相变油墨的制作方法

专利名称：相变油墨的制作方法
技术领域：
在此公开了热熔或相变油墨及其使用方法。更具体地，在此公开了特别适用于具有降低能量要求的相变油墨喷墨打印工艺的热熔或相变油墨。
背景技术：
尽管已知的组合物和方法适于它们希望的目的，但仍需要可以在低于约125℃的温度下喷射的相变油墨；需要可以采用降低的能量要求喷射的相变油墨；需要采用较不昂贵打印头喷射的相变油墨；需要能够改进油墨的热稳定性的相变油墨，该热稳定性表现为当在打印机中加热时随时间的颜色稳定性；需要能够改进打印机可靠性的相变油墨；需要能够实现从备用模式快速恢复时间的相变油墨；需要能够实现采用“瞬动”模式印刷的相变油墨；需要在降低的印刷温度下显示所需粘度值的相变油墨；需要能够实现上述优点和也显示良好印刷特性，如贯穿性能(包括抖动和实心填充脱落性能)、可接受的喷射可靠性、折叠和起皱性能、光泽、颜色强度、在备用模式之后的恢复等的相变油墨；需要产生具有改进硬度的图像的相变油墨；需要产生具有改进光泽的图像的相变油墨；需要显示降低的渗出的相变油墨，渗出是其中一些油墨成分迁移到固体油墨条表面并在油墨条表面在打印机内部聚集的问题，粘性”渗出物”逐渐排出到底部并可能引起油墨条难以在打印机中的油墨加载架上滑动；需要当在纸衬底上印刷时产生具有降低透视的图像的相变油墨；需要显示打印头的降低堵塞同时显示所有上述优点的相变油墨；需要能够实现相变油墨喷墨打印头的降低备用温度而不导致打印头堵塞或在恢复到可操作喷射温度时无需清除的相变油墨；需要具有所需低凝固点的相变油墨；需要当中间转印元件在所需高温度下时从中间转印元件有效转印到最终记录衬底，以能够实现有效转印元件冷却，这允许有效加热转印器和避免来自通过油墨使中间转印元件过热而自动使打印机停工，同时也能够实现在所需低温度下喷射油墨的相变油墨；和需要当仍然热的印刷物在沿打印机中的导引架通过时显示所需高染污温度，由此降低油墨沿这些导引架的累积的相变油墨，该累积以后可转印到空白纸上。

发明内容
在此公开了包括油墨载体和着色剂的相变油墨组合物，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约125℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约100℃或更低的备用温度的打印机喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约56℃。


图1是对于不同平均峰值分子量值的聚乙烯蜡和费托蜡获得的高温凝胶渗透色谱曲线的再现，在″y″轴显示样品中存在的不同分子量的分子的相对数量和在″x″轴显示保留时间。
具体实施例方式
在此公开如下实施方案。
方案1.相变油墨组合物，包括油墨载体和着色剂，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约125℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约100℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约56℃。
方案2.根据方案1的油墨组合物，其中当油墨保持在约120℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上。
方案3.根据方案1的油墨组合物，其中当油墨保持在约115℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上。
方案4.根据方案1的油墨组合物，其中当油墨保持在约113℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上。
方案5.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可以从保持在约95℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除。
方案6.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可以从保持在约90℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除。
方案7.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的内聚故障温度为至少约60℃。
方案8.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的内聚故障温度为至少约65℃。
方案9.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的峰值熔点不高于约160℃。
方案10.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的峰值熔点不高于约140℃。
