染料升华墨水热喷墨印刷法的制作方法

背景

织物印刷方法通常包括轮转丝网印刷和/或平网印刷。传统的模拟印刷通常涉及建立板或网，即实际物理图像，从此处将墨水转印到织物上。轮转丝网印刷和平网印刷都具有大体积生产能力，但也对可印刷的最大图像尺寸具有限制。对于大图像，使用图案重复(patternrepeats)。相反，数字喷墨印刷能够实现印刷法的更大灵活度，其中可由电子图像直接印刷任何所需尺寸的图像而不使用图案重复。喷墨印刷机，特别是压电喷墨印刷机正被快速接受用于数字织物印刷。喷墨印刷是利用电子信号控制和指导墨滴或墨流沉积在介质上的非击打式印刷方法。

附图简述

参考下列详述和附图，本公开的实例的特征将变得明显，在所述附图中类似的附图标记对应于类似但可能不相同的组件。为简洁起见，具有先前描述的功能的附图标记或特征可以或可以不结合它们出现在其中的其它附图进行描述。

图1是图示说明印刷方法的两个实例的流程图；

图2是显示一个示例性热喷墨印刷头的加热电阻器的一个实例的部分横截面透视半示意图；

图3是显示一个示例性热喷墨印刷头的墨水室的一个实例的部分横截面透视半示意图；

图4是显示一个示例性热喷墨印刷头的喷嘴板的一个实例的部分横截面透视半示意图；

图5是热喷墨墨盒的一个实例的透视图；

图6是印刷系统的两个实例的示意图；

图7是描绘示例性的黑色、青色、品红色和黄色热喷墨染料升华墨水在不同的超额能量(over-energy)和功率密度值下的以米/秒计的墨滴速度vs以每喷嘴的墨滴百万数(millionsofdropspernozzle)(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段的图。

图8a和8b是描绘示例性的黑色热喷墨染料升华墨水在两个示例性超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段下的以米/秒计的平均墨滴速度(图8a)和以纳克计的平均墨滴重量(图8b)的图；

图9a和9b是描绘示例性的青色热喷墨染料升华墨水在两个示例性超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段下的以米/秒计的平均墨滴速度(图9a)和以纳克计的平均墨滴重量(图9b)的图；和

图10a和10b是描绘示例性的品红色热喷墨染料升华墨水在两个示例性超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段下的以米/秒计的平均墨滴速度(图10a)和以纳克计的平均墨滴重量(图10b)的图。

详述

用于大规模生产织物的人造疏水纤维(例如聚酯)的发展对常规染色操作是成问题的，因为当时可得的大多数染料对该织物没有化学亲和力。(用于染料升华墨水的)分散染料可用于将人造疏水纤维染色。分散染料是在水中表现出低溶解度或无溶解度的一类染料。因此，分散染料使用/包含一些形式的分散剂(例如萘磺酸-福尔马林缩合物、木质素磺酸-福尔马林缩合物、表面活性剂等)以保持在流体形式如喷墨墨水中。

热喷墨印刷涉及电激活电阻器，这使电阻器迅速加热和汽化与电阻器相邻的墨水薄膜，由此从印刷头喷出墨滴。电阻器与墨水之间的热相互作用可限制可经由热喷墨印刷头印刷的墨水的类型。在压电喷墨印刷中不涉及这种类型的热相互作用，这可能是通常为压电印刷配制染料升华墨水的一个原因。

但是，已经意外地和偶然地发现，本文中公开的在热喷墨印刷头中喷射染料升华墨水的方法的实例能在经由热喷墨印刷头成功印刷染料升华墨水的同时实现长得多的印刷头寿命。

热喷墨印刷头使用一定的最低能量喷射适当体积的墨滴(被称为“启动能量(turn-onenergy)(toe)”)。启动能量可能在不同的印刷头设计下不同，也可能在给定印刷头设计的不同样品之间不同，例如由于制造公差等。这些公差增加了获知向任何给定印刷头输送多少能量的不确定性。因此，通常向平均热喷墨印刷头输送比使其喷射所需的多的能量(被称为“超额能量”(oe))以虑及这种不确定性。因此，热喷墨印刷机配置为提供包括超过启动能量的裕度的固定运行/喷墨能量(超额能量/oe)。该固定运行能量大于(因为其包括oe裕度)印刷机可容纳的印刷头的预期最低启动能量。

先前在30％至50％的典型超额能量范围内用热喷墨印刷头印刷染料升华墨水的尝试通常导致热诱发的故障模式。这样的故障模式的一些实例包括归因于例如驱动气泡空化(drivebubblecavitation)的电阻器损伤、归因于例如电阻器反复喷射后的墨水组分分解的电阻器上的材料积聚(结垢)和在喷射室内的墨水材料积聚。在热喷墨印刷头中测试一些市售染料升华墨水，并且在印刷头的热诱发故障之前能够(在每喷嘴1百万墨滴下很好地)印刷大约10-15毫升墨水。

但是，已经发现本公开的方法的实例能够通过降低向热喷墨印刷头的加热/喷射电阻器施加的运行能量(即该运行能量包括比在典型的热喷墨印刷中低的超额能量裕度)成功印刷染料升华墨水。已经发现相对较低的超额能量喷射参数的使用提供优异的印刷头寿命，同时能够实现可接受的染料升华墨水墨滴速度和墨滴重量。这些结果在不同的笔(pens)和印刷头之间可再现。染料升华墨水的这种成功的热喷墨印刷是令人惊讶的，这至少是因为可能已预期的是，具有较低超额能量裕度的喷射能量可能太低以致无法始终如一地以可接受的墨滴速度/墨滴重量喷射。

