喷墨打印机打印头用清洁溶液及使用该溶液的清洗方法

专利名称：喷墨打印机打印头用清洁溶液及使用该溶液的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种喷墨打印机打印头用清洁溶液及使用该清洁溶液的清洗方法。
背景技术：
近年来，能够高速、高质量打印的喷墨打印机作为一种随选打印机已大量使用。这种打印机中使用的油墨包括水溶性油墨、溶剂型油墨、感光油墨等。其中，特别优选使用感光油墨，因为它基本上不含有可能排入外部空气的有毒组分，且它在快速干燥方面优秀。此外，为了在这种喷墨打印机中使用色素(彩色物质)，认为颜料型彩色物质可用于实现改善防水性和耐风蚀性。
这种喷墨打印机一般以如下方式操作驱动电控压力壁，由此使得预定量的油墨滴从直径为数十微米的油墨释放部分(后文中简称为喷头)释放。该油墨滴要求以直线并以需要的外形射出。此外，还需要尽可能的防止喷头堵塞造成的释放错误。当油墨组分粘到喷头或打印头内壁附近的区域时，可能导致颜料絮结或油墨的溶剂组分固化，因此喷墨打印机的释放性能恶化。然而，通过用合适的清洁溶液清洗喷头，这种释放性能能够恢复。
通常已推荐各种喷墨打印机的清洁溶液。所有这些清洁溶液均被设计为用于使用水溶性油墨的喷墨打印机，因此即使将这些清洁溶液用于使用感光油墨的喷墨打印机，也不可能期望得到需要的清洁作用。同时推荐含有油墨溶剂和二甲基亚砜的清洁溶液。由于油墨溶剂的作用，这种清洁溶液可以高度有效的溶解粘上的油墨物质。然而，当二甲基亚砜残留在打印头内，它就成为一种杂质。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种能够有效清洁使用感光油墨的喷墨打印机打印头的清洁溶液。本发明的另一个目的是提供一种这种喷墨打印机打印头的清洁方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种清洁喷墨打印机打印头的清洁溶液，所述喷墨打印机打印头通过供应包括至少两种粘度不同的可聚合化合物、光聚合引发剂和颜料的油墨进行打印；其中该清洁溶液含有不少于50重量份可聚合化合物，其选自油墨中含有的至少两种可聚合化合物，并且在这至少两种可聚合化合物中具有最低粘度，或不少于50重量份在常温下粘度为30mPa·sec或更低的可聚合化合物。
根据本发明的另一个方面，提供了一种清洁喷墨打印机打印头的清洁方法，包括用前面提及的清洁溶液填充喷墨打印机打印头的内部；并从该喷墨打印机打印头的喷头放出清洁溶液。
本发明的其他目的和优点在后面的说明书中阐明，根据这些说明它们在一定程度上是显而易见的，或者可以通过实践本发明获悉。借助于下文特别指出的手段和结合方式可以实现和获得本发明的这些目的和优点。
具体实施例方式
接下来，下面将说明本发明的各种实施方案。
根据本发明实施方案的清洁溶液适宜应用于使用感光油墨的喷墨打印机。这种感光油墨包括至少两种粘度不同的可聚合化合物、光聚合引发剂和颜料。这种可聚合化合物也称为可聚合溶剂或感光溶剂，由单体或低聚物组成。在感光油墨中使用至少两种粘度不同的可聚合化合物的原因是，当使用的可聚合化合物彼此的粘度不同时，易于控制感光油墨的粘度，以便配制具有预先确定粘度的油墨。如果希望油墨具有较高粘度，可聚合化合物的粘度一般限于几十到大约100mPa·sec的范围，如果希望油墨具有较低粘度，可聚合化合物的粘度一般限于几到大约几十mPa·sec的范围。
在使用感光油墨的喷墨打印机的操作中，通过喷射油墨滴至一种介质完成图像的打印，其中驱动频率一般为4KHz或更高。打印头可以任何方式扫过介质的打印面，这样打印头可以仅单向扫过一次来进行高速大面积打印。这种打印机主要用于商用喷墨记录装置，所以与个人电脑或数码相机打印图像用家庭打印机相比，其释放性能要求更严格。由于油墨释放错误产生的图像变淡或打印点损失，在上述单向打印的打印图像中将出现条纹线条，这种条纹线条是不能改正的。因此，打印头的释放性能严重影响得到的印刷品的质量。释放性能恶化的原因之一是絮结颜料或固化油墨组分粘合到喷头附近的打印头区域上，它们会影响油墨滴的喷射。这些粘附物质或沉淀需要通过清洗快速从打印头除去，这可以通过使用一种清洁溶液进行。
所以，喷墨打印机的清洁溶液需要的主要是洗去絮结颜料和固化油墨组分。该清洁溶液的粘度优选低于使用的油墨的粘度。此外，对清洁溶液的要求是当其与打印头内的油墨混合时，油墨中使用的颜料不会产生絮结。另外，不产生其他固体物质和胶状物质也同样重要。当然，也要求清洁溶液本身不含有固体物质和胶状物质，并且不会被光束，如紫外线固化。再者，这种清洁溶液也能够用作防止打印头性能恶化的保存溶液。
本发明人在使用感光油墨的喷墨打印机用清洁溶液上的广泛研究，发现含有不少于50重量份可聚合化合物，其选自油墨中含有的可聚合化合物并且在这些可聚合化合物中具有最低粘度，或不少于50重量份在常温下粘度为30mPa·sec或更低的可聚合化合物的清洁溶液能够有效的清洁，由此完成本发明。即，通过使用这种含有不少于50重量份在这些可聚合化合物中具有最低粘度的可聚合化合物，或不少于50重量份在常温下粘度为30mPa·sec或更低的可聚合化合物的清洁溶液，能够提高油墨的流动性，而不会破坏其与油墨的相容性，因此能够容易地从打印头内部释放源于油墨和位于打印头中的固化物质。
根据本发明的实施方案的清洁溶液的清洁力可以通过将它们配制成具有下面式(1)表示的组分比率时的粘度，即在常温下粘度为30mPa·sec或更低而进一步提高。通过使用式(1)，包括两种或多种彼此粘度不同的可聚合化合物并以特定混合比混合在一起的混合溶液的粘度能够大致估计，借此能够确定这种配方的清洁溶液的有效性。可聚合化合物的特性粘数ηt能够通过使用普通的锥板式粘度计容易的测定。