方案11.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的峰值熔点不高于约100℃。
方案12.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的开始熔点不低于约50℃。
方案13.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的开始熔点不低于约52℃。
方案14.根据方案1的油墨组合物，其中油墨的开始熔点不低于约55℃。
方案15.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在喷射温度下的熔体粘度不大于约30厘泊。
方案16.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在喷射温度下的熔体粘度不大于约20厘泊。
方案17.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在喷射温度下的熔体粘度不大于约15厘泊。
方案18.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在约110℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案19.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在约115℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案20.根据方案1的油墨组合物，其中油墨在约120℃的粘度为约7-约15厘泊。
方案21.根据方案1的油墨组合物，其中油墨载体包括(i)支化三酰胺和(ii)聚乙烯蜡。
方案22.根据方案1的油墨组合物，其中油墨载体包括(i)支化三酰胺和(ii)费托蜡。
方案23.相变油墨组合物，包括油墨载体和着色剂，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约120℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约95℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约60℃。
方案24.相变油墨组合物，包括油墨载体和着色剂，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约115℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约90℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约65℃。
方案25.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约2％故障喷射。
方案26.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约1％故障喷射。
方案27.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约0.5％故障喷射。
方案28.根据方案1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约0.25％故障喷射。
在此公开的油墨组合物适于在相变喷墨打印机中喷射。相变喷墨打印可以由直接和间接印刷工艺进行。在此公开的一个实施方案涉及一种方法，该方法包括向喷墨打印设备中引入在此公开的油墨，熔融油墨，和引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到记录衬底上。直接打印工艺也公开于例如美国专利5,195,430。在直接印刷工艺中，将油墨直接喷射到最终记录衬底，如纸、透明材料等上。在具体的实施方案中，在此公开的油墨组合物特别适于在胶版印刷转印或间接印刷模式中印刷，例如在美国专利5,389,958和5,372,852中所述。在此公开的另一个实施方案涉及一种方法，该方法包括向喷墨打印设备中引入在此公开的油墨，熔融油墨，引起熔融油墨小滴以成像图案喷射到中间转印元件上，和将油墨以成像图案从中间转印元件转印到最终记录衬底上。在具体的实施方案中，将中间转印元件加热到高于最终记录片温度和低于打印设备中熔融油墨温度的温度。在另一个具体的实施方案中，加热中间转印元件和最终记录片两者；在此实施方案中，变化是可能的如将中间转印元件加热到高于最终记录片温度的温度，将中间转印元件加热到低于最终记录片温度的温度，和将中间转印元件加热到基本等于最终记录片温度的温度。在一个具体的实施方案中，打印设备采用压电印刷工艺，其中以成像图案由压电振动元件的摆动引起油墨小滴喷射。在此公开的油墨也可用于其它热熔打印工艺，如热熔声学喷墨打印、热熔喷墨打印、热熔连续流或偏向喷墨打印等。在此公开的相变油墨也可用于热熔喷墨打印工艺以外的打印工艺。
