专利名称：使用具有凝胶剂的可固化油墨形成图像的方法
技术领域：
此处披露了能形成凝胶态的具有凝胶剂的油墨，其作为颗粒材料受体。该油墨在 喷射时为液体，但在固化前于衬底上冷却至油墨凝胶温度以下时可迅速进入发粘/半固体 /凝胶状态。各种类型的干粉可被施加至该油墨，然后可在该油墨被固化时原位锁定。
背景技术：
磁性油墨字符识别或MICR，文件和油墨均为已知。该种油墨通常用于密级文件或 者需要安全特征(例如检查)的文件的印刷和制备。目前的MICR技术依赖于大颗粒(微米级长度)和高载量(25-50重量％ )来为阅 读者提供强烈的信号。在用包含了较大颗粒的物质在衬底上形成图像时存在其它类似的问题。使用具有 高载量的物质进行图像形成在向喷墨技术转化时面临着类似的困难。需要经济有效的方法在便宜且精确的油墨喷射图像形成过程中结合磁性或较大 颗粒。
发明内容
综述
此处披露了形成图像的方法，其包括通过在衬底上喷射含有凝胶剂的可固化油 墨，在该衬底上形成图像的图案，其中油墨在喷射时处于该油墨凝胶温度以上的温度，将图 案的油墨冷却至该油墨的凝胶温度以下，冷却后向形成的油墨的图案施加至少一种颗粒材 料，并在施加后固化该油墨。此处还披露了可通过MICR阅读机读取的图像的形成方法，其包括通过在衬底上 喷射含有凝胶剂的可固化油墨，在该衬底上形成图像的图案，其中油墨在喷射时处于该油 墨凝胶温度以上的温度，将图案的油墨冷却至该油墨的凝胶温度以下，冷却后向形成的油 墨的图案施加磁性颗粒材料，并在施加后固化该油墨。此处进一步披露了在衬底上形成图像的系统，其包括喷墨装置，随后连接施加颗 粒和去除多余颗粒的装置，随后连接使油墨固化的装置。发明详述已发现在未固化状态下，在衬底上的含有凝胶剂的油墨是目前较难喷射的磁性颗 粒或其它较大颗粒(例如尺寸为约250纳米或更大的颗粒)的良好受体。施加在衬底上的 颗粒材料将以高浓度粘着在凝胶化的油墨上，而在没有油墨的衬底区域则会自由脱落。该 种方法的优势在于它允许通过常规喷射在衬底上精确和快速地用油墨形成图像，同时还允 许通过喷射后将颗粒材料施加至接受材料方便地形成包含了不可喷射的颜料或颗粒的图 像。此处所用的“油墨”指通过油墨喷射喷出的任意材料。该油墨包含至少一种凝胶 剂，并可仅包含凝胶剂。即，该油墨的载体可仅包含凝胶剂，或者与此处讨论的其它载体成分混合的凝胶剂。在实施方式中，该颗粒材料在施加后通过固化油墨被封在该油墨中。固化可通过 适合所用油墨载体的任意技术实现，该技术包括，例如，UV固化、其它辐射固化、电子束固化寸。此处的固化指，例如，该油墨中的可固化材料在暴露至光化辐射后经历分子量的 增加，例如交联、链增长等。此处所用的可辐射固化意在包括暴露至辐射源时(包括光和热源并包括引发 剂存在或不存在时)的所有固化形式。辐射固化的范例包括紫外(UV)光(例如波长为 200-400nm的紫外光)、可见光等(可选地存在光引发剂和/或感光剂)，电子束辐射(可选 地存在光引发剂)，热固化(可选地存在高温热引发剂(在用于相变油墨中时可在喷射温度 下大量失活))，以及其适当的组合。油墨的固化可通过将该油墨图像暴露至光化辐射实现，该光化辐射可处于任意需 要或有效的波长，在一个实施方式中至少约200nm，在一个实施方式中不超过约480nm，尽 管该波长可在这些范围之外。该可辐射固化相变油墨通常包含至少一种可固化单体、至少一种相变剂或凝胶剂 和可选的着色剂。它们可进一步包含至少一种光引发剂，其引发该可固化单体的聚合。该油墨载体可包含至少一种可固化单体。合适的单体材料的范例包括丙氧化新 戊二醇二丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、异冰片基甲基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、月桂基 甲基丙烯酸酯、异癸基丙烯酸酯、异癸基甲基丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯 酸酯、异辛基丙烯酸酯、异辛基甲基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯等及其混合物。