具有持續(xù)開(kāi)蓋性能的噴墨油墨的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有持續(xù)開(kāi)蓋性能的噴墨油墨
【背景技術(shù)】
[0001] 噴墨印刷之所以已經(jīng)成為一種在各種介質(zhì)（特別是紙介質(zhì)基底和相片介質(zhì)基底） 的表面上記錄圖像的普遍方式是有多種原因的。其中一些原因包括低打印機(jī)噪音、高速記 錄的能力和多色記錄的能力。此外，這些優(yōu)點(diǎn)能以對(duì)消費(fèi)者的相對(duì)低的價(jià)格獲得。就噴墨 油墨化學(xué)性質(zhì)而言，大多數(shù)商用噴墨油墨是基于水的。因此，它們的成分一般是水溶性的， 正如許多染料的情況；或是水可分散的，正如顏料的情況。此外，噴墨油墨具有適應(yīng)高頻噴 射的低粘度，并且噴射室（firing chamber)再填充過(guò)程可為典型的油墨噴墨構(gòu)造。在印刷 頁(yè)上，就噴墨構(gòu)造而言具有正印刷特性的油墨通常具有不太理想的性能，反之亦然。因此， 發(fā)現(xiàn)在打印機(jī)設(shè)備中及在印刷介質(zhì)上皆表現(xiàn)良好的其它配方將是本領(lǐng)域中的一個(gè)進(jìn)步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的是，許多傳統(tǒng)的噴墨油墨不具有用于在頁(yè)寬陣列打印頭中打印的足 夠的持續(xù)開(kāi)蓋性能。這是因?yàn)樵S多這些類(lèi)型的打印機(jī)可以利用在噴射之間的一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng) 的時(shí)間段，同時(shí)給定的打印頭可能是無(wú)蓋的（uncapped)。如本文所使用的，"開(kāi)蓋（decap)" 是指在一段給定時(shí)間后用于恢復(fù)無(wú)蓋的打印頭噴嘴使得它們的噴射特性基本符合它們的 初始（沒(méi)有蓋（〇ut-〇f-cap))的性能的噴吐（spits)次數(shù)。這樣，開(kāi)蓋可被稱(chēng)為4秒開(kāi)蓋、 8秒開(kāi)蓋、1分鐘開(kāi)蓋等。如本文所使用的，"持續(xù)的開(kāi)蓋"是指在具有1英寸頁(yè)邊的8. 5英 寸紙上可用特定的開(kāi)蓋（例如1秒開(kāi)蓋、4秒開(kāi)蓋）打印給定油墨，在打印的行視覺(jué)上變差 前打印行的數(shù)目。特別地，頁(yè)寬陣列（"PWA"）打印不以與普通噴墨印刷機(jī)相同的方式運(yùn) 行，因此，具有相對(duì)短的開(kāi)蓋性能的油墨可能有問(wèn)題。
[0003] 傳統(tǒng)的噴墨打印頭跨度不到一英寸，并且掃描整個(gè)頁(yè)面。為執(zhí)行打印操作，打印頭 在一個(gè)方向上移動(dòng)，同時(shí)頁(yè)面在垂直方向上移動(dòng)。實(shí)際上，打印頭掃描頁(yè)面，同時(shí)噴射油墨 滴下以形成所需的打印輸出。當(dāng)不使用時(shí)，打印頭移動(dòng)到一個(gè)服務(wù)區(qū)，在這里打印頭被清洗 然后蓋蓋。隨著打印頭移動(dòng)到休息位置，它會(huì)橫越一個(gè)彈性刮刷（例如，丁腈橡膠）。刮刷 將油墨從打印頭表面擦去。在一些實(shí)施方式中，刮板被用來(lái)清理刮刷。
[0004] PWA打印頭橫跨整個(gè)頁(yè)面寬度（例如8. 5英寸），并且包括成千上萬(wàn)個(gè)噴嘴。因此， PWA打印頭具有比以上論述的掃描型打印頭多很多的噴嘴，并且通常在細(xì)長(zhǎng)的打印桿上形 成。打印桿通常垂直于紙張路徑。在操作過(guò)程中，打印桿和PWA打印頭被固定，同時(shí)，紙張 被供應(yīng)至緊鄰打印頭。隨著紙張相對(duì)于打印頭移動(dòng)，PWA打印頭一次打印一行或多行。這 與掃描型打印頭實(shí)現(xiàn)的一次打印多個(gè)字符相似。
