与含颜料和胶乳的喷墨油墨一起使用的含磷酸盐/酯的表面活性剂的制作方法

专利名称：与含颜料和胶乳的喷墨油墨一起使用的含磷酸盐/酯的表面活性剂的制作方法
与含颜料和胶乳的喷墨油墨一起使用的含磷酸盐/酯的表
面活性剂背景喷墨打印成为将图像记录在各种介质表面(特别是纸)上的流行方式有几个原 因。其中一些理由包括低打印机噪音、高速记录能力和多色记录。而且，对于消费者来说 可以以较低的价格获得这些优点。尽管人们在喷墨打印技术方面已经取得重大进步，但是 伴随这些进步，消费者在比如更高的速度、更高的分辨率、形成全色图像、更高的稳定性等 方面的需求也提高了。由于开发新型喷墨油墨，评价油墨时连同打印表面或基底需要考虑 几种传统的性质。这些性质包括表面上的图像边缘清晰度和光学密度、黑色向彩色的渗墨 (bleed)控制、油墨在基材上的干燥时间、对基材的附着作用、油墨液滴位置不漂移、所有油 墨点的到位性、干燥后油墨的耐水性和对其它溶剂的耐受性、长期储存稳定性、和不发生腐 蚀或喷嘴堵塞的长期可靠性。尽管以上的性质提供了要达到的目标，但是要满足所有以上 性质仍有困难。为了满足以上一项性质而包括一种油墨成份经常会阻止获得另一项性质。 因此，大多数用于喷墨打印机的市售油墨采取折中办法，其意图是至少充分照顾到上面列 出的所有要求。需要实现的喷墨打印系统的一些性质涉及喷嘴正常状况、结垢状况和油墨输出 量。关于这些，获得可接受的打印质量同时保持可接受的打印可靠性和喷嘴正常状态是喷 墨打印工业中一直存在的难题。因此，仍然需要进行研究，以开发一种油墨制剂，该制剂能 够进行精确地打印，具有可接受的耐久性而没有过度的堵塞或孔结垢问题。发明详述在揭示和描述本发明之前，应该理解，本发明不局限于本文揭示的具体结构，工艺 步骤或材料，而是延伸到相关领域普通技术人员认识到的其等同物。还应理解，文中使用的 术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的，不起限制作用。在说明和要求保护本发明的过程中，将依据以下定义使用以下术语。应注意，除非上下文另外清楚地说明，否则在本说明书和所附权利要求中使用的 单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代物。因此，例如，引用“一种油墨”包括引 用一种或多种此类油墨，引用一种“颜料”包括引用一种或多种颜料，引用“该油墨组”包括 引用一种或多种油墨组。如文中使用的，“液体载剂”或“油墨载剂”指其中分散了或溶解了着色剂以形成油 墨的液体流体。液体载剂是本领域熟知的，可以根据本发明的实施方式使用各种油墨载剂。 这些液体载剂可以包括各种不同试剂的混合物，包括但不限于表面活性剂、有机助溶剂、缓 冲剂、杀生物剂、粘度调节剂、掩蔽剂、稳定剂和/或水。在一些实施方式中，液体载剂也可 以携带其它添加剂，诸如胶乳微粒和聚合物。如文中使用的，“油墨”指单独一种含有至少一种着色剂的液体载剂，依据本发明 的实施方式，一些油墨可包含颜料和胶乳。如文中使用的，“胶乳”、“胶乳聚合物”或“胶乳颗粒”指由各单体合成的聚合物，所 述单体可分散在液体载剂中形成胶乳分散体。术语“胶乳”通常指液体和分散在液体中的聚合物颗粒。但是，当将胶乳配制到油墨中时，所述液体变成油墨液体载剂中的一部分，因 此，可以基于保持分散在液体载剂中的胶乳颗粒或胶乳聚合物固体来描述胶乳聚合物。胶 乳不包括完全溶解在液体载剂中的聚合物。 如文中所用的，“颜料”指通常基本不溶于所用的液体载剂的着色剂颗粒。颜料可 使用单独的分散剂进行分散，或者可以是自分散的，具有附着在颜料表面上的分散剂。如文中使用的，“自分散的”通常指已经被分散剂官能化的颜料，例如通过分散剂 化学附着在颜料表面上来将颜料官能化。分散剂可以是小分子或聚合物或低聚物。可以使 分散剂附着在这种颜料上，以使颜料的外壳具有电荷，从而产生排斥作用，减少液体载剂内 颜料颗粒的团聚。文中所用的术语“约”是为了赋予数值范围端点灵活性，对于给定的数值，可以“略 高于”或“略低于”所述端点。该术语的灵活程度可以由特定的变量表示，应该在本领域技 术人员根据经验和文中所述的相关内容能认识到的范围内。