现在参考图1，可在印刷方法100的实例的过程中从热喷墨印刷头分配本文中公开的染料升华墨水的实例。(用于直接印刷的)方法100的一个实例显示在附图标记102、104和106处。(用于转印的)方法100的另一实例显示在附图标记102、104、108和110处。

本公开的印刷方法100的一个实例包括选择染料升华墨水，其包含：分散染料着色剂分散体；选自甘油、乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、二丙二醇及其组合的主要溶剂；选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其组合的表面活性剂；选自缓冲剂、杀生物剂、螯合剂及其组合的添加剂；和余量水(如附图标记102所示)。方法100进一步包括向热喷墨印刷头的加热电阻器施加包括超过印刷头的启动能量(toe)的裕度的运行能量，其中裕度为超过toe大约10％至大约25％(如附图标记104所示)；和从热喷墨印刷头将染料升华墨水：i)直接热喷墨印刷到织物基底上(如附图标记106所示)；或ii)热喷墨印刷到转印介质上以在转印介质上形成图像(如附图标记108所示)，和从转印介质将图像转印到织物基底上(如附图标记110所示)。

在本公开的印刷方法的另一实例中，选择染料升华墨水。该染料升华墨水包含：分散染料着色剂分散体；选自甘油、乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、二丙二醇及其组合的主要溶剂，其中主要溶剂以基于墨水总重量的大约10重量％至大约22重量％的量存在；以基于墨水总重量的0重量％至大约7重量％的量存在的次要溶剂；选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其组合的表面活性剂；选自缓冲剂、杀生物剂、螯合剂及其组合的添加剂；和余量水。示例性的方法进一步包括向热喷墨印刷头的加热电阻器施加包括超过印刷头的启动能量(toe)的裕度的运行能量，其中裕度为超过toe大约10％至大约20％；和从热喷墨印刷头将染料升华墨水：i)直接热喷墨印刷到织物基底上；或ii)热喷墨印刷到转印介质上以在转印介质上形成图像，和从转印介质将图像转印到织物基底上。

现在一起参考图2-5，一种示例性热喷墨印刷头10通常包括底板(basesubstrate)11(例如由硅或另一合适的材料制成)。底板11可包括多个层(如图2中所示)以可操作地容纳合适的电子元件以使印刷头喷嘴喷射。印刷头10进一步包括限定在底板11上的基板(substrate)12(例如由聚合物或其它合适的材料制成)。基板12具有限定在其中的至少一个墨水进料口14和至少一个墨水室/储器16。在图3中显示4个墨水进料口14，但是要理解的是，可以提供任何所需数量的墨水进料口14。墨水进料口14与墨水室16和与墨水通道13操作性(operative)和流体连通。在一个实例中，一个或多个柱体15可安置在墨水通道13和墨水进料口14之间以在墨水供应进入墨水室16之前过滤墨水供应。

墨水室16通常配置为在喷墨印刷过程中反复从墨水供应或墨水源经墨水进料口14和墨水通道13接收墨水。在一个实例中，印刷头10可与墨盒26合并(见图5)，且墨水室16从一个或多个墨水供应区接收墨水，所述墨水供应区容纳例如一定体积的自由墨水和/或配置为将墨水储存在独立毛细管中的毛细管介质。在另一实例中，印刷头10可以是(经由适当的管等)可操作地连接到远程墨水供应的单独单元。换言之，印刷头10可集成到墨盒26中(集成印刷头：iph)；或印刷头10可集成到具有独立墨盒(iic)的印刷机中。要理解的是，本文也设想了热喷墨印刷头10的其它配置。

印刷头10进一步包括安置在基板12上的喷嘴板18。在一个实例中，喷嘴板18包括多个孔口20(其中三个显示在图4中)。孔口20通常与墨水室16流体连通并配置为在喷墨过程中经其喷出墨滴(即在热喷墨印刷过程中经孔口20从印刷头10中推出墨水)。

将加热/喷射电阻器22可操作地安置在底板11上并邻近一个或多个墨水进料口14和一个或多个墨水室16。加热/喷射电阻器22也可操作地与孔口20关联。尽管图4描绘了加热/喷射电阻器22可操作地与单个孔口20关联，但要理解的是，电阻器22也可操作地与多个孔口20关联。

在热喷墨印刷头10的一个实例中，一系列墨水室16从墨水通道13接收液体墨水。加热/喷射电阻器22位于喷嘴/孔口20对面以使墨水可收集在其与孔口20之间。墨滴的喷射通常在微处理器(未显示)的控制下，所述微处理器的信号通过电迹线传送到电阻器22。当电印刷脉冲/电流通过喷墨喷射/加热电阻器22以将其加热到所需喷射温度时，紧邻其的小部分墨水汽化并从印刷头10中喷出墨滴。

图5是根据一个实例并入印刷头10的喷墨印刷墨盒26的半示意图。喷墨印刷墨盒26包括在墨盒体27内的内部墨水储器(未显示)和印刷头。墨盒体27可包括完全容纳在墨盒体27内的墨水储器，或可包括与一个或多个离轴墨水储器(未显示)流体连接的在墨盒体27内的室。

印刷头包括喷嘴板18，其包括在柔性聚合物电路(circuit)中形成的孔口20。柔性电路提供了在一端连接到基板上的电极和在另一端连接到接触垫28的导电迹线的布线(routing)。印刷墨盒26被设计为安装在印刷机中以使柔性电路的正面上的接触垫28接触印刷机电极，由此向印刷头提供外部生成的激励信号。各电阻器22可在被相继或同时施加到一个或多个接触垫28的一个或多个脉冲选择性激励时充当欧姆加热器。

