專利名稱：噴射打印油墨和使用它的打印方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴射打印油墨和使用它的打印方法。更具體地講，本發(fā)明涉及用于應(yīng)求型的噴墨打印系統(tǒng)的噴射打印油墨及其打印方法。應(yīng)求型噴墨系統(tǒng)是一種熱噴射系統(tǒng)(氣泡噴射系統(tǒng))，其中油墨滴通過(guò)瞬間加熱經(jīng)噴咀排出。
最近，有關(guān)噴墨打印系統(tǒng)，應(yīng)求型已經(jīng)取代了傳統(tǒng)的連續(xù)型。應(yīng)求型是只在打印記錄時(shí)才經(jīng)過(guò)噴咀排出油墨，而連續(xù)型是通過(guò)在經(jīng)噴咀連續(xù)排出的油墨滴上施加電荷或電場(chǎng)，使油墨滴濺落在預(yù)定的位置。
作為噴射打印油墨，一般使用的是將一種染料或顏料溶解于或分散于一種溶劑如水中，而制成的。但是，應(yīng)求型的噴射打印油墨的特點(diǎn)是，與連續(xù)型比較，由于頻繁重復(fù)油墨的排出與停止，常常發(fā)生噴咀的阻塞。因此，應(yīng)求型的油墨對(duì)物理性能(例如粘度)和各種雜貨含量的要求，比連續(xù)型更為苛刻。
應(yīng)求型噴墨打印系統(tǒng)可粗分為使用壓電元件的所謂壓電系統(tǒng)和所謂的熱噴射系統(tǒng)(氣泡噴射)。在它們中，熱噴射系統(tǒng)有許多優(yōu)點(diǎn)，例如，打印機(jī)可以小型化，油墨排出量小，而且，得到的高密度圖象很少模糊，以及印刷速度快。因此，在應(yīng)求型中受到特別的注意。
在熱噴射系統(tǒng)中，在加熱頭(加熱器)上瞬時(shí)加熱油墨以形成氣泡，從而排出油墨，進(jìn)行打印。


圖1，說(shuō)明熱噴射系統(tǒng)的油墨排出原理。如圖1的1(a)所示，噴咀1裝滿油墨2，在這種狀態(tài)下，加熱頭3開(kāi)始迅速加熱。結(jié)果，在加熱頭3(圖1(b))的表面產(chǎn)生氣泡4。隨著氣泡的增大，由氣泡的壓力經(jīng)排出孔5將油墨擠出(圖1(c))，最后，排出油墨2的滴6(圖1(d)-(g))。在油墨2排出的瞬間，結(jié)束加熱頭3的充電，氣泡4自動(dòng)地收縮(圖1(e)-(f))直到消失，隨后準(zhǔn)備重新加熱(圖1(g))。
將加熱頭3的表面瞬間加熱到約1000℃，加熱時(shí)間通常約3-5微秒。即在熱噴射系統(tǒng)中，由油墨滴6排出而打印一個(gè)點(diǎn)所需的時(shí)間約為幾微秒。
在圖1所示的系統(tǒng)中，加熱頭3與噴咀1的軸成垂直。
另外，在示于圖2的另一系統(tǒng)中，在噴咀7的背部裝有加熱頭8，在此系統(tǒng)中，如圖2所示，在底層9和孔板10之間或噴咀7中裝滿油墨2，如上述的相同方式通過(guò)噴咀排出油墨2。各個(gè)噴咀7，7用擋板11分開(kāi)。
如果在圖1或圖2所示的熱噴射系統(tǒng)打印機(jī)中所用的油墨2含大量雜質(zhì)，則這些物質(zhì)會(huì)粘在加熱頭3、8的表面。引起噴咀1，7的阻塞，導(dǎo)致不能打印。因此，用在熱噴射系統(tǒng)中的油墨應(yīng)幾乎不含雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的實(shí)例是含在油墨中的多價(jià)金屬離子(例如，鋁離子、鈣離子、鐵離子、鎂離子、錳離子)。這些雜質(zhì)在加熱頭的表面的不溶和粘附現(xiàn)象稱為“凝化”。當(dāng)這種現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，油墨難以再排出。在應(yīng)求型系統(tǒng)尤其存在這種問(wèn)題，因?yàn)橛湍趪娋字袦舻臅r(shí)間長(zhǎng)。因此，需要減少油墨中多價(jià)金屬離子的含量(日本專利公報(bào).3-48950-48953)。