为了简便起见，文中所用的多个物件、结构元件、组成元素和/或材料可以用一个 通用的列表表示。但是，这些列表应理解为如同列表中的每个成员均单独认定为独立且唯 一的成员。因此，除非有相反提示，否则，该列表中任何单独的成员都不能仅仅根据它们出 现在共群中而理解为实际上等同于相同列表中的任何其它成员。可以以范围形式表示或给出浓度、数量和其它用数字表示的数据。应该理解，使用 这种范围形式只是为了方便和简洁，应该灵活地将其解释成不仅包括作为范围界限明确列 举的数值，而且包括所有包含在该范围内的单个数值或子范围，就如同各数值和子范围都 已明确列举。例如，“约1重量％至5重量％ ”的数值范围应理解为不仅包括明确表示的约 1重量％至5重量％的数值，还包括在所述范围内的单个数值和子范围。因此，在该数值范 围内包括单独的数值如2、3. 5和4，以及子范围如1-3、2-4和3_5等。相同的原理适用于仅 仅陈述了一个数值的范围。此外，无论所描述的范围或特征的宽度如何，这种解释都适用。依据此方面，已经认识到包含胶乳微粒的用颜料着色的喷墨油墨可能堵塞内部油 墨通道、喷射室或喷嘴，结果由于油墨流动不畅或液滴喷射受阻而导致电阻器结垢，这种现 象可以通过在喷墨油墨制剂中引入含磷酸盐/酯的表面活性剂来减轻。同样已经发现含有 颜料和胶乳或其它分散的聚合物的油墨往往由于聚合物粘合剂或颜料在电阻器上的累积 而造成电阻器的结垢，结果造成打印头寿命缩短，在打印头寿命的早期打印质量下降。引入 含磷酸盐/酯的表面活性剂可以改善，甚至基本消除聚合物在打印头孔累积导致的堵塞以 及/或者由于任一过程中含胶乳的油墨引起的电阻器的结垢，从而延长携带这种油墨的普 通喷墨笔(特别是热喷墨笔)的寿命。不受限于任何特定的理论，存在这样的看法，加入含 磷酸盐/酯的表面活性剂会导致胶乳微粒从液体载剂中分离的颗粒_油墨载剂分离现象， 这是一种通常仅仅对于某些颜料颗粒并且仅仅在非喷射阶段或低负载循环时才能看到的 过程，此时可以明显观察到水从喷嘴中蒸发。该分离行为防止或减轻了胶乳微粒在打印头 喷嘴、内部油墨通道或喷射室中不利的迁移、富集和扰动，从而在包括这些表面活性剂时有 助于使液滴的喷射不受阻碍，改善观察到的喷嘴的正常状况。另选或另外地，含磷酸盐/酯 的表面活性剂可能直接干扰聚合物颗粒或颜料颗粒的沉积，在不受阻碍的油墨流动和喷射 过程中在热喷墨电阻器上形成膜，导致结垢和液滴喷射性质的下降。因此，喷墨油墨可包含以固体计0. 1_10重量％的颜料、以固体计0. 1-15重量％的胶乳和0. 01-3重量％的含磷酸盐/酯的表面活性剂。在另一个实施方式中，具有增强的喷墨构造可靠性并能长时间打印的方法包括将 喷墨油墨喷射到介质基材上。喷墨油墨可包含以固体计0.1-10重量％的颜料、以固体计 0. 1-15重量％的胶乳和0. 01-3重量％的含磷酸盐/酯的表面活性剂。可以对喷射方式加 以选择，使得油墨基本不会造成喷嘴堵塞和/或相关的电阻器结垢。尽管在这些实施方式中该油墨都可以从各种不同类型的喷墨构造中作为明确的 物质喷出，但是在喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴从热喷墨打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/ 喷嘴之前的初始喷射相比，至少80%的液滴重量得以保持。这些测量可基于孔径(orifice size)约20微米(基于横跨孔的最长距离，例如当孔为圆形时是直径的长度)的打印头，或 者可基于约11-12纳克(ng)的初始液滴重量。在另一个实施方式中，当喷墨油墨以4亿液 滴/喷嘴从热喷墨打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少90% 的液滴重量得以保持。要强调的是，这些数值和测试方案不以任何方式限制本发明的喷墨 油墨进行喷射的方式。这些数值仅仅说明可以用于确定喷墨油墨是否符合本发明所述的标 准的测试方案。例如，本发明的油墨可以从热喷墨构造或压电喷墨构造中喷射。特别适用 的示例性孔径包括10-40微米，但是在该范围之外的孔径也是合适的。