用于连续喷墨印刷机的墨组合物的制作方法
【专利摘要】用于连续喷墨印刷的水性喷墨黑色墨组合物，包含经聚合物分散的黑色颜料颗粒或自分散颜料颗粒；以及至少一种表面活性剂，选择其以提供10-ms动态表面张力小于54mN／m的墨组合物。还描述了包含这种黑色墨组合物的墨组，以及连续喷墨印刷这种黑色墨和再循环自主要墨供应存储器的墨组的方法，其使用具有液滴喷射器和液滴偏转器和非印刷液滴捕集器的印刷机，所述捕集器能够在捕集非印刷液滴之后将非印刷墨返回流体递送系统。所述墨组合物为液滴捕集器表面提供了特别合适的流体特性，其使以高速印刷高动态范围图像期间的液滴偏转过程中可发生的印刷缺陷最小化。
【专利说明】用于连续喷墨印刷机的墨组合物
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及喷墨墨的领域，特别地涉及用于连续喷墨印刷的水性颜料墨组合物。更具体地，本发明涉及黑色喷墨墨和全色喷墨墨组(ink set),其动态表面张力特性尤其适合于高速连续喷墨印刷。
【背景技术】
[0002]在二元连续喷墨(CIJ)印刷的一种形式(例如美国专利N0.6，554，410、6，588，888,6, 863，385和6，866，370中所描述)中，印刷头通过使用喷嘴孔口周围的环形加热器热激发喷墨墨的流体喷射来产生流体液滴，开始夹断(pinch-off)液细流并且其在飞行期间被诱导重整为球形液滴。与静电偏转CIJ不同，液滴不是单分散的，而是有意地产生相对大的液滴和相对较小的液滴的两个群体。通常，大液滴被用作印刷液滴，而小液滴是非印刷液滴。不期望地，可形成另外的小液滴类型，包括附属的和聚结的小的非印刷液滴。在一种有用的实施中，大印刷液滴的体积是正常小非印刷液滴体积的三倍或四倍；不期望的合并的非印刷液滴(或捕集液滴)的体积为2x。选择墨的印刷液滴和非印刷液滴用于标记衬底，并分别通过空气偏转引导朝向捕集器表面或槽的液滴流返回到墨罐中。飞行中流体液滴流中的空气流的横向方向赋予液滴正交动量，其成功地驱使非印刷液滴在飞行的关键区段中撞击槽而不驱使印刷液滴那么远，从而其继续飞行直至它们撞击印刷衬底。应理解，小心地调节空气流以在液滴群体之间进行准确选择，并且在以上参考专利和另外的参考专利(例如，美国专利N0.7，682，002和7，946，691)中描述了用于提供控制气体流的设备。如果空气流不充足，使得小非印刷液滴没有偏转得足够远，则它们可到达印刷衬底并且发生非目的印刷的标识错误，称为“暗缺陷”(dark defect, DD)，降低印刷品质。如果空气流太有攻击性，则大印刷液滴也可被扫入槽中并且根本不标记衬底，产生了另一种由不完全印刷图像引起的标识错误，称为“挑出” (pick out, PO)。两种印刷缺陷发生之间的空气流设定(例如，体积流率或压差)的差异称为“操作窗口(operating window) ”、“印刷窗口(printing window) ”、“操作边缘(operating margin) ”、“ 印刷边缘(printing margin)”,或简称为“印刷边缘(print margin) ”或“印刷窗口(print window)”。总是期望扩大印刷窗口以使印刷方法的稳健性最大化。通常通过以下选择空气流通过空气偏转歧管的正和负导管的操作设定:印刷测试图像，然后针对线头的每个单独喷射模块改变空气流直至其存在于两种缺陷发生之间的操作窗口内。但是，出现了这样的问题，CIJ印刷机中的印刷边缘对待印刷图像的细节和印刷速度二者都敏感。特别是，当将空气流设定成防止DD时，在高速印刷条件下印刷在连续白色与黑色的区域之间包含骤变的图像(如在商标中)使PO缺陷恶化。
[0003]Kato和Tonishi的美国专利N0.7，766，471B2、Blease等的美国专利公开 N0.2008 / 0207805A1 和 Szaiewski 等的 2009 / 0169761A1 涉及按需滴墨(drop-on-demand, D0D)热泡或压电式液滴喷墨器,并且公开了颜料水性喷墨墨组,其中通过包含表面活性剂或表面活性的极性质子性有机助溶剂使低表面年龄(surface age)下的动态表面张力减小，以解决墨累积(ink-on-1nk)和其它的印刷图像品质缺陷，如色间渗色(intercolor bleed)、羽化(feathering)、斑点和颗粒状(graininess)以及聚结。DOD 墨组合物通常包含最少10wt%的湿润剂和有机助溶剂，以使墨颜料颗粒维持分散状态并防止导致弯曲或阻塞喷射的液滴喷射器干涸。此外，因为墨通过被动流体迫力而非主动机械泵送递送至喷嘴，并且因为从喷嘴喷射的射出墨不能重复使用，所以不能确保DOD墨组合物对与CIJ再循环过滤相关的流体迫力的稳定性。
【发明内容】
[0004]提供了用于连续喷墨印刷的水性喷墨黑色墨组合物，其包含用聚合物分散剂分散的黑色颜料颗粒或不需要分散剂的自分散颜料颗粒；以及至少一种表面活性剂，其中选择所述至少一种表面活性剂以提供ΙΟ-ms动态表面张力小于54mN / m的墨组合物。
[0005]还提供了用于连续喷墨印刷的水性喷墨墨组，其包含至少一种青色墨、至少一种黄色墨、至少一种洋红色墨和至少一种黑色墨，其中所述墨组的每种墨都包含分散的颜料颗粒和至少一种表面活性剂，选择所述至少一种表面活性剂以为每种墨提供小于54mN / m的ΙΟ-ms动态表面张力。
[0006]此外，提供了用连续喷墨印刷机系统的印刷图像的方法，其包括:提供包括与液体墨源流体连通的喷嘴的喷射模块；使液体墨通过喷嘴喷射；由通过喷嘴喷射的墨形成液体墨液滴；提供包括液滴接触面的捕集器；使用偏转机构使所述液体墨液滴的至少部分偏转到捕集器的液滴接触面上；并使得其它液体墨液滴能够绕过捕集器并沉积到印刷介质上；以及使与液滴接触面接触的液滴沿接触面流动；其中所述液体墨是包含黑色着色剂和至少一种表面活性剂的水性喷墨黑色墨，选择所述至少一种表面活性剂以提供小于54mN / m的ΙΟ-ms动态表面张力。本发明还提供了这样的方法，其中可通过另外类似地采用至少第二、第三和第四喷射模块以及黄色、洋红色和青色墨来印刷全色图像，所述墨各自还包含表面活性剂，选择所述表面活性剂以为每种墨提供小于54mN / m的10-ms动态表面张力。
[0007]本发明的有利 效果
[0008]本发明提供了多个优点。最出乎意料地发现，通过使墨的ΙΟ-ms动态表面张力降低至小于54mN / m，可在高输送速度和印刷液滴发射频率的动态印刷条件下改善捕集器面上形成的墨膜的流体性质，以恢复操作印刷边缘，并且特别是设计对于空气偏转设定的耐受性或范围。另外，可印刷同时基本没有DD和PO缺陷的高要求印刷图像。通过小心选择表面活性剂组合，可降低动态表面张力同时避免墨-介质印刷缺陷，例如低吸收光泽涂覆衬底上的墨液滴或细流聚结。也可小程度地影响再循环墨泡沫耗散速率，避免形成破坏流体系统功能的过量的墨罐泡沫头。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]在以下对本发明的例子实施方案的详细描述中，参照了附图，其中:
[0010]图1示出了根据本发明制备的印刷系统的一个示例性实施方案的简化示意性框图；
[0011]图2是根据本发明制作的连续印刷头的一个示例性实施方案的示意图；
[0012]图3是根据本发明制作的连 续印刷头的一个示例性实施方案的示意图；[0013]图4是印刷的特征性目标图像，其揭示了在印刷修补之前根据墨递送至衬底的由100%覆盖率至O %覆盖率的特定顺序转变的PO缺陷；
[0014]图5a至5d是与用顺序为图4中印刷图像部分的墨层润湿的捕集器面有关印刷墨液滴和非印刷墨液滴的轨迹的示意图，并且其阐明了捕集器上的流体厚度响应于瞬时印刷条件的改变。
[0015]发明详述
[0016]本说明书将特别地涉及形成连续喷墨印刷(CIJ)系统设备的一部分或与其更直接协作的元件，其可根据本发明的多个实施方案使用。应理解，未具体示出或描述的元件可采用本领域技术人员公知的各种形式。在以下描述和附图中，可能的话，使用相同的附图标记来指示相同的元件。
[0017]示意性说明了本发明中使用的CIJ印刷系统的示例性实施方案，为了清楚起见，其并不按比例。本领域的普通技术人员能够容易地确定示例性实施方案的元件的具体尺寸和相互连接。
[0018]如本文所述，示例性实施方案提供了典型用于连续喷墨印刷系统的印刷头或印刷头组件。但是，出现了许多其它应用，其利用喷墨印刷头来喷出液体(不同于墨)，所述液体需要精细计量并以高空间精确度沉积。因此，如本文所述的术语“液体”、“流体”和“墨”是指可通过下述印刷头或印刷头组件喷射出的任意物质。
[0019]参照图1，连续印刷系统20包括图像源22，如扫描仪或计算机，其提供页面描述语言形式或数字图像数据的其它形式的光栅图像数据、轮廓图像数据。通过图像处理单元24(其还在存储器中储存图 像数据)将该图像数据转换为半色调位图图像数据。多个液滴形成机构控制电路26从图像存储器读取数据并向与印刷头30的一个或更多个喷嘴关联的液滴形成机构28施加时间变化电脉冲。这些脉冲在适当的时间施加，并且施加于适当的喷嘴，从而由连续喷射系统形成的液滴将在记录介质32上由图像存储器中的数据指定的合适位置形成点。
[0020]记录介质32通过记录介质输送系统34相对于印刷头30移动,其通过记录介质输送控制系统36被电子地控制，并且记录介质输送控制系统36进而受微控制器38控制。图1示出的记录介质输送系统仅是示意性的，并且许多不同的机械配制也是可能的。例如，可使用传送辊作为记录介质输送系统34以帮助转移记录介质32上的墨液滴。这样的传送辊技术是本领域公知的。在页宽印刷头的情况下，最方便的是移动记录介质32通过固定印刷头。但是，在扫描印刷系统的情况下，通常最方便的是在相对光栅运动中沿着一个轴(副扫描方向)移动印刷头并且沿着正交轴(主扫描方向)移动记录介质。
[0021]墨在压力下被容纳在墨存储器40中。在非印刷状态下，连续喷墨液滴流不能到达记录介质32，这是因为墨捕集器42堵塞的流动并且使得一部分墨通过墨再循环单元44再循环。墨再循环单元恢复墨并将其供给回存储器40。这些墨再循环单元是本领域公知的。适用于最佳运行的墨压力取决于多个因素，包括喷嘴的几何和热特性以及墨的热特性。通过在墨压力调节器46的控制下对墨存储器40施加压力可实现恒定的墨压力。或者，可使墨存储器没有压力或者甚至处于减压下(真空)，使用泵在压力下从墨存储器向印刷头30递送墨。在该实施方案中，墨压力调节器46可包括墨泵控制系统。如图1所示，捕集器42是一种通常称为“刀口(knife edge)”捕集器的捕集器。[0022]墨通过墨通道47分配至印刷头30。墨优选通过蚀刻穿过印刷头30的娃衬底形成的槽或孔流至其前表面，在所述前表面处设置多个喷嘴和液滴形成机构，例如加热器。当印刷头30由硅制造时，液滴形成机构控制电路26可与印刷头为整体。印刷头30还包括偏转机构(在图1中未示出)，其参照图2和3在以下进行了更详细描述。
[0023]参照图2，示出了连续液体印刷头30的示意图。印刷头30的喷射模块48包括在喷嘴板49中形成的一系列(array)喷嘴50或多个喷嘴50。在图2中，喷嘴板49附加于喷射模块48。但是，喷嘴板49可以是喷射模块48的组成部分。
[0024]在压力下通过该系列中的每个喷嘴50喷射出液体如墨以形成液体52的细流(filament)。在图2中，该系列喷嘴或多个喷嘴延伸入图中或延伸出图中。
[0025]喷射模块48可操作，以通过每个喷嘴形成具有第一尺寸或体积的液滴和具有第二尺寸或体积的液滴。为了将此实现，喷射模块48包括液滴激发装置或液滴形成装置28，例如加热器或压电致动器，即当选择性激发时，扰动液体52(如墨)的每个细流，以诱导各细流的一部分从细流断开并且聚结以形成小液滴54和大液滴56。
[0026]在图2中，液滴形成装置28是加热器51，例如非匀称加热器或环形加热器(分段的或不分段的)，其在喷嘴50的一侧或两侧位于喷嘴板49中。该类型的液滴形成是已知的并且已在例如美国专利 N0.6，457，807BU6, 491，362BU6, 505，921B2、6, 554，410B2、6，575，566BU6, 588，888B2、6, 793，328B2、6, 827，429B2 和 6，851，796B2 中进行了描述。
[0027]通常，一个液滴形成装置28与喷嘴系列的每个喷嘴50相关联。但是，液滴形成装置28可与成组的喷嘴50或喷嘴系列的所有喷嘴50相关联。
[0028]当印刷头30运行时，通常产生多种尺寸或体积的液滴54、56，例如，大液滴56 (第一尺寸或体积)和小液滴54 (第二尺寸或体积)的形式。大液滴56的质量与小液滴54的质量之比通常大约为2至10的整数。包括液滴54、56的液滴流58遵循液滴路径或轨迹57。
[0029]印刷头30还包括气流偏转机构60，其引导气流62 (如空气)经过液滴轨迹57的一部分。该部分液滴轨迹称为偏转区域64。随着气流62与液滴54、56在偏转区域64中相互作用，其改变液滴轨迹。随着液滴轨迹离开偏转区域64，它们相对于未偏转液滴轨迹57以被称为偏转角的角度行进。
[0030]与大液滴56相比,小液滴54受气流影响更大,使得小液滴轨迹66偏离大液滴轨迹68。也就是说，小液滴54的偏转角大于大液滴56的偏转角。气流62提供了足够的液滴偏转并因此使小液滴轨迹与大液滴轨迹足够偏离，使得可定位捕集器42 (图1和3中示出)以截断小液滴轨迹66和大液滴轨迹68之一，使得遵循该轨迹的液滴被捕集器42收集，而遵循其他轨迹的液滴绕过捕集器并撞击记录介质32(图1和3中示出)。
[0031]当捕集器42被定位成截断大液滴轨迹68时，小液滴54被充分地偏转以避免与捕集器42相接触并撞击印刷介质。因为小液滴被印刷，所以这被称为小液滴印刷模式。当捕集器42被定位成截断小液滴轨迹66时，大液滴56是印刷的液滴。这称为大液滴印刷模式。
[0032]参照图3，喷 射模块48包括一系列或多个喷嘴50。通过通道47 (图1和2)供应的液体(如墨)在压力下通过该系列的每个喷嘴50射出，以形成液体52的细流。在图3中，所述一系列或多个喷嘴50延伸入图中或延伸出图中。
[0033]与喷射模块48相关联的液滴激发或液滴形成装置28 (图1和2中示出)选择性地被激发以扰动液体52的细流，从而导致细流的一部分从细流断开以形成液滴。通过这种方式，液滴被选择性地形成为朝向记录介质32前进的大液滴和小液滴形式。
[0034]气流偏转机构60 (图2)的正压气流结构61位于液滴轨迹57的第一侧。正压气流结构61包括具有下壁74和上壁76的第一气流导管72。气流导管72以相对于液体细流52的约45°的向下角度Θ引导由正压源92朝向液滴偏转区域64供应气流62(也示于图2中)。任选密封件84在喷射模块48与气流导管72上壁76之间提供了空气密封。在图3中，喷射模块48的壁96充当上壁76的一部分在液滴偏转区域64处结束。
[0035]气流偏转机构60 (图2)的负压气流结构63 (图3)位于液滴轨迹57的第二侧。负压气流结构包括位于捕集器42与上壁82之间的第二气流导管78，其将气流从偏转区域64中排出。第二导管78与负压源94连接，其用于帮助移除流经第二导管78的气体。任选的密封件84在喷射模块48与上壁82之间提供了空气密封。
