专利名称：：黑色墨水组合物、包含该墨水组合物的墨盒和包括该墨盒的喷墨记录装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种黑色墨水组合物、包含该墨水组合物的墨盒和包括该墨盒的喷墨记录装置。更特别地，本发明涉及一种包含具有优良耐光度和水牢度的偶氮金属络合物染料的混合物的黑色墨水组合物。本发明还涉及一种具有中性的黑色深浅层次(gradation)、高的光密度和当进行印刷时在印刷头下具有优良的去盖性能(decapperformance)的间接染料。本发明进一步涉及一种包含该墨水组合物的墨盒和包括该墨盒的喷墨记录装置。
背景技术：
：可以将多种墨水例如通过将染料溶解在含水介质或非含水介质中制备的墨水、通过将颜料分散在含水介质或非含水介质中制备的墨水，或者其中可能发生热分解的固体墨水用作喷墨印刷用的墨水。在这些墨水中，主要使用通过将染料溶解在含水介质中制备的墨水，因为这些墨水具有优良的着色性能并且没有表现出对人体和环境的危害。特别地，广泛使用其中在家里和办公室进行简单打印的喷墨打印机。已经开发了具有与银照相术同等的图像质量的喷墨打印机。为了使用于喷墨印刷的这类含水墨水长期保持它们用于优良印刷的性能，这些墨水应该满足例如耐光度、水牢度、纯度、溶解性、储存稳定性、粘度、表面张力、电导率、色强度、色调和亮度等要求，并且披露于美国专利No.5，188，664中。染料最重要的应用是用在墨水中。尽管使用许多染料，但只有几种染料满足用于喷墨印刷的要求。在过去，将用于食品、布料和纸的常规染料转化成特殊染料以用于喷墨印刷。这类染料包括作为黑色染料用于墨水中的C.I.食用黑2和具有类似于C.I.食用黑2的结构的化合物。然而，当使用这些化合物进行印刷时，产生了不清晰的深黑色(blueblack)并且水牢度不令人满意。为了将这些缺陷最小化，如美国专利No.5,053,495中4皮露的那样将C丄食用黑2的取代基转化以制得具有更中性黑和提高的水牢度的黑色染料。然而，尽管这些黑色染料由于引入了羧基而因此具有提高的水牢度，但少量染料分子渗透到含水介质中或者染料分子完全没有渗透到含水介质中。因此，由这些黑色染料形成的黑色墨水不具有优良的耐磨度和耐光度。通过使用四偶氮金属络合物染料例如德国专利公开No.19831095中披露的二偶氮金属络合物染料和C.I.直接黑62,或者美国专利No.6，749,674中披露的三偶氮金属络合物染料提供了改进的耐光度。然而，尽管偶氮金属络合物染料提供了改进的耐久性，但它们不能满足所有要求。例如，黑色墨水的颜色不是中性的，并且光密度不令人满意。另外，偶氮金属络合物染料具有低的储存稳定性、在将使用的介质中不能有效溶解，并且当在喷墨打印机中通过将染料加入墨水中而进行打印时，墨水在喷嘴表面上干燥以致于不能进行初始打印。墨水的去盖时间表示当将印刷头保持打开时在没有进行印刷的情况下喷嘴被堵塞的时间长度。喷嘴被堵塞，使得各种物质或墨水覆盖了喷嘴的表面或者染料结晶。当喷嘴被堵塞时，墨滴不能从喷嘴中喷出或者不准确地喷出，导致不良的打印图像。去盖通常被称作耐曝时间(latency)。由于在印刷中并不总是使用印刷头的所有喷嘴，因此在一定时间间隔需要进行打印机维护过程(serviceprocess)以防止产生缺陷的打印图像。然而，打印机维护过程需要消耗墨水并且降低打印速度。因此，不应该频繁地进行打印机维护过程。因此，需要墨水具有长的去盖时间。因此，需要墨水在耐光度、水牢度、溶解性、储存稳定性、颜色和光密度方面具有比常规黑色墨水更好的特性，并且还需要墨水具有喷墨印刷所需的额外特性。