印刷头控制器29可操作地连接到加热电阻器22，以激活电流以使电流经过加热电阻器22以施加包括超过印刷头10的启动能量(toe)的裕度的运行能量，其中裕度为超过toe大约10％至大约25％。

要理解的是，单个印刷头10可包括多个(例如400个或另一些所需数量)加热/喷射电阻器22和孔口20。尽管未显示，但要理解的是，印刷头10包括集成电路，其将信号(例如来自能够运行合适的计算机可读指令的微处理器(可操作地与印刷头控制器29关联))选择性传送到所需一个或多个电阻器22和一个或多个孔口20以从中喷射墨滴以直接在织物基底上或在转印介质上产生图像。

可将包括加热/喷射电阻器22的印刷墨盒26安装在喷墨印刷机的托架(carriage)中(未显示)。该托架可在印刷机的印刷/图像区中横跨印刷基底(例如织物基底或转印介质)移动印刷墨盒26。与电阻器22关联的一个或多个孔口20可排列在一个或多个直线孔口阵列中。一个或多个孔口20可平行于印刷基底移动经过印刷机的方向和垂直于电阻器22随印刷墨盒26的运动方向对齐。从各孔口20喷出热喷墨染料升华墨水的控制导致在横跨织物基底或转印介质的幅宽(swath)中印刷字符或其它图像。

或者，印刷墨盒26可以是与离轴墨水供应系统流体连通的页宽(page-wide)印刷墨盒。页宽印刷墨盒包括在整个印刷/图像区延伸的印刷头杆(printheadbar)，因此页宽印刷墨盒在印刷操作过程中是静止的。

根据本公开的热喷墨印刷系统的一个实例包括包含底板11的热喷墨印刷头10。另一基板12限定在底板11上，所述另一基板12具有限定在其中的至少一个墨水进料口14和至少一个墨水室16，其中所述至少一个墨水进料口14与所述至少一个墨水室16和与墨水通道13操作性和流体连通以向其供应墨水。将喷嘴板18安置在所述另一基板12的一部分上，喷嘴板18具有限定在其中的至少一个孔口20，所述至少一个孔口20与所述至少一个墨水室16流体连通。加热电阻器22可操作地安置在底板11上并邻近所述至少一个墨水室16和所述至少一个孔口20并可操作地与其关联。墨水室16含有染料升华墨水。染料升华墨水包含：分散染料着色剂分散体；选自甘油、乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、二丙二醇及其组合的主要溶剂；选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其组合的表面活性剂；选自缓冲剂、杀生物剂、螯合剂及其组合的添加剂；和余量水。印刷头控制器29可操作地连接到加热电阻器22以激活电流以使电流经过加热电阻器22以施加包括超过印刷头的启动能量(toe)的裕度的运行能量，其中裕度为超过toe大约10％至大约25％。

在热喷墨印刷系统的另一实例中，裕度为超过toe大约15％。

现在参考图6，印刷系统30的示意图，其包括在印刷系统30的印刷区34中的热喷墨印刷机32和位于印刷系统30的升华区38中的干燥器36。

在一个实例中，织物基底33可沿箭头a所示的路径传送经过印刷系统30以将织物基底33首先进给到印刷区34，在此通过热喷墨印刷机32(例如从如上所述的印刷头10)将本文中公开的热喷墨染料升华墨水24的一个实例直接喷墨印刷到织物基底33上以在织物基底33上形成墨水层。布置在织物基底33上的墨水层可在印刷区34中加热(例如，印刷区34中的空气温度可为大约10℃至大约90℃)以使可从墨水层中至少部分蒸发水。作为一个实例，至少部分蒸发意味着除去至少50％的水。作为另一实例，可在蒸发过程中除去至少80％的水。通常，理想的是从一个区域中除去足够的水以使该区域中的颜色在卷绕(rolling)过程中/之后不转移到与该区域接触的织物基底的相邻部分/相对表面。(具有印刷在其上的墨水层的)织物基底33可随后传送到升华区38，在此将墨水层加热或加热和暴露于压力以使染料升华，以使其渗入织物基底33。这形成包括在织物基底33上形成的图像37的印刷制品40。

在另一实例中，转印介质42可沿箭头b所示的路径传送经过印刷系统30以将转印介质42首先进给到印刷区34，在此通过热喷墨印刷机32(例如从如上所述的印刷头10)将本文中公开的热喷墨染料升华墨水24的一个实例直接喷墨印刷到转印介质42上以在转印介质42上形成墨水层。(具有印刷在其上的墨水层的)转印介质42可随后传送到升华区38并与织物基底33接触。在升华区38中，将墨水层加热或加热和暴露于压力以使染料从转印介质42升华，以使其渗入可渗透织物基底33。这形成包括在织物基底33上形成的图像37的印刷制品40’。

在印刷方法100的一个实例中，使用选自下列的喷射条件进行热喷墨印刷：大约18v至大约30v的电压；大约1.3μs至大约2.6μs的脉冲序列；大约0.9μj至大约1.11μj的运行能量；在大约35℃至大约70℃的范围内的墨水室升温温度；及其组合。在一个实例中，墨水室升温温度在大约45℃至大约65℃的范围内。

