相似的電荷。否則，可導(dǎo)致不期望的相互作用，從而致使油墨不穩(wěn)定。如前所述，按照一種示例性的實(shí)施方案，第二個(gè)油墨儲存器(135)包含的彩色油墨具有堿性pH。按照這種示例性的實(shí)施方案，彩色油墨是堿性的，pH值為約7.5-10，和約7.5-9。再回到圖2，可以對照陰離子彩色油墨印刷酸性兩性分散的黑色顏料-基油墨(步驟250)。更特別是，當(dāng)對照陰離子彩色油墨印刷時(shí)，酸性顏料-基油墨制劑的pH與陰離子彩色油墨的pH相反。從而，一旦兩種制劑相互鄰近放置，由于它們的電荷相反，邊界處的兩性分散劑被吸引到另一種油墨制劑的著色劑中。由于兩種制劑相互吸引，兩性分散劑達(dá)到或者接近它的等電點(diǎn)。也就是說，兩種制劑一起接觸時(shí)，邊界的pH接近中間pH，也就是接近兩性分散劑的等電點(diǎn)。當(dāng)接近兩性分散劑的等電點(diǎn)時(shí)(例如等電點(diǎn)之前的約1個(gè)pH單位)，用兩性分散劑分散的黑色顏料變得不穩(wěn)定，自溶液沉淀析出，也稱為“突然析出(crashing out)”。當(dāng)顏料突然析出或在溶液中不再電荷穩(wěn)定時(shí)，它的流動(dòng)性就不如原來分散時(shí)。結(jié)果，黑色到彩色的滲色停止在兩種油墨之間的界面。除上述黑色到彩色的滲色停止機(jī)理外，相對于那些不使用兩性分散劑的制劑，使用含有兩性分散劑的顏料-基油墨制劑時(shí)，可以獲得高的光密度。尤其是，如上所述，與具有較高顏料質(zhì)量的制劑的光密度相比，顏料量減少的油墨制劑顯示出幾乎沒有至沒有光密度下降。結(jié)果，兩性分散的顏料-基油墨制劑可以包括比常規(guī)分散劑顏料油墨制劑相對較少量的顏料，從而降低油墨制備成本，增加印刷頭可靠性。按照一種示例性的實(shí)施方案，以顏料-基油墨計(jì)，顏料可以低到2％重量，而不會顯示出光密度下降。
實(shí)施例按照第一種示例性實(shí)施方案，將兩性分散體配制成為顏料負(fù)荷量為約3.5％的兩種油墨。此外，按照本發(fā)明示例性系統(tǒng)和方法的教授，受試分散體維持在酸性pH，以便分散體為陽離子的。當(dāng)試驗(yàn)時(shí)，對照油墨不含具有等電點(diǎn)的兩性分散劑，而受試油墨含濃度為約0.1-2％重量的聚乙烯亞胺(PEI)作為具有等電點(diǎn)的兩性分散劑。一旦產(chǎn)生，對照兩種染料基彩色油墨(KR6和KR8)，兩種油墨進(jìn)行滲色試驗(yàn)。按照滲色試驗(yàn)，根據(jù)15-30的單位較少線性范圍來定量滲色，30分表示不好的抗?jié)B色性，25分表示好的抗?jié)B色性，20分表示很好的抗?jié)B色性，15分表示優(yōu)異的抗?jié)B色性。當(dāng)對照兩種染料基彩色油墨印刷時(shí)，受試油墨和對照油墨的滲色分?jǐn)?shù)列于下表1中。
表1如上表1所示，當(dāng)分別對照兩種染料基彩色油墨KR6和KR8印刷時(shí)，含具有等電點(diǎn)的兩性分散劑的受試油墨顯示出很好和優(yōu)異的抗?jié)B色性。此外，如所示，含具有等電點(diǎn)的兩性分散劑的受試油墨顯示出比對照油墨明顯更好的滲色性能。最后，按照一種示例性實(shí)施方案，上述實(shí)施例舉例說明了可由本發(fā)明示例性系統(tǒng)和方法提供的許多益處。更尤其是，所公開的著黑色的油墨制劑和方法改善了黑色到彩色的滲色性能，考慮到了黑色油墨中顏料數(shù)量的減少，并維持光密度質(zhì)量。前述說明書僅為舉例說明和描述本發(fā)明系統(tǒng)和方法的示例性實(shí)施方案而提供。其無意窮盡或限定本發(fā)明系統(tǒng)和方法到任何公開的精確形式。按照上述教授可以進(jìn)行許多修改和變化。本發(fā)明系統(tǒng)和方法的范圍將由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種噴墨裝置，所述裝置包含酸性顏料-基油墨(160)制劑，所述顏料-基油墨(160)制劑包括濃度占所述顏料-基油墨(160)為約0.5-5.0％重量的顏料和結(jié)合到所述顏料的兩性分散劑，所述兩性分散劑具有等電點(diǎn)；和堿性彩色油墨制劑，其中所述兩性分散劑的所述等電點(diǎn)在所述酸性顏料-基油墨的pH與所述堿性彩色油墨的pH之間。