发明内容本发明提供了这样一种黑色墨水组合物其包含具有优良的耐光度和水牢度的偶氮系列金属络合物染料和间接染料的混合物，其具有中性的黑色深浅层次、高的光密度且在进行印刷时在印刷头处具有优良的去盖性能。本发明还提供一种包含该黑色墨水组合物的用于喷墨印刷的墨盒。本发明还提供一种包括该用于喷墨印刷的墨盒的喷墨印刷用记录装置。根据本发明的一个方面，一种黑色墨水组合物包含偶氮金属络合物染料、间接染料和溶剂，其中该间接染料是选自以下物质的至少一种酸性蓝9、直接蓝86、直接蓝199、活性红23、酸性红52、直接红75、直接紫107、活性红180、活性红195、直4妻红227和酸性红289。该偶氮系列金属络合物染料和间接染料的混合重量比约为50:1-2:1。根据本发明的一个实施方案，该偶氮金属络合物染料是酸性黑194、活性黑8、活性黑31、直接黑62或者由下式l表示的染料其中X是化学键、-CCM!l-S02-;R'是被l、2或3个选自OH、0(d-C6)-烷基、COOM、S03M和NH2的取代基取代的笨基或萘基；R2是H、甲基或0(C广C6)-烷基；R3和R4各自独立地是H、COOM或S03M;R5是被1、2或3个选自OH、0(CrC6)-烷基、COOM、S03M、NH2、NH-芳基、NH-酰基和苯基磺基的取代基取代的苯基、萘基、吡啶基或p比哇基；和M是H、Na、K、Li、Ca/2(—价Ca)或铵离子。根据本发明的另一个实施方案，偶氮金属络合物染料和间接染料的总量为该墨水组合物的约1-10wt%。根据本发明的另一个方面，一种用于喷墨印刷的墨盒包含该墨水组合物。根据本发明的另一个方面，一种用于喷墨印刷的记录装置包括该用于喷墨印刷的墨盒。根据本发明的墨水组合物提供了具有优良的耐光度、水牢度、溶解性、储存稳定性、颜色和高光密度的黑色墨水组合物。本发明的这些和其他方面将从下面的详述中变得明显，该详述当与附图结合时披露了本发明的多个实施方案。通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施方案，本发明的以上和其他特征及优点将变得更加明显，其中图1是包含根据本发明的一个实施方案的墨水组合物的墨盒的横截面图；和图2是喷墨记录装置的立体图，其包括含有根据本发明的一个实施方案的墨水組合物的墨盒。具体实施例方式在下文中，将通过参照附图解释本发明的实施方案而更详细地描述本发明。根据本发明的一个实施方案的黑色墨水组合物包含偶氮金属络合物染料、间接染料和溶剂，其中该间接染料是以下物质的至少一种'.酸性蓝9、直接蓝86、直接蓝199、活性红23、酸性红52、直接红75、直接紫107、活性红180、活性红195、直接红227和酸性红289,其中该偶氮系列金属络合物染料和间接染料的重量比约为50:1-2:1。这些染料是本领域已知的并且可从多个来源商购获得。偶氮金属络合物染料的例子包括，但不限于单偶氮、二偶氮、三偶氮和四偶氮金属络合物染料等，并且更具体地是酸性黑194、活性黑8、活性黑31、直接黑62和由下式1表示的染料式(1)其中X是化学键、-CO-或-S02-;R'是被1、2或3个选自OH、0(C广C6)-烷基、COOM、S03M和NH2的取代基取代的笨基或萘基；R2是H、曱基或0(Q-C6)-烷基；R3和R4各自独立地是H、COOM或S03M;R5是被1、2或3个选自OH、0(d-C6)-烷基、COOM、S03M、NH2、NH-芳基、NH-酰基和苯基磺基的取代基取代的苯基、萘基、吡咬基或吡峻基；和M是H、Na、K、Li、一价Ca或铵离子。这些染料在工业中是已知的并且可从多个来源商购获得。染料的总含量由染料中溶剂的种类、墨水所需的特性等决定。然而，一般而言，染料的总量优选为喷墨墨水组合物的约1-10wt%,更优选约2-7wt%。当染料的总量小于lwt。/。时，不能获得所希望的光密度。当染料的总量大于10wto/。时，溶解的染料被提取出，由此具有低的储存稳定性。单独包含偶氮金属络合物染料的墨水具有提高的耐久性，然而该墨水不具有中性黑色调和优良的光密度。