噴墨油墨、印刷品和噴墨記錄方法

專利名稱：噴墨油墨、印刷品和噴墨記錄方法
技術領域：
本發明涉及一種噴墨油墨、印刷品和一種噴墨記錄方法。
背景技術：
近年來，對噴墨型印刷/記錄設備的需求與日俱增。也就是說，越來越需要使用這種噴墨型印刷機替代傳統的使用印刷板的印刷機，不僅用作辦公室或家用個人電腦所使用的打印機，還用于在例如大型海報、地方廣告單和企業宣傳單的印刷中需要相當大量印刷復制品的情況。噴墨型印刷機不僅可用作能夠快速應對多樣化需要的即時響應式(on-demand)印刷機，還可用于高速印刷高品質的圖象。
在噴墨型印刷機的情況下，由于油墨的氣味和安全性，迄今主要使用的是含有水溶性染料作為著色劑的水溶性油墨。然而，近年來，已經日益提出使用含顏料作為著色劑的油墨以改進印刷質量，例如耐水性和耐光性。具體而言，易于固化、有機溶劑的蒸發程度最低而且粘合性優異的紫外線-固化型油墨(UV油墨)現在日益受到關注。
在噴墨型印刷中使用的油墨要求使得油墨中的顏料在其中穩定分散以便保持油墨的輸出穩定性。然而，至今開發出的油墨在顏料的分散穩定性方面都有不足。在某些情況下，油墨中的顏料會絮凝產生粗粒子，由此降低油墨的輸出性能。
順帶提及，還提出了使用特定種類的光敏劑以獲得一種活化能line-固化型組合物，該組合物能夠形成具有優異的固化特性、表面硬度、粘合性和耐溶劑性的薄膜。該組合物可用于形成涂料、油墨或粘合劑。例如，將該組合物涂成可形成厚度通常為1至100微米的固化膜的厚度，然后通過用活化能量束照射涂層來進行固化，以制得固化膜。

發明內容
因此，本發明的目的之一是提供一種含有在油墨中穩定分散而不會絮凝的顏料顆粒的噴墨油墨。本發明的另一目的是提供一種使用該噴墨油墨制得的印刷品。本發明的又一目的是提供一種使用前述噴墨油墨的噴墨記錄方法。
按照本發明的一個方面，提供了一種含下列物質的噴墨油墨下示通式(1)代表的化合物；陽離子光聚合引發劑；陽離子光聚合化合物；和平均粒徑小于等于300納米的顏料；其中以陽離子光聚合化合物的重量為100wt.％時，陽離子光聚合引發劑的比率為0.5wt.％至8wt.％，并且該噴墨油墨在常溫下的粘度為50mPa·sec或更低； 通式(1)(其中R是含1至5個碳原子的單價有機基團；R1和R2可以相同或不同，并且獨立地是氫原子或各含1至3個碳原子的烷基、烷基磺酰基或烷氧基)。
按照本發明的另一方面，提供了一種含有前述噴墨油墨的固化材料的印刷品。
按照本發明的又一方面，提供了一種噴墨記錄方法，包括使前述噴墨油墨進入油墨供給通道；將該噴墨油墨從噴墨打印頭噴到記錄介質上；和對已經噴到記錄介質上的噴墨油墨進行光照輻射以固化該噴墨油墨；其中該噴墨油墨在其通過油墨供給通道和/或噴墨打印頭時與金屬元件接觸。
按照本發明的再一方面，提供了一種噴墨記錄方法，包括使前述噴墨油墨進入油墨供給通道；將該噴墨油墨從噴墨打印頭噴到記錄介質上；和對已經噴到記錄介質上的噴墨油墨進行輻射以預固化該噴墨油墨；和在不低于使噴墨油墨中所含的和前述通式(1)所示的RO基團可以離解的溫度下加熱預固化的噴墨油墨；其中該噴墨油墨在其通過油墨供給通道和/或噴墨打印頭時與金屬元件接觸。
下面的說明將闡明本發明的其它目的和優點，而且根據這些描述它們在一定程度上是顯而易見的或者可以通過本發明的實踐獲悉。可以通過下文特別指出的手段和結合方式來實現和獲得本發明的這些目的和優點。
具體實施例方式
接下來，將如下解釋本發明的各種實施方案。
本發明的發明人已經對可以通過紫外線照射固化的噴墨油墨(UV油墨)的穩定性進行了廣泛的研究，從而發現下列事實。也就是說，陽離子光聚合引發劑(下文簡稱作聚合引發劑)與UV油墨中顏料的絮凝有很大關系，這種聚合引發劑的存在會促進顏料的絮凝。此外，已經發現，部分在油墨儲存過程中發生的聚合或交聯反應并因此增加油墨粘度時，會降低顏料的分散穩定性。
當含聚合引發劑的UV油墨與例如印刷設備中的電極的金屬元件接觸時，金屬元件會被將由聚合引發劑生成的化合物腐蝕。具體而言，如果聚合引發劑含有光-酸生成劑，會進一步促進金屬元件的腐蝕。此外，由于金屬元件腐蝕時生成的反應氣體，會在油墨中產生氣泡，從而造成油墨的輸出中斷。
如上所述，本發明的發明人已經發現，在UV噴墨油墨中，聚合引發劑的存在會產生各種問題。然而，在按照本發明的實施方案的噴墨油墨中，在油墨中加入特定種類的光敏劑，這不僅用以避免傳統UV油墨中因聚合引發劑的存在而產生的前述問題，還可用以增強油墨對紫外線的固化敏感性。由此，現在可以抑制顏料顆粒的絮凝，從而可以增強油墨的分散穩定性和輸出穩定性。此外，現在可以基本上阻止例如噴墨打印頭的電極的金屬元件的腐蝕并進行優質和高穩定性印刷。
按照本發明的實施方案的噴墨油墨中添加的光敏劑選自前述通式(1)表示的蒽二醚化合物。在通式(1)的R中加入的單價有機基團的具體例子包括，例如，烷基、芳基、芐基、羥烷基、烷氧基烷基和乙烯基。
烷基的具體例子包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、正戊基和異戊基。烷基特別優選的例子是含有1至5個碳原子的烷基。芳基的具體例子包括，例如，苯基、聯苯基、鄰甲苯基、間甲苯基和對甲苯基。羥烷基的具體例子包括，例如，2-羥乙基、3-羥丙基、2-甲基-2-羥乙基和2-乙基-2-羥乙基。此外，烷氧基烷基的具體例子包括，例如，2-甲氧基乙基、3-甲氧基丙基、2-乙氧基乙基和3-乙氧基丙基。此外，烯丙基、2-甲基烯丙基、芐基或乙烯基也可以加入通式(1)的R中。這些化合物可以通過例如J.Am.Chem.Soc.，Vol.124，No.8(2002)1590中所示的方法合成。
前述通式(1)中的RO基團優選由可以通過酸聚合的基團構成。RO基團的具體例子包括，例如，乙烯醚基團、丙烯醚基團、環氧基、氧雜環丁烷基和氧雜環戊烷基。光敏劑也可參與由聚合引發劑產生的聚合反應并由此并入聚合反應產物中。此外，當RO基團由能夠通過RO基團的酸或熱離解生成OH基團的基團構成時，光敏劑也參與到由聚合引發劑產生的聚合反應中并由此并入聚合反應產物中。這種RO基團的具體例子包括，例如，叔丁基、叔丁氧基羰基、乙縮醛基和含硅氧烷的基團。
