專利名稱：與含顏料和膠乳的噴墨油墨一起使用的含磷酸鹽/酯的表面活性劑的制作方法
與含顏料和膠乳的噴墨油墨一起使用的含磷酸鹽/酯的表
面活性劑背景噴墨打印成為將圖像記錄在各種介質(zhì)表面(特別是紙)上的流行方式有幾個(gè)原 因。其中一些理由包括低打印機(jī)噪音、高速記錄能力和多色記錄。而且，對于消費(fèi)者來說 可以以較低的價(jià)格獲得這些優(yōu)點(diǎn)。盡管人們在噴墨打印技術(shù)方面已經(jīng)取得重大進(jìn)步，但是 伴隨這些進(jìn)步，消費(fèi)者在比如更高的速度、更高的分辨率、形成全色圖像、更高的穩(wěn)定性等 方面的需求也提高了。由于開發(fā)新型噴墨油墨，評價(jià)油墨時(shí)連同打印表面或基底需要考慮 幾種傳統(tǒng)的性質(zhì)。這些性質(zhì)包括表面上的圖像邊緣清晰度和光學(xué)密度、黑色向彩色的滲墨 (bleed)控制、油墨在基材上的干燥時(shí)間、對基材的附著作用、油墨液滴位置不漂移、所有油 墨點(diǎn)的到位性、干燥后油墨的耐水性和對其它溶劑的耐受性、長期儲存穩(wěn)定性、和不發(fā)生腐 蝕或噴嘴堵塞的長期可靠性。盡管以上的性質(zhì)提供了要達(dá)到的目標(biāo)，但是要滿足所有以上 性質(zhì)仍有困難。為了滿足以上一項(xiàng)性質(zhì)而包括一種油墨成份經(jīng)常會阻止獲得另一項(xiàng)性質(zhì)。 因此，大多數(shù)用于噴墨打印機(jī)的市售油墨采取折中辦法，其意圖是至少充分照顧到上面列 出的所有要求。需要實(shí)現(xiàn)的噴墨打印系統(tǒng)的一些性質(zhì)涉及噴嘴正常狀況、結(jié)垢狀況和油墨輸出 量。關(guān)于這些，獲得可接受的打印質(zhì)量同時(shí)保持可接受的打印可靠性和噴嘴正常狀態(tài)是噴 墨打印工業(yè)中一直存在的難題。因此，仍然需要進(jìn)行研究，以開發(fā)一種油墨制劑，該制劑能 夠進(jìn)行精確地打印，具有可接受的耐久性而沒有過度的堵塞或孔結(jié)垢問題。發(fā)明詳述在揭示和描述本發(fā)明之前，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于本文揭示的具體結(jié)構(gòu)，工藝 步驟或材料，而是延伸到相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)識到的其等同物。還應(yīng)理解，文中使用的 術(shù)語僅僅是為了描述特定實(shí)施方式的目的，不起限制作用。在說明和要求保護(hù)本發(fā)明的過程中，將依據(jù)以下定義使用以下術(shù)語。應(yīng)注意，除非上下文另外清楚地說明，否則在本說明書和所附權(quán)利要求中使用的 單數(shù)形式的“一個(gè)”、“一種”和“該”包括復(fù)數(shù)指代物。因此，例如，引用“一種油墨”包括引 用一種或多種此類油墨，引用一種“顏料”包括引用一種或多種顏料，引用“該油墨組”包括 引用一種或多種油墨組。如文中使用的，“液體載劑”或“油墨載劑”指其中分散了或溶解了著色劑以形成油 墨的液體流體。液體載劑是本領(lǐng)域熟知的，可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式使用各種油墨載劑。 這些液體載劑可以包括各種不同試劑的混合物，包括但不限于表面活性劑、有機(jī)助溶劑、緩 沖劑、殺生物劑、粘度調(diào)節(jié)劑、掩蔽劑、穩(wěn)定劑和/或水。在一些實(shí)施方式中，液體載劑也可 以攜帶其它添加劑，諸如膠乳微粒和聚合物。如文中使用的，“油墨”指單獨(dú)一種含有至少一種著色劑的液體載劑，依據(jù)本發(fā)明 的實(shí)施方式，一些油墨可包含顏料和膠乳。如文中使用的，“膠乳”、“膠乳聚合物”或“膠乳顆粒”指由各單體合成的聚合物，所 述單體可分散在液體載劑中形成膠乳分散體。術(shù)語“膠乳”通常指液體和分散在液體中的聚合物顆粒。但是，當(dāng)將膠乳配制到油墨中時(shí)，所述液體變成油墨液體載劑中的一部分，因 此，可以基于保持分散在液體載劑中的膠乳顆?；蚰z乳聚合物固體來描述膠乳聚合物。膠 乳不包括完全溶解在液體載劑中的聚合物。 如文中所用的，“顏料”指通常基本不溶于所用的液體載劑的著色劑顆粒。顏料可 使用單獨(dú)的分散劑進(jìn)行分散，或者可以是自分散的，具有附著在顏料表面上的分散劑。如文中使用的，“自分散的”通常指已經(jīng)被分散劑官能化的顏料，例如通過分散劑 化學(xué)附著在顏料表面上來將顏料官能化。分散劑可以是小分子或聚合物或低聚物。可以使 分散劑附著在這種顏料上，以使顏料的外殼具有電荷，從而產(chǎn)生排斥作用，減少液體載劑內(nèi) 顏料顆粒的團(tuán)聚。文中所用的術(shù)語“約”是為了賦予數(shù)值范圍端點(diǎn)靈活性，對于給定的數(shù)值，可以“略 高于”或“略低于”所述端點(diǎn)。