[0036]如图3所示，气流偏转机构包括正压源92和负压源94。但是，根据所考虑的具体应用，气流偏转机构可仅包括正压源92和负压源94之一。
[0037]通过第一气流导管72供应的气体被导入液滴偏转区域64中，在这里其使得大液滴56遵循大液滴轨迹68并且小液滴54遵循小液滴轨迹66。如图3所示，小液滴轨迹66被捕集器42的前表面90截断。小液滴54接触面90，并且流下面90并流入位于或形成于捕集器42与板88之间的液体返回导管86。再循环所收集的液体并返回墨存储器40 (示于图1中)以再利用或丢弃。大液滴56绕过捕集器42并前进到记录介质32上。因此，图3描绘了以大液滴印刷模式进行运行。或者，可将捕集器42定位成截断大液滴轨迹68。大液滴56接触捕集器42并流入位于或形成于捕集器42内的液体返回导管。再循环所收集的液体以再利用或丢弃。小液滴54绕过捕集器42并前进到记录介质32上。
[0038]或者，可通过使用非匀称加热器51向液体细流52非匀称地施加热来实现偏转。当以该能力使用时，非匀称加热器51通常作为除偏转机构之外的液滴形成机构运行。例如，于2000年6月27日授予Chwalek等人的美国专利N0.6，079，821中描述了公知的这种类型的液滴形成和偏转。还可使用静电偏转机构来实现偏转。通常，静电偏转机构将液滴充电和液滴偏转合并到单一电极中(如US4，636，808所描述的)，或者包括单独的液滴充电和液滴偏转电极。
[0039]如图3所示，捕集器42为通常被称为“Coanda”捕集器的捕集器类型。但是，图1示出的“刀口”捕集器和图3示出的“Coanda”捕集器是可互换并且根据所考虑的应用通常可选择使用任一种。或者，捕集器42可以是任意合适设计的，包括但不限于多孔面捕集器、界定的边缘捕集器、或上述那些捕集器中任一种的组合。
[0040]Crockett等的美国专利N0.6，817，705中描述了用于CIJ颜料喷墨墨组合物的有用的墨搅拌、加热墨供应和印刷头以及流体过滤工具。Mader等的美国专利N0.5，473，350中描述了用于保持墨质量和计算墨挥发性组分蒸发作用的印刷机补充系统。美国专利N0.5，526，026和EPO 597 628B1中描述了测量流体电阻系数的基于补足方案的另一些有用的连续喷墨流体系统。EPO 571 784B1和EPl 013 450B1中以及美国专利N0.7，221，440中公开了用于连续喷墨流体系统的有用的支持性概念，其使用其它对墨浓度感应的工具。
[0041]本发明的喷墨印刷流体是水基印刷流体，其被设计成用于如上所述的相对高速的连续喷墨(CU)印刷 系统。水基是指印刷流体主要包含水作为载体介质以用于维持印刷流体组分。在一个优选的实施方案中，本发明的印刷流体包含至少50重量％的水。颜料基墨定义为包含至少一种水溶性颜料颗粒分散体的墨。染料基墨定义为包含至少一种可溶于水性载体的有色分子染料的墨。无色墨定义为基本不含着色剂(如染料或颜料)并因此不旨在帮助在图形形成过程中实现颜色形成的墨。
[0042]与单纸式(sheet-fed)按需滴墨印刷相比，CIJ是非常高速的印刷方法，并且其期望以超过30.84m /分钟(100英尺/分钟(FPM))的衬底输送速度和高于300 X 300dpi的可寻址性运行。相对于较慢的按需滴墨印刷技术，单独的印刷速度对墨制剂方面强加了一些限制，其仅仅基于在辊卷绕之前充分干燥在印刷机中以全速移动的印刷衬底的短时间需求。但是，出乎意料地，与DOD印刷在其它方面中可能的墨制剂界限相比，CIJ印刷头运行的特征可允许较宽的墨制剂界限。ff.ffnek, IEEE Trans.1986，1475-81中描述了针对传统CIJ印刷的墨制剂考虑，其阐述了非印刷液滴的液滴形成、偏转和捕集，墨由存储存储器至印刷头用于进一步印刷的再循环，以及对商业墨-介质图像品质和耐久性的墨性能需求。
[0043]用于连续喷墨印刷机的喷墨墨组合物期望地包含作为基本载剂或载体介质的水、着色剂、湿润剂、杀虫剂和表面活性剂；其可期望地还包含一种或更多种类型的其它组分，包括但不限于:成膜粘合剂或媒染剂、增溶剂、助溶剂、碱、酸、PH缓冲剂、润湿剂、螯合剂、腐蚀抑制剂、粘度改性剂、渗透剂、润湿剂、消沫剂、消泡剂、抗真菌或抗菌剂、喷射助剂、纤丝长度改性剂、痕量的多价阳离子絮凝盐、溶液电导性控制剂、或当墨在电荷带状电极上干涸时抑制静电偏转短路的化合物，如果待使用该模式的液滴偏转的话。
[0044]期望地，本发明中使用的连续喷墨墨中存在聚合物。聚合物可充当颜料分散剂，充当可形成膜并增加印刷图像的干物理或潮湿耐久性的成分粘合剂，充当流体系统再循环稳定剂，充当喷射助剂，充当表面活性剂和表面改性剂，或者它们可实现其它有用的功能。这些聚合物可分类为水溶性聚 合物、水稀释性聚合物或水分散性聚合物颗粒。
[0045]术语“水溶性”意指聚合物溶解于水中使得当使用动态光散射或颗粒分析领域中公知的任意其它技术分析聚合物的稀溶液时观察不到散射。
[0046]术语“水稀释性”意指可用水稀释聚合物以形成由溶剂和水膨胀的聚合物聚集体的合理稳定的分散体，如 “Organic Coatings:Science and Technology”(Wicks, Jonesand Papas,第2版,Wiley-1nterscience出版，1999)所述。这样的聚合物在一些单体中可具有亲水酸基团，而在被碱部分或完全中和之前不溶于水。
[0047]术语“水分散性”意指聚合物以离散颗粒的形式存在于水中，所述颗粒是分散或悬浮的并且常常通过使用分散剂来稳定免于絮凝和沉淀。与水溶性聚合物相比，当使用动态光散射或颗粒分析领域中公知的任意其它技术分析时，水分散性聚合物的稀溶液表现出散射。
[0048]在多个实施方案中，本发明使用分散的颜料颗粒作为着色剂，并且特别地将分散的黑色颜料颗粒用于配制用于连续喷墨印刷的黑色墨，并且将分散的黑色、青色、洋红色和黄色颜料颗粒用于配制用于喷墨印刷的墨组的黑色、青色、洋红色和黄色墨。
[0049]可通过喷墨印刷领域中已知的任意方法来制备用于本发明的颜料基墨组合物。有用的方法通常包括两个步骤:(a)分散或研磨步骤，以将颜料聚集体破碎成初级颗粒，其中初级颗粒被定义为颗粒系统中的最小可识别细分(subdivision);以及(b)稀释步骤，在该步骤中用剩余的墨组分稀释步骤(a)的颜料分散体以给出工作强度的墨。颜料研磨步骤(a)可使用任何类型的研磨机来进行，例如搅拌介质研磨、球磨、双辊磨、三辊磨、珠磨和喷射磨、超微磨碎机、高速分散机、水平磨或液体相互作用室。在研磨步骤(a)中，可任选地将颜料悬浮于介质中，所述介质通常与步骤(b)中稀释颜料分散体所使用的介质相同或相似。研磨步骤(a)中任选地存在惰性研磨介质，以促进将颜料破碎成初级颗粒。惰性研磨介质包括诸如以下的材料:聚合物珠、玻璃、陶瓷、金属和塑料，如例如美国专利5，891，231所述。从步骤(a)中获得的颜料分散体中移除或从步骤(b)中获得的墨组合物中移除研磨介质。美国专利 N0.5，478，705A、5, 513，805A、5, 662，279A、5, 679，138A、5, 862，999A、5，985，071A和6，600, 559B2中描述了特别适合于本发明实践的相关研磨、分散、磨或粉碎方法。授予Majka等的美国专利N0.7，441，717B1中公开了一种特别优选的研磨方法。
[0050]优选地，在研磨步骤(a)中存在分散剂以促进颜料聚集体破碎成初级颗粒。对于步骤(a)中获得的颜料分散体或步骤(b)中获得的墨组合物来说，存在分散剂以维持颗粒稳定性并防止颗粒聚集然后沉淀；分散剂可以是两亲性分子表面活性剂或聚合物。除分散剂之外，可任选地存在另一些分散剂或聚合物以供本发明使用，例如喷墨印刷领域中普遍使用的那些。对于水性颜料基墨组合物来说，有用的分散剂包括阴离子或非离子表面活性剂，例如如美国专利N0.5，679，138,5, 651，813和5，985，017中所述的十二烷基硫酸钠或者油基甲基牛磺酸钾或油基甲基牛磺酸钠。
[0051]期望使用两亲性聚合分散剂来分散本发明中所用墨中采用的颜料着色剂。虽然聚合物分散剂或粘合剂是期望的，但是不需要本发明中使用的颜料喷墨墨组合物包含聚合物材料，只要提供颜料的稳定分散体使得墨在连续喷墨印刷系统中再循环是稳定的即可。聚合物分散剂或粘合剂期望地包含至少一种疏水单体。用于制备聚合物分散剂或粘合剂的疏水单体包含含有羧酸酯的官能团。疏水单体可选自任意的脂肪族丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体，前提条件是其包含含有大于或等于至少12个碳原子的可以为直链或支链的脂肪族链。有用的疏水单体的具体实例包括以下物质:丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸十三酯、甲基丙烯酸十三酯、丙烯酸十四酯、甲基丙烯酸十四酯、丙烯酸十六酯、丙烯酸异十六酯、甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸异十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸癸基十四酯、甲基丙烯酸癸基十四酯等。优选地，甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯单体是甲基丙烯酸或丙烯酸的十八或十二酯。聚合物的疏水部分可由一种或更多种所述疏水单体制备。
[0052]期望地，碳链长度大于或等`于12个碳的疏水单体以总共聚物的至少10重量％，并且更优选大于20%重量的量存在。共聚物还可包含含有芳香族基团的疏水单体。例如，另外的含有芳香族基团的单体可以是丙烯酸苄酯或甲基丙烯酸苄酯。
[0053]疏水单体的总量优选以总共聚物的20重量％至95重量％的量存在于聚合物中，所述疏水单体包含具有大于或等于12个碳原子的链的单体，并且任选地包含含有芳香族基团的单体。含有疏水芳香族基团的单体可以以总共聚物的O至85重量％，更优选O至60重量％，最优选O至50重量％的量存在。优选的共聚物分散剂是其中亲水单体选自羧酸化单体的那些。优选的聚合物分散剂是由至少一种亲水单体(丙烯酸或甲基丙烯酸单体或其组合)制备的共聚物。优选地，亲水单体是甲基丙烯酸。US2006 / 0012654A1、US2007 /0043144A1和US2007 / 0043146中进一步描述了特别有用的聚合物颜料分散剂。
[0054]包含所述单体的聚合物分散剂或粘合剂可以是完全无规的，或它们可以以嵌段排列，如AB或ABA，其中A是疏水单体，而B是亲水单体。此外，聚合物可采取无规三元共聚物或ABC三嵌段的形式，其中A、B和C嵌段中的至少一个选择为亲水单体，而其它嵌段是彼此不同的疏水嵌段。优选的共聚物是无规共聚物或三元共聚物。
[0055]在本发明的一个优选实施方案中，喷墨墨组合物包含由与聚合物分散剂或聚合物粘合剂相关联的颜料着色剂颗粒组成的颜料分散体，所述聚合物分散剂或聚合物粘合剂由至少一种亲水单体(丙烯酸或甲基丙烯酸单体或其组合)和至少一种包含具有大于或等于12个碳的脂肪族链的疏水性甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯单体的单体制备而成，如美国专利公开 N0.2007 / 0043144 和 2007 / 0043146 所述。House 等的美国专利公开 N0.2006 /0014855A1中描述了用于本发明实践的其它聚合物分散剂和粘合剂。
[0056]通常，共聚物分散剂或粘合剂的重均分子量具有上限使得其小于50000道尔顿。期望地，共聚物的重均分子量小于25000道尔顿；更优选地其小于15000道尔顿，并且最优选地小于10000道尔顿。粘合剂或分散剂的分子量具有重均分子量下限使得其大于500道尔顿。
[0057]本发明的墨组合物中可单独或彼此组合地使用多种有机和无机颜料。例如，可将炭黑颜料与有色颜料如青色铜酞菁或洋红喹吖啶酮颜料组合在同一墨组合物中。可用于本发明的颜料包括例如美国专利 5，026，427,5, 086，698,5, 141，556,5, 160，370 和 5，169，436中公开的那些颜料。颜料的准确选择取决于具体应用和性能需求，例如色彩再现性和图像稳定性。
[0058]适用于本发明的颜料着色剂包括但不限于，偶氮颜料、单偶氮颜料、双偶氮颜料、偶氮颜料色淀、β -萘酚颜料、萘酚AS颜料、苯并咪唑酮颜料、双偶氮缩合颜料、金属络合颜料、异吲哚啉酮和异吲哚啉颜料、多元环颜料、酞菁颜料、喹吖啶酮颜料、二萘嵌苯和紫环酮(perinone)颜料、硫靛颜料、蒽并喃唳酮颜料、黄土酮颜料、蒽嵌蒽醌颜料、二嗪颜料、三芳基正碳颜料、喹酞酮颜料、二酮吡咯并吡咯颜料、氧化钛、氧化铁和炭黑。优选炭黑作为黑色墨的颜料。可通过任意可用方法来生产炭黑颜料，并且有用的颜料包括炉黑、灯黑、乙炔黑、槽法炭黑和气黑。尤其合适的炭黑颜料包括XIPexk 160IQ, NIPexl70IQ, NIPexl80IQ和 Colour Black Fff2, Colour Black Fff200, Colour Black FW285, Colour Black FffUColour Black FW18>Colour Black Fff>Co1ur Black FW18、0rion Engineered Carbons生产的PrintexC?95 颜料，以及 Black Pear丨S? lioo,Black Pearls900,Black Pearls880、Black Pearls600、MoHH rch(丨丨::1100 和 Cabot Corp 的 Monarch900 颜料。其它黑色颜料也是可接受的，并且其可包含磁性颗粒，例如磁铁矿或铁素体，或者也可使用钛黑。
[0059]可使用颜料的典型实例包括颜色指数(C.1.)颜料黄1、2、3、5、6、10、12、13、14、
16、17、62、65、73、74、75、81、83、87、90、93、94、95、97、98、99、100、101、104、106、108、109、110、111、113、114、116、117、120、121、123、124、126、127、128、129、130、133、136、138、139、147、148、150、151、152、153、154、155、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、183、184、185、187、188、190、191、192、193、194 ；C.1.颜料红 1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、21、22、23、31、32、38、48:1、48:2、48:3、48:4,49:1,49:2、49:3、50:1、51、52:1、52:2、53:1、57:1、60:1、63:1、66、67、68、81、95、I12、I14、I19、122、136、144、146、147、148、149、150、151、164、166、168、169、170、171、172、175、176、177、178、179、181、184、185、187、188、190、192、194、200、202、204、206、207、210、211、212、213、214、216、220、222、237、238、239、240、242、243、245、247、248、251、252、253、254、255、256、258、261、264 ；C.1.颜料蓝 1、2、9、10、14、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、15、