可以使用任何合适的衬底或记录片，包括普通纸如XEROX4024纸、XEROX图像系列纸、Courtland 4024 DP纸、分格笔记本纸、证券纸、二氧化硅涂覆的纸如Sharp Company二氧化硅涂覆的纸、JuJo纸、HAMMERMILL LASERPRINT纸等，透明材料，织物，纺织品产品，塑料，聚合物膜，无机衬底如金属和木材等。
在此公开的油墨组合物可以在相变油墨喷墨打印机中在所需的低喷射温度下喷射。此特性能够降低喷墨打印机的能量消耗，节约成本，由于使油墨经历随时间降低的温度而改进颜色稳定性，由于打印机在较低的温度下操作而改进打印机的可靠性，和打印机从备用模式快速恢复的时间。
在此公开的油墨可以在各种实施方案中在125℃或更低、120℃或更低、115℃或更低、或113℃或更低的喷射温度下喷射，尽管喷射温度可以在这些范围以外。
“在125℃或更低喷射温度喷射”表示当油墨在打印机中在标准操作模式期间时(与在升温模式期间相反)，油墨可以喷射而不大于2％故障喷射。在各种具体实施方案中油墨可以喷射而不大于1、0.5或0.25％故障喷射。对于此处的目的，用于确定油墨是否通过或未通过此测试的测试设备是XEROXPHASER8400相变油墨喷墨打印机，该打印机在制造商为该打印机指定的油墨的类似运输条件下设定的滴落质量(drop mass)和电压下操作。可以由本领域技术人员通过改进此机器的硬件或软件而改进由此打印机喷射的油墨温度。用于定量化故障喷射百分比的印刷物包括对于每种颜色实心填充和抖动填充的半英寸到一英寸完全宽度区域(25％、50％和75％)。故障喷射百分比是在10个印刷页内平均的每总喷射数的故障喷射数目。
许多固体喷墨打印机加热中间转印元件、油墨和最终记录片以保证图像适当转印到最终记录片上。中间转印元件加热器典型地加热中间转印元件和单独的打印头加热器加热其中包含油墨的打印头。这些加热器在较高温度下消耗较多功率，并且功率消耗在操作温度下最高。降低加热器的功率允许各组件在非活性期间冷却，但这样反过来增加系统的再启动时间，因为油墨和中间转印元件均需要恢复它们的操作温度。此外，在具体温度下，典型地接近油墨固化的温度，打印头可能需要清除以保证所有喷射再填充和准备打印而没有对图像质量的任何负面影响。
环境敏感和市场规则现在需要办公室设备，如复制机和多功能设备是能量更有效的。对于办公产品的这种政府规则或要求在美国目前由称为“Energy Star Program”的规则覆盖，而在欧洲和其它地方由各种其它相似的程序覆盖。这种相似程序包括”New BlueAngel”(德国)、“Energy Conservation Law”(日本)、“Nordic Swan”(北欧)和“Swiss Energy Efficiency Label”(瑞士)。这些环境程序以及市场(制造商/消费者)提出降低的功率消耗水平要求和进入这些模式的必须时间。这些降低的功率消耗模式，如备用、低功率、功率节省器、能量节省器、休眠等在功率水平中有变化并且比在“准备”模式中消耗更少的功率，但比在“关闭”模式时大。当机器处于满足这些环境程序和/或市场要求所需要的降低功率消耗模式时，恢复时间增加。从这些显著降低的功率消耗水平及时和令人满意地恢复回到操作温度对于消费者是重要的，但可能是困难的。
在此公开的油墨组合物可以在相变油墨喷墨打印机中采用所需的低备用温度印刷。备用温度是打印机保持油墨同时处于“能量节省器”模式的温度，并且按定义能够返回到较高的操作温度而不要求清除。如需要油墨可以保持在较低温度以节省能量成本，但然后要求打印头的清除以清理固化油墨的喷射。由于与需要低喷射温度相似的原因，此特性是需要的。低备用温度降低功率消耗和降低油墨蒸煮。它们也可潜在增加可靠性和降低滴落质量漂移。
在此公开的油墨可以在各种实施方案中保持在100℃或更低、95℃或更低、或90℃或更低的备用温度下，尽管备用温度可以在这些范围以外。
“从保持在约100℃或更低的备用温度下的打印机喷射而不用清除”表示油墨可以在此温度下在打印机中保持至少1周的时间和随后在它的操作喷射温度下喷射而不需要任何清除和具有不大于2％的故障喷射。在各种具体的实施方案中油墨可以喷射而不大于1、0.5或0.25％故障喷射。对于此处的目的，用于确定油墨是否通过或未通过此测试的测试设备是XEROXPHASER8400相变油墨喷墨打印机，该打印机在制造商为该打印机指定的油墨的类似运输条件下设定的滴落质量和电压下操作。可以由本领域技术人员通过改进此机器的硬件或软件而改进由此打印机喷射的油墨的备用温度。用于定量化故障喷射百分比的印刷物包括对于每种颜色实心填充和抖动填充的半英寸到一英寸完全宽度区域(25％、50％和75％)。故障喷射百分比是在10个印刷页内平均的每总喷射数的故障喷射数目。在从备用恢复之后立即形成生印刷物而不用清除打印头。