該術(shù)語的靈活程度可以由特定的變量表示，應(yīng)該在本領(lǐng)域技 術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和文中所述的相關(guān)內(nèi)容能認(rèn)識到的范圍內(nèi)。為了簡便起見，文中所用的多個(gè)物件、結(jié)構(gòu)元件、組成元素和/或材料可以用一個(gè) 通用的列表表示。但是，這些列表應(yīng)理解為如同列表中的每個(gè)成員均單獨(dú)認(rèn)定為獨(dú)立且唯 一的成員。因此，除非有相反提示，否則，該列表中任何單獨(dú)的成員都不能僅僅根據(jù)它們出 現(xiàn)在共群中而理解為實(shí)際上等同于相同列表中的任何其它成員?？梢砸苑秶问奖硎净蚪o出濃度、數(shù)量和其它用數(shù)字表示的數(shù)據(jù)。應(yīng)該理解，使用 這種范圍形式只是為了方便和簡潔，應(yīng)該靈活地將其解釋成不僅包括作為范圍界限明確列 舉的數(shù)值，而且包括所有包含在該范圍內(nèi)的單個(gè)數(shù)值或子范圍，就如同各數(shù)值和子范圍都 已明確列舉。例如，“約1重量％至5重量％ ”的數(shù)值范圍應(yīng)理解為不僅包括明確表示的約 1重量％至5重量％的數(shù)值，還包括在所述范圍內(nèi)的單個(gè)數(shù)值和子范圍。因此，在該數(shù)值范 圍內(nèi)包括單獨(dú)的數(shù)值如2、3. 5和4，以及子范圍如1-3、2-4和3_5等。相同的原理適用于僅 僅陳述了一個(gè)數(shù)值的范圍。此外，無論所描述的范圍或特征的寬度如何，這種解釋都適用。依據(jù)此方面，已經(jīng)認(rèn)識到包含膠乳微粒的用顏料著色的噴墨油墨可能堵塞內(nèi)部油 墨通道、噴射室或噴嘴，結(jié)果由于油墨流動(dòng)不暢或液滴噴射受阻而導(dǎo)致電阻器結(jié)垢，這種現(xiàn) 象可以通過在噴墨油墨制劑中引入含磷酸鹽/酯的表面活性劑來減輕。同樣已經(jīng)發(fā)現(xiàn)含有 顏料和膠乳或其它分散的聚合物的油墨往往由于聚合物粘合劑或顏料在電阻器上的累積 而造成電阻器的結(jié)垢，結(jié)果造成打印頭壽命縮短，在打印頭壽命的早期打印質(zhì)量下降。引入 含磷酸鹽/酯的表面活性劑可以改善，甚至基本消除聚合物在打印頭孔累積導(dǎo)致的堵塞以 及/或者由于任一過程中含膠乳的油墨引起的電阻器的結(jié)垢，從而延長攜帶這種油墨的普 通噴墨筆(特別是熱噴墨筆)的壽命。不受限于任何特定的理論，存在這樣的看法，加入含 磷酸鹽/酯的表面活性劑會導(dǎo)致膠乳微粒從液體載劑中分離的顆粒_油墨載劑分離現(xiàn)象， 這是一種通常僅僅對于某些顏料顆粒并且僅僅在非噴射階段或低負(fù)載循環(huán)時(shí)才能看到的 過程，此時(shí)可以明顯觀察到水從噴嘴中蒸發(fā)。該分離行為防止或減輕了膠乳微粒在打印頭 噴嘴、內(nèi)部油墨通道或噴射室中不利的遷移、富集和擾動(dòng)，從而在包括這些表面活性劑時(shí)有 助于使液滴的噴射不受阻礙，改善觀察到的噴嘴的正常狀況。另選或另外地，含磷酸鹽/酯 的表面活性劑可能直接干擾聚合物顆?；蝾伭项w粒的沉積，在不受阻礙的油墨流動(dòng)和噴射 過程中在熱噴墨電阻器上形成膜，導(dǎo)致結(jié)垢和液滴噴射性質(zhì)的下降。因此，噴墨油墨可包含以固體計(jì)0. 1_10重量％的顏料、以固體計(jì)0. 1-15重量％的膠乳和0. 01-3重量％的含磷酸鹽/酯的表面活性劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，具有增強(qiáng)的噴墨構(gòu)造可靠性并能長時(shí)間打印的方法包括將 噴墨油墨噴射到介質(zhì)基材上。噴墨油墨可包含以固體計(jì)0.1-10重量％的顏料、以固體計(jì) 0. 1-15重量％的膠乳和0. 01-3重量％的含磷酸鹽/酯的表面活性劑?？梢詫娚浞绞郊?以選擇，使得油墨基本不會造成噴嘴堵塞和/或相關(guān)的電阻器結(jié)垢。盡管在這些實(shí)施方式中該油墨都可以從各種不同類型的噴墨構(gòu)造中作為明確的 物質(zhì)噴出，但是在噴墨油墨以4億液滴/噴嘴從熱噴墨打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/ 噴嘴之前的初始噴射相比，至少80%的液滴重量得以保持。這些測量可基于孔徑(orifice size)約20微米(基于橫跨孔的最長距離，例如當(dāng)孔為圓形時(shí)是直徑的長度)的打印頭，或 者可基于約11-12納克(ng)的初始液滴重量。在另一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)噴墨油墨以4億液 滴/噴嘴從熱噴墨打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少90% 的液滴重量得以保持。