此外，多功能 丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体和低聚体可作为反应性稀释剂和作为能够提高固化图像交 联密度的材料被包含在该相变油墨载体中，从而增强固化图像的韧度。合适的多功能丙烯 酸酯和甲基丙烯酸酯单体和低聚体的范例包括季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯 酸酯、1，2-乙二醇二丙烯酸酯、1，2-乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1， 6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1，12-十二烷醇二丙烯酸酯、1，12-十二烷醇二甲基丙烯酸酯、 三(2-羟乙基)异氰尿酸三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇 二丙烯酸酯、胺修饰的聚醚丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油丙氧化三丙烯酸酯、 二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯等及其混合 物。当反应性稀释剂被加入该油墨载体材料时，该反应性稀释剂可以任意需要或有效的量 添加，在一个实施方式为该载体重量的至少从约至约80%，在另一实施方式中为该载 体重量的至少约35%至约70%。可使用任意含有凝胶剂的可固化油墨。该凝胶剂可包括下式的化合物R1-O-[CO-R2-CO-NH-R3-NH] n-C0-R2, -CO-O-R1,其中R1和R1 ,各自彼此独立地为；(i)其中具有至少一个烯键不饱和的烷基基团(包括线性和支链化、环状和非环 状以及取代和未取代的烷基基团，且其中在该烷基基团中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、 磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约2个碳原子，且在一个实施方式中具有不 超过约100个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，
(ii)其中具有至少一个烯键不饱和的芳烷基基团(包括取代和未取代的芳烷基 基团，其中该芳烷基基团的烷基部分可以是线性或支链化、环状或非环状以及取代和未取 代的，且其中在该芳烷基基团的芳基或烷基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等 杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6个碳原子，在一个实施方式中具有不超过约100 个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，例如苄基等，或者(iii)其中具有至少一个烯键不饱和的烷芳基基团(包括取代和未取代的烷芳基 基团，其中该烷芳基基团的烷基部分可以是线性或支链化、环状或非环状以及取代和未取 代的，且其中在该烷芳基基团的芳基或烷基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等 杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6个碳原子，在一个实施方式中具有不超过约100 个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，例如，甲苯基等，其中在取代的烷基、芳烷 基和烷芳基基团上的取代基可以是卤素原子、醚基团、醛基团、酮基团、酯基团、酰胺基团、 羰基基团、硫代羰基基团、硫酸酯基团、磺酸酯基团、磺酸基团、硫醚基团、亚砜基团、膦基 团、鳞基团、磷酸酯基团、腈基团、巯基基团、硝基基团、亚硝基基团、磺基基团、酰基基团、酸 酐基团、叠氮基基团、偶氮基团、氰酰基基团、异氰酰基基团、硫代氰酰基基团、异硫代氰酰 基基团、羧酸酯基团、羧酸基团、尿烷基团、脲基团及其混合物等，其中两个或多个取代基可 连接在一起形成环。