黑色能够具有例如红色、绿色、黄色和蓝色的色调。没有这些色调的黑色墨水被认为是中性的。当黑色的色调是中性时，能够获得高质量的图像。另外，具有高光密度的黑色墨水在黑-白分级中能够表现出更多的变化，由此能够获得高质量的图像。根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物通过将偶氮金属络合物染料与间接染料混合能够中和这类偶氮金属络合物染料的色调，由此具有中性的黑色调。因此，显著提高了该黑色墨水组合物的光密度。另外，当在喷墨打印机中通过将偶氮金属络合物染料施用在墨水中而进行打印时，墨水在喷嘴的表面上干燥，因此不能进行初始打印，就是说墨水的去盖时间短。然而，根据本发明的一个实施方案，将结构不同于偶氮金属络合物染料的间接染料加入墨水中，由此防止了偶氮金属络合物染料容易聚集或结晶。因此提高了墨水的去盖性能。根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物可以进一步包含表面活性剂。该表面活性剂是阳离子、阴离子或非离子表面活性剂并且优选是非离子表面活性剂，因为其具有优良的微泡性能(vesicularproperty),优选的非离子表面活性剂是具有炔属乙氧基化的二醇结构的得自于AirProductsandChemicalsInc.的SURFYNOL⑧系列、具有壬基酚乙氧基化物结构的得自于UnionCarbideCorporation的TERGITOL②系列，和具有聚氧乙蜂脱水山梨糖醇脂肪酸酯的Tween系列等等。在一个实施方案中，使用这些非离子表面活性剂的至少一种。表面活性剂的数量优选为黑色墨水组合物的约0.05-3wt°/。。当表面活性剂的数量小于约0.05wt。/。时，黑色墨水组合物的表面张力非常高，以致于该黑色墨水不能渗透到纸中。当表面活性剂的数量大于约3wt。/。时，当从喷嘴中喷射墨水时墨水泄漏到喷嘴的表面，因此可能中断喷射。另外，根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物包含水作为溶剂。水优选为去离子水，但不限于此。水的数量为黑色墨水组合物的约10-98wt%,更优选约40-95wt%。当水的数量小于约10wt。/o时，黑色墨水组合物的粘度增加，使得喷射性能降低。当水的数量大于约98wt。/。时，墨水的表面张力过度增加，使得当在常用纸或特殊纸等上进行打印时，墨水特性例如渗透性、成点能力(dotformingcapability)和打印图像在印刷介质上的千燥性能不好。除了如上所述作为溶剂的水之外，根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物可以进一步包含含水有机溶剂。含水有机溶剂的数量为黑色墨水组合物的约1-40wt%。当含水有机溶剂的数量小于约lwt。/。时，墨水表面张力过度增加，使得当在常用纸或特殊纸等上进行打印时，墨水特性例如渗透性、成点能力和打印图像在印刷介质上的干燥性能不好。当含水有机溶剂的数量大于约40wt。/。时，墨水组合物的粘度过度增加，使得喷射性能降低。含水有机溶剂的例子包括脂族一元醇、脂族多元醇和脂族多元醇衍生物。当加入含水有机溶剂时，水和含水有机溶剂的重量比约为1:0.02-1。当含水有机溶剂与水的重量比小于约0.02时，墨水表面张力过度增加，使得墨水特性例如渗透性、成点能力和打印图像在印刷介质上的干燥性能不好。当含水有机溶剂与水的重量比大于约1时，黑色墨水组合物的粘度过度增加，使得喷射性能降低。本发明的当前实施方案中的脂族一元醇通过调节黑色墨水组合物的表面张力，提高了渗透性、成点能力和打印图像在印刷介质上的千燥性能。