但是，很難降低油墨中雜質(zhì)，尤其是多價(jià)金屬的含量。為提純油墨要花費(fèi)不少時(shí)間和費(fèi)用，從而油墨本身相當(dāng)昂貴。因?yàn)閹缀跛兄珓┖卸鄡r(jià)金屬離子，需要用高科技方法除去多價(jià)金屬離子，因此，如使用含少量多價(jià)金屬離子的著色劑時(shí)，可選用的著色劑很少。因此，有時(shí)在全色油墨中得不到所需要的色調(diào)。
本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供適用于應(yīng)求的熱噴射打印系統(tǒng)的噴射打印油墨及其打印方法，因?yàn)檫@種油墨即使含有大量金屬離子，也能防止在加熱頭上的表面生成粘附于上的由金屬離子衍生的不溶物質(zhì)。
本發(fā)明的另一目的是提供應(yīng)求噴射打印油墨和使用它的打印方法，其中，所用的著色劑的種類和用量不受限制。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供應(yīng)求噴射打印油墨及其打印方法，這種油墨具有許多卓越的特性，如貯存性、再排出穩(wěn)定性等。
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明人深入地進(jìn)行了研究并發(fā)現(xiàn)了下面的新事實(shí)。即，當(dāng)用螯合劑通過(guò)結(jié)合油墨中的金屬離子進(jìn)行掩蔽時(shí)，防止了不溶的金屬離子粘附在加熱頭的表面，因此，提供了具有許多卓越特性的油墨，例如耐貯性、再排出穩(wěn)定性。這種油墨極適用于應(yīng)求噴墨打印系統(tǒng)，從而完成了本發(fā)明。
即，本發(fā)明的噴射打印油墨用在應(yīng)求的噴墨打印系統(tǒng)，其中，油墨滴通過(guò)加熱經(jīng)過(guò)噴咀排出，油墨中含有(i)著色劑。(ii)螯合劑，它不同金屬離子形成水溶性配合物(螯合物)以及(iii)水或水和水溶性有機(jī)溶劑的混合物。其中，螯合劑的含量應(yīng)足以將油墨中金屬離子轉(zhuǎn)變成配合物，油墨的pH為6-10。
結(jié)果，本發(fā)明簡(jiǎn)單而肯定地不用復(fù)雜的提純方法，可以解決這樣一個(gè)問(wèn)題粘附在加熱頭表面的由金屬離子衍生的不溶物質(zhì)惡化了油墨的再排出穩(wěn)定性。
因此，本發(fā)明即使在含大量金屬離子的著色劑情況下，應(yīng)用也不會(huì)受到限制。因此，可以使用各種水溶性染料和顏料作為著色劑。生成的配合物是水溶性的，在加熱時(shí)是穩(wěn)定的。
為了防止噴咀阻塞，油墨的pH值優(yōu)選為6-10。如果pH值低于6，由螯合劑生成的配合物會(huì)分解放出金屬離子，并且，由于油墨成為酸性液體，擔(dān)心會(huì)引起一些問(wèn)題，如用在噴墨噴咀中的金屬板(特別是加熱板)的腐蝕以及著色劑(特別堿性染料)變色。相反，當(dāng)pH超過(guò)10時(shí)，和pH值低于6一樣，也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如由于螯合劑生成的配合物的分解而放出金屬離子，以及噴咀用的金屬板(特別是加熱板)的腐蝕和著色劑(特別是酸性染料)的變色。為確保防止這些問(wèn)題的發(fā)生，油墨的pH值優(yōu)選為7-9。