在印刷方法的另一实例中，使用选自下列的喷射条件进行热喷墨印刷：大约18v至大约30v的电压；大约1.3μs至大约2.6μs的脉冲序列；大约0.9μj至大约1.06μj的运行能量；在大约35℃至大约70℃的范围内的墨水室升温温度；及其组合。在一个实例中，墨水室升温温度在大约45℃至大约65℃的范围内。

在一个实例中，喷射条件电压可为大约27v至大约30v。

本文所用的“脉冲序列”是施加到加热电阻器22的前兆脉冲(用于将热传导入与电阻器22表面直接接触的墨水膜)加上停滞时间(deadtime)(在前兆脉冲与启动脉冲(firing-pulse)之间的无能量脉冲的期间)加上施加到加热电阻器22的启动脉冲(用于建立驱动气泡成核的脉冲)的以微秒计的总时间。例如，如果前兆脉冲宽度为0.25μs，停滞时间为0.6μs且启动脉冲宽度为0.6μs，脉冲序列为1.45μs。

如本文中提到，印刷方法100的实例包括向热喷墨印刷头10的加热电阻器22施加运行能量，其包括超过印刷头10的启动能量(toe)的裕度。换言之，运行能量包括与toe对应的能量的量加上与超额能量(oe)对应的能量(裕度)的量。在一个实例中，裕度为超过toe大约10％至大约25％。在另一实例中，裕度为超过toe大约10％至大约20％。在再一实例中，裕度为超过toe大约15％。

要理解的是，运行能量取决于各种因素，例如电阻器22的尺寸、制造公差、印刷机中的电组件的精确度、印刷组件之间的变化、电缆的电阻等。还要理解的是，墨水室设定至的升温温度是可调节的参数并对toe具有一定影响。

在一个实例中，可通过首先确定印刷头10的启动能量(toe)来测定运行能量。在制造时，测定启动能量的一个实例涉及施加高能量并观察墨滴喷出。然后逐渐降低能量直至墨滴喷出停止。启动能量点是刚刚高于墨滴喷出停止的点的能量。这一启动能量可随后与超额能量裕度一起用于确定运行电压，并将这一电压写到印刷头组装件存储装置中。

在具有表面积为大约620平方微米(长度＝29.8μm、宽度＝20.8μm)的加热电阻器22和设定为大约45℃的墨水室16的升温温度的示例性印刷头中，与toe加上大约10％超额能量对应的运行能量为大约0.96μj，与toe加上大约15％超额能量对应的运行能量为大约1.02μj，与toe加上大约20％超额能量对应的运行能量为大约1.06μj，并且与toe加上大约25％超额能量对应的运行能量为大约1.11μj。

具有表面积为大约620平方微米(长度＝29.8μm、宽度＝20.8μm)的加热电阻器22和设定为大约45℃的墨水室16的升温温度的示例性印刷头的toe和超额能量的另一些示例值(对于示例性黑色、青色、品红色和黄色热喷墨染料升华墨水)显示在下表1中。

表1

要理解的是，运行能量的这些实例是示例性的，因为toe可随印刷机和随印刷头而变。

本文中公开的热喷墨染料升华墨水的一个实例包含分散染料着色剂分散体；选自甘油、乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、二丙二醇及其组合的主要溶剂；选自非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及其组合的表面活性剂；选自缓冲剂、杀生物剂、螯合剂及其组合的添加剂；和余量水。在一些实例中，热喷墨染料升华墨水由所列组分组成并且没有附加组分(如剪切稀化剂、附加溶剂等)。在另一些实例中，热喷墨染料升华墨水包含所列组分，并可加入不会有害地影响经由热喷墨印刷头的墨水的可喷射性的其它组分。

在本公开通篇中，作为“重量％活性物”提到的重量百分比是指热喷墨染料升华墨水中存在的分散体或其它配制物的活性组分的载量。例如，分散染料着色剂分散体的重量％活性物虑及墨水中存在的活性染料固体的载量(作为重量百分比)，并且没有虑及喷墨墨水中的分散染料着色剂分散体的其它组分(例如助溶剂、水等)的重量。没有术语“活性物”的术语“重量％”是指不包含其中的其它非活性组分的100％活性组分的载量。

在本文中公开的实例中，分散染料着色剂分散体可以是任何颜色。在一个实例中，分散染料着色剂分散体选自黑色分散染料着色剂分散体、青色分散染料着色剂分散体、品红色分散染料着色剂分散体和黄色分散染料着色剂分散体。各分散染料着色剂分散体包含分散染料、分散剂和分散载体。

着色剂分散体中包含的分散染料可取决于热喷墨染料升华墨水的所需颜色。

黑色分散染料着色剂分散体通常包含分散染料的共混物，例如蓝色、棕色和黄色分散染料的共混物，或蓝色、橙色和紫色分散染料的共混物，或蓝色、橙色和黄色分散染料的共混物，或蓝色、品红色和黄色染料的共混物。合适的蓝色、棕色和黄色分散染料共混物的一个实例包含分散蓝360(db360)、分散棕27和分散黄54(dy54)。合适的蓝色、橙色和紫色分散染料共混物的一些实例包含分散蓝291：1(db291：1)、分散橙29(do29)和分散紫63或db291：1、do29和分散紫99。合适的蓝色、橙色和黄色染料共混物的一个实例包含db360、分散橙25和dy54。合适的蓝色、品红色和黄色染料共混物的一个实例包含分散蓝77(db77)、分散红92和分散黄114(dy114)。

青色分散染料着色剂分散体可包含蓝色分散染料，如分散蓝27、分散蓝60、分散蓝73、db77、分散蓝87、分散蓝257、db291：1、分散蓝359、db360、分散蓝367及其混合物。