16、18、19、24:1、25、56、60、61、62、63、64、66、桥接的铝酞菁颜料；C.1.颜料黑 1、7、20、31、32 ；C.1.颜料橙 1、2、5、6、13、15、16、17、17:1、19、22、24、31、34、36、38、40、43、44、46、48、
49、51、59、60、61、62、64、65、66、67、68、69；C.1.颜料绿 1、2、4、7、8、10、36、45 ；C.1.颜料紫 1、2、3、5:1、13、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、50 ;或 C.1.颜料棕 1、5、22、23、
25、38、41、42。在一个特定的实施方案中，用于连续喷墨印刷机的本发明中使用的颜料喷墨墨组合物可包含另外的水溶性染料着色剂，如Botros等的EP1132440A2和J-D.Chen的EP0859036A1中所公开的。
[0060]本发明中使用的墨还可任选地包含自分散颜料，所述自分散颜料在不使用聚合物或分子分散剂或表面活性剂的情况下是可分散且稳定的。这种类型的颜料一般是已经历表面处理如氧化/还原、酸/碱处理或经由耦合化学而功能化的那些颜料。表面处理可用阴离子、阳离子或非离子基团使颜料表面功能化。合适的自分散型黑色颜料的实例包括但不限于Cah-O-.1ct? 200.< ab-O-.1et? 300? ( ah-O-Jet? 352K, ( iib-O-.1et? 400
(Cabot Corp.)以及 Boiljet? BlackCff-U CW-1S、Cff-2 和 CW-3 (Orient ChemicalIndustries.Ltd.)。
[0061]本发明的颜料基连续喷墨墨组合物的颜料颗粒的中值粒径优选小于150nm，并且更优选小于lOOnm，并且最优选小于50nm。本文所使用的中值粒径是指经分类粒径分布的第50个百分比，使得直径小于所示直径的颗粒提供了颗粒体积的50%。特别期望的颜料颗粒大小是那些满足稳定的连续喷墨液滴形成特性的颗粒Peclet数目要求的颗粒大小，如Clarke等的W02009 / 044096中所教导的。
`[0062]用于墨组合物的颜料可以以任意有效的量存在，一般为0.1重量％至10重量％，并且优选0.5重量％至6重量％。在一个实施方案中，聚合物分散剂与颜料的重量比是0.15至 0.9。
[0063]除颜料分散体之外，本发明中使用的墨还可任选地包含喷墨印刷领域中已知的染料。适用于本发明的用于水基墨组合物的染料包括但不限于:水溶性活性染料、直接染料、阴离子染料、阳离子染料、酸性染料、食品染料、金属络合物染料、酞菁染料、蒽醌染料、蒽吡啶酮染料、偶氮染料、若丹明染料、溶剂染料等。可用于本发明的染料的具体实例如下:黄色染料包括:c.1.酸性黄 1、3、11、17、19、23、25、29、36、38、40、42、44、49、59、61、70、72、75、76、78、79、98、99、110、111、127、131、135、142、162、164 和 165 ；C.1.直接黄 1、8、11、12、24、
26、27、33、39、44、50、58、85、86、87、88、89、98、110、132、142和 144 ；C.1.活性黄 1、2、3、4、6、7、11、12、13、14、15、16、17、18、22、23、24、25、26、27、37 和 42 ;以及 C.1.食品黄 3 和 4 ;洋红染料包括:C.1.酸性红 1、6、8、9、13、14、18、26、27、32、35、37、42、51、52、57、75、77、80、82、85、87、88、89、92、94、97、106、111、114、115、117、118、119、129、130、131、133、134、138、143、145、154、155、158、168、180、183、184、186、194、198、209、211、215、219、249、252、254、262、265、274、282、289、303、317、320、321 和 322 ；C.1.直接红 1、2、4、9、11、13、17、20、23、24、28、31、33、37、39、44、46、62、63、75、79、80、81、83、84、89、95、99、113、197、201、218、220、224、225、226、227、228、229、230 和 231 ；C.1.活性红 1、2、3、4、5、6、7、8、11、12、13、15、16、
17、19、20、21、22、23、24、28、29、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、45、46、49、
50、58、59、63和64;以及C.1.食品红7、9和14 ;青色染料包括:C.1.酸性蓝1、7、9、15、22、23、25、27、29、40、41、43、45、54、59、60、62、72、74、78、80、82、83、90、92、93、100、102、103、104、112、113、117、120、126、127、129、130、131、138、140、142、143、151、154、158、161、166、167、168、170、171、182、183、184、187、192、199、203、204、205、229、234、236 和 249 ；C.1.直接蓝 1、2、6、15、22、25、41、71、76、77、78、80、86、87、90、98、106、108、120、123、158、160、163、165、168、192、193、194、195、196、199、200、201、202、203、207、225、226、236、237、246、248 和249 ；C.1.活性蓝 1、2、3、4、5、7、8、9、13、14、15、17、18、19、20、21、25、26、27、28、29、31、32、33、34、37、38、39、40、41、43、44和46 ;以及C.1.食品蓝I和2 ;黑色染料包括:C.1.酸性黑1、2、7、24、26、29、31、48、50、51、52、58、60、62、63、64、67、72、76、77、94、107、108、109、110、112、115、118、119、121、122、131、132、139、140、155、156、157、158、159 和 191 ；C.1.直接黑
17、19、22、32、39、51、56、62、71、74、75、77、94、105、106、107、108、112、113、117、118、132、133,146,154 和 168 ；C.1.活性黑 1、3、4、5、6、8、9、10、12、13、14、31 和 18 ；以及 C.1.食品黑 2，Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha JI3D 洋红 EK-1 液出售的 CAS N0.224628-70-0 ；Crompton and Knowles Colors 以 Intraiet 洋红 KRP 出售的 CAS N0.153204-88-7 ;在美国专利5，997，622和6，001, 161中公开的金属偶氮染料。
[0064]除上述聚合物分散剂之外，本发明中使用的用于墨组合物的聚合物包括非离子、阴离子、和两性聚合物。水溶性聚合物的代表性实例包括聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、羧甲基纤维素、聚乙基#恶唑啉和聚酰胺。水稀释性聚合物的代表性实例包括碱溶性树脂、聚氨酯(如美国专利6，268，101中发现的那些)、聚丙烯酸类、苯乙烯-丙烯酸甲基丙烯酸共聚物(如S.C.Johnson, Corp.的Joncryl? 70、MeadWestvaco Corp.的TruDot? IJ_4655 和 AirProducts and Chemicals, Inc 的VanCfyl? 68S)以及美国专利N0.6，866，379和美国专利申请吣2005 / 0134665A1中举例说明的聚合物。
[0065]水分散性聚合物颗粒一般分类为加成聚合物或缩合聚合物，二者都是聚合物化学领域的技术人员公知的。水分散性聚合物颗粒类的实例包括丙烯酸类、苯乙烯类、聚乙烯类、聚丙烯类、聚酯、聚酰胺、聚氨酯`、聚脲、聚醚、聚碳酸酯、聚酸酐和由其组合组成的共聚物。这样的聚合物颗粒可以是离聚物的、成膜的、非成膜的、易熔的或重度交联的，并且可具有宽范围的分子量和玻璃化转变温度。用于喷墨墨的水分散性聚合物颗粒的实例是以下列商品名销售的苯乙烯-丙烯酸类共聚物:*丨O丨(BASF Corp.)、Ucar?(Dow ChemicalC0.) > JonreZ? (MeadWestvaco Corp.) 和 Vancryl? (Air Products and Chemicals，Inc.);以商品名 Eastman AQ? (Eastman Chemical C0.)销售的磺化聚酯；聚乙烯或聚丙烯树脂乳液和聚氨酯(如来自Witco Corp.的Witcobonds?)。这些聚合物颗粒是优选的，因为它们在典型的水基墨组合物中是相容的，并且因为它们使得印刷图像对物理磨损、光和臭氧高度耐受。
[0066]喷墨墨中还使用核壳聚合物颗粒用以改善耐水牢度(water-fastness)和耐摩擦性(美国专利 N0.5，814，685,5, 912，280,6, 057，384,6, 271，285,6, 858，301)。水分散性聚合物颗粒的另一些实例包括如美国专利N0.6，147，139和6，508，548所公开的热塑性树脂颗粒。聚合物颗粒可以是高和低玻璃化转变温度聚合物的混合物(如美国专利N0.6，498，202所公开的那些)。另外，可使用如美国专利N0.5,814, 685、5，912，280、6，057，384,6, 271，285和6，858，301所述的核壳聚合物颗粒。除耐久性增强聚合物颗粒之外，墨中还可包含重度交联的聚合物颗粒。
[0067]在用于本发明的墨组的黑色、青色、洋红色和黄色墨中使用的特别优选的聚合物是水溶性聚丙烯酸酯共聚物和聚氨酯乳胶粘合剂共聚物，其可单独或以混合物使用。聚丙烯酸酯共聚物可以是两亲性颜料分散剂，或者它们可根本不吸附于颜料着色剂并且可用来提供其它优点。聚酯聚合物(即，具有酯骨架键的聚合物)不是优选的，因为储存中的水性墨中酯官能团的水解可导致聚合物骨架断裂并且丧失功能性。基于类似原因，具有侧链酯官能的聚合物是较为不利的。
[0068]虽然可使用任意有用量的水溶性共聚丙烯酸酯共聚物，但是本发明中使用的墨可优选地包含0.1重量％至6.0重量％的水溶性聚丙烯酸酯聚合物。水溶性聚丙烯酸酯聚合物可以是加成聚合物或缩合聚合物，二者都是聚合物化学领域的技术人员公知的。具体实例包括但不限于:丙烯酸聚合物；甲基丙烯酸聚合物；苯乙烯-丙烯酸共聚物、苯乙烯-丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-马来酸共聚物、苯乙烯-马来酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸-丙烯酸烷基酯共聚物、苯乙烯-马来酸半酯共聚物、乙烯基萘-丙烯酸共聚物、乙烯基萘-马来酸共聚物等。尤其优选的水溶性聚丙烯酸酯聚合物包括甲基丙烯酸苄酯-丙烯酸共聚物和苯乙烯-马来酸半酯共聚物。通过来源于聚合物的丙烯酸、马来酸或甲基丙烯酸部分的酸基团的存在使得这些聚合物具有水溶性。对于包含酸基团的聚合物而言，聚合物电荷稳定化的程度被量化为聚合物酸值(AN)。所计算的聚合物酸值定义为形成聚合物的原料中每克单体的酸单体摩尔数乘以56(氢氧化钾的分子量)。当用水中的氢氧化钾滴定时，所测量的酸值是每克聚合物中发现的酸的摩尔数乘以56。水溶性聚丙烯酸酯聚合物优选地表现出酸值为100至400，更优选140至300，重均分子量Mw为5000至30000，更优选6，000至16，000。优选的聚合物粘合剂包括来自 BASF Corp 的 Joncryl586、Joncryl683 和 Joncryl HPD696。
[0069]聚氨酯乳胶粘合剂可由至少一种包含至少两个羟基和至少一个羧基的单体和另一种包含至少两个异氰酸酯基的单体形成。虽然在聚氨酯化学领域中通常使用二异氰酸酯，但是也可使用三 异氰酸酯。二异氰酸酯的实例包括异佛尔酮二异氰酸酯和上述参考文献中所描述的其它二异氰酸酯。可在用于本发明的墨中使用的聚氨酯任选地来源于另一种单体，其包含至少两个羟基并且不同于具有至少两个羟基和至少一个羧基的单体。这些任选的单体通常是分子量小于3000道尔顿的较高分子量的单体。它们在本领域中常被称为多元醇。实例包括多元醇以及聚碳酸酯、聚醚、聚酯、聚缩醛、聚丙烯酸酯、聚酯酰胺和聚硫醚的多羟基衍生物。优选地，任选单体是聚碳酸酯或聚醚。更优选地，包含至少两个羟基的任选单体是聚(亚丙基碳酸酯)二醇。包含至少两个羟基和至少一个羧酸基团的单体的实例为2，2_双(羟甲基)丙酸和4，4_双(4-羟苯基)-缬草酸的羟乙醚。美国专利N0.6，268，101B2和美国专利申请N0.2003 / 0184629A1以及本文所引用的参考文献中描述了另一些实例。美国专利N0.6，533，408中公开了水分散性聚氨酯作为颜料墨中的粘合剂，并且美国专利申请N0.2004 / 0085419中描述了用于颜料喷墨墨的特别有用的聚氨酯，其表现出良好的喷射性能和良好的所得图像耐久性。可用于本发明的聚氨酯的重均分子量Mw优选大于7500道尔顿。如果Mw小于7500道尔顿，则喷墨墨组合物不能提供足够的耐污性、耐涂性和耐擦伤性。大于10 000道尔顿的Mw是优选的。聚氨酯的最大Mw没有特别限制，但是一般由如下所讨论的组合物的物理性质要求和施用其的方法来决定。如果将墨组合物用作用于热印刷头的喷墨墨，则聚氨酯的最大Mw优选为50 000道尔顿。聚氨酯的酸值通过酸基团提供，所述酸基团进而通过包含至少两个羟基的至少一种单体提供。酸基团优选是羧酸基团，但是也可使用任意类型的酸基团。聚氨酯乳胶粘合剂的酸值可为50至200，优选酸值为60至150并且最优选为70至110。可用于本发明的聚氨酯可表现出的玻璃化转变温度Tg为20°C至180°C，优选40°C至120°C，并且更优选60°C至100°C。
[0070]虽然可使用任意有用量的聚氨酯乳胶粘合剂，但是在一个优选实施方案中，用于本发明的墨组的青色、洋红色、黄色和黑色墨各自优选地包含0.1重量％至5重量％并且更优选0.5重量％至3重量％的聚氨酯乳胶粘合剂。
[0071]当使用这些类型的聚合物时，当分散颜料与水溶性聚丙烯酸酯聚合物和聚氨酯乳胶粘合剂总和的质量比为3:1至1:2时得到最好结果。更优选地，分散颜料与水溶性聚丙烯酸酯聚合物和聚氨酯乳胶粘合剂总和的质量比为2:1至1:1。较低量的聚合物可导致不良膜形成，而较高量的聚合物可导致不良喷射、喷嘴堵塞和多个印刷介质上的墨聚结。