因?yàn)楸景l(fā)明的油墨在記錄時(shí)由加熱頭加熱，所以，配合物優(yōu)選具有卓越的熱穩(wěn)定性。特別是配合物的熱解溫度優(yōu)選不應(yīng)低于300℃。此處所用的“熱解”一詞指的是在此溫度下原來(lái)具有高溶解度的配合物降低了溶解度而轉(zhuǎn)變成不溶的物質(zhì)。熱解溫度要調(diào)至不低于300℃的原因如下，即如上所述，加熱頭3的表面被加熱至約1000℃，但水的加熱臨界溫度是約300℃，這時(shí)油墨是水溶液油墨，用水作溶劑。在油墨中所含的除水以外的著色劑。添加劑和溶劑的加熱臨界溫度不高于300℃，因此，油墨不會(huì)加熱到高于300℃。
圖1是解釋熱噴射系統(tǒng)的油墨排出原理的流程圖。
圖2是說(shuō)明不同于圖1系統(tǒng)的熱噴射系統(tǒng)的剖面圖。
作為本發(fā)明的螯合劑，任何不溶于水，具有高熱穩(wěn)定性并可同金屬離子結(jié)合以阻止金屬離子反應(yīng)的螯合劑都可以使用。特別優(yōu)選的是形成的配合物對(duì)加熱頭加熱是穩(wěn)定的那些螯合劑。
即，當(dāng)在加熱器表面最高溫度700℃，周期為2千赫(即每1/2000秒重復(fù)產(chǎn)生熱)以及加熱時(shí)間為1秒的條件下加熱油墨時(shí)，螯合劑同金屬離子結(jié)合形成的配合的熱解率優(yōu)選不超過(guò)24％，以避免金屬離子衍生的不溶物粘附在加熱頭的表面。在通常的熱噴墨打印機(jī)的情況下，進(jìn)行打印的條件是加熱頭的加熱器表面最高溫度約1000℃，加熱周期20千赫(即每1/2000秒重復(fù)產(chǎn)生熱)。因此，這表明，與實(shí)際的打印機(jī)比較，如果在苛刻的條件(如上所述的700℃，周期2千赫)下金屬配合物對(duì)加熱是穩(wěn)定的，則可以防止不溶物粘附在加熱頭上。
配合物熱解率的測(cè)定是用后面的評(píng)價(jià)試驗(yàn)中所討論的方法進(jìn)行。即，在加熱器表面最高溫度700℃，加熱周期2千赫以及加熱時(shí)間1秒的條件下加熱預(yù)定量的油墨。然后，通過(guò)加熱轉(zhuǎn)變成不溶物的金屬離子的量可以從加熱前油墨中金屬離子的濃度(ppm)減去加熱后的油墨中金屬離子的濃度(ppm)而測(cè)定。用加熱前油墨中金屬離子的濃度(ppm)除上述得到的結(jié)果，即得到配合物的熱解率。油墨中金屬離子的含量可以用原子吸收分光計(jì)測(cè)定。
能夠引起在加熱頭粘附的金屬離子的典型實(shí)例包括鈣、鐵、鎂、硅和錳。
當(dāng)在加熱器表面最高溫度700℃，周期為2千赫和加熱時(shí)間為1秒條件下加熱油墨時(shí)，每種金屬離子同螯合劑結(jié)合形成的配合物的熱解率優(yōu)選不高于4.0％?？梢哉J(rèn)為，當(dāng)熱解率不高于4.0％時(shí)，上述的在加熱頭的粘附就不會(huì)發(fā)生。即，在油墨中鈣離子的濃度為1000ppm，如果加入過(guò)量螯合劑使所有的鈣離子轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜衔?，?dāng)熱解率不超過(guò)4.0％時(shí)，不會(huì)發(fā)生不溶物粘附在加熱頭上。即使在打印對(duì)某種配合物發(fā)生熱分解也會(huì)如此。
如果油墨含有各種金屬離子，當(dāng)在加熱器表面最高溫度為700℃，加熱周期2千赫以及加熱時(shí)間1秒的條件下加熱油墨，每種金屬離子的總熱解率優(yōu)選不高于24％，更優(yōu)選的為不高于10％。
