CN101316905A

CN101316905A - 性能改善的油墨

Info

Publication number: CN101316905A
Application number: CNA2006800447837A
Authority: CN
Inventors: Z·马; P·C·莫里斯; A·M·凯利-罗利; S·W·鲍尔; W·S·克莱斯曼; S·W·多宾斯
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2006-11-29
Publication date: 2008-12-03
Anticipated expiration: 2026-11-29
Also published as: US8343268B2; ATE476482T1; WO2007094879A3; BRPI0620484B1; EP1966331A2; EP1966331B1; HK1116212A1; BRPI0620484A2; KR101340252B1; WO2007094879A2; DE602006016009D1; ES2350371T3; US20070120928A1; CN101316905B; BRPI0620484A8; KR20080084821A

Abstract

本发明揭示了性能提高的喷墨油墨制剂及其应用方法，所述油墨配制成作为油墨组工作，其中较深的油墨具有较高的动态表面张力。

Description

性能改善的油墨

发明领域

本发明一般涉及喷墨印刷，具体涉及具有改善的印刷质量性能的喷墨油墨和油墨组(ink sets)。

发明背景

近年来，数字成像设备如热喷墨打印机、大幅面绘图机、压电打印机、大幅面(large form)绘图机、激光打印机、卤化银级照片成像设备等的应用迅速发展。这种发展可以归因于打印分辨力和总打印质量的明显提高，以及成本的显著降低和使用便利。目前的成像设备可以低于过去的成本为许多工业、商业和家庭应用提供可接受的的打印质量。

由于商品印刷介质的表面上涂布了无孔涂层，所以该介质是平整且光泽的。无孔涂层是疏水性材料，例如疏水性聚合物。因为该涂层是疏水性的，所以用于商业印刷的油墨通常是油基的。相反，大部分用于喷墨印刷的油墨是水基的。这些喷墨油墨通常不能与现有的商业印刷介质相容，这是因为水基的喷墨油墨不能渗透到无孔涂层中，特别是在快速生产的环境中。因此，为了使用喷墨印刷技术打印商业卷册，已经开发了用在商业印刷介质上的改进的喷墨油墨。但是，用这些喷墨油墨印刷的图像的分辨力、耐久性或印刷质量可能下降。

由于成本、较高的交付时间要求、其它印刷技术的效率限制，使用喷墨打印机的商业印刷(包括数字印刷)(“商业喷墨印刷”)成为快速发展的领域。通过商业喷墨印刷打印的各类大型卷册需要高速的印刷方法。不需要频繁维护的可靠的打印机笔头也是必需的，因为它们可以提高打印过程的总速率。为了提高打印机笔头的可靠性和提高打印过程的速度，喷墨油墨，特别是用于商业印刷的喷墨油墨应当不会在印刷头(例如孔板(orifice plate))的表面上成浆(puddle)。成浆与油墨的粘度有关，低粘度油墨往往容易在孔板上成浆，导致液滴指向错误，油墨累积在孔板上，并且维护困难。为了减少成浆，已经提出了提高油墨粘度的解决方案。例如，已有建议向油墨中加入高分子量表面活性剂、聚合物或低聚物。但是，这些添加剂通常对印刷质量和笔可靠性产生不利影响，例如封盖储存(capped storage)、结垢(kogation)、开盖(decap)和耐水性(waterfastness)。

希望提供可用于喷墨打印机的具有改善的印刷质量和可靠性能的印刷油墨，特别是那些可用于商业喷墨印刷和个人印刷的油墨。

发明概述

本发明涉及印刷液体。

本发明的油墨被调配为作为喷墨油墨组的一部分工作。该油墨包含水性载色体；至少一种分散在该载色体中具有预定的动态表面张力的着色剂。在一个实施方式中，颜色较深的油墨具有比颜色较浅的油墨更高的动态表面张力。