品红色分散染料着色剂分散体可包含红色分散染料，如分散红60、分散红82、分散红86、分散红86：1、分散红167：1、分散红279及其混合物。

黄色分散染料着色剂分散体可包含黄色分散染料，如dy54、分散黄64、分散黄71、分散黄86、dy114、分散黄153、分散黄233、分散黄245及其混合物。

该分散染料着色剂分散体可包含基于着色剂分散体的总重量计大约10重量％染料固体至大约20重量％染料固体。

如上文提到，各分散染料着色剂分散体还包含分散剂。分散剂可以是可分散染料并可经热喷墨印刷头喷射的任何合适的聚合分散剂。

聚合分散剂(其也可以是阴离子型或非离子型)的一些实例包括丙烯酸系、甲基丙烯酸系、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、苯乙烯、取代的苯乙烯、α-甲基苯乙烯、取代的α-甲基苯乙烯、乙烯基萘类、乙烯基吡咯烷酮类、马来酸酐、乙烯基醚、乙烯基醇、乙烯基烷基、乙烯基酯、乙烯基酯/乙烯共聚物、丙烯酰胺类和/或甲基丙烯酰胺类的聚合物或共聚物。一些具体实例包括苯乙烯甲基丙烯酸共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物、苯乙烯丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯甲基丙烯酸-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯马来酸酐共聚物、聚丙烯酸偏烷基酯、多亚烷基多胺、聚丙烯酸酯和乙烯基萘-马来酸共聚物。合适的聚合分散剂的另一实例是聚氨酯聚合物。用于分散染料着色剂分散体的合适的聚合分散剂的另一些实例包括嵌段丙烯酸系共聚物，包括a-b嵌段共聚物，如甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸二嵌段共聚物和甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸二嵌段共聚物。合适的聚合分散剂的另一些实例包括abc三嵌段共聚物，如甲基丙烯酸苄酯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸乙氧基三乙二醇酯三嵌段共聚物和甲基丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸-甲基丙烯酸乙氧基三乙二醇酯三嵌段共聚物。合适的分散剂的再一些实例包括低酸值丙烯酸系树脂，如586、671、675、678、680、683、690、693，和695(来自basfcorp.)。

用于形成分散剂的聚合方法的实例可包括自由基法、基团转移法(gtp)、自由基加成断裂(raft)、原子转移反应(atr)、特殊链转移聚合技术(sct)等。作为一个实例，分散剂可以是通过sct制成的接枝丙烯酸系共聚物。

在另一些实例中，分散染料可以是自分散染料。分散染料可暴露于重氮化处理(其中来自降解的偶氮的带电自由基附着至着色剂)或暴露于臭氧处理(氧化和用例如羧酸官能化)或暴露于交联处理以使染料自分散。

该分散染料着色剂分散体可包含基于着色剂分散体的总重量计大约4重量％分散剂固体至大约7重量％分散剂固体。

该分散染料着色剂分散体中的固体(例如分散染料和分散剂)的平均粒度可为大约50nm至大约200nm。在另一实例中，分散染料的平均粒度为大约100nm至大约200nm。这些粒度特别适合经热喷墨印刷头的孔口喷射。

分散载体可包括水和水溶性或水混溶性助溶剂。分散染料着色剂分散体中的水溶性或水混溶性助溶剂的实例可包括醇(例如二醇，如1，2-丙二醇、1，3-丙二醇等)、酮、酮醇、醚(例如环醚四氢呋喃(thf))和其它，如硫二甘醇、环丁砜、2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑烷酮和己内酰胺；二醇，如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1，3-丙二醇(trimethyleneglycol)、丁二醇和己二醇；氧乙烯或氧丙烯的加成聚合物，如聚乙二醇、聚丙二醇等；三醇，如甘油和1，2，6-己三醇；多元醇的低碳烷基醚，如乙二醇单甲基醚、乙二醇单乙基醚、二乙二醇单甲基醚和二乙二醇单乙基醚；和多元醇的低碳二烷基醚，如二乙二醇二甲基或二乙基醚。

一种或多种这些助溶剂可各自以基于着色剂分散体的总重量计大约1重量％至大约5重量％的量存在于分散染料着色剂分散体中。分散染料着色剂分散体的余量是水，如纯净水或去离子水。

在一个实例中，分散染料着色剂分散体具有i)大约50nm至大约200nm的平均粒度，和ii)基于着色剂分散体的总重量计大约10重量％染料固体至大约20重量％染料固体和大约4重量％至大约7重量％分散剂固体。在这一实例中，分散染料着色剂分散体的其余部分可以是一种或多种助溶剂和水。

为了形成本文中公开的热喷墨染料升华墨水，将分散染料着色剂分散体并入包含主要溶剂、表面活性剂、一种或多种添加剂和水的墨水载体中。

可将分散染料着色剂分散体并入墨水载体中以存在基于热喷墨染料升华墨水的总重量计大约1重量％活性物至大约7重量％活性物。在另一实例中，分散染料着色剂分散体可以基于热喷墨染料升华墨水的总重量计大约3重量％活性物至大约5重量％活性物的量存在。分散染料着色剂分散体的重量％活性物虑及墨水中存在的活性染料固体的载量(作为重量百分比)，并且没有虑及喷墨墨水中的分散染料着色剂分散体的其它组分(例如助溶剂、水等)的重量。