R2和R2,各自彼此独立地为(i)亚烃基基团(其中亚烃基基团被定义为二价脂肪族基团或烷基基团，包括线 性和支链化、饱和和不饱和、环状和非环状以及取代和未取代的亚烃基基团，且其中在该亚 烃基基团中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约 2个碳原子，且在一个实施方式中具有不超过约100个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些 范围之外，(ii)亚芳基基团(其中亚芳基基团被定义为二价芳香族基团或芳基基团，包括取 代和未取代的亚芳基基团，且其中在该亚芳基基团中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼 等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约5个碳原子，且在一个实施方式中具有不超过约 100个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，(iii)芳基亚烃基基团(其中芳基亚烃基基团定义为二价芳烷基基团，包括取代 和未取代的芳基亚烃基基团，其中该芳基亚烃基基团的烷基部分可以是线性或支链化、饱 和或不饱和、环状或非环状以及取代或未取代的，且其中在该芳基亚烃基基团的芳基或烷 基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6 个碳原子，在一个实施方式中具有不超过约100个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范 围之外，或者(iv)烷基亚芳基基团(其中烷基亚芳基基团定义为二价烷芳基基团，包括取代和未取代的烷基亚芳基基团，其中该烷基亚芳基基团的烷基部分可以是线性或支链化、饱和 或不饱和、环状或非环状以及取代和未取代的，且其中在该烷基亚芳基基团的芳基或烷基 部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6个 碳原子，在一个实施方式中具有不超过约100个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围 之外，其中在取代的亚烃基、亚芳基、芳基亚烃基和烷基亚芳基基团上的取代基可以是吡啶 基团、吡啶盐基团、醚基团、醛基团、酮基团、酯基团、酰胺基团、羰基基团、硫代羰基基团、硫醚基团、膦基团、鳞基团、磷酸酯基团、腈基团、巯基基团、硝基基团、亚硝基基团、酰基基团、 酸酐基团、叠氮基基团、偶氮基团、硫代氰酰基基团、羧酸酯基团、尿烷基团、脲基团及其混 合物等，其中两个或多个取代基可连接在一起形成环；R3 为(i)亚烃基基团(其中亚烃基基团被定义为二价脂肪族基团或烷基基团，包括线 性和支链化、饱和或不饱和、环状和非环状以及取代和未取代的亚烃基基团，且其中在该亚 烃基基团中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约 2个碳原子，且在一个实施方式中具有不超过约80个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些 范围之外，(ii)亚芳基基团(其中亚芳基基团被定义为二价芳香族基团或芳基基团，包括取 代和未取代的亚芳基基团，且其中在该亚芳基基团中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼 等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约5个碳原子，且在一个实施方式中具有不超过约 50个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，(iii)芳基亚烃基基团(其中芳基亚烃基基团定义为二价芳烷基基团，包括取代 和未取代的芳基亚烃基基团，其中该芳基亚烃基基团的烷基部分可以是线性或支链化、饱 和或不饱和、环状或非环状以及取代和未取代的，且其中在该芳基亚烃基基团的芳基或烷 