螯合劑的實(shí)例包括多氨基羧酸，如EDTA(乙二胺四醋酸)，NTA(次氮基三醋酸)，UDA(尿嘧啶三醋酸)和1，10-菲咯啉；含氧羧酸，如甘醇酸，甘油酸，乳酸，馬來(lái)酸，酒石酸，檸檬酸，扁桃酸和水楊酸；縮聚磷酸，如多聚磷酸；或它們的鹽。其中，特別優(yōu)選的是使用EDTA或它們的鹽(例如堿鹽)，以便同金屬離子結(jié)合成水溶性和穩(wěn)定的配合物。
要加入的螯合劑用量應(yīng)足以將油墨中的金屬離子轉(zhuǎn)變成配合物。一般地說(shuō)，螯合劑的用量應(yīng)大于按照金屬離子總量所需要的化學(xué)計(jì)算的量。因?yàn)槟撤N打印油墨(不夠純)中含有的金屬離子量超過(guò)幾百ppm，則螯合劑的加入可以是等摩爾量或更多。即，螯合劑量可以在油墨中每摩爾金屬離子加入1-4摩爾，優(yōu)選為1-2摩爾。
考慮到油墨的排出特性，在油墨中加入的螯合劑濃度應(yīng)不超過(guò)15000ppm。
對(duì)著色劑沒(méi)有特別的限制，除去迄今已知的各種顏料和染料外，可以使用金屬顏料，而迄今認(rèn)為，金屬顏料用于使用加熱頭的噴墨系統(tǒng)是困難的。在這種情況下，可以使用通過(guò)將適當(dāng)純的著色劑過(guò)濾，不用精密的提純操作得到的著色劑。結(jié)果，可以廉價(jià)進(jìn)行噴射打印油墨的生產(chǎn)，因?yàn)樵诒痉椒ㄖ?，不再產(chǎn)生不溶物(例如金屬氧化物或金屬氫氧化物的膠體)。
本發(fā)明可以使用的顏料實(shí)例，對(duì)單色(黑和白)打印來(lái)說(shuō)，包括炭黑，如爐法炭黑、燈黑、乙炔黑和槽法炭黑；金屬或金屬氧化物，如銅、鐵和二氧化鈦；以及有機(jī)顏料，如鄰硝基苯胺黑。對(duì)于彩色打印的顏料，可以使用例如甲苯胺紅，永固胭脂紅FB，第一黃AAA，二重氮橙PMP，色淀紅C、艷胭脂紅6B、酞菁蘭、奎吖啶酮紅，二噁烷紫。維多利亞純蘭、堿性蘭色原、堅(jiān)牢黃10G、二重氮黃AAMX、二重氮黃AAOT、二重氮黃AAOA、黃氧化鐵、二重氮黃HR、鄰硝基苯胺橙、二硝基苯胺橙、弗爾肯橙、甲苯胺紅、氯代對(duì)位紅、堅(jiān)牢艷猩紅、色酚紅23、吡唑啉酮紅、鋇紅2B、鈣紅2B、鍶紅2B、錳紅2B、索姆鋇紅、顏料猩紅3B色淀、色淀?xiàng)椉t10B、安妥新3B色淀、安妥新5B色淀、若丹明6G、曙紅色淀、紅氧化鐵、凡夫妥紅FCR、若丹明B色淀、甲基紫色淀、二噁嗪紫。堿性蘭5B色淀、堿性蘭6G色淀、堅(jiān)牢天蘭、堿性蘭T色原、閃光蘭色淀、普魯士蘭、群青、射光蘭2G、射光蘭R、艷綠色淀、金剛綠硫黃素色淀、酞菁綠G、綠寶、酞菁綠Y、氧化鐵粉、鐵銹粉、鋅白、氧化鈦、氧化鈣。粘土、硫酸鋇、氧化鋁白、鋁粉、青銅粉、日光熒光顏料、珠光顏料、色酚胭脂紅FB、色酚紅M、永固胭脂紅FB、堅(jiān)牢黃G、二重氮黃AAA、二重氮橙PMP、色淀紅C、二噁烷紫、堿性蘭和用樹(shù)脂處理顏料表面制備的加工顏料，如接技碳。在所用的顏料中，通過(guò)粉碎使顆粒直徑調(diào)節(jié)到不大于5微米，優(yōu)選不大于0.1微米是適用的。這樣可防止噴咀阻塞。
本發(fā)明所用的水溶性染料的實(shí)例包括吖啶染料、苯胺黑染料、蒽醌染料。吖嗪染料、偶氮甲烷染料、苯醌染料、萘醌染料、靛類染料、靛酚染料、靛苯胺染料、吲達(dá)胺染料、硝基染料、亞硝基染料、噁嗪染料。二噁嗪染料、氧化染料、酞菁染料、聚甲塊染料、哇啉黃染料、三?；淄槿玖稀⒍；淄槿玖稀⑧玎喝玖?。噁唑染料、呫噸染料和氰基染料。
著色劑加入量為油墨總重量的1-30％，優(yōu)選為3-12％。
在本發(fā)明中，溶解著色劑所用溶劑，例如是水(優(yōu)選為超純水)，但也可用含多價(jià)金屬離子的溶劑。
水可以單獨(dú)或同水溶性有機(jī)溶劑混合使用。