要強(qiáng)調(diào)的是，這些數(shù)值和測試方案不以任何方式限制本發(fā)明的噴墨 油墨進(jìn)行噴射的方式。這些數(shù)值僅僅說明可以用于確定噴墨油墨是否符合本發(fā)明所述的標(biāo) 準(zhǔn)的測試方案。例如，本發(fā)明的油墨可以從熱噴墨構(gòu)造或壓電噴墨構(gòu)造中噴射。特別適用 的示例性孔徑包括10-40微米，但是在該范圍之外的孔徑也是合適的。用于本發(fā)明油墨的 示例性液滴重量(噴射時(shí))可以為2-40納克，但是在該范圍之外的液滴重量也是合適的。 因此，上述參數(shù)“20微米孔徑”和/或“約11-12納克”僅僅是為了說明測試方案，用于確定 噴墨油墨的性能特征，這在實(shí)施例中將進(jìn)一步闡述。還應(yīng)注意，在確定噴嘴狀況是否正常時(shí)，液滴速率變化也是有價(jià)值的。因此，在各 實(shí)施方式中，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少75%的液滴速率得以保持； 與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少80%的液滴速率得以保持；或者通常，與 噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少90%的液滴速率得以保持。盡管本發(fā)明所述的油墨的測試是使用具有尺寸為20微米的打印噴嘴的熱噴墨構(gòu) 造進(jìn)行的，但是也可以使用其它尺寸的噴嘴，例如5-100微米，或者10-40微米。而且，也可 以使用各種常用于熱噴墨構(gòu)造的打印溫度，獲得可接受的結(jié)果。還應(yīng)注意，在這些實(shí)施方式中，顏料含量還可以為0. 5-5重量％，膠乳固體含量可 以為2-8重量％，以及/或者含磷酸鹽/酯的表面活性劑的含量可以為0. 3-1重量％。依據(jù)本文所述的實(shí)施方式，本文提供了適用于各種噴墨油墨、打印方法等的各種 細(xì)節(jié)。因此，一個(gè)具體實(shí)施方式
的討論與本發(fā)明中其它相關(guān)實(shí)施方式的討論相關(guān)并為此提 供支持。顏料可用于本發(fā)明實(shí)施方式的顏料包括自分散顏料和常規(guī)分散顏料，例如用不與表面 共價(jià)連接的單獨(dú)的分散劑分散的顏料。如果是自分散顏料，則分散劑通常以前體形式制備， 然后將前體附著到顏料上，從而化學(xué)改性顏料的表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用各種前 體材料將分散劑附著到顏料上，例如對氨基苯甲酸、間苯二甲酸、三羧酸、羧酸基、磺酸基、 磷酸根、它們的低聚物、聚合物和異構(gòu)體。如同本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，也可以使用其它前 體附著到顏料上。如文中間接提到的，在本發(fā)明的實(shí)施方式中可使用顏料著色劑。具體而言，如果 使用黑色，則黑色顏料可以是任何提供可接受的光學(xué)密度和打印性質(zhì)的商購黑色顏料。這種黑色顏料可以由各種已知的方法來生產(chǎn)，諸如槽法、接觸法、爐法、乙炔法或熱法，也 可以從卡博特(Cabot)公司、哥倫比亞化學(xué)公司(Columbian Chemicals Company)、伊文 尼克公司(Evonik)、三菱公司(Mitsubishi)和杜邦公司(Ε. I. DuPont de Nemours and Company)等廠商購買。例如，可商購的炭黑顏料包括色黑FW 200 (Color Black Fff 200)， 色黑 FW 2V (Color Black Fff 2V)，色黑 FW 1 (Color Black FWl)，色黑 FW18 (Color Black Fff 18)，色黑 FW S160 (Color Black Fff S160)，色黑 FWS170 (Color Black Fff S170)，普瑞 太克斯(Printex)，包括 95，85，75，55，45，300，35，25，200，12，和特種黑，包括 4A，4，5，6， 550，350，250 ；BPl 100，BP900, BP800, Ml 100，M900, M800，莫尼馳 1400 (MonarchHOO)，莫尼 馳 1300 (Monarch 1300)，莫尼馳 1100 (Monarch 1100)，莫尼馳 1000 (Monarch 1000)，莫尼 馳 900 (Monarch 900)，莫尼馳 880 (Monarch 880)和莫尼馳 700 (Monarch 700) ；Cab-O-Jet 200 和 Cab-O-Jet 300 ；瑞翁 2500 超(Raven 2500ultra)，瑞翁 2000 (Raven 2000)，瑞翁 7000 (Raven 7000)，瑞翁 5750 (Raven 5750)，瑞翁 5250 (Raven 5250)，瑞翁 5000 (Raven 5000)和瑞翁3500 (Raven 3500) ；45B，以及它們的組合。