2.權(quán)利要求1的噴墨裝置，其中所述兩性分散劑選自含有可質(zhì)子化基團(tuán)和可電離酸基的化合物。
3.權(quán)利要求1的噴墨裝置，所述裝置還包含溶媒，所述溶媒選自水和有機(jī)溶劑。
4.權(quán)利要求1的噴墨裝置，其中所述酸性顏料-基油墨(160)制劑包含自分散黑色顏料。
5.權(quán)利要求1的噴墨裝置，其中所述堿性彩色油墨制劑包含油墨，該油墨選自顏料-基油墨(160)和染料-基油墨。
6.權(quán)利要求1的噴墨裝置，其中裝配所述顏料-基油墨(160)制劑，以提供基本上等于顏料濃度超過4％重量的顏料-基油墨(160)的光密度。
7.一種顏料-基油墨(160)制劑，所述制劑包含酸性顏料-基油墨，其中所述顏料-基油墨(160)包含少于4％重量的顏料；和分布在所述顏料-基油墨(160)制劑中的兩性分散劑，其中所述兩性分散劑帶電荷，和其中所述兩性分散劑選自含有可質(zhì)子化基團(tuán)和可電離酸基的化合物，其中所述兩性分散劑具有等電點(diǎn)，和其中所述兩性分散劑具有比所述酸性顏料-基油墨(160)的pH高的等電點(diǎn)。
8.一種印刷方法，所述方法包括提供分配系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括酸性顏料-基油墨(160)制劑，所述顏料-基油墨(160)制劑包括濃度占所述顏料-基油墨(160)為約0.5-5.0％重量的顏料和與所述顏料結(jié)合的兩性分散劑，所述兩性分散劑具有等電點(diǎn)，和堿性彩色油墨制劑，其中所述兩性分散劑的所述等電點(diǎn)在所述酸性顏料-基油墨的pH與所述堿性彩色油墨的pH之間；將所述堿性彩色油墨制劑分配到油墨接受介質(zhì)(170)上；將所述酸性顏料-基油墨制劑分配到所述已分配的堿性彩色油墨制劑的鄰近位置；其中配置所述酸性顏料-基油墨制劑，以提供基本上等于顏料-基油墨(160)的光密度，所述顏料-基油墨(160)的顏料濃度超過4％重量；和其中所述酸性顏料-基油墨制劑和所述堿性彩色油墨制劑之間的油墨滲色被基本上阻止。
9.一種印刷機(jī)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括噴墨材料分配器(150)；流動(dòng)連接到所述噴墨材料分配器(150)的第一個(gè)油墨存儲器(130)，所述第一個(gè)油墨存儲器(130)含有酸性顏料-基油墨制劑，所述顏料-基油墨制劑包括濃度占所述顏料-基油墨制劑為約0.5-5.0％重量的顏料和與所述顏料結(jié)合的兩性分散劑，所述兩性分散劑具有等電點(diǎn)；和流動(dòng)連接到所述噴墨材料分配器(150)的第二個(gè)油墨存儲器(135)，所述第二個(gè)油墨存儲器(135)含有堿性彩色油墨制劑，其中所述兩性分散劑的所述等電點(diǎn)在所述酸性顏料-基油墨的pH與所述堿性彩色油墨的pH之間。
10.一種形成顏料-基油墨(160)的方法，所述方法包括將碳顏料兩性分散；使所述兩性分散的碳顏料維持在酸性pH；和將所述兩性分散的碳顏料摻入油墨溶媒中，形成油墨，其中所述兩性分散的碳顏料形成小于4％重量的所述油墨。
全文摘要
在本發(fā)明系統(tǒng)和方法的一個(gè)方面，顏料－基油墨(160)包括酸性顏料－基油墨制劑和小于5％重量的顏料負(fù)荷，其中兩性分散劑使所述顏料維持分散在所述酸性顏料－基油墨制劑中，其中兩性分散劑具有等電點(diǎn)，和其中兩性分散劑具有比酸性顏料－基油墨制劑的pH高的等電點(diǎn)。
文檔編號C09D11/00GK101090950SQ200580044877
公開日2007年12月19日 申請日期2005年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月28日
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