[0072]如果存在的话，则在用于本发明的墨组合物中使用的非有色颗粒可以以任意有效量存在，一般为0.01重量％至20重量％，并且优选0.01重量％至6重量％。非有色颗粒的准确选择取决于印刷图像的具体应用和性能需求。
[0073]描述用作颜料分散剂类型的水溶性或水分散性的带负电聚合物可替代地或另外地在用于本发明中使用的印刷流体组合物以提供改善的喷射性能或改善的流体稳定性和改善的印刷耐久性。本发明中可使用的丙烯酸聚合物通过美国专利N0.6，866，379中所公开的那些来举例说明。在本发明中有用的优选水溶性聚合物的具体实例是由至少一种亲水单体(丙烯酸或甲基丙烯酸单体，或者其组合)制备的共聚物。水溶性聚合物也可以是包括至少一种苯乙烯单体和至少一种丙烯酸单体的苯乙烯-丙烯酸共聚物，其包含乙烯基单体或不饱和单体 的混合物，其单体中的至少一种具有酸基团或供酸基团。例如，美国专利 N0.4，529，787,4, 358，573,4, 522,992 和 4，546，160 中公开了这样的聚合物。可用于本发明实施方案中的另一些有用的带负电聚合物包括水分散性聚氨酯，例如美国专利N0.6，533，408中公开作为颜料墨的粘合剂的那些，并且美国专利公开N0.2004 / 0085419中描述了用于颜料喷墨墨的特别有用的聚氨酯，其表现出良好的喷射性能和良好的所得图像耐久性。美国专利申请号2006 / 0100306和2006 / 0100308公开了聚氨酯以及聚氨酯与具有规定酸值的丙烯酸聚合物的混合物用于非有色墨组合物的用途，其也可用于本发明的一些实施方案。
[0074]还可使用与用于分散颜料的任意分散剂不同的另外的水溶性聚合物添加剂，以增加颜料分散体颗粒对通过机械泵使墨流体再循环通过CIJ流体系统中的过滤器(即，再循环过滤)的稳定性，如Yau等的美国专利申请N0.2011 / 0123714A1和Cook等的美国专利申请N0.2011 / 0122180A1中所公开的。聚合物添加剂可包括例如水溶性共聚物，其具有包含苯乙烯和丙烯酸单体的嵌段或无规区段，其中如US2011 / 0122180所述，添加剂的分子量大于1000。聚合物添加剂的重均分子量Mw优选为1000至100000道尔顿，更优选1000至50000道尔顿，并且通常为1000至23000道尔顿。这样的聚合物添加剂可包含例如一种或更多种聚苯乙烯或者与其它丙烯酸酯或取代丙烯酸酯单体共聚或与另一物类连接的取代聚苯乙烯链。在一个优选实施方案中，聚合物添加剂可包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和三亚乙氧基丙烯酸酯(trisethylenoxyacrylate)的共聚物。聚合物添加剂可替代地包括具有一个或更多个聚(环氧乙烷)嵌段区段的水溶性嵌段共聚物，其总计包含50界1:%至99?1:%的聚合物添加剂，以及1￥1:%至50wt%的疏水性与聚(环氧乙烧)嵌段区段相比相对较高的区段，其中添加剂的至少一个聚(环氧乙烷)区段的分子量大于500，如US2011 / 0123714 所述。
[0075]聚合物添加剂优选地以有效稳定墨组合物对抗剪切诱导的聚集或者由泵送墨组合物通过连续喷墨印刷流体系统造成的其它流体颗粒聚集过程(例如，压缩、延伸、空穴作用等)的量存在于用于本发明的喷墨墨组合物中，但是并不期望其基本替换用于使颜料分散于墨组合物中的分散剂。墨中聚合物添加剂材料的浓度通常为0.05重量％至5重量％，优选0.1重量％至3重量％,更优选0.3重量％至2重量％,并且最优选0.5重量％至I重量％。苯乙烯-丙烯酸共聚物添加剂(例如，在使用时)优选以相对于分散颜料1: 10至1:2，更优选1:6至1:3并且最优选1:5至1:4的重量比存在。
[0076]还考虑了本发明墨组合物还可包含非有色颗粒，如无机颗粒或聚合物颗粒。在过去几年中，这种颗粒附加物的使用增加，尤其是在用于摄影质量成像的喷墨墨组合物中。用于本发明的无机颗粒的实例包括但不限于:氧化铝、勃姆石、粘土、碳酸钙、二氧化钛、煅烧粘土、铝硅酸盐、二氧化硅或硫酸钡。在一个代表性实例中，美国专利N0.5，925，178描述了在颜料基墨中使用无机颗粒，以改善图像记录元件上的颜料颗粒的光密度和耐摩擦性。可用于本发明的有机聚合物颗粒的实例包括:一般归类为加成聚合物或缩合聚合物的水分散性聚合物，二者都是聚合物化学领域的技术人员所公知的。聚合物类的实例包括:丙烯酸类、苯乙烯类、聚乙烯类、聚丙烯类、聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚脲、聚醚、聚碳酸酯、聚酸酐和由其组合物组成的共聚物。这种聚合物颗粒可以是离聚物的、成膜的、非成膜的、易熔的或重度交联的，并且可具有宽范围的分子量和玻璃化转变温度。美国专利N0.6，508，548描述了在染料基墨中使用水分散性聚合乳胶，以改善印刷图像的抗光和抗臭氧性。墨组合物可包含非有色颗粒如无机或聚合物颗粒，以改善印刷图像的光泽度差异、抗光和/或抗臭氧性、耐水牢度、耐摩擦性和多种其它特性。参见例如，美国专利N0.5，889，083A、6，598，967A和 6，508，548A 以及美国专`利申请 N0.2009 / 0239004A1。
[0077]可任选地存在于适合于CIJ印刷的喷墨墨组合物的另外的添加剂包括:增稠剂、电导率增强剂、抗焦化剂、干燥剂、耐水牢剂、染料增溶剂、螯合剂、粘合剂、光稳定剂、增粘剂或增稠剂、缓冲剂、抗霉剂、抗皱剂、抗卷曲剂、稳定剂、消沫剂和消泡剂。用于连续喷墨印刷机的水性喷墨墨组合物期望地包含作为基本载剂或载体介质的水、着色剂、润湿剂、杀虫剂和表面活性剂；其可还期望地包含一种或更多种类型的其它组分，包括但不限于:成膜粘合剂或媒染剂、二级着色剂、增溶剂、助溶剂、碱、酸、PH缓冲剂、润湿剂、螯合剂、腐蚀抑制剂、粘度改进剂、渗透剂、润湿剂、消沫剂、消泡剂、抗真菌剂或抗菌剂、喷射助剂、纤丝长度改性剂、微量多价阳离子絮凝盐、溶液电导控制剂或者当墨在电荷带状电极上干涸时用于抑制静电偏转电荷短路的化合物。Thakkar等的美国专利N0.5，676，744中描述了可用于增加颜料墨抗干膜性以抑制电荷引起短路的化合物。U.S.2004 / 0266908中描述了可用于颜料喷墨组合物的受控絮凝的无机和有机墨添加剂。
[0078]期望地，针对CIJ印刷的喷墨墨组合物的pH值被调节为8至12 ;更期望地，该pH值是8至10。与任何聚合物分散剂或粘合剂相关的羧酸根阴离子的过度质子化使得墨组合物更易受颜料絮凝的影响，为了使所述过度质子化的危险最小化，期望避免pH值水平低于7。当在具有镍或镀镍设备组件的硬件中使用墨组合物时，期望添加金属钝化的抗腐蚀抑制剂如4-或5-甲基-1-H-苯并三唑的钠盐，并且将pH值调节为8.5至9.2，更期望地调节为10至11。本发明中使用的墨非常适合用于充当印刷头液滴形成喷嘴板的硅基MEMS器件。包含硅和二氧化硅层的硅器件在水性溶液中十分脆弱，容易被离解而劣化，尤其是在升高的温度下；高于10的pH值水平可引起明显的刻蚀和腐蚀率，其即使在室温下随着时间的推移也会损害器件的运行。当将墨组合物用于具有与液体接触的由硅制造的组件的印刷头时，期望将墨组合物的pH值调节为8至10.0 ;更优选地，pH值为8.0至9.5，并且最优选为
8.5至9.0。世界专利申请2010 / 138191A1中公开了稳定MEMS基喷射模块喷嘴板的硅金属腐蚀抑制剂。
[0079]期望地，通过缓冲液体系来稳定墨。美国专利申请N0.2010 / 0300428A1中描述了有用的缓冲液体系。本发明该实施方案的优选PH范围将有机胺的选择指导为这样类别的低碱性实例，其中许多的pKa值高于10.0。J.W.Smith在The Chemistry of the AminoGroup, Patai, S.编，John Wiley and Sons:New York, 1968 ;第 161 至 204 页的第四章“Basicitv and Complex Formation”中报道了描述有机胺碱性并提供许多示例性胺pKa值的有机胺有用编辑。应理解，所报道的理想水溶液的PKa值仅是指导性的，因为喷墨墨包含有机溶剂、胶束溶液聚集体和胶质分散固相，其将改变溶剂的溶解特性并影响由胺碱衍生的酸的功能性酸度。此外，游离碱及其共轭酸的摩尔水平也将影响墨pH。因此，利用具有高于和低于期望墨PH范围的报道pKa值的有机胺也可落在本发明的范围内。
[0080]在制备用于颜料研磨的聚合物分散剂或用于墨制备的粘合剂的溶液中，通常使在单体完全反应(之后用聚合引发剂处理)之后形成的共聚物与碱反应以使亲水性聚合物区段上的酸性官能团(如羧酸基团)去质子化，以溶解该聚合物。期望地，使该共聚物与有机碱反应以使一些或全部 酸性官能团去质子化。满意地，可使用无机碱，例如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂或氢氧化铯。有时可通过胺中和来提供所印刷墨图像的湿摩擦耐久性。
[0081]有机胺是包含至少一个有机取代基的胺，并且如本发明所用的，期望所述取代基为脂肪族基团。为了降低胺与其它墨成分发生化学反应的可能性，仲胺比伯胺更为优选。最优选的是叔胺，其中中性胺碱具有三个有机取代基。胺脂肪族基团进而可被与喷墨墨的应用兼容的任意合适的官能团取代。具体实例包括:节胺、2-苯乙胺、N-甲基苄胺、N, N-二甲基苄胺、N-丙基苄胺、N-叔丁基-N-乙基苯胺、环戊胺、环己胺、N-, N- 二甲基环己胺、三甲基胺、三正丁基胺、N, N- 二甲基正丙基胺、N, N- 二甲基异丁基胺、四甲基二亚丙基三胺、五甲基二亚丙基三胺、亚戊基二亚乙基三胺、2，2，2_三氟乙胺和3，3，3_三氟正丙基胺。其它实例包括:吗啉、N-甲基吗啉、N-乙基吗啉和二甲基哌嗪。更优选的是经羟基取代的脂肪族胺，如单乙醇胺、二乙醇胺、3-胺基-1-丙醇、N-甲基乙醇胺、N-苄基-N-甲基乙醇胺、三乙醇胺、2-(2-氨基乙氧基)乙醇、N，N-二甲基-2-(2-氨基乙氧基)乙醇、N-甲基二乙醇胺和N，N- 二甲基乙醇胺。氨基丙二醇衍生物的实例包括:1-甲基-氨基_2，3-丙二醇、1-氨基_2，3-丙二醇、1-氨基-2-乙基-2, 3-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1, 3-丙二醇、2-氨基-2_乙基_1，3-丙二醇和2-氣基-2, 3-丙二醇。
[0082]使用质子酸以从有机胺产生盐用于缓冲液体系或以调节墨或分散体pH。典型的无机酸包括:硼酸、盐酸、硝酸、磷酸和硫酸。典型的有机酸包括:甲磺酸、乙酸、丙酸、草酸和乳酸。优选的是短链脂肪族羧酸，如乙酸和乳酸。也可通过添加有机或无机酸或碱来调节本发明中使用的最终水性墨组合物的pH。如果待形成缓冲剂体系，则期望所述酸的PKa小于6.5，并优选比从有机胺碱形成的共轭酸低至少2个单位，以确保充分的反应。在墨混合期间盐可在原位形成，或者可预先作为稀释溶液制备或甚至作为纯物质分离。理想地，所述墨包含相同摩尔比例的有机胺碱及其共轭酸，因此胺碱的当量与用于形成胺碱共轭酸的无机或有机酸的当量的比率优选为至少1.3:1.0 ;更优选其为1.5:1.0 ;最优选其为2.0:1.0 ;并且优选低于3.0:1.0，更优选低于2.5:1.0。所述墨可包含至少0.03摩尔/ kg的一元碱有机胺，以提供期望的缓冲pH,或包含经当量调节量的多元有机胺,其反映参与的碱性胺基团的数目。期望地，墨包含至少0.06摩尔/ kg的一元碱有机胺，以提供期望的pH和足够的缓冲强度。期望地，墨具有至少0.05毫克当量的强酸可滴定碱，其大部分来源于缓冲有机胺。可使用多于一种的有机胺以获得期望的墨缓冲PH，并且可将参与的有机胺通过在颜料分散体制备期间添加中性化聚合物而引入墨组合物中，或通过添加中性化的聚合物粘合剂而引入，以及在墨混合的过程中直接添加或原位形成。
[0083]相对于纯水载剂，包含来自分散剂、离子性粘合剂聚合物、pH缓冲液体系和可存在的其它功能成分的带电分子使喷墨墨组合物的离子电导性大大增加。在CU印刷的一些优选实施方案中，方便地通过流体系统路径中的电阻率单元监测墨电导性，从而确定墨组分浓度是否因为喷射延长期过程中水的蒸发而改变。如果是这样，则用补足流体稀释墨以恢复适当的组分浓度并维持关键的流体性质如粘度，进而将影响液滴形成。但是，如果墨的起始离子电导性太低，则墨再循环期间从摄入空气中摄取的二氧化碳将产生碳酸，并且相对于初始状态即使墨PH降低还使流体电导性显著增加，使得电导性与墨着色剂浓度之间的关系混乱。因此，在本发明的一些优选实施方案中，期望墨组合物在25°C下的最小电导性为2.0mS / cm，并且更期望地电导性为至少3.3mS / cm。这些离子电导性值分别对应于期望小于500ohm-cm，并更期望小于300ohm-cm的流体电阻率值，这将有助于确定墨组分浓度的精确估计。期望墨电阻率不到太低的值(或相反地，墨离子电导性不到太高的值)，因为已认识到颜料喷墨墨组合物的高离子强度将潜在地影响分散颗粒的胶质稳定性，引起分散颗粒聚集和墨失效。美国专利申请N0.2005 / 0090599描述了 0.2摩尔/升浓度的盐溶液引起水性分散颜料墨颗粒的混凝。因而，期望墨的电阻率高于50ohm-cm，更优选高于lOOohm-cm,并且最优选为 200 至 300ohm_cm。
[0084]可向喷墨墨组合物中添加`杀虫剂以抑制水性墨中微生物如细菌、霉菌、真菌等的生长。有用防腐剂的实例为烷基异噻唑酮、氯代烷基异噻唑酮和苯基异噻唑酮。用于墨组合物的优选商品包括PrOXe_ GXL (Arch Chemicals, Inc.)和JKordek? MLX (Rohm andHaas C0.)，其最终浓度为 0.0OOlwt.%至 0.5wt.V0o
[0085]根据本发明的目的，向喷墨墨组合物中添加表面活性分子(即，表面活性剂)以在全部表面年龄中将墨的表面张力调节至合适的水平，前提条件是其不损害颜料颗粒的胶质稳定性。表面活性剂可以是阴离子的、阳离子的、两性的或非离子的，并且可以以墨组合物的0.01%至10%的水平使用。当用来在ΙΟ-ms表面年龄下控制表面张力的任意试剂可有效地用作根据本发明的动态表面张力降低剂时，所述试剂的重量归一化分子量优选为1000道尔顿以下。当带电表面活性剂可由于有效增加其范围质量的水化的聚集水而在水性墨中更缓慢扩散时，有用的非离子表面活性剂的分子量优选为350道尔顿以上，更优选为400道尔顿以上并且最优选为500道尔顿以上，以确保在散装墨(bulk ink)中缓慢扩散，从而允许区别地控制静态或平衡墨表面张力。具体地考虑使用用于每种墨的合适表面活性剂的混合物。本发明中使用的不同的黑色、青色、洋红色和黄色墨组合物可同样地包含不同的表面活性剂或表面活性剂混合物，以使得能够得到期望的墨物理特性。除根据表面年龄调节表面张力特征之外，表面活性剂混合物可有助于通过制作来管理墨泡沫以促进泡沫单元排出和破裂。由 Wiley-VCH(2005)出版的 T.F.Tadros 的 “Applied Surfactants, Principlesand Applications”中描述了有用的表面活性剂、其性质及其测量。