用于本发明油墨的 示例性液滴重量(喷射时)可以为2-40纳克，但是在该范围之外的液滴重量也是合适的。 因此，上述参数“20微米孔径”和/或“约11-12纳克”仅仅是为了说明测试方案，用于确定 喷墨油墨的性能特征，这在实施例中将进一步阐述。还应注意，在确定喷嘴状况是否正常时，液滴速率变化也是有价值的。因此，在各 实施方式中，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少75%的液滴速率得以保持； 与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少80%的液滴速率得以保持；或者通常，与 喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少90%的液滴速率得以保持。尽管本发明所述的油墨的测试是使用具有尺寸为20微米的打印喷嘴的热喷墨构 造进行的，但是也可以使用其它尺寸的喷嘴，例如5-100微米，或者10-40微米。而且，也可 以使用各种常用于热喷墨构造的打印温度，获得可接受的结果。还应注意，在这些实施方式中，颜料含量还可以为0. 5-5重量％，胶乳固体含量可 以为2-8重量％，以及/或者含磷酸盐/酯的表面活性剂的含量可以为0. 3-1重量％。依据本文所述的实施方式，本文提供了适用于各种喷墨油墨、打印方法等的各种 细节。因此，一个具体实施方式
的讨论与本发明中其它相关实施方式的讨论相关并为此提 供支持。颜料可用于本发明实施方式的颜料包括自分散颜料和常规分散颜料，例如用不与表面 共价连接的单独的分散剂分散的颜料。如果是自分散颜料，则分散剂通常以前体形式制备， 然后将前体附着到颜料上，从而化学改性颜料的表面。在一个实施方式中，可以使用各种前 体材料将分散剂附着到颜料上，例如对氨基苯甲酸、间苯二甲酸、三羧酸、羧酸基、磺酸基、 磷酸根、它们的低聚物、聚合物和异构体。如同本领域技术人员已知的，也可以使用其它前 体附着到颜料上。如文中间接提到的，在本发明的实施方式中可使用颜料着色剂。具体而言，如果 使用黑色，则黑色颜料可以是任何提供可接受的光学密度和打印性质的商购黑色颜料。这种黑色颜料可以由各种已知的方法来生产，诸如槽法、接触法、炉法、乙炔法或热法，也 可以从卡博特(Cabot)公司、哥伦比亚化学公司(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)等厂商购买。例如，可商购的炭黑颜料包括色黑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，和特种黑，包括 4A，4，5，6， 550，350，250 ；BPl 100，BP900, BP800, Ml 100，M900, M800，莫尼驰 1400 (MonarchHOO)，莫尼 驰 1300 (Monarch 1300)，莫尼驰 1100 (Monarch 1100)，莫尼驰 1000 (Monarch 1000)，莫尼 驰 900 (Monarch 900)，莫尼驰 880 (Monarch 880)和莫尼驰 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，以及它们的组合。除了黑色之外，也可以使用其它颜料着色剂，例如青色、品红色、黄色、蓝色、橙色、绿 色、粉红色等。合适的有机颜料包括例如偶氮颜料，包括重氮颜料和单偶氮颜料；多环颜料 (例如酞菁颜料，诸如酞菁蓝和酞菁绿，茈颜料，皮尔同(perynone)颜料，蒽醌颜料，喹吖啶酮 颜料，二噁嗪颜料，硫靛颜料，异吲哚啉酮颜料(isoindolinone pigments)，皮蒽酮颜料、和喹 诺酞酮(quinophthalone)颜料；不溶的染料螯合物(例如，碱性染料型螯合物和酸性染料型 螯合物)；硝基颜料；亚硝基颜料；蒽嵌蒽醌颜料，例如PR168，等等。酞菁蓝和酞菁绿的典型 例子包括铜酞菁蓝、铜酞菁绿及其衍生物(颜料蓝15和颜料绿36)。