ηt＝exp(X1·1n(η1)+X2·1n(η2)+X3·1n(η3)+…+Xn·1n(ηn))
式(1)其中X1、X2、X3…Xn分别代表组合物中每个组分的重量比；η1、η2、η3...ηn分别代表组合物中每个组分在常温下的粘度。
如果清洁溶液的粘度高于上述范围，打印头中产生的固体物质将会夹带在清洁溶液中，恶化清洁溶液的释放性能。另外，需要增加释放清洁溶液的压力，因此不仅引起打印头的损害，而且引起打印头连接的油墨供应系统的管子和接头的损害。
根据本发明实施方案的清洁溶液的溶解性参数S2(MPa1/2)应当优选限于下面式(2)表示的范围内，同时考虑被清洗的油墨的溶解性参数S1(MPa1/2)。
S1-2≤S2≤S1+2 式(2)在含有n种可聚合化合物(溶剂)的油墨的情况下，由于每种溶剂具有在其中的固有溶解参数，在配制清洁溶液时可以使清洁溶液的溶解性参数落在上述范围内。根据本发明实施方案的清洁溶液可以进一步混合入该油墨中还未包括的可聚合溶剂，由此通过考虑对该可聚合溶剂的固有溶解性参数，可以配制溶解性参数落在上述范围内的清洁溶液。当清洁溶液的溶解性参数S2落在上述范围外时，油墨内颜料的粘结性会提高。另外，当清洁溶液的溶解性参数S2落在上述范围外时，清洁溶液对来自油墨的固体物质的润湿性可能变差，使清洁溶液对打印头的清洁力变差。溶解性参数能够凭经验确定。或者，在如“PolymerHandbook(聚合物手册)”的文件中描述的公式的基础上，能够从化学结构确定溶解性参数。
要求喷墨打印头用清洁溶液不含有任何固体杂质。在根据本发明实施方案的清洁溶液中，通过限制每10cc中直径不小于0.5μm至不大于5000的颗粒的数目，能够进一步提高清洁力。
同时，在清洗感光油墨的情况下，如果含有直径为0.5μm或更大的颗粒，油墨的释放性能将更加恶化。因此，油墨中分散的颜料颗粒的直径限于小于0.5μm。同样在清洁溶液中，因为这种大尺寸颗粒的存在将导致清洁溶液性能的恶化，要求限制大尺寸颗粒的数目尽可能少。通过循环过滤能够容易的除去直径为0.5μm或更大的颗粒，例如使用直径为1μm的盒式滤器(cassette filter)。也可以通过离心处理将颗粒精制。通过使用Accusizer(商品名，Particle Sizing Systems Co.，Ltd.)能够容易的计出清洁溶液中颗粒的数目。
如上所述，因为具有直径为0.5μm或更大的相对大颗粒将导致释放性能的恶化，当这种清洁溶液和油墨混合时，不希望存在这种大颗粒。即，希望该清洁溶液能够防止油墨中的颜料絮结成大尺寸颗粒。更具体的，希望清洁溶液是这样的当用清洁溶液将被清洗的感光油墨稀释20000倍时，在稀释溶液中每10cc直径为0.5μm或更大的颗粒的数目限制在50000或更低。通过与使用感光油墨中使用的溶剂相同的溶剂或使用含有上述相同的溶剂的混合物，和合适量的适宜表面活性剂，优选与油墨中相同的颜料分散剂，可以制备具有这些性能的清洁溶液。通过使用这种清洁溶液，能够实现进一步提高的清洁力。
发明人发现，清洁溶液中相对大颗粒的数目能够通过ξ(zeta)电势控制。更具体的，当被清洗的油墨的ξ电势定义为Z1(mV)，用清洁溶液稀释的十倍至几万倍稀释油墨溶液的ξ电势定义为Z2(mV)，如果Z1和Z2之间的差不超过±10mV时，打印头内实际上不可能存在直径为0.5μm或更大的聚集体。结果，清洁溶液的清洁力能够进一步提高。另一方面，如果上述ξ电势差超过±10mV，将促进颜料的絮结，因此打印头内可能存在直径为0.5μm或更大的聚集体。为了避免这种麻烦，上述Z1和Z2优选为相同符号。同时，使用例如ELS-8000(Ohtsuka Denshi Co.，Ltd.)能够方便的测定ξ电势。
如上所述，通过使用与光固化油墨中相同的溶剂或通过使用含有上述相同溶剂和适量适宜的表面活性剂的混合物，优选与油墨中使用的相同种类的颜料分散剂，可以制备Z1和Z2的差在±10mV或更小的清洁溶液。
根据本发明的实施方案的清洁溶液适用的油墨是包括至少两种可聚合化合物、光聚合引发剂和颜料的光固化油墨。可聚合溶剂在某种程度上有发生反应的可能性，甚至由于低能量光线的照射，其能量远低于油墨固化所需的能量，例如进入普通房间内的阳光照射，或荧光照射。当可聚合溶剂聚合时，局部产生胶状物。当可聚合溶剂发生热变化，或随时间发生改变时，也能够产生这种现象。甚至在根据本发明的实施方案的清洁溶液中，也可能产生这种胶状物。然而，不希望打印头中存在胶状残余。一旦清洁溶液中发生热变化或随时间发生改变，当执行打印操作时，它们将通过清洗后在打印头中填塞油墨而导致油墨射出性能的恶化。因此，需要制备这种难以发生热变化或随时间发生改变的清洁溶液。
该清洁溶液也可以用作维护打印头的保存溶液。因为，如果打印头里面装了油墨保存，油墨随时间恶化产生的固体物质可能粘附到打印头的内壁上，或喷头附近处，由此恶化打印头的性能。在这种情况下，也应该制备这种难以发生热变化，或随时间发生改变的清洁溶液。通过采用下面的方法能够完成。
例如，清洁溶液中可以混合聚合抑制剂，阻止可聚合溶剂聚合反应的发生，由此可能提高清洁溶液的清洁效率。对于聚合抑制剂，其可适用于自由基聚合型溶剂或阳离子聚合溶剂。在中和自由基聚合型溶剂产生的自由基时，这种可聚合抑制剂是有效的。进一步，在中和自阳离子聚合溶剂产生的酸时，这种可聚合抑制剂是有效的。
