具有持续开盖性能的喷墨油墨的制作方法
【专利说明】具有持续开盖性能的喷墨油墨
【背景技术】
[0001] 喷墨印刷之所以已经成为一种在各种介质（特别是纸介质基底和相片介质基底） 的表面上记录图像的普遍方式是有多种原因的。其中一些原因包括低打印机噪音、高速记 录的能力和多色记录的能力。此外，这些优点能以对消费者的相对低的价格获得。就喷墨 油墨化学性质而言，大多数商用喷墨油墨是基于水的。因此，它们的成分一般是水溶性的， 正如许多染料的情况；或是水可分散的，正如颜料的情况。此外，喷墨油墨具有适应高频喷 射的低粘度，并且喷射室（firing chamber)再填充过程可为典型的油墨喷墨构造。在印刷 页上，就喷墨构造而言具有正印刷特性的油墨通常具有不太理想的性能，反之亦然。因此， 发现在打印机设备中及在印刷介质上皆表现良好的其它配方将是本领域中的一个进步。
【发明内容】
[0002] 已经认识到的是，许多传统的喷墨油墨不具有用于在页宽阵列打印头中打印的足 够的持续开盖性能。这是因为许多这些类型的打印机可以利用在喷射之间的一个相对较长 的时间段，同时给定的打印头可能是无盖的（uncapped)。如本文所使用的，"开盖（decap)" 是指在一段给定时间后用于恢复无盖的打印头喷嘴使得它们的喷射特性基本符合它们的 初始（没有盖（〇ut-〇f-cap))的性能的喷吐（spits)次数。这样，开盖可被称为4秒开盖、 8秒开盖、1分钟开盖等。如本文所使用的，"持续的开盖"是指在具有1英寸页边的8. 5英 寸纸上可用特定的开盖（例如1秒开盖、4秒开盖）打印给定油墨，在打印的行视觉上变差 前打印行的数目。特别地，页宽阵列（"PWA"）打印不以与普通喷墨印刷机相同的方式运 行，因此，具有相对短的开盖性能的油墨可能有问题。
[0003] 传统的喷墨打印头跨度不到一英寸，并且扫描整个页面。为执行打印操作，打印头 在一个方向上移动，同时页面在垂直方向上移动。实际上，打印头扫描页面，同时喷射油墨 滴下以形成所需的打印输出。当不使用时，打印头移动到一个服务区，在这里打印头被清洗 然后盖盖。随着打印头移动到休息位置，它会横越一个弹性刮刷（例如，丁腈橡胶）。刮刷 将油墨从打印头表面擦去。在一些实施方式中，刮板被用来清理刮刷。
[0004] PWA打印头横跨整个页面宽度（例如8. 5英寸），并且包括成千上万个喷嘴。因此， PWA打印头具有比以上论述的扫描型打印头多很多的喷嘴，并且通常在细长的打印杆上形 成。打印杆通常垂直于纸张路径。在操作过程中，打印杆和PWA打印头被固定，同时，纸张 被供应至紧邻打印头。随着纸张相对于打印头移动，PWA打印头一次打印一行或多行。这 与扫描型打印头实现的一次打印多个字符相似。
[0005] 根据打印输出的特性，PWA打印头上的某些喷嘴可能比其它喷嘴使用得少。例如， 用户可以大多数时间内使用一英寸的页边打印，偶尔使用小于一英寸的页边打印。因此，在 一英寸的页边区域内的喷嘴使用不那么频繁，可能更容易堵塞。不均匀的喷嘴使用这一特 点对扫描型打印头来说是不常见的。随着打印头扫描页宽，在页边区域中起始的扫描型打 印头喷嘴随后移出页边区域并且得到使用。
[0006] 因此，PWA打印头上的喷嘴比扫描型打印头上的喷嘴更容易堵塞。因此，通常PWA 打印头的油墨干燥的问题比扫描型打印头更突出。因此，已经认识到的是，在PWA打印体系 中具有持续开盖性能的喷墨油墨在打印中更有价值。
[0007] 据此，喷墨油墨组合物可包含具有低于50, 000MW的重均分子量的线性聚氨酯粘 结剂；5wt%至20wt%的包含选自下组的第一有机助溶剂的有机助溶剂体系：2_羟乙基 脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羟乙基）-5, 5-二甲基乙内酰脲、1，1，1-三（羟甲基）乙烷、 1，2, 4- 丁三醇和它们的混合物；水；和着色剂。此外，基于喷墨油墨组合物的重量，有机助 溶剂体系还可包含总共小于5wt %的沸点低于250°C的有机助溶剂。在一个实例中，喷墨油 墨组合物可为被用于包括页宽阵列打印头的打印机的体系的一部分。
[0008] 在另一个实例中，一种用于制造具有持续开盖性能的喷墨油墨的方法可包括将有 机助溶剂体系与具有低于50, OOOMw的重均分子量的线性聚氨酯粘结剂结合以形成混合 物。该有机助溶剂体系可包含选自2-羟乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羟乙基）-5, 5-二 甲基乙内酰脲、1，1，1-三（羟甲基）乙烷、1，2, 4-丁三醇和它们的混合物的组中的第一有 机助溶剂。另外的步骤包括添加着色剂和水至混合物从而形成喷墨油墨组合物。在该实例 中，有机助溶剂体系可以以5wt%至20wt%存在于喷墨油墨组合物中，并且，基于喷墨油墨 组合物的重量，该有机助溶剂体系还可包含总共小于5wt %的沸点低于250°C的有机助溶 剂。