喹吖啶酮的典型例子包 括颜料橙48，颜料橙49，颜料红122，颜料红192，颜料红202，颜料红206，颜料红207，颜料红 209，颜料紫19和颜料紫42。蒽醌的典型例子包括颜料红43，颜料红194，颜料红177，颜料红 216和颜料红226。茈的典型例子包括颜料红123，颜料红149，颜料红179，颜料红190，颜料 红189和颜料红224。硫准靛(thioindigoids)的典型例子包括颜料红86，颜料红87，颜料 红88，颜料红181，颜料红198，颜料紫36和颜料紫38。杂环黄的典型例子包括颜料黄1，颜 料黄3，颜料黄12，颜料黄13，颜料黄14，颜料黄17，颜料黄65，颜料黄73，颜料黄74，颜料黄 90，颜料黄110，颜料黄117，颜料黄120，颜料黄128，颜料黄138，颜料黄150，颜料黄151，颜料 黄155和颜料黄213。这些颜料可以粉末、压饼或分散体形式从许多来源购得。通常，本发明颜料的尺寸可以是约5纳米至约10微米，一方面，可以是10纳米至 约500纳米，但是如果颜料能保持分散并提供适当的打印性质，可以使用此范围外的尺寸。胶乳胶乳包括胶乳微粒和胶乳微粒分散在其中的水性介质。更具体地，胶乳是包含液 体(例如水和/或其它液体)和粒度为20纳米至500纳米(通常为100纳米至300纳米) 的聚合物微粒的液体悬浮液。通常，在该液体中聚合物微粒的含量为0. 5重量％至20重 量％，但是最终油墨中胶乳固体的浓度也与本申请的内容相关。这类聚合物微粒可包含大 量通常无规聚合、也可以是交联的单体。另外，在一个实施方式中，胶乳组分的玻璃化转变 温度约为-20°C至+100°C。通常，在本发明油墨中可使用任何商购的胶乳聚合物，包括自分散的和官能化的 胶乳聚合物。可使用已知的任何乳液聚合技术来制备胶乳聚合物，其中将共聚单体分散在不连续的乳液相中进行聚合。通常使用的单体包括丙烯酸乙酯；甲基丙烯酸乙酯；丙烯酸 苄酯；甲基丙烯酸苄酯；丙烯酸丙酯；甲基丙烯酸丙酯；丙烯酸异丙酯；甲基丙烯酸异丙酯； 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；丙烯酸羟乙酯；甲基丙烯酸羟乙酯； 丙烯酸羟己酯；甲基丙烯酸羟己酯；丙烯酸羟基十八烷基酯；甲基丙烯酸羟基十八烷基酯； 甲基丙烯酸羟基月桂酯；丙烯酸羟基月桂酯；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；乙二醇二环戊基醚丙烯 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 酸环己酯；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；丙烯酸异丁酯；甲基丙烯酸异丁酯；丙烯 酸2-乙基己酯；甲基丙烯酸2-乙基己酯；丙烯酸异辛酯；和甲基丙烯酸异辛酯。本申请中所用的胶乳可通过胶乳乳液聚合制备，在一个实施方式中，胶乳的重均 分子量为10，OOOMw至5，000，OOOMw。该范围仅仅是示例性的，可以为更宽的范围。可形 成共聚物，包括嵌段共聚物，无规组装共聚物，包含交联剂的共聚物，等等。通常，共聚物是 无规组装共聚物，但是也可以使用各种聚合物的亚类，例如核壳聚合物，各种玻璃化转变温 度，表面酸基团，交联，等等。应注意，本发明的目的不是描述可使用的所有不同类型的胶 乳。因此，这些胶乳的说明不应被认为限制了可使用的分散的聚合物的类型。应注意，胶乳(包括胶乳微粒和液相)的制备以及包含胶乳的喷墨油墨的制备可 按照许多不同的方式进行。在一个实施方式中，胶乳的液相可与油墨的液体载剂混合，形成 包含胶乳微粒和着色剂的改性的液体载剂。当着色剂是自分散的或常规分散的颜料时，当 决定实现喷射性所需的相对量时，可以考虑胶乳微粒和颜料的总固体含量。液体载剂依据本发明的实施方式，液体载剂包括含磷酸盐/酯的表面活性剂。可存在的其 它组分包括水、有机助溶剂、其它表面活性剂、杀生物剂、掩蔽剂等。关于含磷酸盐/酯的 表面活性剂，磷酸盐/酯表面活性剂可以是脂肪醇烷氧基化物的磷酸酯。在一个实施方式 中，表面活性剂可以是单酯和二酯的混合物，可任选的具有50-150的酸值。