印刷顏料基油墨的方法，用于其的油墨組、油墨及印刷機的制作方法
【專利說明】印刷顏料基油墨的方法，用于其的油墨組、油墨及印刷機 發明領域
[0001]本發明設及一種印刷顏料基油墨的方法W及用于進行所述方法的油墨組（ink set)、油墨和印刷機。本發明主要是為了優化印刷的油墨的光學密度和定形性，W及優化印 刷頭壽命而開發的。
[醒]發明背景
[000引本發明的申請人已經開發了相當多的使用固定的Memjet;'"印刷頭的高速噴墨印 刷機，運些印刷頭延伸跨越介質寬度并且W該印刷介質的單次通過印刷。相比之下，大部分 噴墨印刷機利用一種掃描印刷頭，該掃描印刷頭橫越該介質寬度W條帶印刷。
[0004] 相比于傳統類型的噴墨印刷頭，高速頁面寬度印刷必然對于印刷頭的設計有另外 的需求。噴嘴裝置必須具有一種自冷卻設計、高室再填充速率和高熱效率。為此目的，本申 請人已經開發了一系列熱氣泡形成式印刷頭，包括具有懸掛式電阻加熱器元件的那些（如 在例如US 6,755,509;US 7,246,886;US 7,401，910;和US 7,658,977中描述的，運些專利 的內容通過引用結合在此）W及具有嵌入式Γ結合式"）電阻加熱器元件的那些(如在例如 US 7,377,623;US 7,431，431;US 2006/250453;和US 7,491,911 中描述的，運些專利的內 容通過引用結合在此）。
[0005] 具有未涂覆的懸掛式加熱器元件的噴嘴裝置提供了從該加熱器元件到該油墨的 有效的熱傳遞和自冷卻特征的優點，導致高印刷速度。然而，未涂覆的懸掛式加熱器元件典 型地比它們的結合式對應物較不穩健。
[0006] 改進印刷頭壽命的一種途徑是用一層保護性涂層涂覆運些加熱器元件。例如，US 6,719,406(轉讓給本發明的申請人)描述了具有一種保形的保護性涂層的懸掛式加熱器元 件，該保護性涂層改進了該加熱器元件的穩健性并且改進了印刷頭壽命。然而，出于多種原 因保護性涂層是不希望的-它們降低了從運些電阻加熱器元件到周圍油墨的熱傳遞的效 率;因此它們影響自冷卻特征;并且它們引入了附加的MEMS制造挑戰。
[0007] 因此，總體上優選的是在Memjet?印刷頭中采用未涂覆的Γ裸露的"）加熱器元 件。在某種程度上，加熱器材料的選擇可W減輕使用未涂覆的加熱器元件的影響，運些加熱 器元件直接暴露于油墨。例如，US 7,431，431描述了一種自純化的鐵侶氮化物加熱器元件 的用途，該加熱器元件與在本領域中使用的更常規的材料相比具有改進的壽命。然而，仍存 在對于改進使用未涂覆的加熱器元件的Memjet"印刷頭的壽命的需要，運些加熱器元件 易于通過結垢的化ogative)機制和腐蝕的機制兩者失效。
[000引水性染料基油墨被認為很好地適合用于高速印刷，因為與顏料基油墨相比它們通 常展現出極小的結垢。然而，與顏料基油墨相比，染料基油墨典型地具有更差的耐光性、更 差的光學密度和更差的定形性Γ摩擦牢固度"）的缺點。黑色油墨的光學密度是特別重要 的，因為消費者通常更喜歡印刷的文本是一種沒有任何灰色跡象的深的清爽的黑色。
[0009] EP-A-0947567描述了一種水性油墨配制品，該配制品包含一種可自分散的炭黑顏 料和一種包封著色材料的樹脂。
[0010] JP 2001-288390描述了具有不同的表面張力的兩種不同的黑色油墨用于減少干 燥時間的用途。
[00川 US 5,976,233描述了一種水性噴墨油墨，該油墨包含一種可自分散的顏料、Ξ徑 甲基丙烷、二乙二醇和甘油。
[0012]將令人希望的是提供一種由高速印刷頭如本申請人的Memjet?印刷頭印刷顏料 基油墨的方法。進一步將令人希望的是印刷顏料基油墨同時優化光學密度、定形性和/或印 刷頭壽命。 閨]發明概述
[0014] 在一個第一方面，提供了一種噴墨印刷的方法，該方法包括W下步驟：
[0015] 將一種第一油墨印刷在印刷介質上，該第一油墨包含一種第一可自分散的顏料， 該第一油墨具有第一顏料含量A;并且
[0016] 隨后將一種第二油墨印刷在該印刷介質上至少部分地覆蓋該第一油墨，該第二油 墨包含一種第二顏料和一種包封該第二顏料的聚合物分散劑，該第二油墨具有第二顏料含 量B，
[0017] 其中；
[0018] 該第一可自分散的顏料和該第二顏料具有相同的顏色；