除了黑色之外，也可以使用其它顏料著色劑，例如青色、品紅色、黃色、藍(lán)色、橙色、綠 色、粉紅色等。合適的有機(jī)顏料包括例如偶氮顏料，包括重氮顏料和單偶氮顏料；多環(huán)顏料 (例如酞菁顏料，諸如酞菁藍(lán)和酞菁綠，茈顏料，皮爾同(perynone)顏料，蒽醌顏料，喹吖啶酮 顏料，二噁嗪顏料，硫靛顏料，異吲哚啉酮顏料(isoindolinone pigments)，皮蒽酮顏料、和喹 諾酞酮(quinophthalone)顏料；不溶的染料螯合物(例如，堿性染料型螯合物和酸性染料型 螯合物)；硝基顏料；亞硝基顏料；蒽嵌蒽醌顏料，例如PR168，等等。酞菁藍(lán)和酞菁綠的典型 例子包括銅酞菁藍(lán)、銅酞菁綠及其衍生物(顏料藍(lán)15和顏料綠36)。喹吖啶酮的典型例子包 括顏料橙48，顏料橙49，顏料紅122，顏料紅192，顏料紅202，顏料紅206，顏料紅207，顏料紅 209，顏料紫19和顏料紫42。蒽醌的典型例子包括顏料紅43，顏料紅194，顏料紅177，顏料紅 216和顏料紅226。茈的典型例子包括顏料紅123，顏料紅149，顏料紅179，顏料紅190，顏料 紅189和顏料紅224。硫準(zhǔn)靛(thioindigoids)的典型例子包括顏料紅86，顏料紅87，顏料 紅88，顏料紅181，顏料紅198，顏料紫36和顏料紫38。雜環(huán)黃的典型例子包括顏料黃1，顏 料黃3，顏料黃12，顏料黃13，顏料黃14，顏料黃17，顏料黃65，顏料黃73，顏料黃74，顏料黃 90，顏料黃110，顏料黃117，顏料黃120，顏料黃128，顏料黃138，顏料黃150，顏料黃151，顏料 黃155和顏料黃213。這些顏料可以粉末、壓餅或分散體形式從許多來源購得。通常，本發(fā)明顏料的尺寸可以是約5納米至約10微米，一方面，可以是10納米至 約500納米，但是如果顏料能保持分散并提供適當(dāng)?shù)拇蛴⌒再|(zhì)，可以使用此范圍外的尺寸。膠乳膠乳包括膠乳微粒和膠乳微粒分散在其中的水性介質(zhì)。更具體地，膠乳是包含液 體(例如水和/或其它液體)和粒度為20納米至500納米(通常為100納米至300納米) 的聚合物微粒的液體懸浮液。通常，在該液體中聚合物微粒的含量為0. 5重量％至20重 量％，但是最終油墨中膠乳固體的濃度也與本申請的內(nèi)容相關(guān)。這類聚合物微?？砂?量通常無規(guī)聚合、也可以是交聯(lián)的單體。另外，在一個(gè)實(shí)施方式中，膠乳組分的玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度約為-20°C至+100°C。通常，在本發(fā)明油墨中可使用任何商購的膠乳聚合物，包括自分散的和官能化的 膠乳聚合物?？墒褂靡阎娜魏稳橐壕酆霞夹g(shù)來制備膠乳聚合物，其中將共聚單體分散在不連續(xù)的乳液相中進(jìn)行聚合。通常使用的單體包括丙烯酸乙酯；甲基丙烯酸乙酯；丙烯酸 芐酯；甲基丙烯酸芐酯；丙烯酸丙酯；甲基丙烯酸丙酯；丙烯酸異丙酯；甲基丙烯酸異丙酯； 丙烯酸丁酯；甲基丙烯酸丁酯；丙烯酸己酯；甲基丙烯酸己酯；甲基丙烯酸十八烷基酯；丙 烯酸十八烷基酯；甲基丙烯酸月桂酯；丙烯酸月桂酯；丙烯酸羥乙酯；甲基丙烯酸羥乙酯； 丙烯酸羥己酯；甲基丙烯酸羥己酯；丙烯酸羥基十八烷基酯；甲基丙烯酸羥基十八烷基酯； 甲基丙烯酸羥基月桂酯；丙烯酸羥基月桂酯；丙烯酸苯乙酯；甲基丙烯酸苯乙酯；丙烯酸 6-苯己酯；甲基丙烯酸6-苯己酯；丙烯酸苯基月桂酯；甲基丙烯酸苯基月桂酯；甲基丙烯 酸3-硝基苯基-6-己基酯；丙烯酸3-硝基苯基-18-十八烷基酯；乙二醇二環(huán)戊基醚丙烯 酸酯；乙烯基乙基酮；乙烯基丙基酮；乙烯基己基酮；乙烯基辛基酮；乙烯基丁基酮；丙烯 酸環(huán)己酯；甲氧基硅烷；丙烯酰氧基丙基二乙基二甲氧基硅烷(acryloxypropyhiethyldi methoxysilane)；三氟甲基苯乙烯；丙烯酸三氟甲酯；甲基丙烯酸三氟甲酯；丙烯酸四氟丙 酯；甲基丙烯酸四氟丙酯；甲基丙烯酸七氟丁酯；丙烯酸異丁酯；甲基丙烯酸異丁酯；丙烯 酸2-乙基己酯；甲基丙烯酸2-乙基己酯；丙烯酸異辛酯；和甲基丙烯酸異辛酯。本申請中所用的膠乳可通過膠乳乳液聚合制備，在一個(gè)實(shí)施方式中，膠乳的重均 分子量為10，OOOMw至5，000，OOOMw。該范圍僅僅是示例性的，可以為更寬的范圍?？尚?成共聚物，包括嵌段共聚物，無規(guī)組裝共聚物，包含交聯(lián)劑的共聚物，等等。通常，共聚物是 無規(guī)組裝共聚物，但是也可以使用各種聚合物的亞類，例如核殼聚合物，各種玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度，表面酸基團(tuán)，交聯(lián)，等等。