水溶性有機(jī)溶劑的實(shí)例包括C1-C5烷基醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、異丁醇；酰胺，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺；酮或酮醇、如丙酮，雙丙酮醇；醚，如二噁烷；聚亞烷基二醇，如聚亞乙基二醇、聚亞丙基二醇；亞烷基有1-6個(gè)碳原子的亞烷基二醇，如乙二醇、丙二醇、丁二醇、三甘醇。1，2，6-己三醇、硫二甘醇、己二醇、二甘醇；甘油；多元醇的低級(jí)烷基醚，如乙二醇單甲基醚、乙二醇單乙基醚、二甘醇單甲基醚、二甘醇單乙基醚、三甘醇單甲基醚、三甘醇單乙基醚；多元醇的低級(jí)二烷基醚，如三甘醇二甲基醚、三甘醇二乙基醚、四甘醇二甲基醚、四甘醇二乙基醚；環(huán)丁砜。N-甲基-2-吡咯烷酮和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮。
油墨中水溶性有機(jī)溶劑的含量一般為油墨總重量的0-80％，優(yōu)選為2-80％，更優(yōu)選的為3-70％，特別是4-60％。作為優(yōu)選液體介質(zhì)水的用量一般為油墨總重量的10％，優(yōu)選為10-97.5％，更優(yōu)選的為35-97.5％，特別是45-97.5％。當(dāng)油墨中水溶性有機(jī)溶劑的含量超過(guò)80％重量，或油墨中水的含量低于10％重量，則生成的圖象中會(huì)保留大量的低揮發(fā)性有機(jī)溶劑，會(huì)發(fā)生圖象模糊等問(wèn)題。
除了上述成分外，如果需要，還可適當(dāng)?shù)睾衟H調(diào)節(jié)劑，粘度調(diào)節(jié)劑、表面張力調(diào)節(jié)劑、粘合劑、濕潤(rùn)劑、防霉劑等。pH調(diào)節(jié)劑的實(shí)例包括各種有機(jī)胺，如二乙醇胺、三乙醇胺；以及無(wú)機(jī)堿試劑，如堿金屬的氫氧化物(例如氫氧化鈉、氫氧化鋰、氫氧化鉀)。
本發(fā)明油墨的pH為6.0-10.0，優(yōu)選為7-9，目的是防止加熱頭的腐蝕和增加著色劑的穩(wěn)定性，從而防止其沉淀。
在25℃用R型粘度計(jì)測(cè)定的本發(fā)明的油墨的粘度是1-20毫帕。秒，優(yōu)選為1-15毫帕.秒，更優(yōu)選的為1-5毫帕.秒。表面張力是不低于20達(dá)因/厘米，優(yōu)選為20-65達(dá)因/厘米，更優(yōu)選30-65達(dá)因/厘米。本發(fā)明的油墨的密度優(yōu)選為約1克/厘米3。
本發(fā)明的油墨可適用如在圖1和圖2所示的應(yīng)求型噴墨打印系統(tǒng)，特別是熱噴射系統(tǒng)(氣泡噴射系統(tǒng))的打印方法中。即按照這一打印方法，將油墨裝于噴咀中，瞬時(shí)間將加熱頭表面加熱使噴咀中形成氣泡。然后，由于氣泡的壓力，使油墨滴經(jīng)噴咀排出，從而在記錄紙上留下記錄。
由于使用這種打印方法敘述的本發(fā)明的油墨，可以有效地防止金屬離子衍生的不溶物粘附在打印頭的表面。因此，油墨的再排出穩(wěn)定性是卓越的。噴咀的阻塞和不能打印得到了防止。
如上所述，在本發(fā)明中，因?yàn)轵蟿┩鄡r(jià)金屬離子反應(yīng)生成水溶性的穩(wěn)定的配合物，從而顯著降低了粘附在加熱頭表面的由金屬離子衍生的不溶物的數(shù)量。因此，可以防止發(fā)生噴咀的阻塞和不能打印。
加入上述的螯合劑對(duì)pH變化很小，色調(diào)幾乎不發(fā)生變化，而且，再排出穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性極好。因此，本發(fā)明的油墨適用于應(yīng)求型噴墨打印系統(tǒng)，在這系統(tǒng)中，油墨滴由于加熱而從噴咀排出。