当用于其中将油墨喷射到加热的中间转印元件上的间接印刷工艺时，可以将在此公开的油墨组合物喷射到保持在所需高温下的中间转印元件上并从保持在所需高温下的中间转印元件转印。由于增加的中间转印元件温度促进相对于环境的需要的温度梯度以转印足够的热量，使得可以达到持续印刷，此特性可能是所需的。更具体地，热量仅从热体输送到冷体，并且传热的数量与两者之间的温度差大致成比例。因此，如果温差越大，传热越快。更快的印刷物速度在中间转印元件上放置更多的油墨和因此要求中间转印元件冷却得更多。因此，如果在中间转印元件和环境温度之间的温度差不足够大，则中间转印元件冷却不足够快速以保持它的操作温度。因此，需要更高的中间转印元件温度以能够通过暴露于环境温度而达到更快速冷却元件。
当将油墨喷射到保持在超过它们内聚故障温度的温度下的中间转印元件上时，由于油墨中的内部内聚键比油墨和中间转印元件之间的内聚键弱，油墨不合适地从中间转印元件转印到最终记录衬底上。油墨在中间转印元件上分裂开，导致仅一些油墨转印到最终记录衬底上而剩余的油墨保留在中间转印元件上。因此，尽管需要更高的中间转印元件温度，但不能将中间转印元件加热到高于油墨内聚故障温度的温度。典型地，中间转印元件可以加热到在或略微低于相变油墨内聚故障温度的温度，在一个具体的实施方案中比油墨的内聚故障温度低4-10℃。
在此公开的油墨的内聚故障温度在各种实施方案中为至少56℃、60℃或65℃，尽管内聚故障温度可以在这些范围以外。
“至少56℃的内聚故障温度”表示当位于中间转印元件上，随后转印油墨到最终衬底上时，油墨可以保持在此温度下，其中油墨完全转印到最终衬底，与油墨分裂开和一些油墨保持在中间转印元件上相反。对于此处的目的，用于确定油墨是否通过或未通过此测试的测试设备是XEROXPHASER8400相变油墨喷墨打印机，该打印机在制造商为该打印机指定的油墨的类似运输条件下设定的滴落质量和电压下操作并且最终记录衬底的温度设定在类似运输的条件下。可以由本领域技术人员通过改进硬件或软件而改进此打印机的中间转印元件温度。用于定量化内聚故障温度的印刷物包括对于每种颜色实心填充的一英寸到二英寸完全宽度区域。在每个测试的转鼓温度下，印刷一个图像随后为空白片。为通过内聚故障测试，空白片不包含可见油墨(可归因于来自喷射的伴生体的一些分离的片段靠近实心填充边缘的可能性除外)。内聚故障温度是在空白页上显示可见断裂温度的第一温度。
在此公开的油墨组合物在各种实施方案中的峰值熔点不低于50℃、60℃或70℃，和峰值熔点在各种实施方案中不高于160℃、140℃或100℃，尽管峰值熔点可以在这些范围以外。
在此公开的油墨组合物在各种实施方案中的开始熔点不低于50℃、52℃或55℃，和开始熔点在各种实施方案中不高于75℃、72℃或69℃，尽管开始熔点可以在这些范围以外。
在此公开的油墨组合物通常在喷射温度(在各种实施方案中不低于75℃、85℃或95℃，和在各种实施方案中不高于150℃或120℃，尽管喷射温度可以在这些范围以外)下的熔体粘度在各种实施方案中不大于30、20或15厘泊，和在各种实施方案中不小于2、5或7厘泊，尽管熔体粘度可以在这些范围以外。在另一个具体的实施方案中，在110、115和/或120℃的温度下油墨的粘度为7-15厘泊。
在此公开的油墨组合物可以为任何所需或有效的成分，该成分能够使油墨满足规定的特性。例如，显示规定的特性的油墨的一个实施方案包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)支化三酰胺和(ii)聚乙烯蜡。显示规定的特性的油墨的另一个实施方案包括(a)着色剂和(b)相变油墨载体，该载体包括(i)支化三酰胺和(ii)费托蜡。
支化三酰胺例如公开于美国专利6,860,930。
在一个具体的实施方案中，支化三酰胺具有下式 其中x、y和z每个独立地表示亚丙氧基重复单元的数目和x+y+z是5-6，并且其中p、q和r每个彼此独立地是表示重复-(CH2)-单元数目的整数和在各种实施方案中是至少15、20或26，和在各种实施方案中不大于60、55或45，尽管p、q和r的值可以在这些范围以外。三酰胺组合物通常作为材料的混合物获得，其中p、q和r每个是组合物中峰值平均链长的数目，而不是其中每个分子具有相同的p、q和r值的均匀组合物，并且必须理解，在混合物中，一些单个链可以比给定的数目更长或更短。
三酰胺在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为载体的至少2、5或10wt％，和在各种实施方案中不大于载体的50、40或35wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡在一个具体的实施方案中由高温凝胶渗透色谱测量的平均峰值分子量在各种实施方案中为至少350、400或470，和在各种实施方案中不大于730、700或600，尽管平均峰值分子量可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡的多分散性(通过将重均分子量除以数均分子量确定)在一个实施方案为至少1.0001，和在各种实施方案中不大于1.500、1.400、1.300、1.200、1.100或1.050，尽管其可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡的峰值熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在一个具体实施方案中为至少50℃、60℃或70℃，和在各种实施方案中不大于130℃、125℃或120℃，尽管峰值熔点可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡的开始熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在一个具体实施方案中为至少50℃、52℃或55℃，和在各种实施方案中不大于71℃、70℃或69℃，尽管开始熔点可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡的熔融范围定义为如ASTM D3418-03中定义的终点熔点和开始熔点之间的差值，在各种实施方案中为至少5℃、8℃或10℃，和在各种实施方案中不大于40℃、35℃或30℃，尽管熔融范围可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡的凝固点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在一个具体实施方案中为至少40℃、50℃或55℃，和在各种实施方案中不大于80℃、75℃或70℃，尽管凝固点可以在这些范围以外。
费托蜡可以由氢气和一氧化碳混合物制备，使蒸汽通过热煤获得该混合物。合成可以采用金属催化剂在高温和压力下进行。它们是合成烃，与天然烃相反。它们与由乙烯(CH2＝CH2)的聚合制备的聚乙烯蜡的不同在于聚乙烯蜡倾向于是完全线性的，而费托蜡倾向于在其中具有一定程度的支化。由于此支化，与完全线性聚乙烯蜡相比，费托蜡倾向于在一定程度上是较少结晶的和一些程度上较不硬。
在此公开的油墨中包括的费托蜡由高温凝胶渗透色谱测量的平均峰值分子量在各种实施方案中为至少300、375或400，和在各种实施方案中不大于800、750或700，尽管平均峰值分子量可以在这些范围以外。
费托蜡的多分散性(通过将重均分子量除以数均分子量确定)在各种实施方案为至少1.001、1.005或1.010，和在各种实施方案中不大于3、2.5或2，尽管多分散性可以在这些范围以外。
费托蜡的峰值熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种实施方案中为至少50℃、55℃或60℃，和在各种实施方案中不大于105℃、100℃或95℃，尽管峰值熔点可以在这些范围以外。
费托蜡的开始熔点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种实施方案中为至少40℃、45℃或50℃，和在各种实施方案中不大于105℃、100℃或95℃，尽管开始熔点可以在这些范围以外。
费托蜡的熔融范围定义为如ASTM D3418-03中定义的终点熔点和开始熔点之间的差值，在各种实施方案中为至少5℃、8℃或10℃，和在各种实施方案中不大于40℃、30℃或25℃，尽管熔融范围可以在这些范围以外。
费托蜡的凝固点(如由差示扫描量热法(DSC)测定)在各种实施方案中为至少40℃、50℃或55℃，和在各种实施方案中不大于90℃、88℃或85℃，尽管凝固点可以在这些范围以外。
聚乙烯蜡或费托蜡在一个具体实施方案中在110℃的粘度在各种实施方案中为至少3、4或4.5厘泊，和在各种实施方案中不大于10、9或8厘泊，尽管粘度可以在这些范围以外。
”平均峰值分子量”表示聚乙烯蜡或费托蜡(尽管包括式-(CH2)n-的分子的混合物，其中n是表示重复-CH2-单元数目的整数)具有的分子分布使得分子相对数量对保留时间或分子量的图显现为钟形曲线，其中钟形曲线的峰值表示平均峰值分子量。相反，具有不同平均峰值分子量值的聚乙烯蜡或费托蜡，尽管它们可包含“n”值重叠的材料，具有不同的特性。
图1中显示对于一些聚乙烯蜡和一些费托蜡由高温凝胶渗透色谱采用Polymer Labs 220HT系统使用折光率检测，流动相1，2，4-三氯苯，和两个Polymer 3μm Mixed-E分离柱得到的分子量测量值。将整个系统和样品溶液在注入之前加热到140℃。使用用于校准的聚乙烯标准物表征分子量。一种材料(PE 500)是聚乙烯蜡，购自BakerPetrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX500(PE 500)。也测量的是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，是POLYWAX655(PE655)。也测量的是聚乙烯蜡，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK，分子量为655(PE 655)。也测量的(PE-C)是聚乙烯蜡，购自BakerPetrolite，Tulsa，OK，相似于POLYWAX500但由蒸馏除去最低15％分子量级分和最高15％分子量级分两者。