基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6 个碳原子，在一个实施方式中具有不超过约50个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围 之外，或者(iv)烷基亚芳基基团(其中烷基亚芳基基团定义为二价烷芳基基团，包括取代 和未取代的烷基亚芳基基团，其中该烷基亚芳基基团的烷基部分可以是线性或支链化、环 状或非环状以及取代和未取代的，且其中在该烷基亚芳基基团的芳基或烷基部分中可存在 或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等杂原子)，在一个实施方式中具有至少约6个碳原子，在一 个实施方式中具有不超过约50个碳原子，尽管碳原子的数量可在这些范围之外，其中在取 代的亚烃基、亚芳基、芳基亚烃基和烷基亚芳基基团上的取代基可以是吡啶基团、吡啶盐基 团、醚基团、醛基团、酮基团、酯基团、酰胺基团、羰基基团、硫代羰基基团、硫醚基团、膦基 团、鳞基团、磷酸酯基团、腈基团、巯基基团、硝基基团、亚硝基基团、酰基基团、酸酐基团、叠 氮基基团、偶氮基团、碳酸酯基团、尿烷基团、脲基团及其混合物等，其中两个或多个取代基 可连接在一起形成环；且η为代表重复酰胺单元数量的整数，其在一个实施方式中为至少1，在一个实施 方式中不超过约20，在另一实施方式中不超过约15，在仍然另一实施方式中不超过约10， 尽管η的值可在这些范围之外。在一个特定的实施方式中，R1和R1,分别为式H2C = CH-O-(CH2) 4_。在另一特定的实施方式中，R1和R1,分别为式H2C = CH-O-(CH2)2-O-(CH2)2-.在仍然另一特定的实施方式中，R1和R1,分别为式H2C = CH-CO-O-(CH2) 2_。在依然另一特定的实施方式中，R1和R1 ,分别为式H2C = CH-CO-O- (CH2) 2-
2_。在另一特定的实施方式中，R1和R1,的式描述于美国专利申请公布2007/0123606 的第
段中。
在一个特定的实施方式中，R2SPR2,各自为式_C34H56+a-的基团并且为可包括不饱 和和环状基团的支链化亚烃基基团，其中a为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12的整数， 包括(但不限于)美国专利申请公布2007/0123606第W063]段中描述的式的异构体。在一个特定的实施方式中，R3为乙烯(-CH2CH2-)基团。在一个特定的实施方式中，η为1或2。在特定的实施方式中，该化合物具有美国专利申请公布2007/0123606第W066] 段中所述的式。该式的材料的其它特定范例包括具有美国专利申请公布2007/0123606第W067]段中所述的式的材料。此处还披露了包含可选的着色剂、引发剂和相变油墨载体的相变油墨，其中该载 体可包含此处披露的式的化合物。式R1-O-[CO-R2-CO-NH-R3-NH]n-C0-R2, -CO-O-R1,的化合物也可以任意需要或有效 的量存在于该相变油墨中，在一个实施方式中，存在的量为该油墨载体重量的至少约5%至 约50%，在另一实施方式中，存在的量为该油墨载体重量的至少约7. 5%至约40%，在仍然 另一实施方式中，存在的量为该油墨载体重量的至少约10%至约30%。该油墨载体可以任意需要或有效的量存在于该相变油墨中，在一个实施方式中为 该油墨重量的至少约0. 1%，在另一实施方式中为该油墨重量的中至少约50%，在仍然另 一实施方式中为该油墨重量的至少约70%，在依然另一实施方式中为该油墨重量的至少约 90%，在一个实施方式中为不超过该油墨重量的约90%，在一个实施方式中为不超过该油 墨重量的约97%，在另一实施方式中为不超过该油墨重量的约95%，在依然另一实施方式 中为不超过该油墨重量的约85%，尽管该量可在这些范围之外。可包含在油墨中用于固化的自由基引发剂的范例包括，例如，苄基酮、单体羟基 酮、聚羟基酮、α-氨基酮、酰基膦氧化物、茂金属、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物等。