部分由于分散染料非常不溶于主要溶剂而选择主要溶剂。也部分由于其也有助于保持热喷墨印刷头的喷嘴健康和在印刷头的寿命期间提供基本一致的印刷品质而选择主要溶剂。在一个实例中，主要溶剂选自甘油、乙氧基化甘油、2-甲基-1，3-丙二醇、二丙二醇及其组合。主要溶剂以基于墨水总重量的大约10重量％至大约22重量％的量存在。要理解的是，无论使用单一主要溶剂还是主要溶剂的组合，主要溶剂的总量在给定范围内。在一个实例中，主要溶剂包含甘油和乙氧基化甘油的组合。在这一实例中，甘油以基于墨水总重量的大约12重量％至大约16重量％的量存在，且乙氧基化甘油以基于墨水总重量的大于0重量％至大约5重量％的量存在。

墨水还可包含以基于墨水总重量的0重量％至大约7重量％的量存在的次要溶剂。在一个实例中，分散染料着色剂分散体中的分散染料更可溶于次要溶剂而非主要溶剂，并因此构成总溶剂含量(即主要溶剂加上次要溶剂，并且不包括水)的小于50％以使分散染料保持分散在墨水载体中。次要溶剂的实例选自1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙二醇、2-吡咯烷酮、四氢呋喃、二乙二醇及其组合。次要溶剂可添加到墨水载体中或可作为分散染料着色剂分散体的一部分被包含。一种或多种助溶剂以相对较低的量(基于着色剂分散体的总重量的1重量％至大约5重量％)存在于分散染料着色剂分散体中，因此一种或多种助溶剂的一部分被转移到本文中公开的墨水中，部分取决于分散体固体和该分散体在墨水中的载量。

在一个实例中，主要溶剂以基于墨水总重量的大约10重量％至大约22重量％的量存在，且染料升华墨水进一步包含以基于墨水总重量的0重量％至大约7重量％的量存在的次要溶剂，其中分散染料着色剂分散体中的分散染料更可溶于次要溶剂而非主要溶剂。

该墨水还包含表面活性剂，其可以是非离子型、阴离子型或其组合。在一个实例中，热喷墨染料升华墨水中的一种或多种表面活性剂总量为大约0重量％至大约2重量％(相对于热喷墨染料升华墨水的重量计)。在另一实例中，表面活性剂以1重量％或更少的量存在。一种或多种表面活性剂可被包含在热喷墨染料升华墨水中以助于可喷射性、控制粘度、改进润滑性和防止分散的染料固体附聚。合适的表面活性剂的实例包括油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯、非离子型低泡表面活性剂，如乙氧基化2，4，7，9-四甲基5癸炔-4，7-二醇(可作为465(hlb13)购自evonikindustries)和其它乙氧基化表面活性剂(可作为440(hlb8)购自evonikindustries)，或仲醇乙氧基化物(可作为15-s-7(hlb12.1)、15-s-9(hlb12.6)等购自thedowchemicalco.)。在一个实例中，表面活性剂是油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯、乙氧基化2，4，7，9-四甲基5癸炔-4，7-二醇或其组合。在一些实例中，已经发现，465和440的组合可在润湿方面赋予本文中公开的墨水协同效应。

当包含油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯时，其可以基于墨水总重量的大约0.1重量％至大约0.75重量％的量存在。在一个实例中，油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯以基于墨水总重量的大约0.2重量％至大约0.5重量％的量存在。油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯可作为crodafos^tmo3a或crodafos^tmn-3酸购自croda。相信油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯可辅助螯合剂(当包含时)有效捕获墨水中存在的高量金属离子(例如来自着色剂分散体)，并且螯合剂(当包含时)防止油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯从墨水中沉淀出来。这种组合导致热喷墨印刷头中的结垢的显著和出乎意料的降低。结垢是指在热喷墨印刷头的加热元件上的干燥墨水的沉积，并且油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯与螯合剂的组合有助于防止结垢的积聚和延长印刷头的寿命。考虑到这两种组分的量小和可能存在于墨水中的金属离子(归因于分散染料着色剂分散体)的相对高量(例如大约4ppm至大约10ppm)，这些协同效应是出乎意料的。

如上文提到，本文中公开的墨水的实例还可包含一种或多种添加剂，如螯合剂、缓冲剂、杀生物剂及其组合。

当包含时，螯合剂以基于墨水总重量的大于0重量％活性物和小于0.1重量％活性物的量存在。在一个实例中，螯合剂以基于墨水总重量的大约0.04重量％活性物至大约0.08重量％活性物的量存在。螯合剂的重量％活性物虑及墨水中存在的活性螯合剂的载量(作为重量百分比)，并且没有虑及喷墨墨水中的螯合剂溶液的其它组分(例如水)的重量。

在一个实例中，螯合剂选自甲基甘氨酸二乙酸三钠盐；一水合4，5-二羟基-1，3-苯二磺酸二钠盐；乙二胺四乙酸(edta)；己二胺四(亚甲基膦酸)钾盐；及其组合。甲基甘氨酸二乙酸三钠盐(na3mgda)可作为m购自basfcorp。一水合4，5-二羟基-1，3-苯二磺酸二钠盐可作为tiron^tm一水合物购得。己二胺四(亚甲基膦酸)钾盐可作为2054购自italmatchchemicals。