應(yīng)注意，本發(fā)明的目的不是描述可使用的所有不同類型的膠 乳。因此，這些膠乳的說明不應(yīng)被認(rèn)為限制了可使用的分散的聚合物的類型。應(yīng)注意，膠乳(包括膠乳微粒和液相)的制備以及包含膠乳的噴墨油墨的制備可 按照許多不同的方式進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，膠乳的液相可與油墨的液體載劑混合，形成 包含膠乳微粒和著色劑的改性的液體載劑。當(dāng)著色劑是自分散的或常規(guī)分散的顏料時(shí)，當(dāng) 決定實(shí)現(xiàn)噴射性所需的相對量時(shí)，可以考慮膠乳微粒和顏料的總固體含量。液體載劑依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，液體載劑包括含磷酸鹽/酯的表面活性劑。可存在的其 它組分包括水、有機(jī)助溶劑、其它表面活性劑、殺生物劑、掩蔽劑等。關(guān)于含磷酸鹽/酯的 表面活性劑，磷酸鹽/酯表面活性劑可以是脂肪醇烷氧基化物的磷酸酯。在一個(gè)實(shí)施方式 中，表面活性劑可以是單酯和二酯的混合物，可任選的具有50-150的酸值。在另一個(gè)實(shí)施 方式中，含磷酸鹽/酯的表面活性劑可以是Crodafos系列。具體的例子包括油基聚氧乙烯 (3)醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(5)醚磷酸酯、磷酸二油基酯、 十六烷基聚氧乙烯(10)聚氧丙烯(5)醚磷酸酯、單磷酸C9-C15烷基酯、癸基聚氧乙烯(4) 醚磷酸酯，和它們的混合物。其它具體的例子包括商品名Crodafos N3A, Crodafos N3E、 Crodafos N10A、Crodafos HCE> Crodafos SG、Arlantone Map 950、Monofax 831、Monofas 1214、Monalube215 和 Atlox DPI3/6 關(guān)于表面活性劑的更具體的方面，噴墨油墨組合物可基本上不含除了含磷酸鹽/ 酯的表面活性劑以外的表面活性劑。然而，某些第二表面活性劑也可以使用，包括標(biāo)準(zhǔn)的水 溶性表面活性劑，諸如烷基聚環(huán)氧乙烷、烷基苯基聚環(huán)氧乙烷、聚環(huán)氧乙烷(PEO)嵌段共聚 物、乙炔型ΡΕ0、ΡΕ0酯、PEO胺、PEO酰胺、二甲基硅油共聚多元醇(dimethicone copolyol)、 乙氧基化的表面活性劑、含氟表面活性劑和它們的混合物。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，含氟表面活性劑可用作第二表面活性劑。在另一個(gè)實(shí)施方式中，可以使用仲醇乙氧基化表面活性 劑。如果使用第二表面活性劑，則其含量是噴墨油墨組合物的0. 001重量％至10重量％， 在一個(gè)實(shí)施方式中，其含量是0. 001重量％至0. 1重量％。在本文所述的噴墨油墨中，適合使用的助溶劑包括水和水溶性有機(jī)助溶劑。這種 水溶性有機(jī)助溶劑的例子包括但不限于脂族醇、芳族醇、二醇、三醇、甘醇(glycol)醚、聚 (甘醇)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、丙三醇、雙丙 甘醇、乙二醇丁基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、醚、羧酸、酯、有機(jī)硫醚、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。例如，助溶劑可包括具有30或 不到30個(gè)碳原子的脂族伯醇、具有30或不到30個(gè)碳原子的芳族伯醇、具有30或不到30 個(gè)碳原子的脂族仲醇、具有30或不到30個(gè)碳原子的芳族仲醇、具有30或不到30個(gè)碳原子 的1，2-二醇、具有30或不到30個(gè)碳原子的1，3-二醇、具有30或不到30個(gè)碳原子的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、取代的甲酰胺、未取 代的甲酰胺、取代的乙酰胺和未取代的乙酰胺。優(yōu)選用于實(shí)施本發(fā)明的助溶劑的具體例子 包括但不限于1，5-戊二醇、2-吡咯烷酮、利普伲克(Liponic)乙氧基化的丙三醇1 (EG-I)、 利普?？艘已趸谋?(EG-7)、2-甲基-2，4-戊二醇、2-甲基_1，3-丙二醇、2-乙 基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、二甘醇、3-甲氧基丁醇、丙二醇單丁醚、1，3- 二甲基-2-咪唑 啉酮，和它們的衍生物?？梢约尤胫軇┮员銣p小油墨中水的蒸發(fā)速率，從而最大程度地減 小堵塞或油墨的其它性質(zhì)如粘度、PH、表面張力、光學(xué)密度和打印質(zhì)量。