附图简要说明

图1A和1B是显示不同渗墨性质(bleed performance)的代表性印刷样品。

图2A和2B是可用于实施本发明的实施方式的表面活性剂试剂包(packages)的图示。

图3是可用于本发明实施方式的不同表面活性剂对动态和静态表面张力的有关影响的图示。

图4是依据本发明的一种示例性实施方式制备的油墨的相对动态和静态表面张力的图示。

发明实施方式的详述

本发明涉及印刷液体。在一个实施方式中，该液体可用于采用商购打印机进行的喷墨印刷(例如压电喷墨和热喷墨印刷设备之一或两者)，这些商购打印机是例如由特拉华的惠普公司(Hewlett-Packard Company of Delaware)制造的

和

系列的打印机。本发明油墨特别适合用于图象打印机和照片打印机，包括可商购的打印机。本发明的油墨可用于在多孔的、无孔的和混杂的光泽介质和半光泽介质、尤其是微孔介质上进行印刷，这些介质用于工业印刷应用，例如需要高产量和高图像质量的制版术和照片零售(photo retail)，以及家用照片打印机。示例性的印刷介质包括但不限于：惠普高级光泽照片纸(Hewlett-Packard Advanced glossy Photo Paper)、依尔福瑞士珠光喷墨打印用照片纸(Iford Galerie Pearl Photo InkJet Paper)(半光泽)、爱普生光泽照片纸(Epson Premium Glossy Photo Paper)和皮克特瑞克照片镜面光泽纸(Pictorico Photo Gallery glossy paper)。

在一个实施方式中，印刷液体可以是包含分散自在载色体中的着色剂的油墨(“油墨”)；或基本不含着色剂的透明液体，其目的是提高使用本发明的着色的印刷液体或油墨的印刷图像的印刷质量(例如光泽或饱和情况)(“性能增强液体”)。文中所用的术语“分散的”应理解为着色剂之类的组分分散、解散(dissolve)、溶解(solubilize)、混合或其它任何能够被载色体携带的方式。在一个实施方式中，印刷液体组成或被调配为用作印刷液体组(“印刷液体组”或“油墨组”或油墨组和性能增强液体)。在一个实施方式中，印刷液体组包含大量印刷液体，其中包括第一和第二液体，各液体包含水性载色体。

在下文中，当印刷液体包含着色剂时，印刷液体可以称为“油墨”，而基本上不含着色剂的印刷液体可以称为“性能增强液体”。

本发明的油墨以高产率提供具有高印刷质量的图像，这是通过减少或最大程度地减少从印刷到介质上的一种油墨到印刷在相邻位置的另一种油墨颜色中的可见渗墨(人眼可以看到的渗墨)而实现的。文中所用的术语“渗墨”定义为在油墨沉积到印刷介质上后，通过一种颜色与另一种颜色之间的界线变得模糊判断出的一种颜色侵入到另一种颜色中。渗墨的发生表现为颜色在印刷介质(例如纸)表面混合，在印刷介质自身内混合，在沉积的油墨层内混合，或上述方式的任意组合。在较深的油墨(例如黑色油墨)和邻近印刷的较浅的油墨(例如黄色)之间发生渗墨是特别麻烦的，因为此时这一现象更加明显。因此，为了获得良好的印刷质量，必须大幅度减少或消除渗墨现象，使得颜色之间的界线变得清楚，不存在一种颜色侵入另一种颜色的问题。可见渗墨的减少可以通过以下情况实现：从印刷在介质上的一种油墨颜色到印刷在相邻位置的另一种油墨颜色确实发生渗墨时，以及/或者，这种渗墨即使存在但是不容易通过肉眼观察到时，减少实际的渗墨。

在一个实施方式中，印刷液体经过设计组成油墨组，该油墨组包含黑色、青色、品红色和黄色油墨中的至少一种和任选的性能增强液体。在一个实施方式中，油墨组还包括黑色、青色、品红色或黄色油墨中的任何一种或多种的“较浅”形式；例如灰色、中灰色和/或浅灰色、中青色和/或浅青色、中品红色和/或浅品红色、以及中黄色和/或浅黄色。较浅的油墨可以包含与它们相应的较深的油墨相同或不同的着色剂。