表面活性剂和螯合剂和它们各自的量可部分取决于墨水中包含的着色剂分散体。在一个实例中，螯合剂以基于墨水总重量的大于0重量％活性物和小于0.1重量％活性物的量存在；且表面活性剂(油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯)以基于墨水总重量的大约0.1重量％至大约0.75重量％的量存在。在这一实例中，螯合剂选自甲基甘氨酸二乙酸三钠盐；一水合4，5-二羟基-1，3-苯二磺酸二钠盐；乙二胺四乙酸(edta)；和己二胺四(亚甲基膦酸)钾盐。在另一实例中，墨水是黑色墨水或品红色墨水，螯合剂以基于墨水总重量的大于0重量％活性物和小于0.1重量％活性物的量存在，且表面活性剂是油基聚氧乙烯(3)醚磷酸酯和乙氧基化2，4，7，9-四甲基5癸炔-4，7-二醇的组合。在再一实例中，墨水是青色墨水或黄色墨水，螯合剂以基于墨水总重量的大于0重量％活性物和小于0.1重量％活性物的量存在，且表面活性剂是乙氧基化2，4，7，9-四甲基5癸炔-4，7-二醇。

在一个实例中，在制造时热喷墨染料升华墨水的ph为大约7至大约9.5。在另一实例中，在制造时热喷墨染料升华墨水的ph为大约8至大约9。可将一种或多种ph调节剂，如缓冲剂添加到墨水中以抵消可能随时间经过发生的任何轻微ph降低。ph在制成后可随时间经过降低大约0.5个单位至大约1个单位。因此，本文中公开的墨水的ph可能低于本文中给出的范围，部分取决于从制造起经过多少时间。在一个实例中，墨水中的一种或多种缓冲剂的总量为0重量％至大约0.5重量％(相对于热喷墨染料升华墨水的重量计)。在另一实例中，墨水中的一种或多种缓冲剂的总量为大约0.1重量％(相对于热喷墨染料升华墨水的重量计)。一些合适的缓冲剂的实例包括tris(三(羟甲基)氨基甲烷或trizma)、1，3-二[三(羟甲基)甲氨基]丙烷、tes(2-[(2-羟基-1，1-双(羟甲基)乙基)氨基]乙磺酸)、mes(2-乙磺酸)、mops(3-(n-吗啉基)丙磺酸)、hepes(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪乙磺酸)、dipso(3-(n，n-双[2-羟乙基]氨基)-2-羟基丙磺酸)、tricine(n-[三(羟甲基)甲基]甘氨酸)、heppso(一水合β-羟基-4-(2-羟乙基)-1-哌嗪丙磺酸)、popso(二水合哌嗪-1，4-双(2-羟基丙磺酸))、epps(4-(2-羟乙基)-1-哌嗪丙磺酸、4-(2-羟乙基)哌嗪-1-丙磺酸)、tea(三乙醇胺缓冲液)、gly-gly(双甘氨肽)、bicine(n，n-双(2-羟乙基)甘氨酸)、hepbs(n-(2-羟乙基)哌嗪-n′-(4-丁磺酸))、taps([三(羟甲基)甲基氨基]丙磺酸)、ampd(2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇)、tabs(n-三(羟甲基)甲基-4-氨基丁磺酸)等。

在一个实例中，热喷墨染料升华墨水中的一种或多种杀生物剂的总量为大约0重量％活性物至大约0.5重量％活性物(相对于热喷墨染料升华墨水的重量计)。在另一实例中，喷墨墨水组合物中的一种或多种杀生物剂的总量为大约0.001重量％活性物至大约0.1重量％活性物(相对于热喷墨染料升华墨水的重量计)。杀生物剂的重量％活性物虑及墨水中存在的活性杀生物剂的载量(作为重量百分比)，并且没有虑及喷墨墨水中的杀生物剂的其它组分(例如水)的重量。

合适的杀生物剂的实例包括(ashlandinc.)、ucarcide^tm或kordek^tm或rocima^tm(dowchemicalco.)、(archchemicals)系列、b20和m20和mbl(2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(mit)、1，2-苯并异噻唑啉-3-酮(bit)和bronopol的共混物)(thorchemicals)、axide^tm(planetchemical)、nipacide^tm(clariant)、商品名为kathon^tm(dowchemicalco.)的5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(cit或cmit)和mit的共混物及其组合。

要理解的是，水不被视为本文中公开的墨水中的溶剂或助溶剂，而是在一种或多种主要溶剂和次要助溶剂之外存在并构成墨水的余量。因此，热喷墨染料升华墨水中存在的水的重量百分比部分取决于其它组分的重量百分比。水可以是纯净水或去离子水。

为了进一步举例说明本公开，在本文中给出实施例。要理解的是，这些实施例用于举例说明并且不应被解释为限制本公开的范围。

实施例

实施例1

制备包含示例性黑色、青色、品红色和黄色染料升华墨水的墨水组。示例性的墨水配制物显示在表2中。对染料分散体、螯合剂和杀生物剂给出的重量百分比代表在墨水配制物中的重量％活性物。

表2

为了评估能量设置对结垢发展的影响，在四种不同的超额能量和功率密度组合下使用载有墨水的笔(见下表3)。印刷头加热电阻器具有大约620平方微米的表面积(长度＝29.8μm、宽度＝20.8μm)并将墨水室的升温温度设定为45℃。

表3

其中：pcp＝前兆脉冲宽度(用于将热传导入与电阻器表面直接接触的墨水膜)

dt＝停滞时间(在前兆脉冲与启动脉冲之间的无能量脉冲的期间)

fp＝启动脉冲宽度(用于建立驱动气泡成核的脉冲)