当被洗油墨含有具有一个可聚合功能基团的可聚合化合物时，这种可聚合化合物可以混入清洁溶液中。一般来说，可聚合化合物中含有的可聚合功能基团的数目越大，可聚合化合物的聚合越容易进行。因此，当使用含有较小数目可聚合功能基团的可聚合化合物时，能够阻止聚合反应的发生，从而可以提高清洁溶液的清洁效果。
此外，当被洗油墨含有带有选自乙烯基、丙烯酰基、(甲基)丙烯酰基、缩水甘油基、氧杂环丁烷和环氧乙烷的可聚合功能基团的可聚合化合物时，下面通式(1)代表的可聚合化合物可以混入清洁溶液。
(A1)m-R-(A2)n-m通式(1)(其中R是脂族骨架、脂环骨架或含有氧原子的骨架；A1是对油墨中含有的光聚合引发剂惰性的有机基团；A2是选自对油墨中含有的光聚合引发剂惰性的有机基团、乙烯基、丙烯酰基、(甲基)丙烯酰基、缩水甘油基、氧杂环丁烷和环氧乙烷的基团；n是大于或等于2的自然数；m是1至不大于n之间的自然数。)作为引入R的脂族骨架，可以是具有1至6个碳原子的亚烷基或羟基取代的亚烷基。作为脂环骨架，可以是具有6至15个碳原子的脂环骨架。更具体地说，脂环骨架的例子包括下列骨架。
作为含有氧原子的骨架，可以是使用下列骨架作为例子。
作为对油墨中含有的光聚合引发剂惰性并分别引入A1和A2的有机基团，可以是如甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、异丙基和正丁基。特别优选所有的聚合功能基团均被那些惰性有机基团取代。然而，即使只有一个聚合功能基团被一个惰性有机基团取代，聚合化合物的活性也会降低，导致清洁溶液清洁效果的改善。
首先，将根据本发明的实施方案的清洁溶液导入喷墨打印机打印头内部，然后从喷头释放，从而清洁打印头内部和喷头附近。在此情况下，优选对清洗溶液施加大约1Kpa至100Kpa的压力。具体的，清洁溶液从打印头和打印头之间的油墨供应通道引入。这种情况下，压力可适当调到清洁溶液从喷头释放的压力，或者，可以使用橡胶管从装满清洁溶液的喷头强制吸出清洁溶液，以至防止喷头的内表面被损坏。在某些情况下，为了放出清洁溶液，打印头可能要执行释放油墨相同的操作。另一方面，清洁溶液的释放可以以这种方式进行释放清洁溶液之前，可以利用超声波对打印头中的清洁溶液进行外部震动，促进打印头内固体物质的溶解。
接下来，将解释本发明的实施方案的清洁溶液每种组分的细节。
根据本发明的实施方案的清洁溶液含有至少50重量份在感光喷墨油墨中使用的多种可聚合化合物中具有最低粘度的可聚合化合物作为主要组分。本发明的实施方案的清洁溶液可以仅使用这种特殊的可聚合化合物。然而，根据本发明的实施方案的清洁溶液可通过混合预定量的其他种类可聚合化合物来配制。
作为主要组分的可聚合化合物，可以使用单价或多价丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体、环氧基单体、氧杂环丁烷或具有可聚合基团例如乙烯基和丙烯基的单体或低聚体。由于可聚合化合物的结构通常为使油墨的粘度在常温下不超过50mPa·s，溶剂也选自粘度在常温下不超过50mPa·s的那些。
丙烯酸酯单体的例子包括，例如2-丙烯酰氧基乙醇六氢邻苯二甲酸酯、2-乙基-2-丁基-丙二醇丙烯酸酯、2-乙基己醇丙烯酸酯、2-乙基己基卡必醇丙烯酸酯、2-羟基丁醇丙烯酸酯、2-羟基乙醇丙烯酸酯、2-羟基丙醇丙烯酸酯、2-甲氧基乙醇丙烯酸酯、3-甲氧基丁醇丙烯酸酯、4-羟基丁醇丙烯酸酯、丙烯酸苄酯、丁氧基乙醇丙烯酸酯、羟基己酸内酯丙烯酸酯、丙烯酸环己酯、二环戊醇丙烯酸酯、二环戊烯醇丙烯酸乙酯、二乙二醇一乙醚丙烯酸酯、二丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸异戊酯、丙烯酸异冰片酯、丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、甲氧基二丙二醇丙烯酸酯、甲氧基三丙二醇丙烯酸酯、甲氧基三乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸甲酯、苯氧基二乙二醇丙烯酸酯、苯氧基乙醇丙烯酸酯、苯氧基六乙二醇丙烯酸酯、苯氧基四乙二醇丙烯酸酯、硬脂醇丙烯酸酯、丙烯酸叔丁酯、四氢呋喃甲醇丙烯酸酯、丙烯酸十三醇酯、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯、1，3丁二醇二丙烯酸酯、1，4丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1，9-壬二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、聚1，4-丁二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯，和二丙二醇二丙烯酸酯。
甲基丙烯酸酯单体的例子包括，例如，1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、2-乙基己醇甲基丙烯酸酯，2-羟基乙醇甲基丙烯酸酯、2-羟基丙醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸烯丙醇酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸环己酯、二环戊醇甲基丙烯酸酯、二环戊烯氧基乙醇甲基丙烯酸酯、二乙氨基乙醇甲基丙烯酸酯、缩水甘油醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲氧基二乙二醇甲基丙烯酸酯、甲氧基四乙二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、四氢呋喃甲醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸十二醇酯、1，2-丁二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、甘油丙烯酸甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚丙二醇二甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、和四乙二醇二甲基丙烯酸酯。