此蒸馏可以如例如在美国专利出版物2005/0130054中所述进行。也测量的(FT-B)是费托蜡，从Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80购得，该蜡由蒸馏分级。也测量的(FT-C)是费托蜡，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低9％分子量级分。也测量的(FT-D)是费托蜡，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低20％分子量级分。也测量的(FT-E)是费托蜡，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低30％分子量级分。



如由高温凝胶渗透色谱测量，这些蜡由高温凝胶渗透色谱测量的峰值平均分子量(Mp)、数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)和多分散性(MWD)如下

这些蜡的高温凝胶渗透色谱数据的峰值熔点(℃，由差示扫描量热法使用DUPONT 2100量热计根据ASTM D 3418-03测量)、开始熔点(℃，由差示扫描量热法测量)、在110℃的粘度(厘泊，使用Rheometric Scientific DSR-2000锥板粘度计测量)和凝固点(℃，由差示扫描量热法测量)如下

---＝未测量或测定蜡的熔融液体清晰度由如下方式评价在玻璃广口瓶中熔融蜡的样品并在烘箱中在各种温度下保持它们，随后通过肉眼检查它们随时间的清晰度对沉淀物的存在。结果如下

结果清楚地表明，除去低分子量级分和高分子量级分两者的蜡的优点在于甚至在11天之后在其中也不形成沉淀物。认为浊度指示引起打印头堵塞的沉淀物的存在，该堵塞导致通过喷墨打印头中丝网过滤器的油墨流量的降低，该流量降低反过来引起弱或缺失喷射。
从在此公开的油墨中的聚乙烯蜡中除去一些最低分子量级分和一些最高分子量级分，在各种实施方案中从其中除去至少最低5、7.5、10、12.5或15％分子量级分，和在各种实施方案中从其中除去至少最高5、7.5、10、12.5或15％分子量级分，尽管从其中除去的数量可以在这些范围以外。
在一些具体的实施方案中，从在此公开的油墨中的费托蜡中除去一些最低分子量级分，在各种实施方案中从其中除去至少最低5、7.5、10、12.5、15、20、25、30或35％分子量级分，尽管从其中除去的数量可以在这些范围以外。
最低分子量级分和最高分子量级分可以从聚乙烯或费托蜡中由任何所需或有效方法除去，包括(但不限于)在美国专利出版物2005/0130054中描述的蒸馏方法。
如上所述，用于产生费托蜡的费托工艺与用于产生聚乙烯蜡的乙烯聚合工艺的不同之处在于费托工艺倾向于在获得的材料中产生更多的支化。13C和1H NMR光谱用于测量一些费托和聚乙烯蜡中的支化程度和侧-OH基团的数目。将样品溶于氘代苯并且13C NMR光谱在Bruker Avance 400NMR分光仪上在78℃获得。此外，进行DEPT(由极化转移的无扭曲增强)试验以区别CH、CH2和CH3碳以帮助光谱认定。1H NMR光谱测量对相同的样品在Bruker Avance 500NMR分光仪上在78℃进行。结果如下

聚乙烯蜡在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为载体的至少10、15或20wt％，和在各种实施方案中不大于载体的95、90或85wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
费托蜡在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为载体的至少1、3或5wt％，和在各种实施方案中不大于载体的99、97或95wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
合适相变油墨载体材料的另外例子是单酰胺、四酰胺、其混合物等。合适脂肪酰胺油墨载体材料的具体例子包括硬脂基硬脂酰胺，如KEMAMIDE S-180，购自Crompton Corporation，Greenwich，CT等。在一个具体的实施方案中，单酰胺在油墨载体中存在的数量在各种实施方案中为载体的至少0.01、2或5wt％，和在各种实施方案中不大于载体的90、80或70wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
也合适作为相变油墨载体材料的是异氰酸酯衍生的树脂和蜡，如氨基甲酸酯异氰酸酯衍生的材料、脲异氰酸酯衍生的材料、氨基甲酸酯/脲异氰酸酯衍生的材料、其混合物等。
在一个具体的实施方案中，油墨可包含从如下物质的反应获得的聚氨酯树脂二当量ABITOLE氢化枞醇(购自Hercules Inc.，Wilmington，DE)和一当量异佛尔酮二异氰酸酯，如在美国专利5,782,966的实施例1中所述制备。当存在时，此树脂在油墨中存在的数量在各种实施方案中为油墨载体的至少1、2、3、4或5wt％，和在各种实施方案中不大于油墨载体的80、70或60wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