文中所用的术语“浅”和“深”指油墨的相对遮盖力；这样当遮盖力较高的油墨被印刷在遮盖力较低的油墨上时，观察到的颜色主要由具有较高遮盖力的油墨决定。着色剂浓度是遮盖力的主要因素，可以色阶测量，例如油墨的“色值(Value)”(孟塞尔色空间((Munsell color space)”，或者在使用CIELAB色系时的″L^*″。遮盖力的通用说明不限于色阶的定义。可以测量完全的三刺激值，与单独颜色的值比较，以显示颜色混合或重叠时呈现或已经产生的主色。遮盖力或主色的原理对于本发明特别有用，因为它可以描述“浅”色物理渗墨到“深”色中的现象或机理，而这种侵入可能从视觉上是观察不到的，因此对于实际应用而言似乎没有发生过渗墨。

在一个实施方式中，通过利用至少两种调配或配制用于相互邻近地印刷的油墨在动态表面张力上的预定差异来实现增强的渗墨性能，这种表面张力的差异在本发明中也称为动态表面张力梯度。可以将至少两种油墨调配或配制用作油墨组。在一个实施方式中，两种油墨的静态表面张力基本相同，通常所有配制用作油墨组的一部分的油墨都具有类似的静态表面张力。

在一个实施方式中，各油墨(和/或性能增强液体，视情况而定)包含一种表面活性剂试剂包，其包含至少一种含氟表面活性剂和至少一种烃表面活性剂。在一个实施方式中，动态表面张力梯度基本上通过配制液体中使用的烃表面活性剂的类型和浓度来实现。

在一个实施方式中，用于调配或配制作为油墨组的一部分的油墨(或液体)的静态表面张力基本相同，因为静态表面张力主要通过碳氟表面活性剂的选择和存在来控制。

在一个实施方式中，具有相同的普通色相但是具有不同的饱和度或光学密度的油墨(例如浅青色或深青色)，或者，通常具有类似的光学密度但是不同的色相的油墨(例如青色和品红色)，具有相同或类似的动态表面张力。例如，油墨可以分类为不同的组，例如黑色和灰色(″第I组″)，青色和品红色(″第II组″)，黄色(″第III组″)，和任选的性能增强液体(″第IV组″)；按照油墨从第一组(I)到最后一组(IV)的顺序，动态表面张力下降。在一个实施方式中，属于相同组的油墨可以使用相同或类似的表面活性剂试剂包。文中所用的术语“经过印刷的基材”指至少部分地覆盖了体现本发明特征的至少一种油墨的基材。“喷墨笔”指具有同轴(on-axis)和/或离轴(off-axis)构造的喷墨笔，包含和/或设置成包含油墨；“印刷系统”指用于印刷并且/或者包括至少一种或多种体现本发明的一个或多个特征的喷墨油墨、喷墨笔和/或打印机的系统。

油墨

体现本发明的特征的水性喷墨油墨使用水性携带介质(“载色体”)和着色剂。该着色剂可以是颜料分散体、染料或它们的组合，优选是颜料分散体(例如通过表面活性剂、聚合物分散剂分散的或自分散的分散体)。所述油墨包含一种表面活性剂试剂包，其包含至少一种碳氟表面活性剂和至少一种烃表面活性剂，它们都将在下文中进一步描述。所述油墨还可含有喷墨印刷领域中已知的其它添加剂。配制第一和第二水性喷墨油墨，使得它们相容，并且在相互邻近地施用或在印刷介质上相互接触时，所产生的渗墨现象非常微小，甚至完全观察不到。

碳氟表面活性剂

油墨或性能增强液体中存在碳氟表面活性剂时，该碳氟表面活性剂独立地选自非离子型、阴离子型、阳离子型或两性表面活性剂。在一个实施方式中，碳氟表面活性剂含有全卤代或全氟代的烷基端基。