按照本發(fā)明，不需要精確地除去或控制在溶劑以及作為油墨成份的著色劑和其它添加劑中所含的金屬量，因此，噴射打印油墨可以很方便地以低價(jià)操作。
實(shí)施例1-6按照表1中所示的配方，制備了各種噴射打印油墨。通過(guò)改變多價(jià)金屬(例如Fe、Mg、Ca、Mn、Si)的1000ppm溶液的量同時(shí)保持油墨成份如著色劑(染料或顏料)、水溶性溶劑等的種類和用量以改變油墨中金屬的濃度，以及加入與金屬等摩爾量的螯合劑(EDTA.2Na)，制得了各個(gè)實(shí)施例的油墨。
用于實(shí)施例1-5的染料是黑色偶氮染料，以含固體23％的水溶液液體形式使用。用于實(shí)施例6中的顏料分散液是炭黑顏料(顆粒直徑0.05微米)在水中的分散液(固體含量20％)。作為表面張力調(diào)節(jié)劑用的是非離子表面活性劑(乙炔二醇的環(huán)氧乙烷加成物)。防霉劑用的是羥甲基混合物。
用下述方法制備表1中所示的每種金屬元素的1000ppm溶液和pH調(diào)節(jié)劑。
Fe將FeCl3.6H2O溶解在超純水中，使Fe的濃度成為1000ppm而制得溶液。
Mg將MgCl3.6H2O溶解在超純水中，使Mg的濃度成為1000ppm而制得溶液。
CaCaCl2將溶解在超純水中，使Ca的濃度成為1000ppm而制得溶液。
Mn將Mncl2.4H2O溶解在超純水中，使Mn的濃度成為1000ppm而制得溶液。
Si將Na2SiO3溶解在超純水中，使Si的濃度成為1000ppm而制得溶液。
pH調(diào)節(jié)劑將磷酸鉀二氫鉀(0.102克)，0.1摩爾/升的NaOH水溶液(7.02克)和超純水(7.878克)在攪拌下混合而制得。
對(duì)于所謂得到的油墨，測(cè)定了在25℃的粘度，電阻值，表面張力和粘度。電阻值是用CM-40S電導(dǎo)儀(Toa Denpa Co.制造)測(cè)定的。表面張力是由數(shù)字張力計(jì)K10ST(Kruss Co.制造)測(cè)定的。粘度是由R型粘度計(jì)(Toki Sangyo Co.制造)測(cè)定的。得到的物理性能數(shù)值也列于表1。
對(duì)比實(shí)施例1除了不加EDTA.2Na外，按照在實(shí)施例3中敘述的方法制備了油墨，這樣，加入的每種金屬的濃度為20ppm。配方和物理性能值示于表1。
對(duì)比實(shí)施例2除了將油墨的pH值調(diào)至約為10外。按照實(shí)施例3中敘述的方法，通過(guò)加入預(yù)定量的EDTA.2Na制成具有每種金屬為20ppm濃度的油墨。配方和物理性能數(shù)值列于表1。在表1中，每種成分的用量單位是重量份。
表1
表1(續(xù))
評(píng)價(jià)試驗(yàn)1在加熱表面最高溫度700℃，加熱周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下，用脈沖型加熱表面加熱器(加熱面積0.1毫米2)加熱在實(shí)施例1-6和對(duì)比實(shí)施例1和2獲得的噴射打印油墨(每種0.5毫升)。加熱后，用原子吸收分光計(jì)(“AA6400”，由SHIMADZU CORPORA TION制造)測(cè)定油墨中每種金屬的濃度(ppm)。然后，用下面的方程式測(cè)定熱解率H(％)H＝[(I1-I2)/I1]×100I1加熱前油墨中金屬離子的濃度I2加熱后油墨中金屬離子的濃度測(cè)定結(jié)果列于表2表2
表2(續(xù))
表2(續(xù))<
表2 (續(xù))