在另一个实施 方式中，含磷酸盐/酯的表面活性剂可以是Crodafos系列。具体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、单磷酸C9-C15烷基酯、癸基聚氧乙烯(4) 醚磷酸酯，和它们的混合物。其它具体的例子包括商品名Crodafos N3A, Crodafos N3E、 Crodafos N10A、Crodafos HCE> Crodafos SG、Arlantone Map 950、Monofax 831、Monofas 1214、Monalube215 和 Atlox DPI3/6 关于表面活性剂的更具体的方面，喷墨油墨组合物可基本上不含除了含磷酸盐/ 酯的表面活性剂以外的表面活性剂。然而，某些第二表面活性剂也可以使用，包括标准的水 溶性表面活性剂，诸如烷基聚环氧乙烷、烷基苯基聚环氧乙烷、聚环氧乙烷(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剂、含氟表面活性剂和它们的混合物。在一个具体实施方式
中，含氟表面活性剂可用作第二表面活性剂。在另一个实施方式中，可以使用仲醇乙氧基化表面活性 剂。如果使用第二表面活性剂，则其含量是喷墨油墨组合物的0. 001重量％至10重量％， 在一个实施方式中，其含量是0. 001重量％至0. 1重量％。在本文所述的喷墨油墨中，适合使用的助溶剂包括水和水溶性有机助溶剂。这种 水溶性有机助溶剂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、内酰胺、甲酰胺、乙酰胺、长链醇、乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇、丙三醇、双丙 甘醇、乙二醇丁基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、酰胺、醚、羧酸、酯、有机硫醚、有机亚砜、砜、醇衍 生物、卡必醇、丁基卡必醇、溶纤剂、醚衍生物、氨基醇和酮。例如，助溶剂可包括具有30或 不到30个碳原子的脂族伯醇、具有30或不到30个碳原子的芳族伯醇、具有30或不到30 个碳原子的脂族仲醇、具有30或不到30个碳原子的芳族仲醇、具有30或不到30个碳原子 的1，2-二醇、具有30或不到30个碳原子的1，3-二醇、具有30或不到30个碳原子的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)烷基醚的高级同 系物、聚(丙二醇)烷基醚、聚(丙二醇)烷基醚的高级同系物、内酰胺、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。优选用于实施本发明的助溶剂的具体例子 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)、 利普伲克乙氧基化的丙三醇7(EG-7)、2-甲基-2，4-戊二醇、2-甲基_1，3-丙二醇、2-乙 基-2-羟甲基-1，3-丙二醇、二甘醇、3-甲氧基丁醇、丙二醇单丁醚、1，3- 二甲基-2-咪唑 啉酮，和它们的衍生物。可以加入助溶剂以便减小油墨中水的蒸发速率，从而最大程度地减 小堵塞或油墨的其它性质如粘度、PH、表面张力、光学密度和打印质量。水溶性有机助溶剂 的总浓度约为5重量％至50重量％。在一个实施方式中，当使用多种助溶剂时，各助溶剂 的含量通常为喷墨油墨组合物的约0. 5-20重量％。也就是说，溶剂可以任何浓度存在于喷 墨油墨组合物中。具体而言，在与至少一种仲醇乙氧基化物和至少一种含氟表面活性剂一 起使用时，溶剂如2-吡咯烷酮及其衍生物的浓度对于促进胶乳在乙烯基介质上形成耐用 膜非常重要。在一个实施方式中，喷墨油墨组合物可包含2-吡咯烷酮或其衍生物以及润湿 溶剂如2-甲基1，3-丙二醇。换言之，喷墨油墨可包含含有多种溶剂的液体载剂，多种溶剂 中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物、润湿剂如2-甲基-1，3-丙二醇 中的一种或多种组成的溶剂体系。