也就是說，當通式(1)中的R基團自聚合時，光敏劑成為聚合產物的一部分。同樣地，當光敏劑中受酸或熱作用產生的OH基團結合到陽離子光聚合化合物中時，光敏劑成為聚合產物的一部分。當光敏劑如上所述成為聚合物產物的一部分時，可以進一步提高聚合反應的聚合度，由此可以增強最終固化性能(硬度)。因此，通過使用按照本發明的實施方案的噴墨油墨，會增強所得印刷品的耐久性。
前述通式(1)中的R1和R2獨立地代表氫離子、各含1至3個碳原子的烷基、烷基磺酰基或烷氧基。盡管所有這些基團在本發明中都是有效的且毫無問題的，但考慮到合成的簡易性時可以將R1和R2都選成氫原子。
上述通式(1)所示的化合物的具體例子包括，例如，二烷氧基蒽，如9-10-二甲氧基蒽、9-10-二乙氧基蒽、9，10-二丙氧基蒽、9，10-二丁氧基蒽、2-乙基-9，10-二乙氧基蒽、和2，3-二乙基-9，10-二乙氧基蒽；9，10-二苯氧基蒽；9，10-二烯丙氧基蒽；9，10-二(2-甲基烯丙氧基)蒽；9，10-二乙烯氧基蒽；9，10-二(2-羥乙氧基)蒽；和9，10-二(2-甲氧基乙氧基)蒽。盡管所有這些化合物都能夠產生足夠的效用，考慮到化合物的獲得成本以及原材料的合成和化合物的安全性時，特別優選使用9，10-二丁氧基蒽和9，10-二乙烯氧基蒽。
在按照本發明的實施方案的噴墨油墨中，以聚合引發劑的重量為100％，通式(1)所示的化合物以占10至50wt.％的比率與油墨混合。當化合物的混合比低于10wt.％時，就不可能充分降低聚合引發劑的含量。另一方面，即使該化合物的混合比高于50wt.％，也不可能再進一步增強該化合物的作用。要求根據所用顏料的種類或顏料的顏色調整光敏劑的混合比以使其混合比最優化。然而，光敏劑的優選混合比通常限定在20至40wt.％內。
至于陽離子光聚合引發劑，可以使用含碘鎓陽離子、锍陽離子或鱗陽離子的鎓鹽，這些陽離子各自相對于陰離子構成抗衡離子。至于碘鎓陽離子，例如，可以采用下列通式(2)所示的二芳基碘鎓鹽。
通式(2)(在通式(2)中，R3和R4獨立地為烷基)。
此外，各種光-酸生成劑可以用作陽離子光聚合引發劑，光酸生成劑的具體例子包括重氮鹽、疊氮醌(quinone diazide)化合物、有機鹵化物、芳族磺酸酯化合物、二砜化合物、磺酰基化合物、磺酸酯化合物、锍化合物、磺酰胺化合物、碘鎓化合物、磺酰基重氮甲烷和這些化合物的混合物。
前述化合物的具體例子包括三氟甲基磺酸(triflate)三苯基锍、三氟甲基磺酸二苯基碘鎓、2，3，4，4-四羥基二苯甲酮-4-萘醌疊氮磺酸酯、硫酸4-N-苯基氨基-2-甲氧基苯基重氮、4-N-苯基氨基-2-甲氧基苯基重氮-p-乙基苯酚硫酸酯、4-N-苯基氨基-2-甲氧基苯基重氮-2-萘酚硫酸酯、4-N-苯基氨基-2-甲氧基苯基重氮-苯酚硫酸酯、2，5-二乙氧基-4-N-4’-甲氧基苯基羰基苯基重氮-3-羧基-4-羥苯酯、2-甲氧基-4-N-苯基苯基羰基重氮-3-羧基-4-羥苯酚硫酸酯、二苯磺酰基甲烷、二苯磺酰基重氮甲烷、二苯基二砜、甲苯磺酸α-甲基苯偶姻、三甲磺酸連苯三酚、甲苯磺酸苯偶姻、MPI-103(CAS.NO.[87709-41-9]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、BDS-105(CAS.NO.[145612-66-4]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、NDS-103(CAS.NO.[110098-97-0]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、MDS-203(CAS.NO.[127855-15-5]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、Pyrogallol tritosylate(CAS.NO.[20032-64-8]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DTS-102(CAS.NO.[75482-18-7]；Midori kagaku Co.，Ltd.)、DTS-103(CAS.NO.[71449-78-0]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、MDS-103(CAS.NO.[127279-74-7]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、MDS-105(CAS.NO.[116808-67-4]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、MDS-205(CAS.NO.[81416-37-7]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、BMS-105(CAS.NO.[149934-68-9]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、TMS-105(CAS.NO.[127820-38-6]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、NB-101(CAS.NO.[20444-09-1]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、NB-201(CAS.NO.[4450-68-4]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DNB-101(CAS.NO.[114719-51-6]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DNB-102(CAS.NO.[131509-55-2]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DNB-103(CAS.NO.[132898-35-2]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DNB-104(CAS.NO.