在一个实施方式中，以喷墨油墨的总重量为基准计，碳氟表面活性剂加入到油墨(或性能增强液体)制剂中的量通常约为0.0001重量％至1.0重量％，约为0.01重量％至0.5重量％，或者约为0.1-0.25重量％。各种液体中碳氟表面活性剂的浓度可以与用作油墨组的其它液体的浓度相同或不同。

一种或多种碳氟表面活性剂化合物的具体选择将随着油墨中其它组分和调配用于相邻地印刷的一种或多种油墨的性质而变化。例如，对碳氟表面活性剂进行选择，使得其离子特征与油墨中的其它组分的离子特征相容，以避免或最大程度地减少油墨中的沉淀或絮状物。

在一个实施方式中，碳氟表面活性剂符合通式(R_fQ)_nA，式中：R_f是具有6-22个碳原子的全氟烷基；Q是能连接R_f基和A基的二价桥连基；A是水溶性基团；n是1或2。

桥连基Q可以是含有不到10个碳原子的烷基、芳烷基、烷基芳基或芳基的双(自由)基，并且可含有S、O和N之类的杂原子。桥连基Q和水溶性A基团之间的连接可以是酯、酰胺或磺酰氨基；前提是它在使用条件下是稳定的。

水溶性A基团可以选自：-(OCH₂CH₂)_xOH，式中x是1到12；-COOM和-SO₃M，式中M是氢、铵、胺或碱金属，例如锂、钠或钾；-PO₄Z_y，式中y是1-2，Z是氢、铵、胺或碱金属，例如锂、钠或钾；-NR₃X，式中R₃是具有1-4个碳原子的烷基，X是阴离子型抗衡离子，其选自卤离子、乙酸根和磺酸根，以及其它水溶性两性离子基团。全氟烷基和水溶性基团的尺寸之间的平衡应该使得化合物整体上在25℃时在所需的水性载色体中的溶解度至少为0.001％，优选至少为0.05％。合适的氟化化合物可以例如以

从杜邦公司(E.I.duPont de Nemours and Company)(Wilmington，Del.)商购，也可以

从3M公司(3M Company)(Minneapolis，Minn.)商购，它们可单独使用或组合使用。

在系列的碳氟表面活性剂中，

FSO、

FSN和

FS-300是可用于本发明的示例性非离子型碳氟表面活性剂；ZONYL

是示例性的阳离子型碳氟表面活性剂。FSO是符合通式R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_xH的乙氧基化的非离子型碳氟表面活性剂，式中R_f是F(CF₂CF₂)_y，x是0至约15，y是1至约7。供货形式的

FSO含有约50％的含氟表面活性剂。

FSN是水溶性的乙氧基化的非离子型含氟表面活性剂，其结构式为R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_xH，式中R_f是F(CF₂CF₂)_y，x是0至约25，y是1至约9。提供的FSN含有约40％的含氟表面活性剂。FS-300是非离子型含氟表面活性剂，其结构式为R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_xH，式中R_f是F(CF₂CF₂)_y，x是3至约30，y是2至约20，其中X＜Y＜Z。供货形式的

FS-300含有约40％的含氟表面活性剂。FSD是阳离子型含氟表面活性剂，结构式为F(CF₂CF₂)_1-7-烷基-N⁺R₃Cl^-。提供的FSD含有约30％的含氟表面活性剂。较佳地，使用的含氟表面活性剂是

FSO。

碳氟表面活性剂包括全氟烷基磺酸铵(FC-120)、氟化烷基羧酸钾(FC-129)、氟化烷基聚氧乙烯乙醇(FC-170C)、氟化烷基烷氧基化物(FC-171)和氟化烷基醚(FC-430、FC-431、FC-740)。