也可以任选地在本发明的喷墨油墨组合物中使用各种缓冲剂。典型的缓冲剂包括 例如pH控制溶液，例如碱金属的氢氧化物和胺，诸如氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾；柠檬 酸；胺，例如三乙醇胺、二乙醇胺和二甲基乙醇胺；和其它碱性或酸性组分。如果使用缓冲 剂，则其在喷墨油墨组合物中的含量通常小于约10重量％。本发明的另一方面，可以使用各种杀生物剂来抑制不希望的微生物生长。合适的 杀生物剂的几个非限制性的例子包括苯甲酸盐、山梨酸盐、商业产品如NUOSEPT、UCARCIDE、 VANCIDE、PROXEL和其它已知的杀生物剂。通常，这种杀生物剂的含量小于喷墨油墨组合物 的约5重量％，通常约为0. 05重量％至2重量％。如本领域中已知的，还可以包含其它已知的添加剂。
实施例以下的实施例说明现在已知的本发明的实施方式。然而，应该理解，以下内容仅仅是对应用本发明原理的举例或说明。只要不脱离本发明的精神和范围，本领域的技术人员 可以对组合物、方法和系统作出许多修改和替代。所附权利要求意在包括这些修改和安排。 因此，尽管以上已经对本发明进行了具体描述，以下的实施例进一步提供了有关目前认为 是最可行和优选的本发明的实施方式的细节。实施例1制备十二种大致具备以下配方的喷墨油墨表Ia-黄色油墨 表Ib-青色油墨 表Ic-浅青色油墨
如上表中所示，四种油墨包括黄色颜料和胶乳(黄色油墨)，四种油墨包括青色颜 料和胶乳(青色油墨)，四种油墨包括颜料装载量较少的青色颜料和胶乳(浅青色油墨)。 各组油墨中四种油墨各自包括不同量的含磷酸盐/酯的表面活性剂，即无、高、中或低。上 述各油墨颜色的代码是，Y表示黄色，C表示青色，LC表示浅青色。同样，各油墨中含磷酸盐 /酯的表面活性剂的量的代码是，0表示无该表面活性剂，H表示高浓度的该表面活性剂，M 表示中等浓度的该表面活性剂，L表示低浓度的该表面活性剂。应注意，其它颜色也可以受 益于含磷酸盐/酯的表面活性剂的添加；另外，“高”、“中，，和“低”的表示是针对该特定测 试的相对术语，不能由此推断不能使用更高的量或更低的量。实施例2将这12种喷墨油墨装入12个不同的热喷墨构造中，开始时进行喷射，获得关于稳 态液滴重量的基线读数(C-M除外，在该特定运行中不能收集到可靠的数据)。然后，将各油 墨通过其各自的打印构造以4亿液滴/喷嘴进行打印。对于该具体研究，喷嘴尺寸约为20
11微米。通过测量在大量油墨被喷射后保持的液滴重量和液滴速率来确定结垢性能。还用多 次反复笔进行结垢测试，取平均结果。在通过各喷嘴喷射4亿液滴后，收集液滴重量和液滴 速率的数据。应注意，介质评价在Controltac介质上进行。数据显示在如下的表2中表 2 *表2中所有初始稳态液滴重量都被认为在“约11-12纳克”的范围内。如上表中所示，存在含磷酸盐/酯的表面活性剂获得的液滴重量保持性通常优于 不包含该含磷酸盐/酯表面活性剂的油墨。另外，存在含磷酸盐/酯的表面活性剂往往提 高液滴速率(除了 Y-L，其结果类似于Y-0)。除了上述收集的数据外，还可以肉眼观察喷墨 构造。通过肉眼观察证实在不包含含磷酸盐/酯的表面活性剂时，在各油墨喷嘴的表面上 往往累积更多的胶乳。实施例3依据下表3制备四种油墨
表 3 如上表3中所示，两种油墨包括常规分散的青色颜料和胶乳(青色油墨A和B)，两 种油墨包括自分散的黄色颜料和胶乳(黄色油墨A和B)。“B”油墨还包括1重量％的含磷 酸盐/酯的表面活性剂。实施例4将这四种喷墨油墨装入四个不同的热喷墨构造设备中，开始时进行喷射，获得关 于稳态液滴重量和液滴速率的基线读数。然后，将各油墨通过其各自的打印构造以4亿液 滴/喷嘴进行打印。对于该具体研究，喷嘴尺寸约为20微米。通过测量液滴重量和液滴速 率变化来确定结垢性能。用多次反复笔进行结垢测试，取平均结果。在通过各喷嘴喷射4 亿液滴后，收集液滴重量和液滴速率的数据。应注意，介质评价在Controltac介质上进行。 数据显示在如下的表4中表 4 如上表4中所示，存在含磷酸盐/酯的表面活性剂获得的液滴重量保持性通常明显优于不包含该含磷酸盐/酯表面活性剂的油墨。另外，存在含磷酸盐/酯的表面活性剂 往往提高液滴速率。除了上述收集的数据外，还可以肉眼观察喷墨构造。通过肉眼观察证 实在不包含含磷酸盐/酯的表面活性剂时，在各油墨喷嘴的表面上往往累积更多的胶乳。