[132898-36-3]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DNB-105(CAS.NO.[132898-37-4]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-101(CAS.NO.[1886-74-4]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-102(CAS.NO.[28343-24-0]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-103(CAS.NO.[14159-45-6]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-104(CAS.NO.[130290-80-1]和[130290-82-3]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-201(CAS.NO.[28322-50-1]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、CMS-105(Midori Kagaku Co.，Ltd.)、DAM-301(CAS.NO.[138529-81-4]；MidoriKagaku Co.，Ltd.)、SI-105(CAS.NO.[34694-40-7]；Midori KagakuCo.，Ltd.)、NDI-105(CAS.NO.[133710-62-0]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、EPI-105((CAS.NO.[135133-12-9]；Midori Kagaku Co.，Ltd.)、和UVACURE1591(DAICEL UCB Co.，Ltd.)。
在按照本發明的實施方案的噴墨油墨中，以陽離子光聚合化合物的重量為100％，陽離子光聚合引發劑的混合比通常限定在0.5至8wt.％之內。如果每100wt.％光聚合化合物中陽離子光聚合引發劑的混合比低于光聚合化合物的0.5wt.％，就會降低噴墨油墨的敏感性。另一方面，如果陽離子聚合引發劑的混合比高于8wt.％，油墨粘性隨時間增加的程度就會增強，從而降低油墨的被覆性能并降低已經光固化的油墨膜的硬度，而且同時會造成印刷設備的管道和打印頭元件的腐蝕。以陽離子光聚合化合物的重量為100％，優選陽離子光聚合引發劑的混合比應該限定在0.5至6wt.％之內，根據酸生成效率和待加入的顏料量適當確定陽離子光聚合引發劑的具體混合比。
陽離子光聚合化合物時可以在由于陽離子光聚合引發劑和光敏劑的存在下被光照射所生成的酸的存在下交聯或聚合的化合物。這種陽離子光聚合化合物的具體例子包括那些分子量不超過1000并且含有例如環氧基、氧雜環丁烷基和氧雜環戊烷基的環醚基團的化合物；其側鏈上帶有前述任何取代基的丙烯酸或乙烯基化合物；碳酸酯基化合物；低分子三聚氰胺化合物；乙烯醚；乙烯基咔唑；苯乙烯衍生物；α-甲基苯乙烯衍生物；含有例如乙烯醇酯的陽離子化的聚合乙烯基鏈的單體，，例如衍生自乙烯醇和丙烯酸、甲基丙烯酸等的酯。這些化合物可以聯合使用。
也可以使用帶有由類萜骨架構成的側鏈的丙烯酸化合物。例如，可以使用如日本公開特許公報(特開)08-82925(1996)中公開的丙烯酸化合物。更具體地，可以使用可以通過環氧化帶有不飽和鏈的萜的雙鍵所獲得的丙烯酸或甲基丙烯酸酯化合物，該萜例如月桂烯、蒈烯、羅勒烯、蒎烯、苧烯、莰烯、萜品油烯、三環烯、萜品烯、葑烯、水芹烯、樅油烯、香檜烯、二戊烯、冰片烯、isopregol、香芹酮等等。
或者，可以使用由丙烯酸或甲基丙烯酸和由萜生成的醇所衍生的酯化合物，例如香茅醇、松莰醇、香葉醇、phentyl alcohol、橙花醇、冰片、芫荽醇、薄荷醇、萜品醇、側柏醇、citroneral、紫羅蘭酮、鳶尾酮、瓜菊醇、檸檬醛、蒎腦、環檸檬醛、葛縷薄荷醇、驅蛔萜、藏花醛、piperithol、methenemonol、二氫黃蒿萜酮、香芹醇、驅回素、藏紅花醛、辣薄荷醇、menthenemonol、二氫香芹酮、葛縷醇、香紫蘇醇、邁諾醇、日本扁柏醇、鐵銹醇、桃柘酮、柳杉酚、法呢醇、廣藿香酚、橙花叔醇、胡蘿卜醇、杜松醇、lantheol、桉葉油醇、植醇等等。
也可以使用丙烯酸或甲基丙烯酸化合物、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體、苯乙烯基單體、或含有多個乙烯基可聚合基團的低聚物，這些化合物各自在其酯側鏈上都具有以下骨架，例如香茅酸、日本扁柏酸、檀香酸、薄荷酮、香芹艾菊酮、水芹醛、pimelitenone、perylaldehyde、側柏酮、蒈酮、萬壽菊酮、樟腦、紅沒藥烯、檀香萜、姜烯、丁子香烯、姜黃烯、雪松烯、杜松烯、長葉烯、倍半貝尼烯、雪松醇、愈創醇、纈草二醇、莎草酮、雅檻藍酮、球姜酮、龍腦烯、羅漢松烯、米爾烯、扁枝杉烯、totalene、酮基邁諾氧化物、淚柏醚、松香酸、海松酸、新松香酸、左旋海松酸、異-d-海松酸、貝殼杉二羧酸、rubenic acid、類胡羅卜素、pelary aldehyde、辣薄荷酮、驅蛔素、pimene、葑烯、倍半萜烯類、二萜類、三萜類等等。
上述任何單體材料通常都可以使用，只要它們能夠在常溫下展現出足夠的流動性。順帶提及，如果化合物在常溫下的粘度小于等于50mPa·s，那么就可以說該化合物具有足夠的流動性。例如，可以使用多元醇化合物的聚丙烯酸酯化合物、多元芳醇的聚丙烯酸酯化合物、多元脂環醇的聚丙烯酸酯化合物、和帶有取代基的苯乙烯化合物。這些單體的具體例子包括乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丙三醇、新戊醇、三羥甲基丙烷、季戊四醇、乙烯醇基低聚物的二-或聚丙烯酸酯化合物；苯酚、甲酚、萘酚、雙酚、這些芳族化合物的酚醛基縮合物、及乙烯基酚低聚物的二-或聚丙烯酸酯化合物；以及加氫環己烷、加氫雙酚、十氫化萘脂環化合物、萜基脂環族化合物的單-或聚丙烯酸酯化合物，以及二環戊烷或三環癸烷基脂環族化合物的二-或多羥基化合物。