用于实施本发明的其它合适的碳氟表面活性剂包括那些至少部分地由基于氧杂环丁烷化学制备的聚合物形成的通式如下的包含侧链全氟烷基R_f的碳氟表面活性剂。

R_f＝CH₂CF₃，CH₂CF₂CF₃

式中，侧链全氟烷基的长度选自C₄F₉或更短，包括CF₃、C₂F₅、C₃F₇和C₄F₉。

在一个实施方式中，基于氧杂环丁烷的碳氟表面活性剂由至少一种具有至少一个极性基和具有至少一个包含R_f基的侧链基的聚合物材料形成，所述聚合物材料含有至少2个重复单元，其中各重复单元含有的至少一个极性基独立地选自阴离子-抗衡离子；阳离子-抗衡离子；两性基和非离子基；其中各R_f基独立地选自具有1-7个碳原子的氟化的直链烷基；最长链具有约1-7个碳原子的氟化支链烷基，其中各支链独立地含有约1-3个碳原子；其中各R_f，无论是直链或支链的，都具有至少一个碳原子与至少一个氟原子连接；其中各R_f基独立地含有至少10％的作为氟原子的非碳原子，其余的非碳原子独立地选自H、I、Cl和Br。

合适的基于氧杂环丁烷的碳氟表面活性剂的例子包括但不限于那些通常可以商品名碳氟表面活性剂从俄亥俄州弗乐纹的噢姆解决方案(Omnova Solutions，Inc.of Fairlawn，Ohio)等公司购得的碳氟表面活性剂。示例性的表面活性剂包括PolyFox PF-136A、PolyFox PF-151N、PolyFoxPF-154N和PolyFox PF-156A。

烃表面活性剂

如果在油墨或性能增强液体中存在烃表面活性剂，则该烃表面活性剂独立地选自非离子型、阴离子型、阳离子型或两性表面活性剂。烃表面活性剂优选是非离子型的。

适用于本发明的烃表面活性剂包括任何独立地与流体中其它组分相容的烃表面活性剂，表面活性剂的使用提供了具有较低动态表面张力的流体。文中所用的“动态表面张力”指液体的表面张力随时间的下降。

对用于油墨或性能增强液体的烃表面活性剂进行选择，使得用于配制作为油墨组的至少两种油墨(例如第一和第二油墨)之间存在动态表面张力梯度或差异。在一个实施方式中，颜色较浅的油墨具有比颜色较深的油墨更低的动态表面张力。在一个实施方式中，对用于各油墨的烃表面活性剂进行选择，使得动态表面张力从最深的油墨至最浅的油墨为下降顺序。在一个示例性实施方式中，黑色油墨的动态表面张力是最高的，黄色油墨的动态表面张力是最低的，品红色和青色油墨的动态表面张力介于它们之间。

在一个实施方式中，通过动态表面张力计(例如Kruss BP2动态表面张力计)测量，在约10毫秒至100毫秒的时间内，各个或大量油墨或性能增强液体的动态表面张力通常独立地从约50达因/厘米下降至约20达因/厘米，从约40达因/厘米下降至约25达因/厘米，或从约35达因/厘米下降至约30达因/厘米。依据本发明的实施方式，不同油墨组即第I组(深)、第II组(中)、第III组(浅)和第IV组(性能增强液体)的动态表面张力之间存在差异。在一个实施方式中，在上述方法和时间过程中测量得到的深色油墨和浅色油墨之间的动态表面张力的差值通常至少约为1-10达因/厘米，约2-6达因/厘米，约2-5达因/厘米，约3-5达因/厘米，或约5达因/厘米。

具有较低静态表面张力的油墨或性能增强液体的静态表面张力通常独立地约为30-15达因/厘米，约25-18达因/厘米，或约22-20达因/厘米；该值是使用静态表面张力计如Kruss Processor K-12表面张力计测量的。

在一个实施方式中，以油墨(或性能增强液体)的总重量为基准计，加入到油墨或性能增强液体中的烃表面活性剂的量通常独立地为约0.0001重量％至1重量％，约0.01重量％至0.5重量％，或约0.1-0.6重量％。