可选地，该相变油墨还可包含胺增效剂，其为共引发剂，可向光引发剂贡献一个氢 原子从而形成引发聚合的自由基种类，还可消耗溶解的氧(氧可抑制自由基聚合)，从而提 高了聚合速度。合适的胺增效剂的范例包括乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯、2-乙基己基-4-二 甲氨基苯甲酸酯等及其混合物。此处披露的油墨的引发剂可在任意需要或有效的波长下吸收辐射，在一个实施方 式中该波长为至少约200nm，在一个实施方式中该波长为不超过约560nm，在另一实施方式 中该波长为不超过约420nm，尽管该波长可在这些范围之外。该引发剂可以任意需要或有效的量存在于油墨中，在一个实施方式中该量为该油 墨重量的至少约0. 5%至约15%，在另一实施方式中该量为该油墨重量的至少约至约 10%。该组合物还可包含至少一种可固化蜡。该可固化蜡可以是与其它成分混容的并与 该可固化单体聚合形成聚合物的任意蜡成分。术语“蜡”包括，例如，通常被称为蜡的任意 各种天然的、修饰天然的以及合成的材料。可固化蜡的合适的范例包括那些包含了可固化基团或以可固化基团功能化的蜡。 该可固化基团包括，例如，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯烃、烯丙醚、环氧化物、环氧丙烷等。 这些蜡可通过具有可转化官能团(例如羧酸或羟基)的蜡的反应合成得到。此处所述的可固化蜡可与所披露的单体固化。能够用可固化基团功能化的羟基封端的聚乙烯蜡的合适范例包括，但不限于，具 有结构CH3-(CH2)n-CH2OH的碳链的混合物，其中η为混合的链长度，其中平均链长度在约16 至约50范围内，以及具有类似平均链长度的线性低分子量聚乙烯。该可固化蜡可以例如该组合物重量约0. 至约30% (如该组合物重量的约 0. 5%至约20%或约0. 5%至15% )的量包含在该组合物中。该可辐射固化相变油墨还可可选地包含抗氧化剂。该可选的抗氧化剂可以保护图 像不被氧化，还可保护油墨组合物在油墨制备过程的加热部分中不被氧化。当存在时，该 可选的抗氧化剂以任意需要或有效的量存在于该油墨中，在一个实施方式中为该油墨载体 重量的至少约0.01%至约20%，在另一实施方式中为该油墨载体重量的至少约0. 至约 5%，在仍然另一实施方式中为该油墨载体重量的至少约至约3%。该相变油墨还可可选地包含着色剂。可使用任意需要或有效的着色剂，包括染料、 颜料及其混合物等，条件是该着色剂可在油墨载体中溶解或分散。该着色剂可以任意需要或有效的量存在于该相变油墨中以获得所需的色彩或色 调，在一个实施方式中该量为该油墨重量的至少约0. 至约15%，在另一实施方式中该 量为该油墨重量的至少约0. 2%至约8%。该可辐射固化相变油墨还可包含添加剂以利用与该添加剂有关的已知功能。该种 添加剂可包括，例如，表面活性剂、消泡剂、增滑剂和均化剂、颜料分散剂等及其混合物。该 油墨还可根据需要包含其它的单体或聚合材料。该油墨组合物可通过任意需要的或合适的方法制备。例如，可将油墨成分混合在 一起，然后加热至在一个实施方式中至少约80°C而在一个实施方式中不超过约120°C的 温度，并搅拌至获得均相油墨组合物，然后将该油墨冷却至环境温度(通常从约20°C至约 25°C)。该油墨在环境温度下为固体。该油墨组合物在一个实施方式中从约50°C至约130°C、在另一实施方式中从约 60°C至约120°C并在仍然另一实施方式中从不低于约70°C至约110°C的喷射温度(尽管该 喷射温度可在这些范围之外)下通常具有在一个实施方式中从2厘泊至约30厘泊、从5厘 泊至约20厘泊和从约7厘泊至约15厘泊的熔化粘度。在一个实施方式中，该油墨在低温下喷射，该喷射温度特别是低于约110°C的温 度，在一个实施方式中从约40°c至约110°C，在另一实施方式中从约50°C至约110°C，在仍 然另一实施方式中从约60°c至约90°C，尽管该喷射温度可在这些范围之外。因此可使用凝 胶剂以使得喷射的油墨在衬底上迅速增加粘度。在实施方式中，该油墨形成凝胶状态的温度可以是低于该油墨喷射温度的任意温度，在一个实施方式中为低于该油墨喷射温度约5°C或更多的任意温度。