另外，本发明的当前实施方案中的脂族多元醇和其衍生物不容易蒸发并且降低了黑色墨水组合物的水点，由此提高了黑色墨水组合物在低温下的储存稳定性，防止了喷嘴被堵塞。脂族一元醇的例子包括Q-Cu)低级醇，例如曱醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇和叔丁醇，和其混合物。优选地，一元醇是乙醇、异丙醇或正丁醇。另外，脂族多元醇的例子包括亚烷基二醇例如乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇、丁二醇和甘油。其他的脂族多元醇包括聚亚烷基二醇例如聚乙二醇和聚丙二醇；硫代二甘醇；和其混合物。另外，脂族多元醇衍生物的例子包括脂族多元醇的低级烷基醚和脂族多元醇的低级羧酸酯。更具体地，脂族多元醇的低级烷基醚可以是乙二醇二曱醚。脂族多元醇的低级羧酸酯可以是乙二醇二乙酸酯。除了上述组分之外，根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物可以进一步包含常规用于墨水组合物中的添加剂，例如粘度控制剂、pH调节剂、防腐剂、螯合剂等。除了用于喷墨印刷的墨盒之外，根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物还可用于调色剂组合物、各种涂料、涂覆液等，且其应用不受具体限制。优选地，该黑色墨水组合物可用于采用阵列头(arrayhead)的喷墨打印机墨盒中。阵列型喷墨打印机采用多个芯片在高速下打印，与打印的同时一个芯片移动的梭型喷墨打印机不同，这使得当使用根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物时，能够提高记录装置的处理能力并且能够有效地进行打印。本发明提供了一种包含根据本发明的当前实施方案的黑色墨水组合物的喷墨印刷用墨盒。在下文中，将参照图1更详细地描述根据本发明的一个实施方案的用于喷墨印刷的墨盒。图1是包含根据本发明的一个实施方案的墨水组合物的墨盒100的橫截面图。参照图1，根据本发明的当前实施方案的用于喷墨印刷的墨盒100包括墨盒主体110,该主体包括墨水供料罐112、覆盖墨水供料罐112顶部的内罩114、以预定的间隙与内罩114隔开以封装墨水供料罐112和内罩114的外罩116。墨水供料罐112被垂直的隔墙123分成第一腔室124和第二腔室126。墨水通道128形成于第一腔室124与第二腔室126之间的垂直隔墙123的底部。第一腔室124装有#4居本发明的一个实施方案的黑色墨水组合物，第二腔室126装有海绵和黑色墨水组合物。通风孔126a形成于内罩114上以给第二腔室126通风。过滤器140设置在第二腔室126的底部，并且将墨水中的杂质和微小泡沫过滤以防止印刷头130的喷嘴堵塞。吊钩142形成于过滤器140的边缘并JL与在竖管132的顶部相连。当记录装置工作时，储存在第一腔室124和第二腔室126中的根据本发明的实施方案的黑色墨水组合物以小液滴形式通过印刷头130的喷嘴喷射到印刷介质上。本发明还提供一种包括用于喷墨印刷的墨盒的喷墨印刷用记录装置。在下文中，将参照图2更详细地描述根据本发明的一个实施方案的用于喷墨印刷的记录装置。图2是喷墨记录装置5的立体图，其包括含有根据本发明的一个实施方案的黑色墨水组合物的墨盒11。参照图2，根据本发明的当前实施方案的喷墨记录装置5包括墨盒11,该墨盒11包含含有偶氮金属络合物染料、间接染料、溶剂和表面活性剂的黑色墨水组合物。喷墨记录装置5的盖8通过铰链与喷墨记录装置5的主体13相连。可移动的插销10的啮合部分穿过孔7伸出。可移动的插销10与固定插销9啮合。当将盖8关闭时，固定插销9与盖8的内側连接。在对应于穿过孔7伸出的可移动插销10的啮合部分的区域中，盖8具有凹陷14。