乙烯基单体的例子包括，例如2-乙基乙基乙烯基醚、丁二醇-1，4-二乙烯基醚、环戊烷二甲醇二乙烯基醚、环戊烷二甲醇一乙烯基醚、二乙二醇二乙烯基醚、二丙二醇二乙烯基醚、乙基二乙烯基醚、戊二醇二乙烯基醚、羟丁基二乙烯基醚、1，4-环戊二醇二乙烯基醚、双酚A二乙烯基醚、薄荷醇乙烯基醚、1-羟基-3，5-二甲基苯基乙烯基醚、2-氢化萘基乙烯基醚、1-叔丁基-4-乙烯氧基环戊醇基乙烯基醚、1-叔丁基-4-乙烯氧基苯基乙烯基醚、三甲基环戊醇基乙烯基醚、乙烯氧基环癸醇基乙烯基醚、4-羟基异丙基苯酚基乙烯基醚、异冰片醇基乙烯基乙烯基醚、冰片烯醇基乙烯基醚、乙烯氧基苯基乙烯基醚、对二乙烯氧基苯基二乙烯基醚、和异山梨糖醇基乙烯基醚。
丙烯基单体的例子包括，例如，碳酸丙烯酯基丙烯基醚和二氧戊环基甲醇异丙烯基醚。
环氧基单体的例子包括，例如，Celloxide 3000(DAICEL UCB)、Celloxide 2000(DAICEL UCB)、Adecaoptmer KRM2750(Asahi DenkaCo.，Ltd)、Adecaoptmer KRM2722(Asahi Denka Co.，Ltd)、AdecaoptmerKRM2720(Asahi Denka Co.，Ltd)、新戊二醇甘油醚、1、6-乙二醇二甘油醚、三丙二醇二甘油醚、二乙二醇二甘油醚、丁基甘油醚、和苯基甘油醚。
氧杂环丁烷化合物的例子包括，例如，3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷、3-乙基-3-苯氧甲基氧杂环丁烷、二[1-乙基(3-氧杂环丁烷基)]甲醚、3-乙基-3-(2-乙基己氧基甲基)氧杂环丁烷、和3-乙基-{[3-(三乙氧基硅烷基)丙氧基]甲基}氧杂环丁烷。
除了以上举例的溶剂外，当考虑所采用的油墨的粘度时，也可以采用以下溶剂。
例如，可以采用多元脂肪醇化合物的聚丙烯酸酯化合物、多元芳香醇的聚丙烯酸酯化合物、多元脂环醇化合物的聚丙烯酸酯化合物、和带有取代基的苯乙烯化合物。这种单体的例子包括，例如，乙二醇、聚乙二醇、丙醇、甘油、新戊醇、三羟甲基丙烷、季戊四醇的二或多丙烯酸酯化合物，例如乙烯醇基低聚物；氨基甲酸乙酯的丙烯酸盐化合物；苯酚、甲苯酚、萘酚、双酚、这些芳香醇化合物的酚醛缩合化合物和乙烯基苯酚低聚物的二或多丙烯酸酯化合物；以及环己烷、氢化双酚、十氢化萘脂环族化合物、萜基脂环族化合物和二环戊烷的单或多羟基化合物或三环癸烷基脂环族化合物的单或多丙烯酸酯化合物。还可以适当地使用以含有乙烯基醚的基团取代前述分子的丙烯酸部分的化合物。
此外，还可以使用具有阳离子聚合性能和自由基聚合性能的化合物，例如带有脂环族环氧基的甲基丙烯酸酯(例如，CEL2000(DAICELChemicals Co.，Ltd.)，或Cyclomer(商品名，DAICEL Chemicals Co.，Ltd.))，带有甲基缩水甘油基的甲基丙烯酸酯(MGMA)，缩水甘油甲基丙烯酸酯、和由乙烯醇和丙烯酸或甲基丙烯酸化合物制备的酯类化合物。
印刷品需要具备的特征根据其预期用途有所不同。也就是说，有时可能需要采用具有足够高固化性能的感光油墨以适应高速印刷。例如，有需要进行每分钟高达几十米的高速印刷的情况或印刷品需要耐溶剂的情况。发现使用具有氧杂环丁烷骨架的丙烯酸酯化合物能够满足这些需要。在这种情况下，采用含有与该油墨中所使用的相同种类聚合化合物的清洁溶液有效地洗掉这种感光油墨。
这种单体的例子包括，例如，1-丙烯酰氧基，4-(1-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基苯、1-丙烯酰氧基，3-(1-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基苯、4-丙烯酰氧基，4’-(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基联苯、带有连接到酚醛树脂侧链的氧杂环丁烷或丙烯酸酯基团的化合物、氧杂环丁烷基(丙烯酰基)硅酸盐(silsesquioxane)、3-乙基-3-羟甲基氧杂环丁烷和丙烯酸形成的酯类化合物、1-丙烯酰氧基，4-(1-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基环己烷、1-丙烯酰氧基，4-(3-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基环己烷、1-丙烯酰氧基，2-(1-乙基-3-氧杂环丁烷基)甲氧基降冰片烷、和具有丙烯酸酯基团和氧杂环丁烷基团的脂肪族或脂环族化合物。
具有连接到丙烯酸侧链的环氧骨架的化合物如氧杂环丁烷化合物的情况一样也是有效的。这种化合物的例子包括丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、Cyclomer(商品名，DAICEL Chemicals Co.，Ltd.)，和带有至少一个附着于例如氧化苧烯的环氧化合物上的丙烯酸酯基团的化合物。