[0019] 該第一顏料含量A和該第二顏料含量B具有關系0.8^ A/B^ 1.2;并且
[0020] 該聚合物分散劑的聚合物酸值是在100至170的范圍內。
[0021 ]在一個第二方面，提供了一種噴墨印刷機，該噴墨印刷機包括：
[0022] -個限定介質饋送路徑和介質饋送方向的介質饋送機構；
[0023] -個至少部分地跨越該介質饋送路徑延伸的固定的噴墨印刷頭，該印刷頭包括一 個第一油墨通道，該第一油墨通道被定位在相對于該介質饋送方向的一個第二油墨通道的 上游，該第一和第二油墨通道各自包括沿著該印刷頭縱向延伸的至少一行相應的噴嘴，
[0024] -個含有第一油墨的第一油墨儲罐，該第一油墨儲罐與該第一油墨通道處于流體 聯通，該第一油墨包含一種第一可自分散的顏料，該第一油墨具有第一顏料含量A;W及
[0025] -個含有第二油墨的第二油墨儲罐，該第二油墨儲罐與該第二油墨通道處于流體 聯通，該第二油墨包含一種第二顏料和一種包封該第二顏料的聚合物分散劑，該第二油墨 具有第二顏料含量B，其中：
[0026] 該第一可自分散的顏料和該第二顏料具有相同的顏色；
[0027] 該第一顏料含量A和該第二顏料含量B具有關系0.8 ^ A/B ^ 1.2;并且 [002引聚合物分散劑的聚合物酸值是在100至170的范圍內。
[0029] 如由在此呈現的實驗數據證明的，本發明的諸位發明人已經發現印刷該第一和第 二油墨的順序W及顏料在該第一和第二油墨中的比率對于黑色光學密度具有出乎意料的 影響。有利地，當在該第二油墨之前印刷該第一油墨時，并且當該第一顏料含量A和該第二 顏料含量B具有關系0.8 ^ A/B ^ 1.2時，實現了高的光學密度。
[0030] 如進一步由在此呈現的實驗數據證明的，本發明的諸位發明人已經發現當該聚合 物分散劑具有在100至170的范圍內的酸值時，定形性在該共印刷的第一和第二油墨中出人 意料地改進。
[0031] 在一個第Ξ方面，提供了一種用于噴墨印刷機的油墨組，該油墨組包括：
[0032] -種第一油墨，該第一油墨包含一種第一可自分散的顏料，該第一油墨具有第一 顏料含量A;和
[0033] -種第二油墨，該第二油墨包含一種第二顏料和一種包封該第二顏料的聚合物分 散劑，該第二油墨具有第二顏料含量B，其中：
[0034] 該第一可自分散的顏料和該第二顏料具有相同的顏色；
[0035] 該第一顏料含量A和該第二顏料含量B具有關系0.8 < A/B。. 2;并且
[0036] 該聚合物分散劑的聚合物酸值是在100至170的范圍內。
[0037] 可W有利地結合根據該第一方面的方法W及根據該第二方面的印刷機使用根據 該第Ξ方面的油墨組。
[0038] 在一個第四方面，提供了 一種水性基噴墨油墨，該噴墨油墨包含：
[0039] -種可自分散的顏料；
[0040] Ξ乙二醇；和
[0041] Ξ徑甲基丙烷。
[0042] 在一個第五方面，提供了一種噴墨印刷機，該噴墨印刷機包括：
[0043] -個噴墨印刷頭，該噴墨印刷頭包括一個具有一行相應的噴嘴的油墨通道;和
[0044] -個含有噴墨油墨的油墨儲罐，該油墨儲罐與該油墨通道處于流體聯通，該噴墨 油墨包含：
[0045] -種可自分散的顏料；
[0046] Ξ乙二醇；和
[0047] Ξ徑甲基丙烷。
[0048] 含有可自分散的顏料的水性噴墨油墨在本領域中是眾所周知的。然而，已經發現 Ξ乙二醇和Ξ徑甲基丙烷的共溶劑組合提供了出人意料的印刷頭長壽命，與使運些共溶劑 中的任何一種不存在的替代共溶劑體系相比，尤其當用于Memjet?印刷頭中時。
[0049] 為避免疑義，術語"包括(comprising)"或變體(如"包括了（comprise)"或"包括著 (comprises)")應該解釋為包括一個陳述的元素、整體或步驟，但不排除任何其他元素、整 體或步驟。
[0050] 同樣，為避免疑義，術語"一個/ 一種(a)"(或"一個/ 一種(an)")，在短語如"包括一 個/ 一種"中應被認為是指"至少一個/ 一種"并且不是"唯一的一個/ 一種"。當明確地使用術 語"至少一個/ 一種"時，運不應被解釋為對"一個/ 一種"的定義具有任何限制。
[005。附圖簡要說明
[0052] 現在將參考附圖僅通過舉例來描述本發明的不同實施例，在附圖中：