在一个实施方式 中，该凝胶状态可形成于至少约25V的温度，在另一实施方式中至少约30°C的温度，在一 个实施方式中不超过约100°C，在另一实施方式中不超过约70°C，在仍然另一实施方式中 不超过约50°C，尽管该温度可在这些范围之外。从喷射温度(此时油墨处于液态)冷却至 凝胶温度(此时油墨处于凝胶状态)时油墨粘度出现迅速和大量的增加。在一个特定的实 施方式中，该粘度增加为至少IO2 5-倍的粘度增量。已经发现当沉积在中间转移元件上的油墨图像的粘度在油墨喷射后大量增加时可实现从中间转移表面到最终记录页的最佳转移效率和最佳的印刷质量，从而可获得不会 污浊的稳定的和可转移的图像。用于油墨中的合适的凝胶剂可将油墨载体中的单体或低 聚体快速并可逆地凝胶化并显示较窄的相变转换，例如，从约30°C至约100°C的温度范围 内(例如从约30°C至约70°C)，尽管该转换温度可在这些温度范围之外。在一个特定的实 施方式中，该油墨的凝胶状态显示了在转移温度(在一个特定的实施方式中从约30°C至约 700C )下的粘度相比于喷射温度下的粘度最少IO2 5厘泊且在另一特定实施方式中IO3厘 泊的增加。一个特定的实施方式涉及含有凝胶剂的油墨，其在低于喷射温度从约5°C至约 10°C范围内粘度迅速增加并最终达到喷射粘度的IO4倍以上，在另一实施方式中达到喷射 粘度的约IO5倍，尽管该粘度可在这些范围之外。当该油墨处于凝胶状态下时，该油墨的粘度在一个实施方式中为至少约1000厘 泊，在另一实施方式中为至少约10000厘泊，在仍然另一实施方式中为至少约100000厘泊， 尽管该粘度可在这些范围之外。在凝胶状态下的粘度值在一个实施方式中为至少约IO3厘 泊，在另一实施方式中为至少约IO4 5厘泊，在一个实施方式中不超过约IO9厘泊，在另一实 施方式中不超过约IO6 5厘泊，尽 管该凝胶状态粘度可在这些范围之外。例如，当使用中间 转移技术时或在向多孔纸直接喷射时可有利地采用更高的粘度以使油墨渗出和羽化作用 最小化。另一方面，孔较少的衬底如塑料可使用更低的油墨粘度，从而控制单独油墨像素的 点增益和结块。凝胶粘度可通过油墨配方和衬底温度进行控制。凝胶状态对于可辐射固化 油墨额外的利益在于约IO3至约IO4厘泊的更高粘度可减少油墨中的氧扩散，这进而可导致 自由基引发的更快固化速率。对于该油墨被印刷至中间转移元件并随后转移至最终衬底的印刷应用，该油墨的 粘度可在该中间转移元件温度下增加至约IO6厘泊或更高以促进粘附至该中间转移元件， 而对于该油墨被直接印刷至最终衬底的印刷应用，该油墨的粘度在最终衬底温度下可上升 至IO6厘泊或更高以防止该油墨浸透该最终衬底和/或促进粘附至该最终衬底，直至进行 辐射固化。在实施方式中，印刷油墨的中间转移元件或最终衬底的温度以及油墨粘度上升 至约IO6厘泊或更高的温度为约50°C或更低。该油墨可被用于进行直接印刷油墨喷射过程的装置，以及用于间接(平版)印刷 油墨喷射应用。另一实施方式涉及一种方法，其包括将该油墨结合进入喷墨印刷设备，熔解 该油墨，将熔解油墨的液滴以成像图型喷射至记录衬底。直接印刷过程还披露于，例如，美 国专利5，195，430。此处披露的另一实施方式涉及一种方法，其包括将此处披露的油墨结合 进入喷墨印刷设备，熔解该油墨，将熔解油墨的液滴以成像图型喷射至中间转移元件，并将 成像图型的油墨从该中间转移元件转移至最终记录衬底。在特定的实施方式中，该中间转 移元件被加热至最终记录页温度以上并低于印刷设备中溶解油墨温度的温度。平版印刷或 间接印刷过程还披露于，例如，美国专利5，389，958。在一个特定的实施方式中，该印刷设备 采用了压电印刷过程，其中该油墨的液滴通过压电振动元件的振动被以成像图型喷射。此 处披露的油墨还可用于其它热熔解印刷过程，例如热熔解声学喷墨印刷、热熔解热喷墨印 刷、热熔解连续流或偏转喷墨印刷等。至少部分此处披露的凝胶剂材料的实施方式可在第一温度下形成半固体凝胶。例 如，当该化合物被合并进入相变油墨时，该温度低于该油墨被喷射时的特定温度。该半固体 凝胶相是一种作为动态平衡存在的物理凝胶，其包含了一种或多种固体凝胶剂分子和液体溶剂。