至于本發明中所用的顏料，沒有任何特定的限制，因此可以使用任何類型的顏料，只要它們能夠產生所需的光學著色和染色特征并且它們的平均粒徑為300納米或更小。將顏料的平均粒徑限制在小于等于300納米的原因是如果顏料的平均粒徑大于300納米，就會在油墨從噴墨打印頭中輸出時非常頻繁地產生輸出中斷。因此，顏料的平均粒徑優選小于等于200納米，更優選小于等于180納米。可以例如通過下列程序確定顏料的直徑。也就是，首先用溶劑將油墨樣品稀釋大約500倍，然后使用動態光散射法對此稀釋樣品進行粒度測量并隨后進行累積量分析以計算出顏料的平均粒徑累積量。由此獲得的值被視作顏料的平均粒徑。
除了著色和染色性能外本發明中使用的顏料還可以進一步具有例如磁性、熒光性、傳導性、介電性的其它性能。如果顏料具有這些各種性能，就可以獲得具有各種功能的圖象。此外，顏料還可以含有能夠有效增加油墨層耐熱性或物理強度的顆粒。
本發明中可用的顏料的例子包括，例如，光吸收顏料。這種光吸收顏料的具體例子包括碳質顏料，例如炭黑、精練過的碳和碳納米管；金屬氧化物顏料，例如鐵黑、鈷藍、氧化鋅、氧化鈦、氧化鉻和氧化鐵；硫化物顏料，例如硫化鋅；酞菁顏料；由例如金屬硫酸鹽、金屬碳酸鹽、金屬硅酸鹽和金屬磷酸鹽的鹽形成的顏料；和由例如鋁粉、青銅粉和鋅粉的金屬粉末形成的顏料。
此外，還可以使用有機顏料，例如染料螯合物；硝基染料；苯胺黑；亞硝基顏料，例如萘酚綠B；偶氮顏料(包括偶氮色淀、不溶偶氮顏料、縮合偶氮顏料、螯合偶氮顏料)，例如Bordeaux 10B、Lake red4R和chromophthal red；色淀顏料，例如Peacock藍色淀和若丹明(Rhodamine)色淀；酞菁顏料，例如酞菁藍；多環顏料(例如苝系顏料、紫環酮(perinone)顏料、蒽醌顏料、喹吖啶酮顏料、二氧雜環己烷顏料、硫靛顏料、異吲哚啉酮顏料、quinophtharone顏料等等)；士林(threne)顏料，例如硫靛紅和陰丹酮藍；喹吖啶酮顏料；喹吖啶顏料和異吲哚啉酮顏料。
至于可用于黑色油墨的顏料，其例子包括炭黑，例如Raven 5750、Raven 5250、Raven 5000、Raven 3500、Raven 1255和Raven 700(Colombia Co.，Ltd.)；Regal 400R、Regal 330R、Regal 660R、Mogul L、Monarch 700、Monarch 800、Monarch 880、Monarch 900、Monarch 1000、Monarch 1100、Monarch 1300和Monarch 1400(Cabot Co.，Ltd.)；No.2300、No.900、MCF88、No.33、No.40、No.45、No.52、MA7、MA8、MA100和No.2200B(Mitsubishi Chemical Co.，Ltd.)；Color Black FW1、Color Black FW2、Color Black FW2V、Color Black FW18、Color BlackFW200、Color Black S150、Color Black S160、Color Black S170、Printex35、Printex U、Printex V、Printex 140U、Special Black6、Special Black5、Special Black 4A、Special Black 4(Degussa Co.，Ltd.)。
至于可用于黃色油墨的顏料，其例子包括C.I.Pigment Yellow 128、C.I.Pigment Yellow 129、C.I.Pigment Yellow 151、C.I.Pigment Yellow154、C.I.Pigment Yellow 1、C.I.Pigment Yellow 2、C.I.Pigment Yellow3、C.I.Pigment Yellow 12、C.I.Pigment Yellow 13、C.I.PigmentYellow 14C、C.I.Pigment Yellow 16、C.I.Pigment Yellow 17、C.I.PigmentYellow 73、C.I.Pigment Yellow 74、C.I.Pigment Yellow 75、C.I.PigmentYellow 83、C.I.Pigment Yellow 93、C.I.Pigment Yellow 95、C.I.PigmentYellow 97、C.I.Pigment Yellow 98、C.I.Pigment Yellow 114、C.I.PigmentYellow 139、C.I.Pigment Yellow 150和C.I.Pigment Yellow 180。這些黃色顏料中，更優選使用Pigment Yellow 180，因為這種黃色顏料在耐受由酸引起的脫色方面表現優異。
至于可用于品紅色油墨的顏料，其例子包括C.I.Pigment Red 123、C.I.Pigment Red 168、C.I.Pigment Red 184、C.I.Pigment Red 202、C.I.Pigment Red 5、C.I.Pigment Red 7、C.I.Pigment Red 12、C.I.Pigment Red48(Ca)、C.I.Pigment Red 48(Mn)、C.I.Pigment Red 57(Ca)、C.I.PigmentRed 57:1、C.I.Pigment Violet 19和C.I.Pigment Red 112。
此外，至于可用于青色油墨的顏料，其例子包括C.I.Pigment Blue15:3、C.I.Pigment Blue 15:34、C.I.Pigment Blue 16、C.I.Pigment Blue22、C.I.Pigment Blue 60、C.I.Pigment Blue 1、C.I.Pigment Blue 2、C.I.Pigment Blue 3、C.I.Vat Blue 4和C.I.Vat Blue 60。