[0086]合适的非离子表面活性剂的实例包括:直链醇或仲醇乙氧基化物(如可得自于 Dow Chemical Company 的 Icr^ilol !< 15-S 和 ICr^itol1Ii) TMN 系列，以及 CrodaInternational Plc.的K系列)、乙氧基化烷基酹(如来自Dow Chemical Company的Triton⑩系列)、含氟表面活性剂(如来自DuPont的ZonylsK和来自3M的Fluorads)、脂肪酸乙氧基化物、脂肪酰胺乙氧基化物、乙氧基化和丙氧基化嵌段共聚物(如来自BASFCorp.的PluroHicO_iTetr?丨丨kKf系列)、乙氧基化和丙氧基化硅酮基表面活性剂(如来自Momentive的Si丨Wet?系列)、烷基多糖苷(如来自Cognis GmbH的Glucopons,以前由BASF Corp.获得)以及乙炔类聚环氧乙烧表面活性剂(如来自Air Products andChemicals Inc.的Sud> iiols 家族)。另外，能够使表面张力减小的任意构型非匀称的水溶性多氧化烃可用作表面活性剂。
[0087]阴离子表面活性剂的实例包括:羧酸酯/盐(如醚羧酸酯/盐和磺基丁二酸酯/盐)、硫酸酯/盐(如十二烷基硫酸钠)、磺酸酯/盐(如十二烷基苯磺酸盐、α -烯烃磺酸盐、烷基二苯醚二磺酸盐、脂肪酸牛磺酸盐和烷基萘磺酸盐)、磷酸酯/盐(如烷基和芳基醇的磷酸酯，包括来自Ashland Inc.的Strodev如系列)、膦酸酯/盐和氧化胺表面活性剂及阴离子氟化表面活性剂。两性表面活性剂的实例包括:甜菜碱、磺基甜菜碱(sultaine)和氨基丙酸酯/盐。阳离子表面活性剂的实例包括:季铵化合物、阳离子氧化胺、乙氧基脂肪胺和咪唑啉表面活性剂。“McCutcheon’s Emulsifiers and Detergents North AmericanEdition”中描述了上述表面活性剂的另外的实例。优选的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠。
[0088]如本领域已知的降低动态表面张力(DST)的助溶剂也可用于在本发明中使用的墨组的黑色、青色、洋红色和黄色墨以实现其目的，其中降低动态表面张力的极性助溶剂也被认为是功能性表面改性剂(即，其被适当地称为溶剂表面活性剂(solvosurfactant),其是具有能够降低表面张力并且能够自聚集的两亲性组合物的低分子量挥发性溶剂)。基于摩尔和质量分数，助溶剂是与上述传统表面活性剂相比较不有效的表面改性剂。此外，降低DST的助溶剂常常可影响墨干涸和与润湿剂助溶剂类似的干涸墨再分散性特性。除表面活性剂之外通过使用不同的DST助溶剂，可更好地优化动态表面张力以实现本发明的目的。所使用的动态表面张力降低剂优选地包括不对称多元醇或来源于多元醇的单烷基酯。来源于多元醇的低级单烷基酯的具体实例包括但不限于:乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚乙酸酯、二甘醇单甲醚、二甘醇单丁醚、三甘醇单丁醚、聚乙二醇单丁醚、丙二醇单甲醚、丙二醇单丙醚和 二甘醇单丁醚乙酸酯，其中全都作为来自Dow Chemical C0.的Dowano隱、CeHusoIwi)和CarWto騰系列供应。低级不对称多元醇的具体实例包括但不限于:1，2- 丁二醇、1, 2-戍二醇、1, 2-己二醇、1-苯基-1，2-乙二醇、1,2,6-己二醇、I，2-庚二醇、I，2-辛二醇和I，3-己二醇。有用的降低动态表面张力的助溶剂还包括二醇如1,6-己二醇，其在水溶液中在其自身上发生构型折叠并且以非匀称方式在短时间中起降低表面张力的作用。
[0089]有用的DST助溶剂的分子量为350道尔顿以下，更优选280道尔顿以下并且最优选210道尔顿以下，以确保所述剂快速扩散到散装墨中以有区别地控制对于本发明有效实践至关重要的ΙΟ-ms表面年龄表面张力。相反地，本发明中使用的有用的DST助溶剂的分子量还优选大于76道尔顿并且更优选地大于90道尔顿。该最小分子量用来确保DST剂在延长存储时不从墨中蒸发，并且DST剂表现出超过96°C的闪点，这适合于设计用于水性流体用途而不用于溶剂载剂用途的用户或工业产品。分子量和挥发性的下限确保了在喷射之后并且在墨在空白纸或光面印刷介质表面上干涸时，DST助溶剂存在于墨组合物中并且在其中是有活性。此外，有用的DST剂的熔点低于目的印刷机系统的典型操作温度，以避免在印刷头上或维护系统中形成结晶沉积物。实际上，这意味着有效DST剂的熔点为300°C以下，优选200°C以下并且更优选100°C以下。
[0090]包括磷酸酯、聚硅氧烷或炔属二醇的消泡剂和消沫剂可任选地与针对CIJ的墨组合物一起使用，以使与液滴捕集和墨再循环相关的液体搅动引起的泡沫形成最小化，尤其是当存在聚合物分散剂或粘合剂时或者当至少一种降低DST表面活性剂使泡沫稳定时。期望地，尽管颗粒有效地使墨泡沫快速不稳定，但是消泡剂或消沫剂不包含所述颗粒，原因是需要再循环过滤。消泡剂或消沫剂添加剂可降低自身的10-ms DST，并且可单独使用或以与其它表面活性剂的混合物使用，以根据本发明目的管理表面张力年龄曲线。尤其有用的降低动态表面张力的表面活性剂包括较低分子量的双子型炔属二醇，例如分别归类为化学文摘社登录号 N0.(CASRN)68227-33-8 和 126-86-3 的 2,5,8,11-四甲基-6-十二炔 _5，8- 二醇和2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7- 二醇，以及后者的聚环氧烷烃衍生物，即归类为CASRN9014-85-1并且可商购自Surfynol K..表面活性剂家族的乙氧基化炔属二醇。优选的乙氧基化炔属二醇的重均分子量为370至1200道尔顿，并且多分散性为1.02至1.04。尤其优选的乙氧基化炔属二醇的重均分子量为490并且多分散性为1.02至1.04。特别有用的是合并低亲水亲油平衡(HLB)炔属二醇，其泡沫抑制超过了较高HLB乙氧基化衍生物，所述较高HLB乙氧基化衍生物是同时管理DST曲线和墨泡沫的优越动态表面张力改性剂。
[0091]本发明中使用的墨可接受的静态表面张力通常不大于60.0mN / m，并且优选为
20.0mN / m以上。本发明中使用的墨的静态表面张力期望地大于25.0mN / m，更优选大于30.0mN / m并且最优选大于35.0mN / m。本发明中使用的墨的10-ms表面年龄表面张力小于54mN / m,更优选小于或等于53mN / m,更优选小于或等于51mN / m,更优选小于或等于50.0mN / m,更优选小于或等于48.0mN / m并且最优选小于或等于45.0mN / m,以实现使用偏转空气流的连续喷墨印刷机中使用的最稳健印刷和最大操作边缘。优选的是，10-ms表面张力超过30mN / m并且更优选45mN / m以使液体墨聚结、可能的色间渗色以及新印刷衬底上的羽化(这会降低印刷图像品质)最小化。
[0092]本发明中使用的喷墨墨组的黑色、青色、洋红色和黄色墨组合物还可包含不同于至少一种降低ΙΟ-ms动态表面张力的表面活性剂的一种或更多种水溶性或极性有机化合物来在需要时充当湿润剂(也称为助溶剂)，以向喷墨墨提供有用的特性。湿润剂和助溶剂添加剂的典型有用特性包括但不限于，通过降低水蒸发速率并在墨干涸时使颜料块增塑来防止墨组合物干燥或在印刷头喷嘴中结壳；有助于组分在墨组合物中的溶解性；有助于浓缩或干涸墨在墨或CIJ清洗流体中再分散；直接(例如，通过降低水的化学活性和液固界面或液气界面处的表面能)或间接(例如，通过改变水相中表面活性剂的可用性)改变流体表面张力；改变流体粘度；有助于来自喷射器的墨的发射特性；促进墨组合物在印刷之后渗透到图像记录元件中；提高光泽度；以及抑制机械制品如纸在印刷期间和之后起皱和卷曲。根据化学组成和结构，有机湿润剂和助溶剂化合物可在高表面年龄中或也在低表面年龄中修饰流体表面张力的潜能(即，添加剂可以是在有用表面活性剂描述中限定的溶剂表面活性剂)。如果合适，则一种或更多种水溶性湿润剂(助溶剂)可构成所述至少一种降低?ο-ms动态表面张力的表面活性剂，前提条件是其可以以可接受的成分水平充分修饰这样的表面年龄。虽然选择的至少一种ΙΟ-ms修饰表面活性剂可提供这些性质的一些，但是通过使用不同于动态表面张力修饰表面活性剂的至少一种另外的湿润剂(助溶剂)，可更好地控制对于本发明墨组的喷墨墨组合物的润湿剂和再分散性需求、溶解性需求和表面张力需求。
[0093]可使用喷墨领域已知的并且与本发明其它需求兼容的任意水溶性湿润剂或助溶剂。水溶性意指所使用的湿润剂或助溶剂与水的混合物是足够均匀的并且不经历自发相分离。虽然可使用单种湿润剂或助溶剂，但是有用的喷墨墨组合物也可使用两种、三种或更多种湿润剂和助溶剂的混合物，其各自赋予喷墨墨以有用的特性。用于水基墨组合物的湿润剂和助溶剂的代表性实例包括:(I)醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、糠醇和四氢糠醇；(2)多元醇，如乙二醇、二(乙二醇)、三(乙二醇)、四(乙二醇)、丙二醇、二(丙二醇)、平均分子量为200至5000道尔顿的聚(乙二醇)(特别是聚(乙二醇)-400(平均Mn约400，在本文中为了简单称为PEG-400))、平均分子量为200至5000道尔顿的聚(丙二醇)(特别是聚(丙二醇)-425 (平均Mn约425))、1，2-丙二醇、1，
3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，2，4-丁二醇、3-甲基 _1，3-丁二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2-甲基_2，4-戊二醇、1，7-庚二醇、2-乙基-1，3-己二醇、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇、1，8-辛二醇、丙三醇、1，2，6-己三醇、2-乙基-2-羟甲基-丙二醇、2-甲基-2`-羟甲基-丙二醇、糖类和糖醇及硫代二醇；(3)多氧基化多元醇及其衍生物，例如双甘油、多甘油、甘油乙醇盐、甘油丙醇盐、glyceryth、烷基化和乙酰化的glyceryth、糖类如山梨糖醇或果糖、季戊四醇、季戊四醇乙醇盐和季戊四醇丙醇盐及其烷基化和乙酰化衍生物；(4)脂肪族或芳香族甘醇醚，如芳香族甘醇醚如丙二醇苯醚(例如，Dowanol? PPh甘醇醚)或脂肪族甘醇醚如丙二醇甲醚(k二(乙二醇)正丁醚(Butyl CarbitoFM)或聚(乙二醇)甲醚(平均M约550) ； (5)含氮化合物，如N，N-二甲基甲酰胺、乙酰胺、N-甲基乙酰胺、N, N-二乙基乙酰胺或吗啉尿素、尿素、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、咪唑烷酮、N-羟乙基乙酰胺、N-羟乙基-2-吡咯烷酮、1_(羟乙基)-1，3_咪唑烷酮、I，3- 二甲基-2-咪唑啉酮和1，3_ 二羟基-2-咪唑烷酮或聚乙烯吡咯烷酮；(6)含硫化合物，如2，2’_硫代二乙醇、二甲亚砜和环丁砜；以及(7)水溶性N-氧化物，如4-甲基吗啉-N-氧化物。如本文所使用的，述及用于连续喷墨印刷机的喷墨墨组合物，特别是主要充当湿润剂以延迟墨干涸并有助于墨再分散性的期望成分，其包括甘油、乙二醇、相关多元醇及优选的其多元醇衍生物；甘油是特别优选的。甘油的多元醇衍生物包括甘油乙醇盐、甘油丙醇盐和glyceryth。认识到，湿润剂在实现保水性和亲水性方面的有效性取决于其化学结构。当湿润剂化学结构产生较低的保水性时，则可使用较高水平的湿润剂而对印刷墨的干燥速率没有不利影响。当湿润剂或助溶剂化学结构在任意表面年龄中对表面张力产生很小影响时，可使用较高水平的湿润剂而对墨的期望动态表面张力特征没有不利影响。有用的湿润剂、助溶剂和溶剂表面活性剂的熔点低于目的印刷机系统的典型操作温度，以避免印刷头上或流体、液体形成和偏转系统的其它区段中形成结晶或非晶形不溶性沉积物。特别地，这意味着有用的湿润剂、助溶剂和溶剂表面活性剂的熔点为3000C以下，优选200°C以下并且更优选100°C以下。
[0094]虽然可单独或与降低动态表面张力的助溶剂和表面活性剂组合使用任意量的水溶性湿润剂和极性助溶剂，但是用于连续喷墨印刷的喷墨墨组合物的总湿润剂和助溶剂水平期望为I重量％至20重量％并且更优选小于10重量％。墨的总润湿剂和助溶剂水平是润湿剂或混溶极性有机助溶剂、DST修饰助溶剂(溶剂表面活性剂)、所述至少一种10-ms表面张力修饰表面活性剂(如果其水溶性足以通过其化学结构和特性提供润湿剂或助溶剂功能)以及任意其它助溶剂成分的单独贡献的总和，其可包括在整个墨制剂期间直接或偶然添加的润湿剂或有机助溶剂(例如，作为添加组分与市售杀虫剂制备相关联的或者与市售颜料分散体制备相关联的助溶剂，其可存在以防止瓶盖周围形成干颜料块的所谓“漆片(paint-flake) ”,如Harz等的美国专利公开N0.2005 / 0075415中所述)。更期望地，总润湿剂和助溶剂水平小于或等于10重量％并且甚至更期望地小于或等于8重量％，以促进高速印刷机中喷墨印刷记录材料的干燥，并且其为至少2重量％并且更优选至少4重量％，以使得通过墨、或通过启动和关闭流体、或通过印刷头储液来再分散和清理的硬件上的干燥墨膜具有更高平衡水分含量。[0095]喷墨墨组合物中包含许多功能性成分可增加流体粘度。期望限制墨动态粘度以提供更好的液滴形成并使喷嘴板处的流体系统压降降低至小于IOOpsid以便于制造和操作。优选墨动态粘度小于5mPa-s ;更期望地，墨粘度小于3mPa_s,仍更期望地将墨粘度限制为小于2mPa-s。对于需要低墨功能性的简单标记应用，最期望将墨粘度限制为小于
1.5mPa_s0
[0096]如上所述，根据本发明的各种实施方案，控制墨的静态和动态表面张力使得黑色墨以及墨组的所有墨在用连续喷墨印刷机进行印刷时可印刷具有期望操作边缘的高品质印刷品。根据以下方法确定根据本发明的墨表面张力和墨粘度。
[0097]动态粘度测暈:可通过多种公知技术的任意一种来测量墨粘度。优选的方法包括在毛细管粘度计中测量质量流通过毛细管的时间，或者使用例如滚球式粘度计测量通过流体的落球速度。使用毛细管流粘度计和使用滚球技术的可商购Anton Paar AutomatedMicroViscometer (AMVn) 二者来测量本文所报道的动态粘度。在约24°C至26°C下在重力诱导剪切下测量本文所公开的所有墨动态粘度值。应理解，所引用的值报道为毫帕斯卡秒(mPa-s)并且IcP= 10_3帕斯卡-秒(Pa_s) = 10_2达因_s / cm2。虽然可高度精确地测量粘度，但是这里的粘度值仅报道一个或两个小数位，并且它们通常是凑整值而不是截断值。所有声明引述的墨粘度旨在解释为通常四舍五入至一个小数位的按mPa-s计的值。
[0098]静态表面张力测量:白金板法(Wilhelmy plate method)是用于测量液体在固体界面处的静态表面张力的公知技术。所述技术包括已知尺寸的板，其通常选自粗糙钼合金，自天平悬挂下来。使板与目的溶液相接触并向板施加垂直力以在溶液与板之间形成液体弯月面。根据方程(I)给出所得表面张力:
[0099](I) σ = F / L cos( Θ )
[0100]其中σ是液体的表面张力，F是作用于天平的力(毫牛顿/米)，L是以毫米计的板的润湿长度，并且Θ是板与溶液的接触角。