某些种类感光喷墨油墨，其安全并且易于操作，基本上没有气味和VOC并且能够给出高品质印刷品，其中含有作为聚合溶剂的各自具有由类萜骨架构成的侧链的丙烯酸化合物或乙烯基化合物。可以使用以下丙烯酸化合物或乙烯醚化合物作为用于洗涤此种类感光喷墨油墨的清洁溶液中所采用的聚合溶剂。
对于具有附着于其酯侧链上的类萜骨架的丙烯酸化合物，日本专利公开特许公报08-82925(1996)所公开的丙烯酸化合物可适当地用作单体。
对于丙烯酸化合物，可以采用能够通过环氧化萜类双键并加入丙烯酸或甲基丙烯酸而获得的酯类化合物。可使用的萜包括，例如，具有不饱和链的萜，例如月桂烯、蒈烯、罗勒烯、蒎烯、苧烯、莰烯、异萜品烯、三环烯、萜品烯、葑烯、水芹烯、枞油烯、香桧烯、二戊烯、冰片烯、isopregol、香芹酮等等。可替代地，还可以采用由丙烯酸或甲基丙烯酸和源于萜的醇所衍生的酯类化合物，该醇例如香茅醇、松蒎醇、香叶醇、phentyl alcohol、橙花醇、冰片、芫荽醇、薄荷醇、萜品醇、侧柏醇、citroneral、紫罗兰酮、鸢尾酮、瓜菊醇、柠檬醛、蒎脑、环柠檬醛、葛缕薄荷酮、驱蛔素、藏花醛、piperithol、menthenemonol、二氢香芹酮、香芹醇、香紫苏醇、迈诺醇、日本扁柏素、铁锈醇、芮木烯、柳杉酚、金合欢醇、广藿香醇、橙花叔醇、胡萝卜醇、杜松醇、lantheol、桉叶醇、叶绿醇等等。也可以使用其侧链上带有例如以下骨架的丙烯酸或甲基丙烯酸化合物，该骨架例如香茅酸、日本扁柏酸、檀香酸、薄荷酮、莳箩艾菊酮、水芹醛、庚二酮、peryl aldehyde、侧柏酮、蒈酮、万寿菊酮、樟脑、没药烯、檀香萜、姜烯、石竹烯、姜黄烯、柏木烯、杜松萜烯、长叶烯、倍半贝尼烯、雪松醇、愈创醇、缬草二醇、香附酮、艾里莫芬酮、球姜酮、龙脑烯、罗汉松烯、米尔烯、扁枝杉烯、totalene，酮基迈诺氧化物、泪柏醚、松香酸、海松酸、新松香酸、左旋海松酸、异-d-海松酸、贝壳松烯二酸、红烯酸、类胡萝卜素、pelary aldehyde，薄荷酮、驱蛔素、葑烯、倍半萜烯类、二萜、三萜等。
对于在其醚侧链上具有类萜骨架的乙烯醚，它们包括以带有乙烯醚基团或取代基的乙烯醚化合物取代源于萜的醇中的氢原子的化合物，该醇例如香茅醇、松莰醇、香叶醇、phentyl alcohol、橙花醇、冰片、芫荽醇、薄荷醇、萜品醇、侧柏醇、citroneral、紫罗兰酮、鸢尾酮、瓜菊醇、柠檬醛、蒎脑、环柠檬醛、葛缕薄荷酮、驱蛔素、藏红花醛、piperithol、menthenemonol、二氢香芹酮、香芹醇、香紫苏醇、迈诺醇、日本扁柏醇、铁锈醇、桃柘酮、柳杉酚、金合欢醇、广藿香醇、橙花叔醇、胡萝卜醇、杜松醇、lantheol、桉叶醇、叶绿醇等。
还可以采用由乙烯醇和具有类萜骨架的酸所衍生的酯类化合物，该酸例如香茅酸、日本扁柏酸、檀香酸、松香酸、海松酸、新松香酸等。
除前述化合物外，也可以使用在它们的取代基上具有烯烃结构的萜基化合物。
具有由类萜骨架构成的酯侧链的丙烯酸化合物或具有由类萜骨架构成的醚侧链的乙烯醚化合物应当优选包括由以下通式(2)或(3)所表示的结构。
在通式(2)中，R22至R41可以相同或不同，其中R22至R41中的至少一个为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或者取代或非取代乙烯醚，其它独立地为氢原子、烷基、羟基或烷基酯。然而，选自R22至R41并且键连到该环上特定碳原子的两个Rs可以被酮所取代，而选自R22至R41并且分别键连到两个相邻碳原子的两个Rs可以被例如环氧或氧杂环丁烷的环醚所取代。
在通式(3)中，R51至R64可以相同或不同，其中R51至R64中的至少一个为丙烯酰氧基、甲基丙烯酰氧基或者取代或非取代乙烯醚，其它独立地为氢原子、烷基、羟基或烷基醚。然而，选自R51至R64并且键连到该环上特定碳原子的两个Rs可以被酮所取代，而选自R51至R64并且分别键连到两个相邻碳原子的两个Rs可以被例如环氧或氧杂环丁烷的环醚所取代。
特别地，当类萜骨架为薄荷烷骨架时，所得的聚合化合物的稳定性将获得极大改进，而其气味能够被充分最小化从而被优选使用。因为乙烯醚化合物与丙烯酸化合物相比在环境安全方面优越很多而对皮肤的刺激更小，采用乙烯醚化合物骨架非常合乎需要的。
通过配制清洁溶液以使其含有50重量份或更多在油墨组合物所包含的聚合化合物中具有最低粘度的聚合化合物，现在能够实现预期的效果甚至在油墨中包括粘度更高的聚合化合物时。因此，这种粘度最低的聚合化合物的混合比例应当优选50重量份或更多，更优选70重量份或更多。如果混合比例被限制在最多20重量份，即使在本发明实施方案的清洁溶液中含有例如DMSO(二甲亚砜)或MEK(甲基乙基酮)的非聚合化合物，该清洁溶液的性能将不会恶化。
对于根据本发明实施方案的清洁溶液中所包括的聚合抑制剂，可以采用任何能够补充自由基的化合物。例如，可以采用氢醌、例如4-甲氧基羟基苯的苯酚衍生物，以及例如酚噻嗪的含氧/硫的化合物。也可以采用例如甲氧基醌、DOHQ(Wako Co.，Ltd.)和DHHQ(Wako Co.，Ltd.)的其它化合物。