在另一个具体的实施方案中，油墨可包含作为三当量硬脂基异氰酸酯和甘油类醇的加合物的聚氨酯树脂，该加合物如在美国专利6,309,453的实施例4中所述制备。当存在时，此树脂在油墨中存在的数量在各种实施方案中为油墨载体的至少0.1、0.5或1wt％，和在各种实施方案中不大于油墨载体的40、35或30wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨载体在相变油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为油墨的至少0.1、50或90wt％，和在各种实施方案中不大于油墨的99、98或95wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
相变油墨也可包含着色剂。相变载体组合物可以与相变油墨着色剂材料如染料索引(C.I.)溶剂染料、分散染料、改性酸性和直接染料、碱性染料、硫染料、还原(Vat)染料等结合使用。
着色剂在相变油墨中以任何所需或有效数量存在以获得所需的颜色或色调，在各种实施方案中为油墨的至少0.1、0.2或0.5wt％，和在各种实施方案中不大于油墨50、20或10wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨也可任选地包含抗氧剂。油墨组合物的任选抗氧保护图像以免发生氧化并且也保护油墨组分以免在油墨制备工艺的加热部分期间发生氧化。合适抗氧剂的具体例子包括NAUGUARD524、NAUGUARD76和NAUGUARD512(购自Uniroyal ChemicalCompany，Oxford，CT)、IRGANOX1010(购自Ciba Geigy)等。当存在时，任选的抗氧剂在油墨中以任何所需或有效数量存在，在各种实施方案中为油墨的至少0.01、0.05或0.1wt％，和在各种实施方案中不大于油墨的20、5或3wt％，尽管数量可以在这些范围以外。
油墨组合物可以由任何所需或合适的方法制备。例如，可以将油墨成分一起混合，随后加热到在一个实施方案中至少100℃，和在一个实施方案中不高于140℃的温度，尽管温度可以在这些范围以外，和搅拌直到获得均匀的油墨组合物，随后冷却油墨到环境温度(典型地20-25℃)。油墨在环境温度下为固体。在具体的实施方案中，在形成工艺期间，将处于其熔融状态的油墨倾入模具和然后允许冷却和固化以形成油墨条。
实施例I油墨组合物由如下方法制备。将除着色剂以外的所有油墨成分加入到不锈钢烧杯中。然后将获得的混合物在110℃在烘箱中一起熔融，随后通过在温度受控罩中在110℃搅拌0.3小时而共混。然后向此混合物中加入着色剂。在搅拌另外2小时之后，将这样形成的油墨通过受热的MOTT设备(从Mott Metallurgical获得)使用Whatman #3滤纸在15磅每平方英寸的压力下过滤。将这样形成的过滤的相变油墨倾入模具和允许固化以形成油墨条。油墨从如下成分制备Polywax 500，Mp＝572，Mn＝516，Mw＝570，Mwd＝1.10，由HT-GPC测量(POLYWAX 500，购自Baker Petrolite，Tulsa，OK)；窄分子量分布聚乙烯蜡(PE-C)，相似于POLYWAX 500但被蒸馏以除去15％较低分子量级分和15％较高分子量级分，Mp＝582，Mn＝562，Mw＝579，MWD＝1.03，如由HT-GPC测定(购自BakerPetrolite，Tulsa，OK)；费托(FT-B)蜡，从Sasol Wax Americas，Inc.以SASOLWAXC80购得，Mp＝558，Mn＝565，Mw＝588，MWD＝1.04，由HT-GPC测量；费托蜡(FT-C)，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低9％分子量级分，Mp＝620，Mn＝619，Mw＝635，MWD＝1.03，由HT-GPC测量；费托蜡(FT-D)，购自Sasol Wax Americas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低20％分子量级分，Mp＝631，Mn＝627，Mw＝643，MWD＝1.03，由HT-GPC测量；费托蜡(FT-E)，购自Sasol WaxAmericas，Inc.，该蜡相似于SASOLWAXC80但由蒸馏除去最低30％分子量级分，Mp＝637，Mn＝630，Mw＝646，MWD＝1.03，由HT-GPC测量；下式的支化三酰胺 其中p、q和r每个的平均值为约35，如在美国专利6,860,930的实施例II中所述制备；硬脂基硬脂酰胺蜡(KEMAMIDES-180，购自Crompton Corporation，Greenwich，CT)；KE-100树脂(氢化松香(松香)酸的甘油三酯，购自Arakawa Chemical Industries(USA)Inc.，Chicago，IL)；聚氨酯树脂，它是三当量硬脂基异氰酸酯和甘油类醇的加合物，如在美国专利6,309,453的实施例4中所述制备；NAUGUARD445抗氧剂(购自Uniroyal Chemical Co.，Middlebury，CT)；青色着色剂，如在美国专利6,472,523的实施例V-XI中公开；和十二烷基苯磺酸(DDBSA，Bio-soft S-100，购自Stepan Company，Elwood，IL)。对于每种油墨在下表中列出油墨每种成分以wt％计的数量