水溶性有機(jī)助溶劑 的總濃度約為5重量％至50重量％。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)使用多種助溶劑時(shí)，各助溶劑 的含量通常為噴墨油墨組合物的約0. 5-20重量％。也就是說，溶劑可以任何濃度存在于噴 墨油墨組合物中。具體而言，在與至少一種仲醇乙氧基化物和至少一種含氟表面活性劑一 起使用時(shí)，溶劑如2-吡咯烷酮及其衍生物的濃度對于促進(jìn)膠乳在乙烯基介質(zhì)上形成耐用 膜非常重要。在一個(gè)實(shí)施方式中，噴墨油墨組合物可包含2-吡咯烷酮或其衍生物以及潤濕 溶劑如2-甲基1，3-丙二醇。換言之，噴墨油墨可包含含有多種溶劑的液體載劑，多種溶劑 中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物、潤濕劑如2-甲基-1，3-丙二醇 中的一種或多種組成的溶劑體系。也可以任選地在本發(fā)明的噴墨油墨組合物中使用各種緩沖劑。典型的緩沖劑包括 例如pH控制溶液，例如堿金屬的氫氧化物和胺，諸如氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀；檸檬 酸；胺，例如三乙醇胺、二乙醇胺和二甲基乙醇胺；和其它堿性或酸性組分。如果使用緩沖 劑，則其在噴墨油墨組合物中的含量通常小于約10重量％。本發(fā)明的另一方面，可以使用各種殺生物劑來抑制不希望的微生物生長。合適的 殺生物劑的幾個(gè)非限制性的例子包括苯甲酸鹽、山梨酸鹽、商業(yè)產(chǎn)品如NUOSEPT、UCARCIDE、 VANCIDE、PROXEL和其它已知的殺生物劑。通常，這種殺生物劑的含量小于噴墨油墨組合物 的約5重量％，通常約為0. 05重量％至2重量％。如本領(lǐng)域中已知的，還可以包含其它已知的添加劑。
實(shí)施例以下的實(shí)施例說明現(xiàn)在已知的本發(fā)明的實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解，以下內(nèi)容僅僅是對應(yīng)用本發(fā)明原理的舉例或說明。只要不脫離本發(fā)明的精神和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 可以對組合物、方法和系統(tǒng)作出許多修改和替代。所附權(quán)利要求意在包括這些修改和安排。 因此，盡管以上已經(jīng)對本發(fā)明進(jìn)行了具體描述，以下的實(shí)施例進(jìn)一步提供了有關(guān)目前認(rèn)為 是最可行和優(yōu)選的本發(fā)明的實(shí)施方式的細(xì)節(jié)。實(shí)施例1制備十二種大致具備以下配方的噴墨油墨表Ia-黃色油墨 表Ib-青色油墨 表Ic-淺青色油墨
如上表中所示，四種油墨包括黃色顏料和膠乳(黃色油墨)，四種油墨包括青色顏 料和膠乳(青色油墨)，四種油墨包括顏料裝載量較少的青色顏料和膠乳(淺青色油墨)。 各組油墨中四種油墨各自包括不同量的含磷酸鹽/酯的表面活性劑，即無、高、中或低。上 述各油墨顏色的代碼是，Y表示黃色，C表示青色，LC表示淺青色。同樣，各油墨中含磷酸鹽 /酯的表面活性劑的量的代碼是，0表示無該表面活性劑，H表示高濃度的該表面活性劑，M 表示中等濃度的該表面活性劑，L表示低濃度的該表面活性劑。應(yīng)注意，其它顏色也可以受 益于含磷酸鹽/酯的表面活性劑的添加；另外，“高”、“中，，和“低”的表示是針對該特定測 試的相對術(shù)語，不能由此推斷不能使用更高的量或更低的量。實(shí)施例2將這12種噴墨油墨裝入12個(gè)不同的熱噴墨構(gòu)造中，開始時(shí)進(jìn)行噴射，獲得關(guān)于穩(wěn) 態(tài)液滴重量的基線讀數(shù)(C-M除外，在該特定運(yùn)行中不能收集到可靠的數(shù)據(jù))。然后，將各油 墨通過其各自的打印構(gòu)造以4億液滴/噴嘴進(jìn)行打印。對于該具體研究，噴嘴尺寸約為20
11微米。通過測量在大量油墨被噴射后保持的液滴重量和液滴速率來確定結(jié)垢性能。還用多 次反復(fù)筆進(jìn)行結(jié)垢測試，取平均結(jié)果。在通過各噴嘴噴射4億液滴后，收集液滴重量和液滴 速率的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，介質(zhì)評價(jià)在Controltac介質(zhì)上進(jìn)行。數(shù)據(jù)顯示在如下的表2中表 2 *表2中所有初始穩(wěn)態(tài)液滴重量都被認(rèn)為在“約11-12納克”的范圍內(nèi)。如上表中所示，存在含磷酸鹽/酯的表面活性劑獲得的液滴重量保持性通常優(yōu)于 不包含該含磷酸鹽/酯表面活性劑的油墨。另外，存在含磷酸鹽/酯的表面活性劑往往提 高液滴速率(除了 Y-L，其結(jié)果類似于Y-0)。除了上述收集的數(shù)據(jù)外，還可以肉眼觀察噴墨 構(gòu)造。通過肉眼觀察證實(shí)在不包含含磷酸鹽/酯的表面活性劑時(shí)，在各油墨噴嘴的表面上 往往累積更多的膠乳。實(shí)施例3依據(jù)下表3制備四種油墨