两种能量配置(pd-aoe30和pd-aoe15)使用相同脉冲序列(0.25μs前兆脉冲、0.6μs停滞时间、0.6μs启动脉冲)，但为不同的超额能量使用不同电压。另外两种能量配置(pd-boe30和pd-boe15)具有它们的pd-a对应物的一半的功率密度(每单位面积的能量传递速率)。pd-b能量配置提供相同的总能量，但经过更长时间。通过延长脉冲序列和使用较低运行电压，实现功率密度的这种降低。这两种pd-b(较低功率密度)设置使用相同运行电压，但为不同的超额能量使用不同的脉冲长度。

使用hp831热喷墨颜色印刷头和各种试验装置(testfixtures)测试实施例墨水以反复使印刷头喷射(在上表3中所述的四种不同的超额能量和功率密度组合下)和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)表示的印刷头的各种寿命阶段测量墨滴速度(dv，以m/s计)和墨滴重量(dw，以ng计)(以评估喷嘴性能)。这些值各自在给定寿命阶段，即0、20、50、100、200、300mdpn获取。对各实施例墨水进行两个试验，其中各墨水从各自印刷头的两侧都印刷。

墨滴速度是用于评估结垢的主要指标。墨滴速度对由结垢造成的施加到墨水中的有效能量的变化比墨滴重量更敏感，尤其是在结垢的早期。随着结垢在墨水/金属界面上发展，从电阻器到墨水的热能传递可能受阻，以致墨水接收更低的有效能量。这改变驱动气泡的成核顺序并可能造成较弱的(较小和较无力)的驱动气泡。由于赋予驱动气泡较少的能量，较难对墨水做功，这导致在喷出墨水时赋予其较少能量。这降低墨滴的速度(动能)。一旦有效能量达到足够低的水平(低于启动能量)，墨滴体积也开始显著降低。

图7是描绘示例性的黑色、青色、品红色和黄色热喷墨染料升华墨水在四种不同的超额能量和功率密度组合下的以米/秒计的墨滴速度vs以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段(即0、20、50、100、200、300mdpn)的图。

在图7中可以看出，超额能量对结垢(如通过墨滴速度的最小降低测得)的影响大于功率密度。对于“pd-a”和“pd-b”组，15％超额能量设置都导致比30％超额能量设置明显更小的墨滴速度降低。

15％超额能量设置具有比30％超额能量设置慢的dv下降速率(和对青色而言更长的寿命)。较高功率密度(pd-a)设置具有比较低功率密度(pd-b)设置更慢的dv下降速率和更小的dv变化。较低功率密度(pd-b)设置具有比较高功率密度(pd-a)设置高的初始dv，还具有更快的dv下降。

15％超额能量带来比30％超额能量小的墨滴速度损失的发现与稍后用上述墨水组的其它实施例运行的类似结垢试验一致。来自一些墨水试验的结果显示在图8a-10b中。

图8a和8b描绘示例性的黑色热喷墨染料升华墨水在15％和30％超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段(即0、20、50、100、200、300mdpn)下的以米/秒计的平均墨滴速度(图8a)和以纳克计的平均墨滴重量(图8b)。可以看出，在15％超额能量设置下喷射的笔(与在30％超额能量设置下喷射的笔相比)具有较慢的dv下降速率并保持可接受的墨滴重量至长寿命(即300mdpn)。

图9a和9b是描绘示例性的青色热喷墨染料升华墨水在15％和30％超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段(即0、20、50、100、200、300mdpn)下的以米/秒计的平均墨滴速度(图9a)和以纳克计的平均墨滴重量(图9b)的图。可以看出，在15％超额能量设置下喷射的笔(与在30％超额能量设置下喷射的笔相比)具有较慢的dv下降速率和/或可接受的dv至更长寿命，并具有较慢的墨滴重量下降至长寿命(即300mdpn)。

图10a和10b是描绘示例性的品红色热喷墨染料升华墨水在15％和30％超额能量值下和在以每喷嘴的墨滴百万数(mdpn)计的各种印刷头寿命阶段(即0、20、50、100、200、300mdpn)下的以米/秒计的平均墨滴速度(图10a)和以纳克计的平均墨滴重量(图10b)的图。可以看出，在15％超额能量设置下喷射的笔(与在30％超额能量设置下喷射的笔相比)表现出相对一致的dv至长寿命(即300mdpn)并保持可接受的墨滴重量至长寿命(即300mdpn)。

在各个图8a-8b、9a-9b和10a-10b中可以看出，随着喷射增加(例如经过50或100mdpn)，在15％超额能量下的那些笔看起来比在30％超额能量下的那些笔更好地保持墨滴速度。

要理解的是，本文中提供的范围包括指定范围和在指定范围内的任何值或子范围。例如，大约10重量％至大约22重量％的范围应被解释为不仅包括大约10重量％至大约22重量％的明确列举的界限，还包括独立值，如13重量％、18重量％、20.5重量％等等，和子范围，如大约11重量％至大约20重量％、大约15重量％至大约18重量％等等。此外，当使用“大约”描述值时，这意在包括与指定值的轻微变化(最多+/-10％)。

说明书通篇提到“一个实例”、“另一实例”、“一实例”等是指联系该实例描述的特定要素(例如构件、结构和/或特征)包括在本文中描述的至少一个实例中，并且可能存在或可能不存在于其它实例中。此外，要理解的是，除非上下文清楚地另行规定，对任何实例描述的要素可在各种实例中以任何合适的方式组合。

在描述和要求保护本文中公开的实例时，除非上下文清楚地另行规定，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数对象。

尽管已详细描述了若干实例，要理解的是，所公开的实例可以修改。因此，上文的描述应被视为非限制性的。