提供油墨1用于对比目的。
油墨特性油墨的各种特性由Rheometrics锥板粘度计测量并示于下表中。粘度(η，厘泊)在110℃测量。使用基于溶液中油墨测量的光谱摄影过程，对于青色和黄色油墨在甲苯中溶解油墨而对于品红色油墨在正丁醇中溶解油墨，和使用Perkin Elmer Lambda 2S UV/VIS分光光度计测量吸光度而测定光谱强度。玻璃化转变温度(Tg)由动态机械分析使用Rheometrics Solid Analyzer(RSA II)测量。峰值熔点(MP)和峰值凝固点(FP)由差示扫描量热法(DSC)使用DUPONT2100量热计测量。

如数据所示，这些油墨的峰值熔点是80℃并且其大多数的粘度在110℃接近10.6，这表明它们适于在105-115℃的温度下喷射。光谱强度确认青色着色剂的良好溶解性。此外，由从其中除去15％较低分子量级分和15％较高分子量级分的聚乙烯蜡制备的油墨和由费托蜡C80制备的油墨4显示所需的低凝固点，能够设定打印机备用温度在更低设定值下和因此能够实现低能量消耗。认为这些油墨的降低凝固点归因于聚乙烯蜡的较高分子量级分的除去。在XEROXPHASER8400打印机中油墨1和2的内聚故障温度、中间转印设定点温度、最小喷射温度和最小备用温度见下表。为了比较的目的，也对为XEROXPHASER8400打印机和XEROXPHASER360打印机提供的商业青色油墨测量了这些特性，并也在下表中示出。

---＝未测量如数据所示，油墨2、4、5、6和7显示至少56℃或更高的所需高内聚故障温度和125℃或更低的所需低喷射温度两者。油墨2也显示所需低的最小备用温度。尽管未测量油墨4、5、6和7的最小备用温度，但相信这些油墨也具有所需低的最小备用温度。
备用温度评价油墨1和2以及为XEROXPHASER8400打印机提供的商业青色油墨的最小备用温度。将油墨各自引入XEROXPHASER8400打印机，其后将打印机置于功率节省模式过夜和经过周末的时间。其后，产生印刷物并由这样产生的印刷物在各种功率节省器温度下确定填充喷射物的百分比。结果如下
从此数据，可以得出的结论是，最小备用温度对于8400油墨是104℃，对于油墨1是92℃，和对于油墨2是88℃。
权利要求
1.相变油墨组合物，包括油墨载体和着色剂，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约125℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约100℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约56℃。
2.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨载体包括(i)支化三酰胺和(ii)聚乙烯蜡。
3.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨载体包括(i)支化三酰胺和(ii)费托蜡。
4.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约2％故障喷射。
5.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约1％故障喷射。
6.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约0.5％故障喷射。
7.根据权利要求1的油墨组合物，其中油墨可满足要求(a)和(b)而不大于约0.25％故障喷射。
全文摘要
公开了包括油墨载体和着色剂的相变油墨组合物，该油墨适用于间接印刷工艺，其中将油墨从打印头喷射到加热的中间转印元件上和随后从中间转印元件转印到最终记录衬底上，其中(a)当油墨保持在约125℃或更低的温度时油墨可以从打印头喷射到中间转印元件上；(b)油墨可以从保持在约100℃或更低的备用温度的打印头喷射而不用清除；和(c)油墨的内聚故障温度为至少约56℃。
文档编号B41J2/01GK1974685SQ200610163168
公开日2007年6月6日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年11月30日
发明者T·J·斯恩德, B·吴, P·A·王, D·R·蒂特林顿, J·W·小托马斯, R·R·布里德格曼, M·H·坦南特 申请人:施乐公司