可使用任意合适的衬底或记录页，包括普通纸如XEROX 4024纸、XEROX图像系列 纸、Courtland 4024 DP纸、条文本纸、铜版纸、具有硅涂层的纸如Sharp公司的硅涂层纸、 JuJo纸、HAMMERMILL LASERPRINT纸等、光滑涂层纸如XEROX数字彩色光泽、Sappi Warren 纸LUSTR0GL0SS等、透明材料、织物、纺织产品、塑料、聚合物膜、无机衬底如金属和木材等。当该喷射的油墨处于凝胶状态且未被固化时，可添加颗粒材料如磁石粉末、金属 或其它特殊颜料、白颜料或此处披露的其它大尺寸颗粒。该油墨的凝胶状态允许该颗粒材 料粘着或包埋在油墨中，而多余的颗粒材料将不会粘着至该衬底上不具有油墨的部分，并 很容易由此除去。当颗粒被施加至此处的衬底时，该颗粒预期具有，例如，约250nm或更大(如500nm 或更大、Ium或更大、2-5μπι或者5μπι或更大)的尺寸。MICR可读颗粒应当具有磁性，但该方法不限于磁性颗粒，如磁石(通常为0. 5μπι 或更大，例如1 μ m或更大，或者2-10 μ m)，也可使用应当较大(大约300nm，特别是250nm 或更大)的非磁性颗粒如二氧化钛颜料和其它颜料、Clariant Orange H5G70 (PR 62)和金 属片状颜料如铝或金青铜(Cu-Zn合金)。颗粒材料可占该油墨约10wt%或更多、特别是约20wt%或更多、更特别地30wt% 或更多、特别是10-80wt%、更特别地20-70wt%。为了实现所需的图像密度和色彩牢固度，某些颗粒和颜料必须以高载量百分比存 在(例如2(^丨％或更高、30wt%或更高或者5(^丨％或更高、60wt%或更高或者70wt%或更 高)，且尽管高载量百分比不适用于传统喷墨设备，本方法可实现使用传统喷墨设备同时仍 然获得必要的高载量百分比。该颗粒材料可被处理或包封以增加油墨中的湿润或者使表面对固化步骤的干扰 呈钝态。该处理可包括聚合物壳、有机分散剂、交联树脂或修饰的凝胶涂层。还可能将其它的助流剂如二氧化硅或硬脂酸盐添加至该颗粒材料形成的粉末中。该颗粒材料可用石蜡涂覆以防止在不想要使用液体载体时形成易爆状态。例如， 金属颜料可用已经存在于可UV辐射固化油墨中的丙烯酸酯蜡进行涂覆。在实施方式中，该颗粒材料在施加后通过油墨的固化被封在油墨中，然后至少一 个可固化油墨的附加层被喷射至含有该颗粒材料的初始层上，然后进一步固化以对衬底上 油墨中的颗粒材料形成附加的密封。该可固化油墨的附加层可以(但非必须)包含与第一 层相同的油墨。在实施方式中，该颗粒材料是磁性材料，其允许该图像可通过常规MICR阅读装置 进行读取。因此，该磁性材料在油墨喷射后的添加允许通过常规喷射精确和快速地形成图 像，因此不需要大幅改动喷射设备或急剧减少该喷射装置的功能寿命，同时还允许形成含 有磁性颗粒的MICR图像，该磁性颗粒足够大，可保留足够的磁荷，从而可通过传统MICR阅 读装置容易地读取。该颗粒材料可在施加至衬底上的油墨之前保存在存贮装置中。在实施方式中，该系统包括用于在衬底上形成图像的装置，其包括喷墨装置，随后 连接施加颗粒的装置，可选地随后连接去除多余颗粒的装置，随后连接使油墨固化的装置。 在实施方式中，该系统包括用于在衬底上形成图像的装置，其包括喷墨装置，随后连接施加颗粒的装置，随后连接使油墨固化的装置，可选地随后连接去除多余颗粒的装置。在磁性传递系统中使用的公知的技术和装置(例如在两组件磁性电子照相显影 系统中常用于拾取和运输磁性载体的那些)可同时用于敷设该颗粒材料和去除未包埋在 油墨中的颗粒材料。因此，在实施方式中，该颗粒材料可通过磁力辊被传递至衬底，该磁力 辊可从储存装置将磁性颗粒拾取到辊上，对其进行调整以在辊上形成具有所需厚度的颗粒 化合物层，然后将其沉积在衬底上。在后一步骤中，未粘着至油墨图像的多余颗粒材料可通 过第二磁性辊去除，返回至储存设备中，然后回到第一磁性辊以再次使用。该油墨还可在该颗粒材料的施加后被加热，从而进一步促进该颗粒材料在油墨中 的渗透。可使用磁场或离心力来使该颗粒材料更好地渗透至喷射的油墨中。该磁力可用于 将颗粒排斥远离磁力源并进入油墨，或者可在相反的方向使用以将该颗粒拉向磁力源并进 入油墨。可通过使该衬底和油墨呈圆周运动施加离心力，旋转该衬底以使该离心力将颗粒 拉进油墨并接近衬底。因此，所预期的系统可进一步包括在固化前进一步将颗粒包埋在该喷射的油墨中 的装置。