[0005] 根據(jù)打印輸出的特性，PWA打印頭上的某些噴嘴可能比其它噴嘴使用得少。例如， 用戶可以大多數(shù)時(shí)間內(nèi)使用一英寸的頁(yè)邊打印，偶爾使用小于一英寸的頁(yè)邊打印。因此，在 一英寸的頁(yè)邊區(qū)域內(nèi)的噴嘴使用不那么頻繁，可能更容易堵塞。不均勻的噴嘴使用這一特 點(diǎn)對(duì)掃描型打印頭來(lái)說(shuō)是不常見(jiàn)的。隨著打印頭掃描頁(yè)寬，在頁(yè)邊區(qū)域中起始的掃描型打 印頭噴嘴隨后移出頁(yè)邊區(qū)域并且得到使用。
[0006] 因此，PWA打印頭上的噴嘴比掃描型打印頭上的噴嘴更容易堵塞。因此，通常PWA 打印頭的油墨干燥的問(wèn)題比掃描型打印頭更突出。因此，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的是，在PWA打印體系 中具有持續(xù)開(kāi)蓋性能的噴墨油墨在打印中更有價(jià)值。
[0007] 據(jù)此，噴墨油墨組合物可包含具有低于50, 000MW的重均分子量的線性聚氨酯粘 結(jié)劑；5wt%至20wt%的包含選自下組的第一有機(jī)助溶劑的有機(jī)助溶劑體系：2_羥乙基 脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羥乙基）-5, 5-二甲基乙內(nèi)酰脲、1，1，1-三（羥甲基）乙烷、 1，2, 4- 丁三醇和它們的混合物；水；和著色劑。此外，基于噴墨油墨組合物的重量，有機(jī)助 溶劑體系還可包含總共小于5wt %的沸點(diǎn)低于250°C的有機(jī)助溶劑。在一個(gè)實(shí)例中，噴墨油 墨組合物可為被用于包括頁(yè)寬陣列打印頭的打印機(jī)的體系的一部分。
[0008] 在另一個(gè)實(shí)例中，一種用于制造具有持續(xù)開(kāi)蓋性能的噴墨油墨的方法可包括將有 機(jī)助溶劑體系與具有低于50, OOOMw的重均分子量的線性聚氨酯粘結(jié)劑結(jié)合以形成混合 物。該有機(jī)助溶劑體系可包含選自2-羥乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羥乙基）-5, 5-二 甲基乙內(nèi)酰脲、1，1，1-三（羥甲基）乙烷、1，2, 4-丁三醇和它們的混合物的組中的第一有 機(jī)助溶劑。另外的步驟包括添加著色劑和水至混合物從而形成噴墨油墨組合物。在該實(shí)例 中，有機(jī)助溶劑體系可以以5wt%至20wt%存在于噴墨油墨組合物中，并且，基于噴墨油墨 組合物的重量，該有機(jī)助溶劑體系還可包含總共小于5wt %的沸點(diǎn)低于250°C的有機(jī)助溶 劑。
[0009] 要注意的是，當(dāng)論述本發(fā)明的組合物和方法時(shí)，這些論述中的每一條都可認(rèn)為是 適用于這些實(shí)施方式中的每一個(gè)，而不論它們是否在該實(shí)施方式的上下文中明確地被論 述。因此，例如，在對(duì)噴墨油墨組合物中的線性聚氨酯粘結(jié)劑的論述中，這種線性聚氨酯粘 結(jié)劑也可被用于制造噴墨油墨的方法中，反之亦然。
[0010] 傳統(tǒng)上，從常規(guī)的噴墨印刷機(jī)打印的噴墨油墨往往不需要具有持續(xù)的開(kāi)蓋性能， 因?yàn)榇蛴∫筝^少并且打印體系可以以通常不可用于PWA打印體系的多種方式（例如通過(guò) 在打印在基底上之前將油墨液滴噴吐到墨盂（spittoon)中）被清潔。然而，已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的 是，特定的溶劑體系可與線性聚氨酯聚合物使用來(lái)為從（特別是）PWA打印頭打印提供持續(xù) 的開(kāi)蓋。例如，可用有效量的線性聚氨酯聚合物和有機(jī)助溶劑制造噴墨油墨來(lái)提供具有4 秒開(kāi)蓋的至少50個(gè)打印行的持續(xù)的開(kāi)蓋。在一方面，持續(xù)的開(kāi)蓋性能可為具有4秒開(kāi)蓋的 至少120個(gè)打印行。