從表2可明顯地知道，在實(shí)施例1-6中，由于每種金屬離子的熱解率小于所用的原子吸收分光計(jì)的檢測(cè)極限，所以幾乎不產(chǎn)生不溶物，因此，配合物是穩(wěn)定的。相反，在對(duì)比實(shí)施例1中，因不含螯合劑，所以每種金屬離子的熱解率很高。
另外，由實(shí)施例3和對(duì)比實(shí)施例2之間的比較可看出，當(dāng)油墨的pH調(diào)節(jié)到10或更高，尤其Fe、Mn和Ca很容易成為不溶的。
評(píng)價(jià)試驗(yàn)2使用實(shí)施例1-6和對(duì)比實(shí)施例1-2得到的油墨，按照噴墨法進(jìn)行打印。所用的打印機(jī)是Canon BJ-220 JCII(由Canon Co.制造)，利用氣泡-噴射系統(tǒng)。所用的油墨盒是Canon BC-02(Canon Co.制造)。評(píng)價(jià)紙用的是XEROX P紙(Xerox Co.制造)。評(píng)價(jià)試驗(yàn)在室溫下進(jìn)行。
評(píng)價(jià)方法如下。即，把約20毫升的油墨裝在上述油墨盒中，用上述打印機(jī)重復(fù)打印。然后，用肉眼觀察所得到的打印圖象，同時(shí)，通過(guò)觀察噴咀的核校圖案以檢查噴咀狀態(tài)。當(dāng)油墨用完時(shí)，用約20毫升油墨再裝入油墨盒，重復(fù)進(jìn)行相同的評(píng)價(jià)。裝油墨的操作進(jìn)行五次，第一次裝墨，第二次裝墨，第三次裝墨，第四次裝墨和第五次裝墨各被稱為“再裝入第一次”，“再裝入第二次”，再裝入第三次”，“再裝入第四次”和”再裝入第五次“。
結(jié)果，就實(shí)施例1-4和實(shí)施例6來(lái)說(shuō)，直到再裝入第五次，打印狀態(tài)一直是滿意的，來(lái)發(fā)生阻塞噴咀。在實(shí)施例5中，直到再裝入第三次未出現(xiàn)問(wèn)題，但有時(shí)稍微發(fā)生油墨遺漏(打印遺漏)和阻塞噴咀。這時(shí)，如果進(jìn)行對(duì)打印機(jī)噴咀的清洗操作，則這些問(wèn)題可以解決。
在對(duì)比實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例2中，發(fā)生打印品的明顯淡漠。因此，可以認(rèn)為，它們不適于實(shí)際應(yīng)用。即使對(duì)打印機(jī)的噴咀進(jìn)行清洗后，這些問(wèn)題仍不能解決。這些試驗(yàn)結(jié)果列于表3。
表3
表3(續(xù))<
*1常發(fā)生油墨遺漏，常發(fā)生噴咀阻塞*2停止進(jìn)一步評(píng)價(jià)*3有一次噴咀阻塞*4證實(shí)有3次噴咀阻塞，常發(fā)生油墨遺漏*5未加螯合劑*6油墨的pH為10.3由表3可看出，由于加入了螯合劑，即使含有特定的金屬，也不發(fā)生不溶物粘在加熱頭上。因此，防止了噴咀阻塞和可以長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行滿意的打印。
權(quán)利要求
1.用于應(yīng)求型噴墨打印系統(tǒng)的油墨，其中油墨滴由加熱從噴咀排出，油墨中含有(i)著色劑，(ii)可同金屬離子結(jié)合形成水溶性配合物的螯含劑，以及(iii)水或水和水溶性有機(jī)溶劑的混合物，其中螯合劑的含量足以將油墨中的金屬離子轉(zhuǎn)變成配合物，油墨的pH為6-10。
2.權(quán)利要求1的油墨，其中著色劑是水溶性染料或顏料。
3.權(quán)利要求1的油墨，其中配合物的熱解溫度不低于300℃。