墨盒11被设置成使得墨水能够被喷射到在墨盒11下通过的纸3上。如上所述，本发明提供一种黑色墨水组合物、包含该黑色墨水组合物的用于喷墨印刷的墨盒，和包括该墨盒的用于喷墨印刷的记录装置。该黑色墨水组合物包含具有优良的耐光度和水牢度的偶氮金属络合物染料和间接染料的混合物，并且具有中性的黑色深浅层次、高的光密度且当进行印刷时在印刷头处具有优良的去盖性能。将参照以下实施例更详细地描述本发明。以下实施例仅仅用于说明的目的，不意在限制本发明的范围。实施例通过使用混合机将以下实施例1-5中列出的材料充分混合而制备根据实施例1-5的墨水组合物。在25。C下使用Brookfield粘度计测量粘度，并且在25。C下使用KrussK-12张力计(Wilhelmy板方法)测量表面张力。实施例1C丄酸性黑194C.I.酸性蓝9C丄活性红23甘油二甘醇非离子表面活性剂Corporation)水(去离子水)4.5wt%0.4wt%0.6wt%10wt%8wt%1.5wt%(产余量:Surfyno1440，AirProducts实施例2C.I.活性黑8C.I.直接红75甘油二甘醇乙二醇非离子表面活性剂水(去离子水)4.3wt%0.6wt%9wt%6wt%2wt%0.8wt%(产品Tween20,AldrichCorporation)余量实施例3C丄活性黑31C丄直接蓝86二甘醇乙二醇非离子表面活')4.2wt0/o0.7wt%9wt%7wt%W0.9wt%(产品Surfyno1465,AirProductsCorporation)水(去离子水)余量实施例4式1的偶氮金属络合物染料SF，ClariantCorporation)C.I.直接蓝86C丄直接红227甘油二甘醇乙二醇非离子表面活性剂水(去离子水),lwt%(产品DuasynjetBlackNB0.4wt%0.6wt%7wt%6wt%5wt%0.8wt%(产品Tween40，AldrichCorporation)余量实施例5C丄直接黑624.4wt%C.I.酸性红520.5wt%甘油4wt%二甘醇5wt%乙二醇7wt%非离子表面活性剂0.5wt/。Corporation)水(去离子水)余量产品TergitolNP-30,UnionCarbide通过使用混合机将以下比较例1-5中列出的材料充分混合而制备根据比较例1-5的用于喷墨印刷的墨水组合物。比專交例1一5.5wt%10wto/o8wt%1.5wt%(产品Surfyno歸，AirProductsC.I.酸性黑194甘油二甘醇非离子表面活性剂Corporation)水(去离子水)余量比净交例2C丄活性黑8甘油二甘醇乙二醇非离子表面活性剂水(去离子水)4.9wt0/o9wt%6wt%2wt%0.8wt%(产余量:Tween20,AldrichCorporation)比较例3C丄活性黑314.9wt%二甘醇9wt%乙二醇7wt%非离子表面活性剂0.9wt%Corporation)水(去离子水)余量(产品Surfyno1465,AirProducts比较例4式1的偶氮金属络合物染料ClariantCorporation)甘油二甘醇乙二醇非离子表面活性剂水(去离子水)6.1wt%(产品:DuasynjetBlackNB7wt%6wt%5wt%0.8wt%(产品Tween40，AldrichCorporation)余量比專交例5C丄直接黑624.9wt%甘油4wt%二甘醇5wt%乙二醇7wt0/o非离子表面活性剂0.5wt%(产品TergitolNP-30,UnionCarbideCorporation)水(去离子水)余量耐曝时间评价采用在评价期间没有被转换成维护墨盒的SamsungMJC-3300P打印机以下列方式测量耐曝时间(去盖时间)。在评价之前打印喷嘴检验图案以确定墨水从所有喷嘴中喷出。