对于阳离子聚合抑制剂，可以采用由碱性化合物或能够表现出碱性的化合物所组成的并且能够溶于酸性溶剂的任意种类的碱，因此该阳离子聚合抑制剂可以是无机碱或有机碱。由在溶剂中溶解度的角度来看，更优选有机碱。这种有机碱的具体例子包括氨或铵化合物，取代或非取代芳香胺，以及具有例如吡啶、嘧啶和咪唑的杂环骨架的有机胺。更具体的说，可以采用正己胺、十二胺、苯胺、二氮环辛烷、二氮环十一烷、3-苯基吡啶、4-苯基吡啶、二甲基吡啶、2，6-二叔丁基吡啶，以及磺酰阱，例如4-甲基苯磺酰阱、4，4’-氧二(苯磺酰阱)和1，3-苯磺酰阱。铵化合物也可以被用作碱性化合物。这些碱性化合物可以单独使用或者两种或多种联合使用。
此外，吡啶衍生物、苯胺衍生物、氨基萘衍生物、其它种类的含氮杂环化合物及其衍生物也可以适合使用。
吡啶衍生物的具体例子包括2-氟代吡啶、3-氟代吡啶、2-氯代吡啶、3-苯基吡啶、2-苯基吡啶、2-甲酰基吡啶、2-(2’-吡啶基)吡啶、3-乙酰基吡啶、2-溴代吡啶、3-溴代吡啶、2-碘代吡啶、3-碘代吡啶、和2，6-二叔丁基吡啶。
苯胺化合物的具体例子包括苯胺、4-(对氨基苯甲酰基)苯胺、4-苄基苯胺、4-氯-N，N-二甲基苯胺、3，5-二溴代苯胺、2，4-二氯代苯胺、N，N-二甲基苯胺、N，N-二甲基-3-硝基苯胺、N-乙基苯胺、2-氟代苯胺、3-氟代苯胺、4-氟代苯胺、2-碘代苯胺、N-甲基苯胺、4-甲硫基苯胺、2-溴代苯胺、3-溴代苯胺、4-溴代苯胺、4-溴-N，N-二甲基苯胺、2-氯代苯胺、3-氯代苯胺、4-氯代苯胺、3-氯-N，N-二甲基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、2-甲氧基苯胺、3-甲氧基苯胺、二苯胺、2-二苯胺、邻甲苯胺、间甲苯胺、对甲苯胺、3，3’-二氨基二苯砜、4，4’-二氨基二苯砜、和4，4’-二(4-氨基苯氧基)二苯砜。
氨基萘衍生物的具体例子包括，例如，1-氨基-6-羟基萘、1-萘胺、2-萘胺、二乙氨基萘、N-甲基-1-萘胺。
其它种类的含氮杂环化合物及其衍生物包括，例如，邻二氮杂萘、3-乙酰基哌啶、哌嗪、2-甲基哌嗪、甲氨基哌嗪、哒嗪、2-氨基嘧啶、2-氨基-4，6-二甲基嘧啶、2-氨基-5-硝基嘧啶、2，4，6-三氨基-1，3，5-三嗪、吡咯、吡唑、1-甲基吡唑、1，2，4-三嗪、吲唑、苯并三嗪、喹唑啉、喹啉、3-氨基喹啉、3-溴喹啉、8-羧基喹啉、3-羟基喹啉、6-甲氧基喹啉、5-甲基喹啉、喹喔啉、噻唑、2-氨基噻唑、3，4-二氮杂吲哚、嘌呤、8-氮杂嘌呤、吲哚和中氮茚。
为达到效果，基于清洁溶液中聚合化合物，以大约0.1至1.0重量份的比例向清洗溶液中引入聚合抑制剂。
如需要，可以向根据本发明实施方案的清洁溶液中添加表面活性剂或颜料分散剂。也就是说，可以引入少量例如非离子或离子表面活性剂的分散剂和电荷控制剂。此外，也可以采用聚合物型分散剂，例如与前述分散剂具有类似特性的丙烯酸类和乙烯醇类。这些添加剂以不会使该清洁溶液的性能恶化的混合比例被采用。
接下来将参考具体实施例详细说明本发明。
此处，根据以下配方所制备的油墨的一个例子将用来说明适用于该油墨的清洁溶液。然而，本发明不应当看作受该实施例所限制。所采用的作为主要成分的聚合化合物可以随油墨的组成而改变以获得根据本发明实施方案的清洁溶液。
黄色颜料(PY-180) 5重量份分散剂(Avicia；Solsperse 32000)3重量份分散剂(Avicia；Solsperse 22000)0.3重量份聚合溶剂(DAICEL Chemicals；Celloxide 3000) 55重量份聚合溶剂(Sakamoto Yakuhin；SR-NPG) 36.7重量份这些物质被混合到一起，所得的混合物使用填充有直径为0.5mm的玻璃珠的循环砂磨机进行2小时的分散处理。然后所得的混合物使用5μm的膜滤器进行过滤以除去粗颗粒，如此形成油墨样品1。除了以PGE(苯基甘油醚；Sakamoto Yakuhin Industries)代替C3000外，重复与上述相同的过程，由此制备油墨样品2。
使用这些油墨样品进行印刷，然后根据以下方法评价清洁溶液。清洁溶液的组成将在接下来讨论的各实施例中详细说明。同时，在实施8中，使用油墨样品2，而在其它实施例中使用油墨样品1。
(1)首先，使用喷墨打印机，使用这些油墨样品进行打印以确定没有显示排放故障的喷头。
(2)在前述步骤(1)中充满油墨的打印头在60℃的温度下保存1周。
(3)使用保存的打印头再次进行打印。结果发现部分喷头显示排放故障。统计这种故障喷头的数目并记做E0。
(4)从打印头释放油墨，并将清洁溶液引入该打印机并从该打印机中释放以洗涤打印头。
(5)再次以油墨充满打印头，进行打印并统计这种显示排放故障的故障喷头的数目，该数目记做E1。
(6)计算回收系数＝(E0-E1)/E0×100(％)。基于由此获得的回收系数，如下评价该清洁溶液。如果回收系数为90％或更高，在实践中没有问题。
A100％B90％至低于100％C80％至低于90％D低于80％附带地说，在实施例7、8和9中，在步骤(4)后，打印头分别以清洁溶液充满，然后在60℃的温度下保存1周。其后，打印头进行步骤(6)以评价清洁溶液。
(实施例1)C3000和SR-NPG根据下表1中所示的配方(重量份)混合在一起，制备5种清洁溶液。每种清洁溶液根据前述步骤测定。由此得到的结果概括于下表1中。同时，常温下C3000的粘度是7.1mPa·s，SR-NPG的粘度是18.1mPa·s。
表1

含有不少于50重量份在油墨中含有的可聚合化合物中具有最低粘度的C3000的所有的清洁溶液的回收系数为90％或更高。
(实施例2)
C3000、SR-NPG和SR-GLG(甘油聚缩水甘油醚，SakamotoYakuhin Industries)根据下表2中所示的配方(重量份)混合在一起，制备5种清洁溶液。每种清洁溶液根据前述式(1)计算确定它们在常温下的粘度，并根据前述步骤测定。由此得到的结果与粘度概括于下表2中。