此外，還可以使用白色顏料，例如天然粘土、金屬碳酸鹽(例如鉛白、鋅白和碳酸鎂)、金屬氧化物(例如氧化鋇和氧化鈦)。含白色顏料的噴墨油墨不僅可用于白色印刷，還可通過改寫用于印刷或底層圖象的修改。
至于熒光顏料，既可以使用無機熒光材料，也可以使用有機熒光材料。至于無機熒光材料，其具體例子包括MgWO4、CaWO4、(Ca，Zn)(PO4)2:Ti+、Ba2P2O7:Ti、BaSi2O5:Pb2+、Sr2P2O7:Sn2+、SrFB2O3.5:Eu2+、MgAl16O27:Eu2+、和例如鎢酸鹽和硫酸鹽的無機酸鹽。至于有機熒光材料，其具體例子包括吖啶橙、氨基吖啶、奎吖因、苯胺基萘硫酸鹽衍生物、anthroyl羥基硬脂酸、金胺O、金霉素、例如部花青和1，1′-二己基-2，2′-氧雜羰花青之類的花青染料、丹酰磺胺、丹酰膽堿、丹酰半乳糖苷、丹酰聯甲苯胺、例如丹磺酰氯的丹磺酰氯衍生物、二苯基己三烯、曙紅、ε-腺苷、溴化乙錠、熒光素、foamycine、4-苯甲酰基氨基-4′-氨基芪-2，2′-磺酸、β-萘基三磷酸、oxonol染料、十八烷四烯酸衍生物、二萘嵌苯、N-苯基萘基胺、芘、堿性藏紅O、熒光胺、異氰酸熒光素、7-二氯硝基苯并-2-氧雜-1，3-二唑、丹酰氮丙啶、5-(碘乙酰胺乙基)氨基萘-1-磺酸、5-碘乙酰胺熒光素、N-(1-苯胺基萘-4-基)馬來酰亞胺、N-(7-二甲基-4-methylcumanyl)馬來酰亞胺、N-(3-芘)馬來酰亞胺、曙紅-5-碘乙酰胺、乙酸熒光汞、2-[4’-(2”-碘乙酰胺)]氨基萘-6-磺酸、曙紅、若丹明衍生物、有機場致發光染料、有機場致發光聚合物、有機場致發光晶體和樹枝狀聚合物。
以油墨的重量為100％，顏料的混合比應該優選限定在1至25wt.％以內。如果顏料的混合比低于1wt.％，就難以獲得足夠的色密度。另一方面，如果顏料的混合比高于25wt.％，就會降低油墨的輸出性能。更優選油墨中顏料的混合比應該限定在2至8wt.％以內。
按照本發明的實施方案的噴墨油墨可以通過下述方法制備其中將顏料分散在溶劑中，然后使用分散機進行分散處理。在前述組分中，陽離子聚合化合物充當按照本發明的實施方案的噴墨油墨中的溶劑。至于分散機，可以使用常用的那些。其中分散機的具體例子包括砂磨機、球磨機、輥壓機和超聲分散機。也可以使用介質較少的分散機。在分散處理中，向油墨中加入分散劑以提高顏料的分散效率。至于分散劑，可以使用例如非離子型或離子型表面活性劑和電荷控制劑。此外，還可以使用聚合物型分散劑，例如丙烯酰基和乙烯基醇。盡管可以根據顏料的種類和溶劑適當確定分散劑的混合比，但分散劑的混合比通常是顏料量的20至70wt.％。
如上所述制備的按照本發明的實施方案的噴墨油墨的粘度應該優選在常溫(25℃)下限定為小于等于50mPa·s。如果噴墨油墨的粘度高于50mPa·s，就很難從噴墨打印頭中令人滿意地輸出油墨。
通過使用記錄圖象用的噴墨打印頭來使用按照本發明的實施方案的噴墨油墨，其中油墨滴從打印頭中噴到基底材料上。盡管對打印頭的結構沒有任何特定的限制，但當打印頭的構造使得例如電極的金屬元件位于打印頭的油墨輸出部分或油墨供給系統中的油墨通道內壁以使油墨與金屬元件接觸時，本發明的噴墨油墨的應用尤為有效。
本發明的發明人已經發現由陽離子光聚合引發劑生成的酸會造成金屬元件的腐蝕。特別是在電極中，對電極施加電壓時，會促進由陽離子光聚合引發劑生成酸，這樣電極或用作電極底層的金屬元件就更容易被酸腐蝕。因此，由于因腐蝕而剝落的電極金屬碎片，會干擾噴嘴部位的油墨流動，從而不可能使油墨進行正常輸出。在最差的情況下，會造成打印頭不可能再正常運行，由此影響油墨的穩定輸出。
通過盡可能地降低陽離子光聚合引發劑的濃度能夠消除上述問題。更具體的說，當陽離子光聚合引發劑的濃度限定在不超過油墨的可聚合化合物重量的8wt.％時，可以消除由光聚合引發劑引起的問題。然而，當光聚合引發劑的混合比降低時，會相應損害油墨的固化性能。
然而，在按照本發明的實施方案的噴墨油墨中，在油墨中加入了特定種類的光敏劑，使得即使光聚合引發劑的混合比降至不超過聚合混合物的8wt.％，也可以在油墨光聚合后獲得預定的油墨硬度。此外，由于光敏劑自身無法對油墨的儲存穩定性產生任何負面影響，現在就可以因為降低了陽離子光聚合引發劑的量而極大地提高了油墨的儲存穩定性。
即使在使用按照本發明的實施方案的噴墨油墨印刷出的印刷品中，由于前述原因，可以將因酸的作用引起的印刷品的腐蝕降至最低。而在傳統噴墨油墨中，由于在聚合反應中生成的酸不一定完全消耗，酸會殘留在印刷品上。在這種情況下，會產生各種問題，例如對印刷品紙質的腐蝕或損害應刷品本身的安全性。然而，在本發明中，由于在油墨中加入光敏劑可以降低陽離子光聚合引發劑的混合比，就可以有效抑制酸的生成量，并使酸被有效地消耗掉，這樣可以最大限度地減少前述問題。
如上所述，當前述通式(1)中的取代基R由通過酸性或熱離解會生成OH基團的基團構成時，可以提高陽離子光聚合引發劑的聚合度，由此可以改進油墨的固化特性。在這種情況下，在至少足夠高的溫度下加熱印刷的油墨層以便使取代基R在油墨層受到光照后能夠離解。由于離解所需的加熱溫度根據取代基種類的不同而不同，因此可以根據取代基的種類適當地選擇具體的溫度。例如，如果取代基R是由叔丁基構成，加熱溫度應該設為150℃或更高，如果取代基R是由乙縮醛基構成，加熱溫度應該設為60℃或更高。
如上所述，按照本發明的實施方案的噴墨油墨具有優異的輸出穩定性和儲存穩定性，因此現在可以使用這種噴墨油墨進行高質量印刷。
接下來，將參照下列具體實施例進一步詳細解釋本發明。
實施例(實施例1)按照下述配方制備一種黃色顏料分散體。
黃色顏料(PY-180) 10wt.％分散劑(Avecia；Solsperse 32000)3wt.％分散劑(Avecia；Solsperse 22000)0.3wt.％溶劑(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 86.7wt.％將直徑為0.3毫米的珠子裝入循環型砂磨機中，并將這些原材料構成的混合物分散處理1小時以獲得分散液體，隨后使用該液體獲得配方如下的混合物，由此形成含5wt.％顏料的油墨組合物。然后，將下示化學式(3)所示的化合物作為光敏劑加入前述油墨組合物中以制備本分散液體 50.0wt.％溶劑(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 45.3wt.％聚合引發劑(DAICEL Chemicals；UVACURE1591)3.6wt.％光敏劑 1.1wt.％