虽然已经根据某些优选的实施方式描述了本发明，但是本领域技术人员将意识 到，在不背离本发明精神的情况下可以作出各种修改、变化、省略和替代。因此，本发明仅受 所附权利要求的范围的限定。
权利要求
一种喷墨油墨，其包含以固体计0.1 10重量％的颜料，以固体计0.1 15重量％的胶乳，和0.01 3重量％的含磷酸盐/酯的表面活性剂。
2.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，当喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴从热喷墨 打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，保持至少80%的液滴重量， 所述喷嘴的孔径约为20微米。
3.如权利要求2所述的喷墨油墨，其特征在于，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射 相比，至少75%的液滴速率得以保持。
4.如权利要求2所述的喷墨油墨，其特征在于，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射 相比，至少90 %的液滴重量得以保持。
5.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，当喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴从热喷墨 打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少90%的液滴速率得以保 持，所述喷嘴的孔径约为20微米。
6.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，当喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴、约11-12 纳克的液滴重量从热喷墨打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至 少80%的液滴重量得以保持。
7.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述喷墨油墨还包含第二表面活性剂。
8.如权利要求7所述的喷墨油墨，其特征在于，所述第二表面活性剂是含氟表面活性剂。
9.如权利要求7所述的喷墨油墨，其特征在于，所述第二表面活性剂是乙氧基化的表 面活性剂。
10.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述喷墨油墨还包含2-吡咯烷酮、 2-吡咯烷酮衍生物和2-甲基-1，3-丙二醇中的至少一种。
11.如权利要求10所述的喷墨油墨，其特征在于，所述喷墨油墨包含含有多种溶剂的 液体载剂，所述多种溶剂中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物和润湿 溶剂中的一种或多种组成的溶剂体系。
12.如权利要求11所述的喷墨油墨，其特征在于，含有所述润湿溶剂，其为2-甲基-1， 3_丙二醇。
13.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述颜料是自分散颜料。
14.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述含磷酸盐/酯的表面活性剂的含 量是0. 1-2重量％。
15.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述含磷酸盐/酯的表面活性剂是脂 肪醇烷氧基化物的磷酸酯。