表2

从表2中显示的结果可以看出，粘度不超过30mPa·s的清洁溶液表现优秀的清洁能力，即回收系数高达100％。
(实施例3)C3000、PEPC(碳酸异丙烯酯丙烯醚ISP Co.，Ltd.)和DDVE(十二烷基乙烯醚ISP Co.，Ltd.)根据下表3中所示的配方(重量份)混合在一起，制备7种清洁溶液。基于聚合物手册中描述的公式，确定每种清洁溶液的溶解性参数(S2)，然后确定溶解性参数(S2)和油墨溶解性参数(S1)的差。这个差与清洁溶液测定的结果一起概括于下表3。
表3

表3清楚的表明溶解性参数(SP)的差是±2或更高，它可以达到100％的回收系数，因此能够得到良好的清洁力。
(实施例4)使用1μm的膜合式滤器(capsule filter)，循环过滤上述实施例1-1的清洁溶液，其中改变过滤时间以制备5种清洁溶液。使用Accusizer进行清洁溶液中存在的颗粒数目的计数。这样计到的颗粒数目和清洁溶液测定的结果一起概括于下表4。
表4

如表4所示，只要清洁溶液中存在的颗粒数目限于5000或更少，能够进一步提高清洁溶液的清洁力，由此达到100％的回收系数。
(实施例5)C3000和Sol 32000据下表5中所示的配方(重量份)混合在一起，制备5种清洁溶液。Sol 32000就是油墨中加入的分散剂Solperse 32000。使用每种清洁溶液，制备20000倍稀释的油墨溶液，使用Accusizer对这些稀释溶液中的每一种中存在的颗粒数目进行计数。这样计到的颗粒数目和清洁溶液测定的结果一起概括于下表5。
表5

如表5所示，只要清洁溶液中存在的颗粒数目限于5000或更少，能够进一步提高清洁溶液的清洁力。
(实施例6)C3000和Sol 32000据下表6中所示的配方(重量份)混合在一起，制备5种清洁溶液。通过使用每种清洁溶液，得到稀释10000倍的油墨溶液的样品，用以测定ξ电势。油墨和油墨稀释溶液的ξ电势通过使用ELS8000测定(Ohtsuka Denshi Co.，Ltd.)，得到它们的差。这样算出的差和清洁溶液测定的结果一起概括于下表6。
表6

如表6所示，只要ξ电势差限于10mV或更少，能够进一步提高清洁溶液的清洁力。
(实施例7)作为聚合抑制剂，将N，N-二甲基苯胺加入到根据下表7所示配方(重量份)的清洁溶液，制备4种清洁溶液。清洁溶液的测定结果概括在下表7中。
表7

如表7所示，通过加入聚合抑制剂，能够抑制清洁溶液的热劣化和随时间的变化，由此能够进一步提高清洁溶液的清洁力。
(实施例8)SR-2EG(二甘醇二环氧甘油醚Sakamonto Yakuhin Industries)、SR-NPG和PGE(苯基甘油醚Sakamonto Yakuhin Industries)据下表8中所示的配方(重量份)混合在一起，制备3种清洁溶液。同时，SR-2EG中功能基团的数目是2，PGE中功能基团的数目是1。清洁溶液的测定结果概括在下表8中。
表8

从表8可以看出，通过加入功能基团的数目是1的PGE，能够进一步提高清洁溶液的清洁能力。
(实施例9)制备二甘醇二乙醚(SR-2EG惰性的)和新戊二醇二乙醚(SR-NPG惰性的)作为惰性化合物。通过使用这些化合物，据下表9中所示的配方(重量份)制备4种清洁溶液。
表9

二甘醇二乙醚是上述通式(1)表示的化合物，其中R是下式表示的二价基团；惰性有机基团A1和有机基团A2均是乙基；n＝2；m＝1。
-O-(CH2)2-O-(CH2)2-O-此外，新戊二醇二乙醚是上述通式(1)表示的化合物，其中R是下式代表的二价基团；惰性有机基团A1和有机基团A2均是乙基；n＝2；m＝1。
-O-CH2-C(CH3)2-CH2-O-可以看出含有惰性化合物的清洁溶液能够进一步提高清洁溶液的清洁力，甚至在其储存过程中也不产生聚合胶状物质形成的杂质。
(实施例10)通过使用C3000、DMSO和MEK，根据下表10所示的配方制备多种清洁溶液。测定清洁溶液的结果一起概括于下表10。
表10

DMSO和MEK均是非聚合溶剂。当这些溶剂的含量高于50重量份时，导致清洁溶液清洁力变差。进一步，当这些溶剂的含量为100重量份时，导致清洁溶液清洁力进一步变差。可以看出，在清洗感光油墨用清洁溶液中，具有清洁力的可聚合化合物的存在是必需的。
(实施例11)使用实施例1-1的清洁溶液进行喷头的清洗，同时当清洁溶液从喷头释放时，对清洁溶液施加一个压力。结果，可能缩短清洗时间。
如上讨论，根据本发明的一个方面，提供了能够有效清洗使用感光油墨的喷墨打印头的清洁溶液。根据本发明的另一方面，提供了一种可以有效清洗使用感光油墨的喷墨打印头的清洁方法。
对本领域技术人员来说其他的优点和改进将是显而易见的。因此，本发明广义上不限于本文出现和描述的具体细节和代表性实施方案。此外，在不偏离所附权利要求及其等同物定义的总的发明概念的精神或范围内，可以进行各种改变。
权利要求
1.一种清洁喷墨打印头的清洁溶液，所述打印头通过装入包括至少两种粘度不同的可聚合化合物、光聚合引发剂和颜料的油墨进行打印，其特征在于所述清洁溶液含有不少于50重量份可聚合化合物，所述可聚合化合物选自油墨中含有的至少两种可聚合化合物并且在所述至少两种可聚合化合物中具有最低粘度，或不少于50重量份在常温下粘度为30mPa·sec或更低的可聚合化合物。
2.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于所述可聚合化合物选自单价或多价丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体、环氧基单体、氧杂环丁烷或具有选自乙烯基和丙烯基的可聚合基团的单体或低聚体。