化學式(3)在該例子中，用作溶劑的Celoxide3000相當于陽離子光聚合化合物。陽離子光聚合引發劑的混合比是陽離子光聚合化合物的4.0wt.％。此外，光敏劑的混合比是陽離子光聚合引發劑的30.0wt.％。使用由此制得的噴墨油墨，進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。
在光敏性測試中，使用刮棒涂布機將油墨涂布在OHP膠片上以獲得厚度約為6微米的薄膜。然后，使用Light Hammer6(Fusion Co.，Ltd.)對涂上的薄膜進行140mJ/cm2總輻射量的光照，隨后在100℃下加熱一分鐘，獲得樣品。通過鉛筆硬度測試評定由此獲得的樣品，發現該樣品具有H或更高的硬度。順帶提及，可以說H或更高的硬度在這種情況下被認為是可以接受的。
在腐蝕測試中，使用電極寬度為80微米的串聯型模型電極(由Ni制成)，對浸在油墨中的電極施加48kHz和±20V的矩形波。一星期后，通過SEM觀察電極表面。結果是沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。
在儲存穩定性測試中，比較剛剛制備好的油墨中顏料的平均粒徑和已經在65℃的溫度下儲存10天的油墨中顏料的平均粒徑，以評定油墨的儲存穩定性。使用HPPS粒徑-測量設備(Malvem Co.，Ltd.)測量顏料的平均粒徑。結果是，剛剛制備好的油墨中的顏料的平均粒徑實測值為161納米，而在前述儲存后的顏料的平均粒徑實測值為176納米。順帶提及，粒徑增加至大約1.3倍被認為基本對油墨的性能沒有什么影響，因此被認為在可接受的范圍內。
(對比實施例1)使用與前述實施例1中使用的相同的分散液體，同時按照下述配方在該分散液體中加入溶劑和聚合引發劑，獲得含5wt.％顏料的噴墨油墨。
分散液體 50.0wt.％溶劑(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 40.0wt.％聚合引發劑(DAICEL Chemicals；UVACURE1591)10.0wt.％在該對比實施例1中，陽離子光聚合引發劑的混合比是陽離子光聚合化合物的12.0wt.％，而且完全不含光敏劑。然后，按照與實施例1中描述的相同的方式，對由此制得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，盡管由此固化的油墨顯示出H的硬度，但可以看出一定程度的電極腐蝕而且腐蝕測試使得部分電極剝落。此外，剛剛制備好的油墨中顏料的平均粒徑實測值為171納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑升至280納米。
(對比實施例2)使用與前述實施例1中使用的相同的分散液體，同時按照下述配方在該分散液體中加入溶劑和聚合引發劑，獲得含5wt.％顏料的噴墨油墨。
分散液體 50.1wt.％溶劑(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 46.3wt.％聚合引發劑(DAICEL Chemicals；UVACURE1591)3.6wt.％在該對比實施例2中，陽離子光聚合引發劑的混合比約為陽離子光聚合化合物的4.0wt.％，而且完全不含光敏劑。然后，按照與實施例1中描述的相同的方式，對由此制得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，盡管在腐蝕測試中沒有發現任何方式的電極腐蝕，但由此固化的油墨顯示出HB的硬度，表明硬度不足。此外，剛剛制備好的油墨中顏料的平均粒徑實測值為169納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑為179納米。
(實施例2)按照下述配方制備一種青色顏料分散體。
顏料(Hostaperm BlueB2G)10wt.％分散劑(Avecia；Solsperse 32000)3wt.％主要材料(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 87wt.％將直徑為0.3毫米的珠子裝入循環型砂磨機中，并將這些原材料構成的混合物分散處理1小時以獲得分散液體，隨后使用該液體獲得配方如下的混合物，由此形成含5wt.％顏料的油墨組合物。然后，將實施例1中使用的化合物作為光敏劑加入前述油墨組合物中以制備本實施例的噴墨油墨。
分散液體 50.0wt.％溶劑(DAICEL Chemicals；Celoxide 3000) 45.3wt.％聚合引發劑(DAICEL Chemicals；UVACURE1591)3.6wt.％光敏劑 1.1wt.％在該例子中，陽離子光聚合引發劑的混合比約為陽離子光聚合化合物的4.0wt.％。此外，光敏劑的混合比是陽離子光聚合引發劑的30.0wt.％。使用由此制得的噴墨油墨，按照與實施例1中相同的實施方式進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度。沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為123納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為131納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
此外，重復上述程序，只是分別使用黑色顏料(PBk-7)和品紅顏料(Toner Magnta E-02)作為顏料制備噴墨油墨，然后分別進行評定。結果是，這兩種油墨都顯示出H的硬度，而且在這些油墨對電極的腐蝕方面沒有發現任何問題。剛剛制備好的油墨中顏料平均粒徑在黑色油墨時為111納米，在品紅色油墨時為166納米，而它們在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑在黑色油墨時為120納米，在品紅色油墨時為175納米。從這些結果可以看出它們可以抑制顏料的絮凝。