烃表面活性剂的具体选择将随着油墨中其它组分和调配用于相邻地印刷的一种或多种油墨的性质而变化。例如，对烃表面活性剂进行选择，使得其离子特征与油墨中的其它组分的离子特征相容，以避免或最大程度地减少油墨中的沉淀或絮状物。

具有这种动态表面张力性质的示例性烃表面活性剂包括但不限于：非离子型烃表面活性剂，例如可从巴斯夫加拿大公司(BASF Canada(Toronto，Ontario))购得的

系列(环氧丙烷、环氧乙烷如Tetronic 701和乙二胺的四官能嵌段共聚物)；可从联合碳化物公司(Union Carbide Co.(Houston，Tex.))购得的

系列(烷基聚环氧乙烷)，诸如Tergitol 15-S-5、15-S-7；可从ICI美国公司(ICI Americas(Wilmington，Del.))购得的BRIJ系列(多乙氧基化的醇和酯)，诸如Brij 30；系列(乙炔型聚环氧乙烷)，诸如Surfynol 104(2，4，7，9-四甲基-5-癸炔-4，7-二醇)，Surfynol 400系列，诸如Surfynol 440，和Surfynol CT系列，诸如Surfynol CT-111和CT-211(如下文所示和描述的)(可从空气化学产品公司(Air Products(Allentown，Pa.))购得)；

604(乙氧基化的乙炔型二醇混合物)，来自空气产品和化学公司(Air Products andChemicals Inc.(Allentown，PA))；

系列(烷基苯基聚环氧乙烷)，诸如可从罗门哈斯公司(Rohm & Haas(Philadelphia，Pa.))购得的Triton X-45，和那些可从陶氏化学公司(Dow Chemical Corporation(Midland，M1))购得的产品，诸如

X-100(辛基苯氧基多乙氧基乙醇)；Aerosol OT(二辛基磺基丁二酸钠)，来自CYTEC公司(CYTEC Industries(West Paterson，NJ))；WITCONATEP-1059(烷芳基磺酸酯异丙胺盐)，来自CK公司(CK Witco Corporation(Houston，TX))；SURFADONE LP-100(N-辛基-2-吡咯烷酮)，来自国际专业公司(Intemational Specialty(Wayne，NJ))；MERPOL SE(十三烷醇的5EO加合物)，一种非离子型表面活性剂，来自斯特平公司(Stepan Company(Northfield，IL))；和MERPOL SH(十三烷醇的8EO加合物)，来自斯特平公司(Stepan Company(Northfield，IL))。

示例性的某些碳氟表面活性剂的化学通式如下：

通式I

各种Surfynol

其中：

通式II

Tergitol

其中：

通式III

壬基苯酚乙氧基化物

着色剂

着色剂可以是染料、颜料或它们的组合。在任何油墨制剂中可以使用不止一种染料或颜料。较佳地，油墨包含适用于喷墨制剂的有颜色的着色剂。以下示例性颜料可用于实施本发明；但是，该列表不旨在限制本发明：可从巴斯夫购得的颜料：帕来吉橙(

Orange)、赫来吉蓝L 6901F(

BlueL 6901F)、赫来吉蓝NBD 7010(

Blue NBD 7010)、赫来吉蓝K7090(

Blue K 7090)、赫来吉蓝L 7101F(

Blue L 7101F)、帕来吉蓝L 6470(Blue L 6470)、赫来吉绿K 8683(

Green K8683)和赫来吉绿L 9140(

Green L 9140)；可从卡伯特(Cabot)购得的颜料：莫尼驰1400(

1400)、莫尼驰1300(

1300)、莫尼驰1100(

1100)、莫尼驰1000(

1000)、莫尼驰900(

900)、莫尼驰880(

880)、莫尼驰800(

800)和莫尼驰700(

700)；Cab-O-

系列的自分散颜料，例如Cab-O-Jet 200、300(黑)、Cab-O-Jet 1027R(红)、Cab-O-Jet 554B(蓝)、Cab-O-Jet 270Y(黄)、Cab-O-Jet 250C(青)、Cab-O-Jet 260M(品红)、PY-74黄(PY-74Yellow)；来自汽巴吉瑞公司(Ciba-Geigy)的颜料：克瑞目弗特黄3G(