3.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于所述可聚合化合物是环氧基单体。
4.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于所述具有最低粘度的可聚合化合物或粘度为30mPa·sec或更低的可聚合物化合物以70重量份或更高的比率使用。
5.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其包括在油墨中含有的两种至n种可聚合化合物，且常温下特性粘度ηt为30mPa·sec或更低，所述特性粘数ηt由下式(1)表示ηt＝exp(X1·1n(η1)+X2·1n(η2)+X3·1n(η3)+…+Xn·1n(ηn))式(1)其特征在于X1、X2、X3…Xn分别代表组合物中每个组分的重量比；η1、η2、η3…ηn分别代表组合物中每个组分在常温下的粘度。
6.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于当考虑被清洗的油墨的溶解性参数S1(MPa1/2)时，所述清洁溶液的溶解性参数S2(MPa1/2)限于下面式(2)表示的范围内S1-2≤S2≤S1+2式(2)。
7.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于直径不小于0.5μm的颗粒的数目限于每10cc中不大于5000。
8.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于当使用清洁溶液将被清洗的油墨稀释20000倍时，在稀释溶液中直径为0.5μm或更大的颗粒的数目限制于每10cc中为50000和更低。
9.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于当被清洗的油墨的ξ电势定义为Z1(mV)，用清洁溶液稀释的十倍至几万倍稀释油墨溶液的ξ电势定义为Z2(mV)，Z1和Z2之差不超过±10mV。
10.根据权利要求9所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于Z1(mV)和Z2(mV)的符号相同。
11.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于进一步含有聚合抑制剂。
12.根据权利要求11所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于所述聚合抑制剂选自对苯二酚、苯酚衍生物、含氧化合物和含硫化合物。
13.根据权利要求11所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于基于可聚合化合物，所述聚合抑制剂以的0.1至1.0重量份的比率混入所述清洁溶液中。
14.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于所述油墨含有具有一种可聚合功能基团的化合物，该清洁溶液也含有这种化合物。
15.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于进一步包括表面活性剂、颜料分散剂、电荷控制剂和聚合物分散剂中的至少一种。
16.根据权利要求1所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于油墨中包括的所述可聚合化合物带有一种选自乙烯基、丙烯酰基、(甲基)丙烯酰基、缩水甘油基、氧杂环丁烷和环氧乙烷的可聚合功能基团；所述清洁溶液中含有下面通式(1)表示的可聚合化合物(A1)m-R-(A2)n-m通式(1)其中R是脂族骨架、脂环骨架或含有氧原子的骨架；A1是对油墨中含有的光聚合引发剂惰性的有机基团；A2是选自对油墨中含有的光聚合引发剂惰性的有机基团、乙烯基、丙烯酰基、(甲基)丙烯酰基、缩水甘油基、氧杂环丁烷和环氧乙烷的基团；n是大于或等于2的自然数；m是1至不大于n之间的自然数。
17.根据权利要求16所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于通式(1)中的R选自下列骨架
18.根据权利要求16所述的清洁喷墨打印头的清洁溶液，其特征在于通式(1)中的A1和A2独立地选自甲基、乙基、甲氧基、乙氧基、异丙基和叔丁基。
19.一种清洁喷墨打印头的清洁方法，包括用权利要求1所述的清洁溶液装入喷墨打印机打印头内部；和从该喷墨打印机打印头的喷头释放所述清洁溶液。
全文摘要
本发明提供一种清洁通过装入油墨进行打印的喷墨打印机打印头的清洁溶液，含有至少两种粘度不同的可聚合化合物、光聚合引发剂和颜料。这种清洁溶液特征在于含有不少于50重量份可聚合化合物，其选自油墨中含有的可聚合化合物并且在这些可聚合化合物中具有最低粘度，或不少于50重量份在常温下粘度为30mPa·sec或更低的可聚合化合物。
文档编号B41J2/01GK1724260SQ2005100529
公开日2006年1月25日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年7月22日
发明者秋山良造, 后河内透, 石桥充, 大津和彦, 广木正士 申请人:东芝泰格有限公司