表 3 如上表3中所示，兩種油墨包括常規(guī)分散的青色顏料和膠乳(青色油墨A和B)，兩 種油墨包括自分散的黃色顏料和膠乳(黃色油墨A和B)。“B”油墨還包括1重量％的含磷 酸鹽/酯的表面活性劑。實(shí)施例4將這四種噴墨油墨裝入四個(gè)不同的熱噴墨構(gòu)造設(shè)備中，開始時(shí)進(jìn)行噴射，獲得關(guān) 于穩(wěn)態(tài)液滴重量和液滴速率的基線讀數(shù)。然后，將各油墨通過其各自的打印構(gòu)造以4億液 滴/噴嘴進(jìn)行打印。對于該具體研究，噴嘴尺寸約為20微米。通過測量液滴重量和液滴速 率變化來確定結(jié)垢性能。用多次反復(fù)筆進(jìn)行結(jié)垢測試，取平均結(jié)果。在通過各噴嘴噴射4 億液滴后，收集液滴重量和液滴速率的數(shù)據(jù)。應(yīng)注意，介質(zhì)評價(jià)在Controltac介質(zhì)上進(jìn)行。 數(shù)據(jù)顯示在如下的表4中表 4 如上表4中所示，存在含磷酸鹽/酯的表面活性劑獲得的液滴重量保持性通常明顯優(yōu)于不包含該含磷酸鹽/酯表面活性劑的油墨。另外，存在含磷酸鹽/酯的表面活性劑 往往提高液滴速率。除了上述收集的數(shù)據(jù)外，還可以肉眼觀察噴墨構(gòu)造。通過肉眼觀察證 實(shí)在不包含含磷酸鹽/酯的表面活性劑時(shí)，在各油墨噴嘴的表面上往往累積更多的膠乳。
雖然已經(jīng)根據(jù)某些優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識 到，在不背離本發(fā)明精神的情況下可以作出各種修改、變化、省略和替代。因此，本發(fā)明僅受 所附權(quán)利要求的范圍的限定。
權(quán)利要求
一種噴墨油墨，其包含以固體計(jì)0.1 10重量％的顏料，以固體計(jì)0.1 15重量％的膠乳，和0.01 3重量％的含磷酸鹽/酯的表面活性劑。
2.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，當(dāng)噴墨油墨以4億液滴/噴嘴從熱噴墨 打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，保持至少80%的液滴重量， 所述噴嘴的孔徑約為20微米。
3.如權(quán)利要求2所述的噴墨油墨，其特征在于，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射 相比，至少75%的液滴速率得以保持。
4.如權(quán)利要求2所述的噴墨油墨，其特征在于，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射 相比，至少90 %的液滴重量得以保持。
5.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，當(dāng)噴墨油墨以4億液滴/噴嘴從熱噴墨 打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少90%的液滴速率得以保 持，所述噴嘴的孔徑約為20微米。
6.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，當(dāng)噴墨油墨以4億液滴/噴嘴、約11-12 納克的液滴重量從熱噴墨打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至 少80%的液滴重量得以保持。
7.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述噴墨油墨還包含第二表面活性劑。
8.如權(quán)利要求7所述的噴墨油墨，其特征在于，所述第二表面活性劑是含氟表面活性劑。
9.如權(quán)利要求7所述的噴墨油墨，其特征在于，所述第二表面活性劑是乙氧基化的表 面活性劑。
10.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述噴墨油墨還包含2-吡咯烷酮、 2-吡咯烷酮衍生物和2-甲基-1，3-丙二醇中的至少一種。
11.如權(quán)利要求10所述的噴墨油墨，其特征在于，所述噴墨油墨包含含有多種溶劑的 液體載劑，所述多種溶劑中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物和潤濕 溶劑中的一種或多種組成的溶劑體系。
12.如權(quán)利要求11所述的噴墨油墨，其特征在于，含有所述潤濕溶劑，其為2-甲基-1， 3_丙二醇。
13.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述顏料是自分散顏料。