(實施例3)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(4)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(4)然后，按照與實施例1中相同的方式對制成的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度。沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為125納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為136納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例4)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(5)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(5)然后，對由此獲得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。
在光敏性測試中，使用刮棒涂布器將油墨首先涂布在鋁片上以獲得厚度約為6微米的薄膜。然后，使用Light Hammer6(Fusion Co.，Ltd.)對涂上的薄膜進行總輻射量140mJ/cm2的光照，隨后在150℃下加熱二分鐘，獲得樣品。通過鉛筆硬度測試評定由此獲得的樣品，發現該樣品的硬度為2H。順帶提及，應該指出H或更高的硬度在這種情況下是可以接受的。
然后，按照與實施例1中相同的方式對制成的噴墨油墨進行腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，在腐蝕測試中沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為121納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為133納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例5)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(6)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(6)然后，對由此獲得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。按照前述實施例4中相同的實施程序進行光敏性測試，只是光照后的加熱溫度設為80℃。按照與實施例1中相同的實施方式對制成的噴墨油墨進行腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出2H的硬度，而且在腐蝕測試中沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為126納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為139納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例6)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(7)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(7)然后，對由此獲得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。按照前述實施例4中相同的實施程序進行光敏性測試，只是光照后的加熱溫度設為60℃。按照與實施例1中相同的實施方式對制成的噴墨油墨進行腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度，而且在腐蝕測試中沒有發現一定程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為121納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為136納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例7)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(8)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(8)然后，對由此獲得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。按照前述實施例4中相同的實施程序進行光敏性測試，只是光照后的加熱溫度設為40℃。按照與實施例1中相同的實施方式對制成的噴墨油墨進行腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度，而且在腐蝕測試中沒有發現一定程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為127納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為136納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例8)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(9)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(9)然后，按照與實施例1中描述的相同的方式對由此制得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度，而且在腐蝕測試中沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為120納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為134納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