[0101]通常，粗糙钼导致接触角非常接近于O并且Θ的余弦接近I。例如，在“A Methodfor Determining Surface and Interfacial Tension Using a Wilhelmy Plate”,Colloidand Polymer Science, 255 (7),第675至681页中可发现所述方法的完整理论处理。虽然已知多种可商购仪器用于测量表面张力，但是在本发明中用于报道表面张力值的仪器是Kruss Model K10ST 张力计。
[0102]动态表面张力测定:动态表面张力是公知特性并且有多种已知技术用于测量动态表面张力。用于测量本发明墨和本文墨组的动态表面张力的技术称为最大气泡压力法。几个公开(包括“The Measurement of Dynamic Surface Tension by the Maximum BubblePressure Method”，Colloid and Polymer Science,第 272 卷，第 731 至 739 页，1994)中详细描述了所述技术。
[0103]最大气泡压力法背后的操作原理涉及在毛细管浸没到目的溶液(在本文中为喷墨墨)中时通过窄的圆筒毛细管引导的空气流。空气流在其从毛细管出来并被迫进入墨溶液时形成空气气泡。通过使用方程(2)确定墨的表面张力:
[0104](2) ΔΡ = Pb-Ps = 2 σ / R
[0105]其中Pb是空气气泡内侧的压力，Ps是周围溶液的压力，σ是墨的表面张力，并且R是空气气泡的半径。在气泡半径R等于毛细管半径r时，气泡中的压力处于其最大值并且方程⑵可写为⑶: [0106](3) ο = APm r / 2
[0107]其中APni是气泡内侧与外侧压力的最大差值。超过该最大压力,气泡将从毛细管中脱离并且再次开始所述过程。可控制气泡形成的过程使得气泡形成频率从非常快的频率改变为相对慢的频率。该气泡形成速率与溶液中空气气泡的表面年龄寿命有关。例如，可改变气泡频率使得表面年龄由10毫秒到达50000毫秒。因此,可产生动态表面张力与时间(表面寿命的年龄)的图。虽然已知多种可商购仪器用于测量表面张力，但是，本发明中用于报道动态表面张力值的仪器是Kriiss BP-2气泡张力计。本文所公开的所有墨表面张力值在24°C至26°C下报道。
[0108]应理解，所引用的表面张力值报道为毫牛顿/米(mN / m)，并且ImN / m= I达因/ cm。虽然可高度精确地测量表面张力，但是本文的表面张力值仅报道至一至两个小数位，并且它们通常是凑整值而不是截断值。所有权利要求叙述的表面张力旨在解释为通常四舍五入至一个小数位的按mN / m计的值。
[0109]连续喷墨印刷需要改进的墨组合物和印刷方法以满足高印刷光学密度、颜色保真度、图像稳定性、褪色和磨损的印刷耐久性和耐水牢度的市场需求。商业市场应用中使用高速连续喷墨印刷，并且其对于交易文件例 如发票和信用卡账单以及即开型(scratch-off)彩票一般包含印刷可变信息。可变数据印刷子系统(有时称为印刷站)由包括印刷头、控制电子学、墨存储器、墨泵和墨递送系统的子系统组成，并且可将它们添加到现有高速印刷系统中用于标记或邮件应用中的黑色文本或其它单色印刷。普遍使用的染料基墨可在纸衬底(如无担保证券纸、经表面处理的纸、或涂覆的日历交易光泽纸或厚纸)的正常混合物上提供充足的光学密度。但是，染料基墨在所有衬底上都具有不良的耐水牢度，并且在光面纸上对可使文本和不同包装代码信息难辨认的湿摩擦磨损具有低的耐久性。缺少成膜聚合物粘合剂的自分散炭黑颜料基墨组合物在未处理证券纸上提供了高光学密度，其接近电子照相印刷质量，并且视觉光学密度值为1.4。但是，通过湿摩擦磨损使着色剂容易地再分散，导致了不期望的低耐久性和污迹。本领域的经聚合物分散的炭黑颜料墨组合物在所有衬底上提供了优良的耐水牢度、湿摩擦耐久性和干摩擦磨损，但是在空白纸上具有光学密度，其中着色剂明显地沿纤维素纤维被带入纸内部，导致了浅灰色外观印刷文本。美国公开N0.2007 / 0043146中描述了适合于连续喷墨墨制剂和印刷的耐用炭黑颜料喷墨组合物。Thakkar 等的 EP0853106、Thakkar 等的 US6, 203，605 和 Thakkar 的 US5, 512，089 中描述了包含炭黑颜料和相关水溶性聚合物树脂的连续喷墨印刷墨组合物。
[0110]可通过施用(优选无色)聚合物罩面墨组合物来改善印刷喷墨图像的耐久性、光泽和其它特性，如例如Uerz等的美国专利N0.7，219，989B2所公开的。为了实现关于连续喷墨卷筒纸印刷的高印刷机速度和生产量，可使用在形成液滴喷嘴的成直线的一个单色连续喷墨印刷机线头之后的连续喷墨印刷机印刷头施用罩面组合物，为具有改善印刷图像特性的单色印刷机系统或单色印刷机作准备。或者，可使用与液滴形成喷嘴的多个连续喷墨印刷机线头成直线的连续喷墨印刷机印刷头来施用罩面组合物，为具有改善印刷图像特性的多色喷墨印刷机系统或多色印刷机(期望地为全色印刷机)作准备。不需要罩面组合物的液滴大小、可寻址性和印刷分辨率与印刷喷墨墨相同，并且可使用不同的连续喷墨印刷头技术，只要满足引发速度和纸输送速度需求。
[0111]用于根据本发明的墨的补足流体可仅包含水，并且优选地水是完全去离子化的，以避免在补足墨中积累导电性无机盐。期望地，水性补足流体包含杀虫剂以抑制微小生物体的后天生长。用于补足组合物的优选市售产品包括最终浓度为0.0OOlwt.%至0.5wt.%的 PrexeW) GXL (Arch Chemicals， Inc.)和 Korfe_MLX(Rohm and Haas C0.)。补足流体的电阻率期望超过5000欧姆-cm，并且更期望地超过200000欧姆-cm。
[0112]参照图4，其示出了方便用于评`价印刷性能的样品目标的印刷。第一部分4a是具有有限覆盖率的典型部分。第二部分4b示出高覆盖率的区域。第三部分4c是无覆盖的区域，并且最后一个部分4d是示出25%覆盖率的区域。以这样的方式印刷目标使得首先印刷第一部分4a并且最后印刷最后一部分4d。当用先前可用的商用黑色CIJ制剂墨和一些颜色的CIJ制剂墨以最大速度印刷这种目标时，可产生称为挑出(P0)102的印刷缺陷(示于图4的部分4d中)。确定这样的缺陷起因于槽捕集器面上墨膜的过渡条件，这是印刷这种目标的结果，如可由对应于图4所示样品目标的部分4a至4d的图5a至5d看出。
[0113]图5a至5d是基于，在实验室中使用具有频闪照明的显微镜在印刷条件下，检查图2和3中描绘的一般类型连续喷墨印刷机的液滴飞行路径的偏转区域中的液滴流之后进行观察(即，利用双子液滴大小液滴形成和在大液滴印刷模式下的空气偏转)，其表明与流下Coanda槽42的墨流体体积相关的印刷边缘丢失问题的物理起因。在相对低的印刷速度(例如，100FPM)下，黑块图像(100%墨)将仍导致在下一个印刷液滴出现所需的时间间隔中形成大量非印刷液滴的生成。随着图像图案由白色(0% )改变为黑色(100%墨)，非印刷液滴偏转到Coanda槽捕集器面上，产生了明显的液体墨膜，其总流体体积仅有很小的波动。流体层的高度保持相对均匀，在其与朝向纸衬底飞行的印刷液滴流之间提供了足够的余隙。在相对较高的输送速度(例如，650FPM)下，仅一滴非印刷液滴分离了纯黑色(100%墨)图像中的连续印刷液滴。捕集器面在黑色图像与白色图像之间具有范围大得多的体积差，并因此固体槽表面上的流体高度改变更严重。此外，通过图像图案的骤变，形成了瞬时流体流，其在功能上与波类似，导致了槽表面上瞬时的极端流体高度。波高度足以阻断即将到来的印刷液滴的轨迹，导致PO缺陷。一旦流体波向上移动印刷液滴的阻碍就减小，并且随着流体膜从捕集器面上流下到真空返回线中，所述流体膜松弛至其平衡高度。将印刷流体的10-ms动态表面张力调整为根据本发明的小于54mN / m的值，使得存在于捕集器面上的墨组合物在动态改变印刷条件下的瞬时流体特性得到改善，使得能够以全印刷速度得到正常的印刷图像品质和有用的印刷头操作边缘。
[0114]图4和5a至5d中进一步阐明了本发明特别解决的问题。具体地参照图4的部分4a和对应的图5a，在轻度覆盖的区域(如所示文本)中，在捕集器42的前面90上形成了墨膜100。在印刷与图4的部分4a相似的区域期间，基于撞击前面90的小液滴轨迹66上液滴54的持续墨负载，该墨膜是相对稳定的。图5a中的墨膜描述为厚的，因为所述图像仅需要小百分比的大液滴56。因此，较大百分比的液滴流58是小液滴，导致了厚的墨膜100。
[0115]现参照图4的部分4b和对应的图5b，在重度覆盖的区域(如所示的反显文本)中，在捕集器42的前面90上看到了墨负载的相反方案。在该情况下，大多数液滴56沿着轨迹68被引导至介质，留下非常少的液滴54撞击捕集器面90。因此，具有少量液体52的墨膜100变薄。
[0116]如图4的部分4c和对应的图5c所示，过渡至其中所有小液滴54都撞击前面90的非印刷区域将导致在墨膜100中形成瞬时波。当该非印刷区域的追踪纸方向的长度相对较小时，可产生图5d中所示的情况。
[0117]在图5d中，如图4d所示图像的部分4d需要印刷的轻度覆盖。因此，沿大液滴轨迹68产生并存在大液滴56。在该情况下，通过图5c所述的过渡条件产生的墨膜100中的波仍然存在。墨膜100中的该波截断期望的大液滴56并且防止其撞击记录介质32。图4的部分4d中示出了所导致的印刷缺陷，称为挑出(PO) 102。
[0118]本发明提供了使墨膜波的大小最小化的喷墨墨组合物，其干扰大的印刷液滴飞行至衬底。当根据本发明使10-ms动态表面张力降低时，期望地增加了印刷边缘并且使PO缺陷最小化或全部消除。不希望受任何具体理论束缚，使印刷流体10-ms动态表面张力减小至小于54mN / m似乎使最大墨膜波的高度减小。根据本发明的目的，使用能够在非常短的表面年龄中影响流体表面张力的适当浓度的表面活性分子，随着流下捕集器面期间的表面年龄，建立形成对表面正常的表面张力梯度的潜能；此外，在这种表面活性分子存在下，朝向捕集器面以下的波的形成和行进将进一步有助于切向地梯度形成。表面张力梯度产生了水动力应力或流体压力，其诱导流体流动并且有时称为马拉各尼流动(Marangoni flow),并且其用来抑制表面移动。后果是捕集器面瞬时淹没期间流体表面的有效弹性增加，同时印刷出高动态范围图像，这显著降低了最大瞬时波高度。通过提供墨膜与大印刷液滴轨迹之间的物理余隙使之前在较高印刷速度下丢失的印刷边缘恢复。
[0119]本发明还提供了在印刷缺陷水平(例如，PO)的频率受到抑制之前使理论印刷系统速度能力的利用最大化的印刷方法。在能够以400kHz的液滴形成速率(600X600可寻址性)产生非印刷小液滴54并且以133kHz产生三倍体积的大印刷液滴56的示例性600dpi印刷系统中，理论最大印刷速度为1111FPM。如下以方程(4)计算该值:
[0120](4) (133000 点 / s) (60s / 分钟)(Iin / 600 点)(1ft / 12in) = 1111FPM
[0121]作为第一实例，当以最大理论速度印刷足够长持续时间的黑色100%覆盖率块时，存在完全消除前面90中的墨膜100的潜能。相反地，当以任意速度印刷白色0%覆盖率时，前面90应捕获喷射模块48射出的所有液体，产生最大稳态墨膜厚度。这两种极端呈现出所述系统最坏情况的印刷边缘方案。
[0122]作为另一个实例，采取使最大印刷速度为1111FPM的相同印刷系统以555FPM(1 /2最大理论速度)印刷的情况。黑色100%覆盖率将仍仅使用可用印刷液滴56数目的I /
2。因此，永远不会如之前实例的情况消除前面90上的墨膜100。当以最大速度的分数印刷时，墨膜厚度的差异相应减小。此外，如图5c和5d所示的瞬时波的潜能相似地减小。基于像素可寻址性和液滴形成频率，根据本发明的印刷方法在它们以其理论最大印刷速度的大百分比印刷时为印刷系统提供了最大益处。根据本发明中使用的印刷方法，优选以理论最大系统速度的至少50%的输送速度印刷；更优选以理论最大系统速度的75%或更高速度印刷；并且最优选以 理论最大系统速度能力的90%或更高速度印刷，以最好地享有本发明的益处。
实施例
[0123]下标(c)指示对照或比较喷墨墨组合物，而下标(e)指示实施例喷墨墨组合物。缩写“Wt%”指示成分的重量百分比。炭黑颜料分散体含量以炭黑的重量百分比为基础。
[0124]制备连续嗔墨墨样品
[0125]聚合物分散剂和添加剂制备
[0126]聚合物分散剂P-1
[0127]在一种代表性方法中，向配备有机械搅拌器、回流冷凝管和进气口的5升三颈圆底烧瓶中装入225gl_甲氧基-2-丙醇并鼓入氮气。在搅拌下添加Akzo-Nobel Chemicals,Inc.引发剂Perkadox AMBN-GR(1.9g) 0向反应物存储器中装入225gl_甲氧基-2-丙醇、23.4gl-十二硫醇、203.5g甲基丙烯酸苄酯、165.0g甲基丙烯酸十八烷醇酯和181.5g甲基丙烯酸，并通过鼓入氮气使溶液脱气。添加AMBN-GR(7.7g)并混合。使反应器温度升高至77°C并以2.3mL /分钟经360分钟的时间段将反应混合物从存储器中泵出。将反应混合物在77°C搅拌至少12小时。用二甲氨基乙醇中和聚合物至完全并搅拌45分钟。用2580g水稀释反应混合物并通过PallCorp.Ultipleat聚丙烯筒式过滤器过滤。最终聚合物溶液的浓度为约20wt.%固体并且其pH为8.6。平均的重均分子量为9070道尔顿。
[0128]聚合物分散剂P-2
[0129]除了在中和步骤期间使90%的酸与氢氧化钾而不是与一当量的二甲氨基乙醇反应之外，以与P-1类似的方式制备了聚合物分散剂P-2。
[0130]聚合物添加剂P-3
[0131]用氢氧化钾来90%中和单体重量比77:23并且酸值为137的甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸共聚物以提供水溶液。
[0132]聚合物添加剂P-4[0133]用氢氧化钾90%来中和BASF Dispersions&Pigments North America J0HCl*yI?HPD696(其是重均分子量Mw为16000道尔顿的苯乙烯丙烯酸类共聚物)以提供水溶液。
[0134]颜料分散体制备
[0135]颜料分散体KD-1
[0136]向包含四个挡板的2.5加仑的直径9英寸深12英寸的双壁不锈钢混合存储器中添加水(1000g)和聚合物分散剂P-ι溶液(1000gl9.9wt.%溶液)。使由CharlesRoss & Son C0.Model HSM-100LH-2高剪切混合器驱动的标称4-英寸的环型分散剂叶轮(Hockmeyer Equipment Corp.D-Blade)居中高于混合存储器底部2英寸，并且开始搅拌。将Evonik Degussa Corp.、丨丨180IQ炭黑颜料(500g)缓慢整合到流体中。缓慢添加包含平均颗粒直径为50微米的聚苯乙烯树脂(苯乙烯和二乙烯基苯/乙基乙烯基苯混合物的共聚物)珠的研磨介质(3，OOOg)，同时增加叶轮速度。在25°C至35°C的内部温度下用约19m/秒的叶轮片叶尖速度研磨混合物20小时。定期移除样品，吸水并过滤用以通过Microtrac, Inc., NiinotrilC ? 150动态光散射分析仪进行粒径测定。当研磨完成时,用水(2475g)和Rohm and Haas C0.Kordek? MLX防腐剂(25g)的溶液进一步稀释分散体/介质研磨混合物至最终颜料浓度为10%，聚合物分散剂浓度为4.0% (包括反离子)，并且理论分散体批量大小为5000g。移除叶轮并将研磨介质过滤掉。通过0.3微米移除效率PallCorp.Profile IBS深层过滤器进行最终过滤，得到大概4kg分散体，产率为约80%。如通过Microtrac Inc.Nanotrac NPA150动态光散射粒径测量仪器所表征的,体积加权第50个百分比的粒径分布直径为60nm，并且第95个百分比的粒径分布直径为105nm。