Yellow3G)、克瑞目弗特黄GR(Yellow GR)、克瑞目弗特黄8G(

Yellow 8G)、亿格泽黄5GT(

Yellow 5GT)、依格乐宝石红4BL(Rubine 4BL)、蒙纳斯品红(

Magenta)、蒙纳斯猩红(

Scarlet)、蒙纳斯紫R(

Violet R)、蒙纳斯红B(Monastral Red B)和蒙纳斯紫栗B(Monastral Violet Maroon B)；来自德格萨(Degussa)的颜料：普瑞太克思U(Printex U)、普瑞太克思V(Printex V)、普瑞太克思140U(Printex 140U)和普瑞太克思140V(Printex 140V)；来自杜邦公司(DuPont)的颜料：太普R-101(R-101)；来自哈巴驰(Heubach)的颜料：达乐姆黄YT-858-D(Yellow YT-858-D)和合克赛蓝G XBT-583D(

Blue G XBT-583D)；来自侯驰斯特(Hoechst)的颜料：永固黄GR(Permanent Yellow GR)、永固黄G(Permanent Yellow G)、永固黄DHG(Permanent Yellow DHG)、永固黄NCG-71(Permanent Yellow NCG-71)、永固黄GG(Permanent Yellow GG)、汉撒黄RA(Hansa Yellow RA)、汉撒亮黄5GX-02(Hansa Brilliant Yellow 5GX-02)、汉撒黄-X(Hansa Yellow-X)、诺伏皮姆黄HR(

Yellow HR)、诺伏皮姆黄FGL(

Yellow FGL)、汉撒亮黄10GX(Hansa Brilliant Yellow 10GX)、永固黄G3R-01(PermanentYellow G3R-01)、霍斯塔皮姆黄H4G(

Yellow H4G)、霍斯塔皮姆黄H3G(

Yellow H3G)、霍斯塔皮姆橙GR(

OrangeGR)、霍斯塔皮姆猩红GO(

Scarlet GO)和永固宝石红F6B(PermanentRubine F6B)；来自莫北(Mobay)的颜料：喹宁定品红(

Magenta)、因得伏斯特亮猩红(

Brilliant Scarlet)、喹宁定红R6700(

RedR6700)、喹宁定红R6713(Red R6713)和因得伏斯特紫(

Violet)；来自太阳化学(Sun Chem)的颜料：L74-1357黄(Yellow)、L75-1331黄(Yellow)和L75-2577黄(Yellow)、颜料红(Pigment Red)PR122红(Red)；克莱瑞特赫斯吉特(Clariant

PT和ST系列：赫斯吉特黄4G-PT VP2669(Hostajet Yellow 4G-PT VP 2669)、赫斯吉特品红E-PT VP 2690(HostajetMagenta E-PT VP 2690)、赫斯吉特青BG-PT VP 2689(Hostajet Cyan BG-PT VP2689)、赫斯吉特黑O-PT VP 2676(Hostajet Black O-PT VP 2676)；赫斯吉特黄4G-ST VP 2745(Hostajet Yellow 4G-ST VP 2745)、赫斯吉特品红E-ST(HostajetMagenta E-ST)、赫斯吉特青BG-ST VP 2778(Hostajet Cyan BG-ST VP 2778)。其它示例性颜料包括蒽醌红(PR177)、吡咯红(PR254)、蒽醌腥红(PR168)、喹吖啶酮品红(PR202)、酞菁绿(PG36)、氯化的铜酞菁绿(PG7)、二噁嗪紫(PV23)和β喹吖啶酮紫(PV19)；可从太阳化学和克拉丽贝尔(Sun Chemical and Clariant)之类的公司购得。