[0053] 圖1是一個熱噴墨印刷頭的一部分的透視圖；
[0054] 圖2是圖1中示出的噴嘴組件中的一個的側視圖；
[0055] 圖3是圖2中示出的該噴嘴組件的透視圖；并且
[0056] 圖4是一種熱噴墨印刷引擎的透視圖。
[0057] 優選的和其他的實施方式的詳細說明
[005引 W下詳細地描述了結合本發明使用的顏料、聚合物分散劑、顏料分散體、油墨載 體、油墨、油墨組、印刷頭和印刷機。
[0059] 可自分散的顏料
[0060] 在本發明中使用的一些油墨包含一種可自分散的（或"表面改性的"）顏料。如在此 使用的，一種"可自分散的顏料"是指一種無機或有機顏料，該顏料可分散于一種水性介質 中，而不使用一種附加的分散劑。該可自分散的顏料典型地包含一種或多種或者直接地或 通過連接體部分結合到該顏料的表面上的親水性官能團（包括陰離子親水基團如簇酸根基 團和橫酸根基團，或陽離子親水基團如季錠基團）。該連接體部分可W是，例如，具有1至12 個碳原子的燒二基基團、亞苯基、或亞糞基。
[0061] 該親水性官能團的量不是特別受限制的，但是優選地是100-3，000ymol/lg該可自 分散的顏料。當該親水性官能團是簇酸根基團時，200-700ymol/lg該可自分散的顏料是優 選的。
[0062] 可商購的可自分散的顏料分散體包括CAB-0-巧T 200、CAB-0-巧T 300、CAB-0-巧T 352K、CAB-0-JET 250C、CAB-0-JET 260M、CAB-0-化T 270Y、CAB-0-JET 450C、CAB-0- 巧T465M、CAB-0-巧Τ 470Y、和CAB-0-巧Τ 48(W(從卡博特公司（Cabot Co巧oration)可獲得 的）；B0NJET CW-1和BONJET CW-2(從東方化學工業有限公司（Orient Chemical Industries Co.,Ltd.)可獲得的）；Aqua-Black 162(從東海碳素有限公司（Tokai Carbon Co.，Ltd.)可獲得的）；W及SDP-100、SDP-1000、和 SDP-2000(從森馨技術公司（Sensient Technologies Corporation)可獲得的）。
[0063] 可W單獨地或者W-種包含兩種或更多種種類(處于任意比例）的混合物的形式 使用可自分散的顏料。
[0064] 經由通過本領域中已知的方法常規顏料的表面氧化可W制備可自分散的顏料。常 規顏料的氧化產生具有直接結合至該顏料表面上的簇基(或簇酸根)基團的表面改性的顏 料。
[0065] SDP-100是一種具有直接結合至該顏料表面上的表面簇酸根基團的可自分散的炭 黑顏料。此類顏料可通過炭黑的氧化來制備，如本領域中已知的。SDP-100是一種結合本發 明使用的特別優選的可自分散的顏料。 閨]常規的顏料Γ顏料")
[0067] 在本發明中使用的一些油墨包含一種常規的顏料(或簡單地"顏料"）。如在此使用 的，"常規的顏料"或"顏料"是指一種無機或有機顏料，該顏料在不使用一種適合的分散劑 下不可分散于水性介質中。適合分散劑的實例是在此描述的聚合物分散劑，運些聚合物分 散劑包封該顏料。
[0068] 無機顏料的實例包括炭黑和金屬氧化物。炭黑優選地用于黑色油墨。炭黑的實例 可W包括爐黑、熱燈黑、乙烘黑、和槽黑。金屬氧化物顏料的實例包括儒紅、鋼紅、銘黃、儒 黃，鐵黃、氧化銘、銘綠、鐵鉆綠(Titan Cobalt Green)、群青藍、普魯±藍^及鉆藍。
[0069] 有機顏料的實例包括二酬化咯并化咯顏料、蔥釀顏料、苯并咪挫酬顏料、蔥喀晚顏 料、偶氮顏料、重氮顏料、獻菁顏料(包括糞菁顏料）、哇日丫晚酬(Uinacridone)顏料、異嗎I噪 口林酬顏料、二嗯嗦顏料、陰丹±林顏料、巧顏料、紫環酬(per inone)顏料、硫說藍顏料、哇叮 晚酬顏料、哇獻酬顏料、W及金屬絡合物顏料。
[0070] 運些顏料的色調不是特別受限制的，并且可W使用具有彩色（如黃色、品紅色、青 色、紅色、藍色、澄色、綠色等）的任何顏料。
[0071] 聚合物分散劑
[0072] -種聚合物分散劑用于包封在此描述的一些油墨中的顏料。典型地，將該聚合物 分散劑與該顏料混合W提供一種顏料水分散體，然后可W將其配制成例如該第二油墨