[0137]颜料分散体MD-1
[0138]除了使用Cromophtel? Jet Magenta2BC代替炭黑颜料之外，以与颜料分散体KD-1类似的方式制备了洋红色颜`料分散体MD-1。所得分散体具有约10%颜料和5.0%聚合物分散剂(包括反离子)。如通过Microtrac Inc.Nanotrac NPA150动态光散射粒径测量仪器所表征的，体积加权中值粒径为15nm。
[0139]颜料分散体⑶-1
[0140]除了使用Sun Chemical C0.8|.丨丨丨丨^〖:<颜料蓝15:3代替炭黑颜料之外，以与颜料分散体KD-1类似的方式制备了青色颜料分散体CD-1。所得分散体具有约10%颜料和
5.6%聚合物分散剂(包括反离子)。如通过Microtrac Inc.Nanotrac NPA150动态光散射粒径测量仪器所表征的，体积加权中值粒径为21nm。
[0141]颜料分散体CD-2
[0142]除了使用比例为3.75:1的颜料蓝15:4和颜料绿7代替炭黑颜料并且使用聚合物分散剂P-2代替P-1之外，在Lubrizol Corp.Solsperse? 12000和聚合物P-3存在下以
与颜料分散体KD-1类似的方式制备了青色颜料分散体CD-1。所得分散体具有约10%颜料和3.4%聚合物分散剂(包括反离子)。如通过Microtrac Inc.Nanotrac NPA150动态光散射粒径测量仪器所表征的，体积加权中值粒径为44nm。
[0143]颜料分散体YD-1
[0144]向包含四个挡板的10加仑的直径13英寸深17英寸的双壁不锈钢混合存储器中添加 2560g水和 2400g聚合物P-2 的 15%溶液。使由 Hockmeyer Model HB1-7.5_ll_99HighShear Mixer驱动的标称6_英寸的环型分散剂叶轮(Hockmeyer Equipment Corp.D-Blade)居中高于混合存储器底部3英寸，并且开始搅拌。将Sun Chemical C0.颜料黄74(1200g)缓慢添加到流体中。缓慢添加包含平均颗粒直径为50微米的聚苯乙烯树脂(苯乙烯和二乙烯基苯/乙基乙烯基苯混合物的共聚物)珠的研磨介质(7，200g),同时增加叶轮速度。在25 °C至30 0C的内部温度下用约20m /秒的叶轮片叶尖速度研磨混合物20小时。用水(5940g)和杀虫剂Kordek? MLX (Rohm and Haas C0.) (60g)进一步稀释分散体/介质研磨混合物至最终颜料浓度为10%，聚合物P-2浓度为3.4%。移除叶轮并将研磨介质过滤掉。通过0.3微米Pall Corp.PiOfilelM深层过滤器进行最终过滤，得到大概10.6kg分散体。如通过Microtrac Inc.Nanotrac NPA150动态光散射粒径测量仪器所表征的，以强度模式计的分散体的中值粒径为80纳米。
[0145]制备连续喷墨墨组合物
[0146]缩写“wt%”指示以重量百分比计的成分水平。炭黑颜料分散体含量以炭黑的重量百分比为基础。
[0147]黑色颜料墨
[0148]通过将成分以表1所报道的相对比例组合在一起由颜料分散体KD-1制备了黑色颜料连续喷墨墨组合物墨Κ-A。在一种代表性方法中，通过将组分单独添加到30升交联高密度聚乙烯平底罐中使用以约1000rpm旋转的2英寸叶轮以提供良好混合，制备了 15.0kg喷墨墨。按以下功能组分顺序添加成分:水、胺-酸盐溶液、湿润剂、胺碱、腐蚀抑制剂、杀虫剂、可溶性偶氮染料、颜料分散体、表面活性剂和消沫剂。在成分添加之间使墨组合物混合2分钟，然后在添加消沫剂之后将其搅拌I小时。以0.5L/分钟/英寸介质的速率通过PallCorp.0.2微米有效孔径Ul tipor? N66筒式过滤器介质过滤墨组合物。
[0149]除了将喷墨墨组合物混合5分钟然后密封在存储器中并且没有过滤步骤之外，根据表1成分的比例以类似方式制备了墨基K-B和K-W。
[0150]通过将特定量的Surfynol440和/或Surfynol DF-110L与如表4所报道的墨基K-B组合在30-L存储器中以15-kg量制备了炭黑颜料喷墨墨K-C至K-L，其通过在环境温度下将表面活性剂单独添加到搅拌的喷墨墨基溶液中进行。将墨混合60分钟，然后如上所述进行过滤。
[0151]在一种典型方法中，然后使用校准计量仪器在环境条件下测量溶液pH和导电性，并且电子补偿至25°C。代表性离子探针是可得自于Nova Analytics Pinnacle Series的 Mettler Toledo Illl.ab ^ 413pH 电极 N0.52000106 和 Corning Laboratory 导电电极N0.476501。因为喷墨墨组合物基本等于在1%之内，除了非离子型表面活性剂的类型和水平之外，墨的基础流体和电气特性在测量的误差幅度内相同。墨K-C至K-L的代表性特性如下:体积分布中值(第50个百分比)粒径直径，约59nm ;体积分布第95个百分比粒径直径，约 105nm ;ρΗ，8.70 至 8.80 ;离子导电性，4.28 至 4.39mS / cm ;密度，1.036 至 1.038g /cm3 ;粘度，1.45 至 1.49mPa_s。
[0152]通过将一定量的Surfynol440和/或Surfynol DF-110L与如表5所报道的墨基K-W组合在30-L存储器中以15-kg量制备了的炭黑颜料喷墨墨K-M至K-V，其通过在环境温度下将表面活性剂单独添加到搅拌的喷墨墨基溶液中进行。将墨混合60分钟，然后如上所述进行过滤。[0153]因为喷墨墨组合物基本等于在1%之内，除了非离子型表面改性剂的类型和水平之外，墨的基础流体和电气特性在测量的误差幅度内相同。墨K-M至K-V的代表性特性如下:体积分布中值(第50个百分比)粒径直径，约59nm ;体积分布第95个百分比粒径直径，约 105nm ;ρΗ,8.57 至 8.61 ;离子导电性,4.08 至 4.14mS / cm ;密度，1.050g / em3 ;粘度，1.70 至 1.75mPa_s。
[0154]美国专利申请N0.2008 / 0207805A1的实施例Bkl-1中描述的现有技术的比较PhotoBlack墨K-X (高水平湿润剂DOD制剂，具有小分子表面活性剂分散的颜料)由以下物质制备:1.63% PK-7炭黑、0.38%的PB15:3颜料和0.5%的PR122颜料(其各自单独地使用油酰基牛磺酸钾(KOMT)表面活性剂分散，类似地如美国专利N0.5，679，138、美国专利 N0.5，651，813、美国专利 N0.5，985，017 或美国专利 N0.6，866，379B2 所述),8.0%甘油、
4.0%乙二醇、0.41%StrOiJoxW PK-90阴离子磷酸酯表面活性剂、0.9%丙烯酸共聚物聚合物添加剂P-3、酸值76且Mw~26000道尔顿的1.2%聚碳酸酯-聚氨酯共聚物、0.05%三乙醇胺和0.02% Kordek(K) MLX杀虫剂，并且用水补足。该墨表现出8.63的pH ；2.50mS /em的导电性；1.64mPa-s的粘度；1.0386g / cm3的密度；34.3mN / m的静态表面张力；以及46.5mN / m的10-ms表面张力。
[0155]实施例黑色颜料墨Κ_Υ(低湿润剂水平CIJ制剂，具有自分散颜料)包含以下组分:5.0被％的阴离子表面改性的自分散炭黑颜料(IJX2296A?批次号10242-42，由CabotCorp提供)、5.0界1:%湿润剂乙二醇、0.03wt%乙酸(以调节墨pH)、0.lwt%Proxel? GXL杀虫剂、0.1wt%Cobratec? tt-sos金属腐蚀抑制剂和0.33wt%表面活性剂十二烷基硫酸钠(CASRN151-21-3)。该墨中的颜料颗粒显示出体积加权第50个百分比粒径为55nm并且第95个百分比粒径为IlOnm0该墨表现出8.5的pH ；1.17mPa_s的导电性；1.212mPa_s的粘度；1.029g / cm3的密度；37.1mN / m的静态表面张力；以及44.7mN / m的IOns表面张力。
[0156]CIJ流体再循环过滤稳定性测试
`[0157]为了在测试台上评价本发明中使用的实施例黑色颜料墨用于CIJ印刷的合适性，检查了针对流体泵送和再循环过滤的墨胶体稳定性，如Yau等的美国专利申请N0.2011 /0123714A1和Cook等的美国专利申请N0.2011 / 0122180所广泛描述的。
[0158]将台式实验室设备制造成泵送来自小来源存储器的流体通过流体途径，其包括串联过滤器膜固定器、具有数字标尺和输出能力的流量计以及压力传感器，所述压力传感器具有数字标尺和输出能力以监测通过过滤器膜固定器的压降，然后在环境温度下使过滤的流体返回来源存储器中。控制系统维持所选择的流速或所选择的压降值，并且根据时间记录压降和流体流动速率二者。使填充系统所需的墨体积(0.15L)最小化以使在给定流速下对给定泵的不稳定作用最小化。流体再循环回路利用具有I / 4”内部直径的管，其能够承受泵与过滤膜之间的高压力。设备安装有相同型号的泵Micropump Inc.MicropumpGJ-N23DB380A腔体型磁性耦接齿轮泵，其用于商业喷墨印刷机如KODAK PROSPERPresslOOO的印刷系统并且能够维持IOOpsid的最大压降。
[0159]在典型的再循环过滤实验中，通过在真空下抽空用最终冲洗溶液清洗清洁设备的流体系统。Millipore Corp.串联47_mm过滤膜固定器安装有0.8微米标称孔尺寸Λ?,ρΠΛ'?:聚丙烯纤维过滤器介质 MF0.8-047-00 的 Meissner Filtration Products,Inc.，47-mm盘。使用不锈钢接头将过滤器固定器组件插入流体路径中。向墨存储器中装入0.12L墨并使泵逐渐待发。使自动控制和记录计算机系统开始，并且缓慢倾斜所述单元以维持0.125L /分钟的流体流速，典型的起始压降为4至8psid。墨存储器在流体线和过滤器固定器充满墨之后结束，并且系统记录了 45小时的数据。然后终止实验；回收再循环墨流体；并且使系统与清洗和最终冲洗流体的丰富量齐平。
[0160]测试CIJ制剂喷墨墨K-A和K-Y以及比较DOD制剂墨K-X的墨再循环稳定性。CIJ制剂喷墨墨K-A和K-Y在45小时测试中均显示出0.02至0.03psid /时的压力增长速率；启动之后不久就发生了大部分压力增长。在系统稳定之后，CIJ制剂墨在测试持续期间的最终60%中显示出基本没有进一步的压力增长。在45小时测试的持续时间中比较DOD制剂墨K-X对于再循环过滤是不稳定的并且显示出以0.23psid /时的增加速率稳定线性压力增长，其比实施例墨最大高出10倍的过滤器阻断速率。用大量高纯水洗涤从墨K-X中再循环的过滤膜，并且发现其被黑色高度染色，表明聚集的着色剂颜料颗粒被捕获在阻断孔中。相反地，冲洗的墨K-A的再循环过滤膜仅有模糊污点。尽管墨K-X中包含不良吸收或不吸收溶液的聚合物(如聚合物添加剂P-3和喷墨聚氨酯)，但是小分子的两亲性静电表面活性剂稳定剂分散剂是无效的并且不提供足够的CIJ流体再循环稳定性。CIJ制剂墨K-B至K-V证明了如关于墨K-A和K-Y所观察到的类似的再循环稳定性能。
[0161]洋红色颜料墨
[0162]以与黑色颜料墨K-A类似的方法制备了本发明的洋红色墨Μ-A。墨M-A包含:3.8wt%( roniophtalOi) jet 洋红色 2BC 颜料(来源于分散体MD-1) ；0.2wt%Tetronic?904 (BASF Corp.)稳定的表面活性聚合物；1.7摩尔/ kg乙酸和2.24摩尔/ kg N, N- 二甲基乙醇胺(CASRN108-01-0) pH缓冲剂和导电改性剂的4.0wt %水溶液；5.0wt %甘油湿润剂；0.1wt%C obratec? TT-50S 金属腐蚀抑制剂、0.1wt % ProxeKi gxl 杀虫剂、
0.06wt%^SurfynoKD440 表面活性剂和 0.20wt%的8?11110丨? df-1iol 消沫剂，并且用高纯水补足。该墨中的颜料颗粒显示出体积加权第50个百分比粒径为13nm并且第95个百分比粒径为61nm。该墨表现出8.9的pH ；4.27mS / cm的导电性；1.47mPa_s的粘度；
1.027g / cm3的密度；40.0mN / m的静态表面张力；以及52.6mN / m的10-ms表面张力。
[0163]以与黑色颜料墨K-A类似的方法制备了本发明的洋红色墨Μ-B。墨M-B包含:3.8wt%Cromophta腿)Jet 洋红色 2BC 颜料(来源于分散体md-1) ；0.2wt%Tetronk?904 (BASF Corp.)稳定的表面活性聚合物；1.7摩尔/ kg乙酸和2.24摩尔/ kg N, N- 二甲基乙醇胺(CASRN108-01-0) pH缓冲剂和导电改性剂的4.0wt %水溶液；5.0wt %甘油湿润剂；0.Iwt %Cobratec? tt-sos 金属腐蚀抑制剂、0.lwt % Proxel? gxl 杀虫剂、
0.18wt%的8職rfynoKi440表面活性剂和0.10wt%的§11_1?丨? df-1iol消沫剂，并且用高纯水补足。该墨中的颜料颗粒显示出体积加权第50个百分比粒径为13nm并且第95个百分比粒径为61nm。该墨表现出8.9的pH ；4.27mS / cm的导电性；1.43mPa_s的粘度；
1.029g / cm3的密度；38.4mN / m的静态表面张力；以及46.3mN / m的10-ms表面张力。
[0164]青色颜料墨
[0165]以与黑色颜料墨K-A所述方式类似的方式，通过以表2所报道的相对比例将成分组合起来，由颜料分散体CD-1或CD-2在方法中制备了青色颜料连续喷墨墨组合物墨C-A至C-Η。因为墨的喷墨墨组合物C-C、C-E、C-F和C-H基本等于在I %之内，除了表面改性剂的类型和水平之外，墨的基础流体和电气特性在测量的误差幅度内相同。这些墨的代表性特性如下:体积分布中值(第50个百分比)粒径直径，约44nm;体积分布第95个百分比粒径直径，约90nm;pH，8.6离子导电性，4.0mS / cm ;密度，1.021g / cm3 ;并且粘度，
1.32mPa-So
[0166]黄色颜料墨
[0167]本发明的黄色墨Y-A包含:3.0wt% PY-74颜料(来源于分散体YD-1) ；0.7wt%稳定剂聚合物添加剂P-4和3.0wt %稳定剂聚(乙二醇)(平均分子量为400道尔顿);
3.0wt%湿润剂三甘醇；0.1wt%Cobratec?TT-50S金属腐蚀抑制剂、0.18wt%Proxel?GXL 杀虫剂、0.05wt % Kordek? MLX 杀虫剂、0.08wt % 的SlirfyliolW 440 表面活性剂和0.wt％的surfynoldf-1101^消沫剂，并且用高纯水补足。该墨中的颜料颗粒显示出体积加权第50个百分比粒径为12nm并且第95个百分比粒径为24nm。该墨表现出8.6的pH ;