16.如权利要求15所述的喷墨油墨，其特征在于，所述脂肪醇烷氧基化物的磷酸酯是 单酯和二酯的混合物。
17.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，所述含磷酸盐/酯的表面活性剂选自 下组油基聚氧乙烯(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、单磷酸C9-C15烷基酯、2癸基聚氧乙烯(4)醚磷酸酯，和它们的混合物。
18.如权利要求1所述的喷墨油墨，其特征在于，以固体计的所述颜料的含量为0.5-5 重量％，以固体计的所述胶乳的含量为2-8重量％。
19.一种长时间喷墨打印的方法，该方法包括将一种喷墨油墨喷射到介质基材上，所述 喷墨油墨包含以固体计0. 1-10重量％的颜料，以固体计0. 1-15重量％的胶乳，和0.01-3重量％的含磷酸盐/酯的表面活性剂。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，当喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴从热喷墨 打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少80%的液滴重量得以 保持，所述喷嘴的孔径约为20微米，并且与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少 75%的液滴速率得以保持。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，当喷墨油墨以4亿液滴/喷嘴、约11-12 纳克的液滴重量从热喷墨打印头中喷出时，与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至 少80%的液滴重量得以保持，并且与喷射4亿液滴/喷嘴之前的初始喷射相比，至少75% 的液滴速率得以保持。
22.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述喷墨油墨还包含第二表面活性剂。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第二表面活性剂包含含氟表面活性 剂或乙氧基化表面活性剂中的至少一种。
24.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述含磷酸盐/酯的表面活性剂是脂肪醇 烷氧基化物的磷酸酯。
25.如权利要求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单酯 和二酯的混合物。
26.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述含磷酸盐/酯的表面活性剂选自下 组油基聚氧乙烯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、单磷酸C9-C15烷基酯、 癸基聚氧乙烯(4)醚磷酸酯，和它们的混合物。
27.如权利要求19所述的方法，其特征在于，所述喷墨油墨包含含有多种溶剂的液体 载剂，所述多种溶剂中包括10-30重量％的由2-吡咯烷酮、2-吡咯烷酮衍生物和润湿溶剂 中的一种或多种组成的溶剂体系。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，含有所述润湿溶剂，其为2-甲基-1，3-丙
全文摘要
本发明涉及喷墨油墨和长时间喷墨打印的方法。该喷墨油墨可包含以固体计0.1-10重量％的颜料、以固体计0.1-15重量％的胶乳和0.01-3重量％的含磷酸盐/酯的表面活性剂。
文档编号C09D11/00GK101896562SQ200780101977
公开日2010年11月24日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者B·D·马瑟斯, J·M·加德纳, X·陈, 朱岩 申请人:惠普发展公司，有限责任合伙企业