(實施例9)重復前述實施例2中描述的相同程序，只是使用下示化學式(10)所示的化合物作為光敏劑，由此制備本實施例的噴墨油墨。
化學式(10)然后，按照與實施例1中描述的相同的方式對由此制得的噴墨油墨進行光敏性測試、腐蝕測試和儲存穩定性測試。結果是，由此固化的油墨顯示出H的硬度，而且在腐蝕測試中沒有發現任何實質程度的電極腐蝕。剛剛制備好的油墨中的顏料平均粒徑實測值為123納米，而其在65℃儲存10天后的顏料平均粒徑實測值為133納米，表明可以抑制顏料的絮凝。
本發明一方面提供了一種含由在其中穩定分散而不會絮凝的顏料顆粒的噴墨油墨，而另一方面提供了一種使用該噴墨油墨制得的印刷品，此外，再一方面還提供了一種使用前述噴墨油墨的噴墨記錄方法。
本領域技術人員很容易想到其它優點和更改。因此，本發明在更廣的方面不受這里所示和所述的具體細節和典型實施方案的限制。因此，可以在不脫離所附權利要求所界定的總發明構思的精神或范圍的情況下作出各種更改。
權利要求
1.一種噴墨油墨，其特征在于含有下示通式1所示的化合物；陽離子光聚合引發劑；陽離子光聚合化合物；和平均粒徑為300納米或更小的顏料；其中以所述的陽離子光聚合化合物的重量為100wt.％時，所述的陽離子光聚合引發劑的含量為0.5wt.％至8wt.％，而該噴墨油墨在常溫下的粘度為50mPa·sec或更低； 通式(1)(其中R是含1至5個碳原子的單價有機基團；R1和R2可以相同或不同，并且獨立地是氫原子或各含1至3個碳原子的烷基、烷基磺酰基或烷氧基)。
2.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的OR基團是在酸存在的情況下聚合的基團。
3.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的OR基團是乙烯醚基團或丙烯醚基團。
4.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的OR基團是由通過所述的RO基團的酸和/或熱離解生成OH基團的基團構成的。
5.根據權利要求4所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的R基團是乙縮醛基。
6.根據權利要求4所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的R基團是含硅氧烷的基團。
7.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的R基團是各含有1至5個碳原子的直鏈或支鏈烷基或烯丙基、芳基、芐基、羥烷基或烷氧基烷基。
8.根據權利要求7所述的噴墨油墨，其特征在于所述通式1中的R基團是叔丁基。
9.根據權利要求7所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1中的R基團是叔丁氧基羰基。
10.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1所示的化合物是9，10-二丁氧基蒽。
11.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的通式1所示的化合物是9，10-二乙氧基蒽。
12.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于以所述的陽離子光聚合引發劑的重量為100％，所述的通式1所示的化合物在油墨中所含的比率為10至50wt.％。
13.根據權利要求1所述的噴墨油墨，其特征在于所述的陽離子光聚合引發劑含有下示通式2所示的化合物 通式(2)(在通式2中，R3和R4獨立地為烷基)。
14.一種印刷品，該印刷品含有權利要求1所述的噴墨油墨的固化層。
15.一種噴墨記錄方法，其特征在于包括將權利要求1所述的噴墨油墨供入油墨供給通道；將該噴墨油墨從噴墨打印頭噴到記錄介質上；和對已經噴到記錄介質上的噴墨油墨進行輻射照射以固化該噴墨油墨；其中該噴墨油墨在其通過油墨供給通道和/或噴墨打印頭時與金屬元件相接觸。
16.一種噴墨記錄方法，其特征在于包括將權利要求4所述的噴墨油墨供入油墨供給通道；將該噴墨油墨從噴墨打印頭噴到記錄介質上；和對已經噴到記錄介質上的噴墨油墨進行照射以預固化該噴墨油墨；和在不低于使該噴墨油墨中所含的并由所述通式1所示的RO基團可以離解的溫度下加熱所述的預固化的噴墨油墨；其中該噴墨油墨在其通過油墨供給通道和/或噴墨打印頭時與金屬元件接觸。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述通式1所示的并包含在所述的噴墨油墨中的化合物中的R是叔丁基，而且所述的噴墨油墨預固化后的加熱溫度為150℃或更高。
18.根據權利要求16所述的方法，其特征在于所述的通式1所示的并包含在所述的噴墨油墨中的化合物中的R是乙縮醛基，而所述的噴墨油墨預固化后的加熱溫度為60℃或更高。
全文摘要
提出了一種含有下示通式(1)所示的化合物、陽離子光聚合引發劑、陽離子光聚合化合物、和平均粒徑為300納米或更小的顏料的噴墨油墨，其中，以該陽離子光聚合化合物的重量為100％，該陽離子光聚合引發劑的含量為0.5wt.％至8wt.％，并且該噴墨油墨在常溫下的粘度為50mPa·sec或更低；見通式(1)(其中R是含1至5個碳原子的單價有機基團；R
文檔編號B41J2/01GK1727418SQ2005100529
公開日2006年2月1日 申請日期2005年2月28日 優先權日2004年7月29日
發明者石橋充, 后河內透, 秋山良造, 大津和彥, 廣木正士 申請人:東芝泰格有限公司