[0011] 本發(fā)明所使用的溶劑體系包括至少一種有機(jī)助溶劑，所述有機(jī)助溶劑包括2-羥 乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羥乙基）-5, 5-二甲基乙內(nèi)酰脲、1，1，1-三（羥甲基）乙烷、 1，2, 4-丁三醇或它們的混合物。在一個(gè)實(shí)例中，該溶劑體系可為二元溶劑體系，其中噴墨油 墨包括第二有機(jī)助溶劑，所述第二有機(jī)助溶劑包括2-羥乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羥 乙基）-5, 5-二甲基乙內(nèi)酰脲、1，1，1-三（羥甲基）乙烷或1，2, 4-丁三醇。如本文所使用的， "有機(jī)助溶劑"不包括水，因?yàn)樗涣硇邪?。通常，總共存在于噴墨油墨中的有機(jī)助溶劑的 量的范圍可為5wt%至約20wt%。在另一個(gè)實(shí)例中，總助溶劑濃度可在10wt%至20wt%的 范圍內(nèi)存在。在另一個(gè)實(shí)例中，總助溶劑濃度可在12wt%至17wt%的范圍內(nèi)存在，并且在 一方面，從14wt %至16wt %。此外，噴墨油墨組合物的余下部分可為水，以及可選的少量的 可存在于噴墨油墨組合物中的任意其它典型的添加劑，例如表面活性劑、殺菌劑、粘度調(diào)節(jié) 劑等。在一個(gè)實(shí)例中，水可在噴墨組合物中以50wt%至90wt%的范圍內(nèi)的量存在。
[0012] 通常，低沸點(diǎn)有機(jī)溶劑（沸點(diǎn)低于250°C的那些）的量可小于5wt% (基于噴墨油 墨組合物整體的重量）。在一個(gè)實(shí)例中，噴墨油墨組合物含有少于3wt%的沸點(diǎn)低于250°C 的有機(jī)助溶劑。此外，一方面，噴墨油墨組合物可不包含沸點(diǎn)低于250°C的有機(jī)助溶劑。
[0013] 通常，本文所論述的著色劑可包括顏料和/或染料。如本文所使用的，"染料"是指 賦予油墨載劑顏色的化合物或分子。因此，染料包括吸收電磁輻射或其特定波長(zhǎng)的分子和 化合物。例如，染料包括發(fā)出熒光的那些和吸收可見(jiàn)光的特定波長(zhǎng)的那些。通常，染料是水 溶性的。此外，如本文所使用的，"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(jī)金屬或其它不透明顆粒。在一個(gè)實(shí)例中，著色劑可為顏料。在另一個(gè) 實(shí)例中，著色劑可以以〇. lwt%至6wt %的范圍的量存在于噴墨油墨組合物中。另一方面， 著色劑可為著色的顏料，包括黑色、黃色、品紅色、青色等。
[0014] 本發(fā)明的噴墨油墨通常包括線性聚氨酯粘結(jié)劑。線性聚氨酯粘結(jié)劑可以以 0. 2wt %至5wt %的范圍的量存在于噴墨油墨中。此外，線性聚氨醋粘結(jié)劑可具有從 20, OOOMw至低于50, OOOMw的范圍的重均分子量（MW)，并且具有從約20mg KOH/g聚合物至 約55mg K0H/g聚合物的范圍的酸值。
[0015] 本公開(kāi)內(nèi)容的噴墨油墨組合物也可適用于在多種類(lèi)型的記錄介質(zhì)（包括但不限 于纖維素基紙介質(zhì)（包括普通紙和相紙））的基底上的用途。在一個(gè)實(shí)例中，所述介質(zhì)可為 光滑介質(zhì)。
[0016] 本文所描述的典型的噴墨油墨包括水，并且可進(jìn)一步包括本文所論述的有機(jī)助溶 劑。此外，另外的非離子表面活性劑、陽(yáng)離子表面活性劑和/或陰離子的表面活性劑可以以 0.0 lwt%至10wt%的范圍存在。在一個(gè)實(shí)例中，表面活性劑可以以0.0 lwt%至5wt%范圍 的量存在。除了著色劑或乳膠以外，配方的余量可為凈化水，或本領(lǐng)域已知的其它載劑組 分，例如殺菌劑、粘度調(diào)節(jié)劑、用于pH調(diào)節(jié)劑的材料、多價(jià)螯合劑、防腐劑等。
[0017] 按照本公開(kāi)內(nèi)容的配方，可采用各種其它添加劑以便針對(duì)