当印刷头一次移动穿过纸张的宽度时，打印51根垂直线。当墨滴从所有喷嘴中喷出时形成每一条垂直线，因此垂直线具有相应于墨滴的宽度。在预定的耐曝时间之后，通过最初由每一喷嘴喷出的墨滴形成第一垂直线。在逐渐增加的1、2、3、4,,5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500和600秒的时间间隔下重复打印图案。其中在没有错误的情况下打印出第一垂直线的最长时间间隔为去盖时间。表1<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>表2<table>complextableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>从表1和2的结果可以看出，当将根据实施例1-5的墨水组合物用于喷墨印刷时，所有墨水组合物具有优良的光密度、去盖时间和打印图像。即是说，与根据比较例1-5的没有使用任何间接染料的墨水组合物相比，根据实施例1-5的墨水组合物具有高的光密度和在印刷期间在印刷头处具有优良的去盖性能。根据本发明的黑色墨水组合物包含具有优良的耐光度和水牢度的偶氮金属络合物染料和间接染料的混合物，具有中性的黑色深浅层次、高的光密度和当进行印刷时在印刷头处具有优良的去盖性能。尽管已经参照其示例性实施方案特别地示出和描述了本发明，但本领域那些普通技术人员应当理解的是，只要不偏离由下面的权利要求书定义的本发明的精神和范围，可以在其中作出形式和细节的各种改变。权利要求1.一种黑色墨水组合物，其包含偶氮金属络合物染料、间接染料和溶剂，其中该间接染料是以下物质的至少一种酸性蓝9、直接蓝86、直接蓝199、活性红23、酸性红52、直接红75、直接紫107、活性红180、活性红195、直接红227和酸性红289，其中偶氮金属络合物染料和间接染料的重量比约为50∶1-2∶1。2.权利要求1的黑色墨水组合物，其中该偶氮金属络合物染料是酸性黑194、活性黑8、活性黑31、直接黑62或者由下式1表示的染料其中X是化学键、-0>或-802-;R'是被1、2或3个选自OH、O(C广Q)-烷基、COOM、S03M和NH2的取代基取代的苯基或萘基；R2是H、曱基或O(C广Q)-烷基；R3和R4各自独立地是H、COOM或S03M;R5是被1、2或3个选自OH、0(C广C6)-烷基、COOM、S03M、NH2、NH-芳基、NH-酰基和苯基磺基的取代基取代的苯基、萘基、吡啶基或吡唑基；和M是H、Na、K、Li、一价Ca或铵离子。3.权利要求1的黑色墨水组合物，其中偶氮金属络合物染料和间接染料的总量为该黑色墨水组合物的约1-10wt%。4.权利要求1的黑色墨水组合物，其进一步包含表面活性剂。5.权利要求4的黑色墨水组合物，其中表面活性剂是选自炔属乙氧基化二醇、壬基酚乙氧基化物和聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯的至少一种，其中表面活性剂的量为该黑色墨水组合物的约0.05-3wt%。6.—种包含根据权利要求1的黑色墨水组合物的喷墨印刷用墨盒。7.—种包括权利要求6的喷墨印刷用墨盒的喷墨印刷用记录装置。全文摘要一种黑色墨水组合物包含具有优良的耐光度和水牢度的偶氮金属络合物染料和间接染料的混合物。该墨水组合物具有中性的黑色深浅层次、高的光密度且当进行印刷时在喷墨打印机的印刷头处具有优良的去盖性能。还提供了一种包含该黑色墨水组合物的用于喷墨印刷的喷墨墨盒，和一种包括该墨盒的用于喷墨印刷的记录装置。文档编号C09D17/00GK101096477SQ20071000587公开日2008年1月2日申请日期2007年2月28日优先权日2006年6月27日发明者喆咸,朴孝根,柳承旼申请人:三星电子株式会社