该种用于将颗粒进一步包埋在喷射的油墨中的装置可包括加热该油墨的装置、使 用离心力或磁力等力的装置或者使用这些技术的组合的装置。也可能在该初始层固化之前或之后用一个或多个油墨层过涂覆或包封该颗粒/ 油墨混合物以确保该颗粒材料在该油墨中的稳定性。该一个或多个附加油墨层可包含无色油墨或含有至少一种着色剂的油墨。一个或多个油墨层的固化可通过任意已知的方法(包括辐射固化)实现。辐射固 化包括在暴露至包括(但不限于)光和热源的辐射源时在引发剂存在或不存在的情况下的 所有形式的固化。辐射固化的范例包括紫外(UV)光(例如波长为约200-400nm的紫外光)、 可见光等(可选地存在光引发剂和/或感光剂)，电子束辐射(可选地存在光引发剂)，热 固化(可选地存在高温热引发剂(在用于相变油墨中时可在喷射温度下大量失活))，以及 其适当的组合。所预期的系统包括了用于固化一个或多个油墨层的装置，例如向油墨施加辐射以 形成固化的辐射源。该辐射源可以是上文详述的辐射源。包含7. 5wt%酰胺凝胶剂(该凝胶剂完全描述于美国专利7，279，587的实施例 2 中)、5. Owt % UNILIN 350-丙烯酸酯、1. Owt % IRGACURE 819,3. 5wt % IRGACURE 127、 0. 2wt% IRGASTABUV10、5. Owt % SR399LV、77. 8wt% SR9003 的无色 UV 油墨配方可用于制备 K-检验(K-Proof)图像。所用的K-检验机(K-Proofer)具有三个各自约为9. 4x4. 7cm的矩形凹形图型。 第一矩形的单元密度名义上为100%，第二个为80%，第三个为60%。实践中这种K-检 验板可产生约5微米厚度(或高度)的膜(或像素)。涂覆麦拉片(Xerox Universal ClearTransparencies part #R4446)后沉积油墨的重量为0. 323g。然后向该UV凝胶图像 散布磁石颗粒(TODA(Japan)MTH-009F)，该磁石颗粒已通过230目筛进行筛选。抖落堆积 的磁石。更高的单元密度矩形表现得比低密度图型略暗。在凝胶上沉积的磁石的总重为 0. 309g。因此，“载量”为形成图像的油墨的约90wt%。使用全功率下运行并采用UV “D”灯泡的UV Fusion LightHammer 6进行固化；使用LC-6Benchtop传送装置使样本在灯下以32ft/min的速度通过。用磁石处理的油墨部分固化，粘度增加，并变得粘性。在相同的固化条件下，不含磁石的相同UV油墨固化为硬 膜。将颗粒化合物的载量％降低至90wt%以下预计将导致更为完全的固化。替代性地，增 WIRGACURE 819(低光敏感性膦氧化物)含量将可能增加油墨在接受颗粒材料后的固化能 力。
权利要求
形成图像的方法，该方法包括通过在衬底上喷射含有凝胶剂的可固化油墨，在该衬底上形成图像的图案，其中油墨在喷射时处于该油墨凝胶温度以上的温度，将图案的油墨冷却至该油墨的凝胶温度以下，冷却后，向形成的油墨的图案施加至少一种微粒状材料，并在施加后固化该油墨。
2.通过一种方法形成的图像，该方法包括通过在衬底上喷射含有凝胶剂的可固化油墨，在该衬底上形成图像的图案，其中油墨 在喷射时处于该油墨凝胶温度以上的温度，将图案的油墨冷却至该油墨的凝胶温度以下，冷却后向形成的油墨的图案施加磁性颗粒材料，并在施加后固化该油墨。
3.在衬底上形成图像的系统，其包括喷墨装置，随后连接施加颗粒的装置，可选地随后连接去除多余颗粒的装置，随后连接 使油墨固化的装置，可选地随后连接去除多余颗粒的装置。
全文摘要
此处披露了使用能形成凝胶态的具有凝胶剂的油墨作为颗粒材料受体的方法。该油墨在喷射时为液体，但在固化前于衬底上冷却至油墨凝胶温度以下时可迅速进入发粘/半固体/凝胶状态。然后可将各种类型的干粉和固体微粒状物质施加至喷射的油墨，并在该油墨被固化时原位锁定。
文档编号C09D11/02GK101823381SQ20101013465
公开日2010年9月8日 申请日期2010年3月1日 优先权日2009年2月27日
发明者巴克夫·乔西凯利安, 彼得·G·奥德尔, 珍妮弗·L·百乐理, 理查德·P·N·韦列金, 米歇尔·N·克雷蒂安, 纳温·乔普拉 申请人:施乐公司