4.權(quán)利要求1的油墨，其中在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒條件下加熱的情況下，螯合劑同金屬離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于24％。
5.權(quán)利要求4的油墨，其中螯合物同金屬離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于10％。
6.權(quán)利要求1的油墨，其中在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下，加熱時(shí)螯合物同鈣離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于4.0％。
7.權(quán)利要求1的油墨，其中在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下加熱時(shí)，螯合劑同鐵離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于4.0％。
8.權(quán)利要求1的油墨，其中在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下加熱時(shí)，螯合劑同鎂離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于4.0％。
9.權(quán)利要求1的油墨，其中，在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下加熱時(shí)，螯合劑同硅離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于4.0％。
10.權(quán)利要求1的油墨，其中在加熱表面最高溫度700℃，周期2千赫和加熱時(shí)間1秒的條件下加熱時(shí)，螯合劑同錳離子結(jié)合形成的配合物的熱解率不高于4.0％。
11.權(quán)利要求1的油墨，其中螯合劑至少是選自乙二胺四醋酸、次氮基三醋酸、尿嘧啶二醋酸。1，10-菲咯啉、甘醇酸、甘油酸、乳酸、酒石酸、檸檬酸、扁桃酸、水楊酸和多聚磷酸或其鹽中的一種。
12.權(quán)利要求11的油墨，其中螯合劑是乙二胺四醋酸或其鹽。
13.權(quán)利要求1的油墨，其中油墨中的螯合劑含量是油墨中金屬離子的等摩爾量或更多。
14.用于應(yīng)求型噴墨系統(tǒng)的打印方法，此方法包含將油墨裝進(jìn)噴咀，油墨中含(i)著色劑，(ii)，可同金屬離子結(jié)合形成水溶性配合物的螯合劑，以及(iii)水或水同水溶性有機(jī)溶劑的混合物，其中螯合劑的含量足以將油墨中的金屬離子轉(zhuǎn)變成配合物，油墨的pH為6-10；瞬間加熱加熱頭表面，使噴咀中形成氣泡；以及通過(guò)氣泡的壓力排出油墨滴。
全文摘要
本發(fā)明的油墨用于應(yīng)求型噴墨打印系統(tǒng),其中,油墨滴通過(guò)加熱經(jīng)噴嘴排出,油墨中含(i)著色劑,(ii)同金屬離子結(jié)合形成水溶性配合物的螯合劑,以及(iii)水或水同水溶性有機(jī)溶劑的混合物。其中,螯合劑的含量足以將油墨中金屬離子轉(zhuǎn)變成配合物,油墨的pH為6—10。這樣,可以防止由金屬離子衍生的不溶物粘附在加熱頭,引起孔的阻塞和不能打印。
文檔編號(hào)C09D11/00GK1189180SQ97190394
公開(kāi)日1998年7月29日 申請(qǐng)日期1997年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月19日
發(fā)明者林壽人, 磯部浩三 申請(qǐng)人:通用株式會(huì)社