2.17mS / cm的导电性；1.51mPa_s的粘度；1.020g / cm3的密度；37.2mN / m的静态表面张力；以及50.2mN / m的10-ms表面张力。
[0168]墨组合物的连续喷墨印刷
[0169]向连续喷墨测试台喷射设备的墨存储器中依次装入每种连续喷墨墨组合物，并且进行两次或三次循环的冲洗和净化以确保新墨纯度。设备由以下元件组成:(I)流体系统，其能够(a)使墨加压超过60psid从而产生至多2L /分钟的墨体积流速；(b)将加压墨递送至连续喷墨印刷头液滴产生器；(c)将真空下未印刷的墨返回流体系统墨存储器中；(d)通过电阻率测量法检测墨存储器墨浓度，并且用补足流体补足墨(如果墨通过水蒸发浓缩的话)并或者向存储器中添加更多的墨(当墨耗尽时但是是以正确墨浓度添加)；(2)真空滚筒，其能够支撑纸片并使其以与控制单元同步的精确速度连续旋转以模拟纸幅传输；(3)连续喷墨印刷头，其使用(a) KODAK PROSPER印刷机喷射模块，所述模块具有MEMS硅基液滴产生器以形成墨的液滴和Coanda槽以捕获非印刷液滴(当印刷机不印刷图像文件时或当其如果印刷图像文件则不以给定像素印刷时)；(b)空气偏转区域，其与通过正和负空气导管组件提供的液滴幕交叉以及(C)返回墨存储器的墨返回线；以及⑷印刷控制器，其(a)控制印刷滚筒速度并且根据供给至喷射模块的数据使滚筒位置同步，并且还(b)将电子信号传输至喷射模块CMOS电路，其通过最佳波形使用喷嘴板加热器脉冲图案使得光栅处理图像变为逐像素墨流激发指示，以在印刷衬底表面像素位置上产生递送墨的非印刷捕集液滴和印刷液滴。
[0170]流体系统使用Micropump Inc.MicropumpW 系列 GJ-N23DB380A 齿轮泵来在65psid压降下递送墨流体通过包含ALpHA0.8 μ m标称聚丙烯过滤器介质的MeissnerFiltration Products Inc.囊式过滤器CSMK0.8-442,其产生20m /秒的均匀液滴速度。根据系统说明书，连续调整流体系统齿轮泵速度设定以提供喷射模块处的恒定流体压力并维持其以产生期望的液滴速度。在Coanda槽上捕获偏转的非印刷墨液滴并使其返回真空的流体系统墨罐中。印刷机以非印刷液滴捕获模式持续运行导致水性墨溶剂载剂的逐渐挥发。如果其基于墨电阻系数测定大于5%浓缩，则通过向墨中添加水性补足流体使墨浓度维持在原始墨浓度的5%以内。测试目标是这样的光栅图像，其被处理成对于每个像素位置，在测试衬底的适当速度下产生数字印刷信号指示，其对于600X900像素/英寸(ppi)可寻址性加速至 650FPM，或者对于 600X600ppi 加速至 1000FPM。将 NewPage Sterling UltraGloss纸负载至恒定速度的旋转滚筒上，其与印刷机数据控制器同步。以不同衬底输送速度印刷了多个测试图像，其使用附近生产印刷头组件构造的每英寸PROSPER印刷机喷射模块的600个喷嘴分析了系统功能性印刷速度能力，产生了 4.25英寸喷射幕印刷宽度。评价了每个印刷目标图像的暗缺陷(DD)，表明大量非印刷液滴被不期望地递送至衬底上，超过了背景误差(通常为<5个非印刷液滴/平方英寸)，以及挑出缺陷(PO)，表明了印刷液滴的不期望移除，其在印刷图像上留下未标记像素。方便地通过使用文丘里效应测量管或皮托管的空气压差(例如，水的英寸)表征穿过由正导管与负导管之间的空气偏转区域中的喷射幕交叉的空间的体积空气流量(例如，立方英尺/分钟)。在一种逐步方式中，调节空气流速，制作印刷品，并且评价DD和PO缺陷水平。不存在DD的最低空气流量阈值形成操作边缘的一个边界，并且没有PO的最高空气流量形成另一个边界。某些目标图像对于测定DD是更好的而另一些对于PO是更好的。
[0171]黑色墨印刷
[0172]表3阐明了参照墨K-A和实施例墨K-F的使用600 X 900可寻址性的操作边缘的印刷速度依赖性，所述墨具有不同的10-ms动态表面张力。在100FPM下，两种墨对于DD和PO失败模式开始均显示出差异很大的空气流设定条件，并且提供了可供使用的印刷边缘操作窗口。在400FPM下，两种墨对于DD缺陷开始都显示出类似的空气流设定，而对于PO缺陷开始，空气流设定降低，对于两种墨均类似地使操作边缘减小。但是，在600FPM下，对于参照墨K-A，PO缺陷开始的空气设定低于消除DD所需的空气流设定，并且无论如何都没有无印刷缺陷的操作边缘。相比之下，实施例墨K-F仍显示出正的净边缘。在该印刷实施例中，“V线弯曲”目标(包含被块、图案和形状中的一个像素隔开的交替单个像素线的垂直线目标图像)和“客户”目标(图4)对于两种墨给出了非常类似的结果，但是前者对于观察者判断DD缺陷(撞击衬底的小液滴明显地填满垂直线白色空间)是更有用的，而后者对于印刷观察者判断PO缺陷(容易`观察到规则几何图案的缺失部分)是更有用的。
[0173]表4示出了墨组合物K-A至K-L的表面活性剂含量，并且报道了所导致的静态和动态10-ms表面张力。此外，表4示出了对于该组墨在650FPM印刷速度下使用客户目标所得到的相对印刷边缘。不能建立允许无缺陷印刷的墨K-A至K-C的空气流设定，并且列表的印刷边缘值全是负数，表明不存在操作窗口。在单一确定的空气流设定下，表现出53.5mN / m的10-ms动态表面张力的墨K-D产生了无缺陷印刷品。表现出小于54mN / m的10-ms动态表面张力的墨K-E至K-L，所有都产生不可用的正空气流操作窗口，并且产生无缺陷印刷品。
[0174]表5表明了参照墨K-M和实施例墨K-N至K-V的使用600 X 600可寻址性和1000FPM的衬底输送速度的对10-ms动态表面张力的操作边缘依赖性。在该印刷实验中，期望通过使用目标图像(称为商标目标，具有如粗体标志亚洲书写字符的流动形状的黑色和白色目标)严格地测试印刷边缘与印刷缺陷的相关性，其显示出对产生PO缺陷非常高的敏感性。还注意到印刷图像的品质。使用最需要的图像目标以该非常高速的印刷模式在所有空气偏转体积流速下，观察到10-ms动态表面张力为56.0mN / m的比较墨K-M显示出没有净操作边缘和极端PO缺陷。所有的10-ms动态表面张力都小于54mN / m的实施例墨K-N至K-V各自显示出，相对于参照的印刷图像品质的大大增加，并且在大多数情况下，操作边缘的显著水平。在许多情况下，在整个操作窗口中完全消除了 DD和PO缺陷，并且在很少的情况下，在大大改进后一般保留适度的PO缺陷，尤其是当ΙΟ-ms动态表面张力超过42mN /m时。
[0175]青色墨印刷
[0176]表6示出了参照青色墨C-A至C-E和实施例墨C-F至C-H的使用600X600的可寻址性和1000FPM的衬底输送速度的关于操作边缘水平对ΙΟ-ms动态表面张力的印刷质量依赖性。同时改变表面活性剂类型和水平。当ΙΟ-ms动态表面张力超过54mN / m并且包括实验可变性的正常边缘(超过至少0.5mN / m，没有复印的显著水平)时，不能建立产生没有DD或PO的印刷品的测试站印刷条件，如通过比较对照C-A至C-D所证明的。近似测量的54mN / m的ΙΟ-ms动态表面张力，墨C-E印刷有缺陷，而墨C-F表现出正操作边缘。ΙΟ-ms动态表面张力小于50mN / m的墨C-G和C-H均产生无缺陷印刷品，指示有用的印刷边缘。观察到不能依赖静态表面张力来预测印刷边缘，因为墨C-D使用了这样的表面活性剂，其大大降低静态表面张力和高表面年龄动态表面张力，但是不能修饰墨流体特性以避免PO缺陷。
[0177]全色颜料喷墨墨组印刷
[0178]KODAK PR0SPER5000印刷机是使用PROSPER印刷喷射模块的全色连续喷墨印刷机，所述模块在每英寸孔口密度的600个喷嘴处具有MEMS硅基液滴产生器，其在加速至650英尺/分钟(200mpm)的速度下提供了印刷宽度多至24.5英寸(62.2cm)的四排四层，并且通过600X900dpi可寻址性产生了图像质量，相当于175行/英寸胶印机质量。它是适合于8、12和16开纸签名的高生产力的喷墨滚筒印刷机,工作周期(duty cycle)为一个月12千万张A4或US字纸。以上印刷机的单独的青色、洋红色、黄色和黑色流体系统墨罐存储器各自装有具有表7所述特 性的适当颜色或黑色颜料墨(分别是实施例墨C-Η、实施例墨Μ-A、实施例墨Y-A和实施例墨K-E)。所有的颜料墨表现出中值粒径小于0.1微米(小于IOOnm),并且第95个百分比的体积加权粒径分布小于0.13微米(130nm)。对于每种墨，湿润剂和有机助溶剂的总和小于IOwt.%。湿润剂和有机助溶剂的这些低负载导致了小于
2.0mPa-S的期望低流体粘度，这使得产生用于印刷的需要流体速度(大于15m /秒，并且小于25m /秒)所必需的流体系统压力减小。在表7中确定了对于各种墨的表面活性剂选择，以及所得静态和ΙΟ-ms动态表面张力。对于墨C-H、Y-A和K-E中的每一种，ΙΟ-ms动态表面张力等于或小于50mN / m，并且静态表面张力不是ΙΟ-ms动态表面张力的可靠预测者。在喷射模块制造期间或者通过调谐自身的线头印刷组件调节二元喷墨印刷机的八个线头中每一个的各个喷射模块的空气流量设定以使DD和PO缺陷最小化。印刷输送速度逐渐由40FPM倾斜增加至650FPM，并且再循环印刷图像样品用以分析。通过仔细观察确定了印刷机能够以全速成功印刷客户目标图像(图4)，并且没有由不存在可用操作印刷边缘造成的印刷缺陷。期望地，通过转换为实施例墨M-B使喷射模块的洋红色印刷线头的操作边缘进一步增大，从而还为洋红色墨提供了也等于或小于50mN / m的10-ms动态表面张力。
[0179]已描述了本发明用于这样的连续喷墨印刷机系统，其使用气流液滴偏转机构、热液滴激发装置和由硅制造的喷嘴板。但是，本发明还可用于这样的喷墨印刷机系统，其使用静电液滴偏转机构、压力调制或振动体激发装置和由其它类型材料制造的喷嘴板。静电偏转可以是包括分开的液滴充电和液滴偏转电极的类型，或者可以是将两种功能合并到单一
【权利要求】
1.一种用于连续喷墨印刷的水性喷墨黑色墨组合物，包含: 用聚合物分散剂分散的黑色颜料颗粒或不需要分散剂的自分散颜料颗粒；以及 至少一种表面活性剂，其中选择所述至少一种表面活性剂以提供小于54mN / m的10-ms动态表面张力。
2.根据权利要求1所述的喷墨墨组合物，其中选择所述至少一种表面活性剂以提供小于或等于53mN / m的10-ms动态表面张力。
3.根据权利要求1所述的喷墨墨组合物，其中选择所述至少一种表面活性剂以提供小于或等于50mN / m的10_ms动态表面张力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的喷墨墨组合物，其中所述墨的静态表面张力为至少 30mN / m。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的喷墨墨组合物，其中所述墨包含小于10wt%的湿润剂和助溶剂。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的喷墨墨组合物，其中所述黑色颜料颗粒的中值体积加权粒径小于90nm。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的喷墨墨组合物，其中所述墨的动态粘度小于2.0mPa-S0
8.根据权利要求1至7中任一项所述的喷墨墨组合物，其中用两亲性聚合分散剂分散所述黑色颜料颗粒并且其中所述聚合物分散剂以有效稳定所述墨组合物免于颗粒聚集的量存在，所述颗粒聚集由通过连续喷墨印刷流体系统泵送所述墨组合物造成。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的喷墨墨组合物，其中选择所述至少一种表面活性剂以提供至少30mN / m的10-ms动态表面张力。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的喷墨墨组合物，包含一种或更多种炔属二醇表面活性化合物以调整流体动态表面张力。
11.一种用于连续喷墨印刷的水性墨组，包含至少一种青色墨、至少一种黄色墨、至少一种洋红色墨和至少一种根据权利要求1至10中任一项所述的黑色墨组合物，其中所述墨组中的每种墨都包含分散的颜料颗粒和至少一种表面活性剂，选择所述至少一种表面活性剂以为每种墨提供小于54mN / m的10-ms动态表面张力。
12.一种用连续喷墨印刷机系统印刷图像的方法，包括: 提供包括与液体墨源流体连通的喷嘴的喷射模块； 使液体墨通过所述喷嘴喷射； 由通过所述喷嘴喷射的所述墨形成液体墨液滴； 提供包括液滴接触面的捕集器， 使用偏转机构使所述液体墨液滴的至少部分偏转到所述捕集器的所述液滴接触面上；使得其它液体墨液滴能够绕过所述捕集器并沉积到印刷介质上；以及 使与所述液滴接触面接触的液滴沿所述接触面流动； 其中所述液体墨是根据权利要求1至10中任一项所述的水性喷墨黑色墨组合物。
13.根据权利要求12所述的印刷图像的方法，其中使所述印刷介质输送通过所述喷射模块，以大于30.48m /分钟(100FPM)的速度并且以基于像素可寻址性和液滴形成频率的理论能力的至少50%的系统速度，同时一些所述液体墨液滴被偏转到所述捕集器的所述液滴接触面上而其它液滴沉积在所述印刷介质上。
14.根据权利要求12或13所述的印刷图像的方法，其中由通过所述喷嘴喷射的所述墨形成至少两种不同大小的液体墨液滴，较小的液滴偏转较大的距离以与所述液滴接触面接触，较大的液滴偏转较小的距离以避免与所述液滴接触面接触并且绕过所述捕集器沉积到所述印刷介质上，并且其中所述偏转机构包括气流液滴偏转机构。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的印刷图像的方法，还包括: 提供至少第二、第三和第四喷射模块，其包括分别与第二、第三和第四液体墨源流体连通的喷嘴； 使第二、第三和第四液体墨的每一者通过相关喷射模块的喷嘴喷射； 由通过所述喷嘴喷射的所述第二、第三和第四墨的每一者形成液体墨液滴； 提供用于所述第二、第三和第四喷射模块的每一者的包括液滴接触面的捕集器； 使用偏转机构以使所述液体墨液滴的至少部分被偏转到用于所述第二、第三和第四喷射模块的每一者的所述捕集器的所述液滴接触面上；使得其它液体墨液滴能够绕过用于所述第二、第三和第四喷射模块的每一者的所述捕集器并沉积到印刷介质上；以及 使与所述液滴接触面接触的所述液滴沿用于所述第二、第三和第四喷射模块的每一者的所述接触面流动； 其中所述第二、第三和第四液体墨是水性喷墨黄色墨、洋红色墨和青色墨，其各自包含着色剂和至少一种表面活性 剂，选择所述至少一种表面活性剂以为每种墨提供小于54mN / m的10-ms动态表面张力。
【文档编号】C09D11/38GK103827233SQ201280044635
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2011年9月16日
【发明者】布赖恩·L·林德斯特伦, 亚历山德拉·贝梅尔, 大卫·约翰·尼尔森, 阿兰·弗朗西斯·索文斯基, 大卫·路易斯·让马里, 托德·拉塞尔·格里芬 申请人:伊斯曼柯达公司