[0009] 要注意的是，当论述本发明的组合物和方法时，这些论述中的每一条都可认为是 适用于这些实施方式中的每一个，而不论它们是否在该实施方式的上下文中明确地被论 述。因此，例如，在对喷墨油墨组合物中的线性聚氨酯粘结剂的论述中，这种线性聚氨酯粘 结剂也可被用于制造喷墨油墨的方法中，反之亦然。
[0010] 传统上，从常规的喷墨印刷机打印的喷墨油墨往往不需要具有持续的开盖性能， 因为打印要求较少并且打印体系可以以通常不可用于PWA打印体系的多种方式（例如通过 在打印在基底上之前将油墨液滴喷吐到墨盂（spittoon)中）被清洁。然而，已经认识到的 是，特定的溶剂体系可与线性聚氨酯聚合物使用来为从（特别是）PWA打印头打印提供持续 的开盖。例如，可用有效量的线性聚氨酯聚合物和有机助溶剂制造喷墨油墨来提供具有4 秒开盖的至少50个打印行的持续的开盖。在一方面，持续的开盖性能可为具有4秒开盖的 至少120个打印行。
[0011] 本发明所使用的溶剂体系包括至少一种有机助溶剂，所述有机助溶剂包括2-羟 乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羟乙基）-5, 5-二甲基乙内酰脲、1，1，1-三（羟甲基）乙烷、 1，2, 4-丁三醇或它们的混合物。在一个实例中，该溶剂体系可为二元溶剂体系，其中喷墨油 墨包括第二有机助溶剂，所述第二有机助溶剂包括2-羟乙基脲、1，2, 6-己三醇、二-(2-羟 乙基）-5, 5-二甲基乙内酰脲、1，1，1-三（羟甲基）乙烷或1，2, 4-丁三醇。如本文所使用的， "有机助溶剂"不包括水，因为水被另行包括。通常，总共存在于喷墨油墨中的有机助溶剂的 量的范围可为5wt%至约20wt%。在另一个实例中，总助溶剂浓度可在10wt%至20wt%的 范围内存在。在另一个实例中，总助溶剂浓度可在12wt%至17wt%的范围内存在，并且在 一方面，从14wt %至16wt %。此外，喷墨油墨组合物的余下部分可为水，以及可选的少量的 可存在于喷墨油墨组合物中的任意其它典型的添加剂，例如表面活性剂、杀菌剂、粘度调节 剂等。在一个实例中，水可在喷墨组合物中以50wt%至90wt%的范围内的量存在。
[0012] 通常，低沸点有机溶剂（沸点低于250°C的那些）的量可小于5wt% (基于喷墨油 墨组合物整体的重量）。在一个实例中，喷墨油墨组合物含有少于3wt%的沸点低于250°C 的有机助溶剂。此外，一方面，喷墨油墨组合物可不包含沸点低于250°C的有机助溶剂。
[0013] 通常，本文所论述的着色剂可包括颜料和/或染料。如本文所使用的，"染料"是指 赋予油墨载剂颜色的化合物或分子。因此，染料包括吸收电磁辐射或其特定波长的分子和 化合物。例如，染料包括发出荧光的那些和吸收可见光的特定波长的那些。通常，染料是水 溶性的。此外，如本文所使用的，"颜料"通常包括颜料着色剂、磁性颗粒、氧化铝、二氧化硅 和/或其它陶瓷、有机金属或其它不透明颗粒。在一个实例中，着色剂可为颜料。在另一个 实例中，着色剂可以以〇. lwt%至6wt %的范围的量存在于喷墨油墨组合物中。另一方面， 着色剂可为着色的颜料，包括黑色、黄色、品红色、青色等。
[0014] 本发明的喷墨油墨通常包括线性聚氨酯粘结剂。线性聚氨酯粘结剂可以以 0. 2wt %至5wt %的范围的量存在于喷墨油墨中。此外，线性聚氨醋粘结剂可具有从 20, OOOMw至低于50, OOOMw的范围的重均分子量（MW)，并且具有从约20mg KOH/g聚合物至 约55mg K0H/g聚合物的范围的酸值。
[0015] 本公开内容的喷墨油墨组合物也可适用于在多种类型的记录介质（包括但不限 于纤维素基纸介质（包括普通纸和相纸））的基底上的用途。在一个实例中，所述介质可为 光滑介质。
[0016] 本文所描述的典型的喷墨油墨包括水，并且可进一步包括本文所论述的有机助溶 剂。此外，另外的非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和/或阴离子的表面活性剂可以以 0.0 lwt%至10wt%的范围存在。在一个实例中，表面活性剂可以以0.0 lwt%至5wt%范围 的量存在。除了着色剂或乳胶以外，配方的余量可为净化水，或本领域已知的其它载剂组 分，例如杀菌剂、粘度调节剂、用于pH调节剂的材料、多价螯合剂、防腐剂等。
[0017] 按照本公开内容的配方，可采用各种其它添加剂以便针对