14.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述含磷酸鹽/酯的表面活性劑的含 量是0. 1-2重量％。
15.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述含磷酸鹽/酯的表面活性劑是脂 肪醇烷氧基化物的磷酸酯。
16.如權(quán)利要求15所述的噴墨油墨，其特征在于，所述脂肪醇烷氧基化物的磷酸酯是 單酯和二酯的混合物。
17.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，所述含磷酸鹽/酯的表面活性劑選自 下組油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(5)醚磷酸 酯、磷酸二油基酯、十六烷基聚氧乙烯(10)聚氧丙烯(5)醚磷酸酯、單磷酸C9-C15烷基酯、2癸基聚氧乙烯(4)醚磷酸酯，和它們的混合物。
18.如權(quán)利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于，以固體計(jì)的所述顏料的含量為0.5-5 重量％，以固體計(jì)的所述膠乳的含量為2-8重量％。
19.一種長時(shí)間噴墨打印的方法，該方法包括將一種噴墨油墨噴射到介質(zhì)基材上，所述 噴墨油墨包含以固體計(jì)0. 1-10重量％的顏料，以固體計(jì)0. 1-15重量％的膠乳，和0.01-3重量％的含磷酸鹽/酯的表面活性劑。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，當(dāng)噴墨油墨以4億液滴/噴嘴從熱噴墨 打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少80%的液滴重量得以 保持，所述噴嘴的孔徑約為20微米，并且與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少 75%的液滴速率得以保持。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，當(dāng)噴墨油墨以4億液滴/噴嘴、約11-12 納克的液滴重量從熱噴墨打印頭中噴出時(shí)，與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至 少80%的液滴重量得以保持，并且與噴射4億液滴/噴嘴之前的初始噴射相比，至少75% 的液滴速率得以保持。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述噴墨油墨還包含第二表面活性劑。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述第二表面活性劑包含含氟表面活性 劑或乙氧基化表面活性劑中的至少一種。
24.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述含磷酸鹽/酯的表面活性劑是脂肪醇 烷氧基化物的磷酸酯。
25.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述脂肪醇烷氧基化物的磷酸酯是單酯 和二酯的混合物。
26.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述含磷酸鹽/酯的表面活性劑選自下 組油基聚氧乙烯⑶醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(10)醚磷酸酯、油基聚氧乙烯(5)醚磷酸 酯、磷酸二油基酯、十六烷基聚氧乙烯(10)聚氧丙烯(5)醚磷酸酯、單磷酸C9-C15烷基酯、 癸基聚氧乙烯(4)醚磷酸酯，和它們的混合物。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述噴墨油墨包含含有多種溶劑的液體 載劑，所述多種溶劑中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物和潤濕溶劑 中的一種或多種組成的溶劑體系。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，含有所述潤濕溶劑，其為2-甲基-1，3-丙
全文摘要
本發(fā)明涉及噴墨油墨和長時(shí)間噴墨打印的方法。該噴墨油墨可包含以固體計(jì)0.1-10重量％的顏料、以固體計(jì)0.1-15重量％的膠乳和0.01-3重量％的含磷酸鹽/酯的表面活性劑。
文檔編號C09D11/00GK101896562SQ200780101977
公開日2010年11月24日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者B·D·馬瑟斯, J·M·加德納, X·陳, 朱巖 申請人:惠普發(fā)展公司，有限責(zé)任合伙企業(yè)