如果着色剂是染料，则该染料可以是非离子型、阳离子型、阴离子型染料、或者非离子型、阳离子型和/或阴离子型染料的混合物。这些染料在本领域是众所周知的，可从许多渠道商购，包括但不限于艾为卡(Avecia)(Wilmington，Del.)，三菱化学公司(Mitsubishi Chemical Corp.)(日本东京)和乐弗德(llford AG)(Fribourg，瑞士)。所述染料包括酸性染料、直接染料、食用染料、媒染料或反应性染料，可以是水溶性或水不溶性的。染料的例子包括但不限于磺酸盐(酯)和羧酸盐(酯)染料，例如那些通常可用于喷墨印刷的染料。可用于喷墨油墨的染料的具体例子包括但不限于磺酰若丹明(Sulforhodamine)B、酸性蓝(AcidBlue)113、酸性蓝29、酸性红(Acid Red)4、玫瑰红(Rose Bengal)、酸性黄(AcidYellow)17、酸性黄29、酸性黄42、吖啶黄(Acridine Yellow)G、酸性黄23、酸性蓝9、一水合硝基蓝氯化四唑鎓(Nitro Blue Tetrazolium ChlorideMonohydrate)或硝基BT、若丹明(Rhodamine)6G、若丹明123、若丹明B、若丹明B异氰酸酯、藏红(Safranine)O、天蓝(Azure)B和天蓝B Eosinate，所有这些都可以从西格马-阿德瑞奇特化学公司(Sigma-Aldrich Chemical Company)(St.Louis，Mo.)商购。阴离子型水溶性染料的例子包括但不限于直接黄(DirectYellow)132、直接蓝(Direct Blue)199、品红377(可从瑞士乐弗德(llford AG，Switzerland)公司购得)，它们可单独使用或与酸性红52一起使用。水不溶性染料的例子包括偶氮、呫吨、甲川、聚甲川和蒽醌(anthroquinone)染料。水不溶性染料的具体例子包括汽巴吉瑞Orasol蓝GN(Ciba-Geigy Orasol Blue GN)、汽巴吉瑞Orasol桃红(Ciba-Geigy Orasol Pink)和汽巴吉瑞Orasol黄(Ciba-GeigyOrasol Yellow)。

除了有色染料或颜料外，在喷墨油墨中还可以使用黑色染料或颜料。例如，可以使用直接黑(Direct Black)154、直接黑168、坚牢黑(Fast Black)2、直接黑171、直接黑31、直接黑19、酸性黑1、酸性黑191、莫北黑(Mobay Black)SP或酸性黑2。

文中所用的术语“颜料”指不溶于水性载色体的着色剂，包括分散染料和自分散的颜料，分散使用各种分散化学技术进行，例如通过聚合物分散、离子分散、表面改性分散等。许多有机和无机颜料(单独或组合)可以经过选择制成油墨，美国专利第5,085,698号中揭示了具体的例子。分散的颜料颗粒足够小以使得油墨可以自由流动通过喷墨印刷装置，特别是在直径通常为10微米-50微米的喷嘴处。粒度还会影响颜料分散体的稳定性，这在油墨的整个使用寿命内非常重要。微小颗粒的布朗运动可以有助于防止颗粒发生絮凝。还希望使用小颗粒实现最大的色强度和光泽度。可用的粒度范围约为0.005微米至15微米。较佳地，颜料的粒度应该约为0.005-5微米，更佳地，粒度为0.010-1微米，最佳地，约为0.010-0.3微米。

在油墨中存在着色剂(染料、颜料或它们的组合)时，以油墨的总重量为基准计，加入到油墨中的着色剂的量通常约为0.1-15重量％，约0.2-10重量％，约0.5-5重量％。

水性载色体

用于油墨或性能增强液体的载色体可以包含水基载色体，其包括水或水和至少一种水溶性有机溶剂的混合物。对合适的混合物的选择取决于具体应用的需要(如所需的表面张力和粘度)、选择的着色剂、液体的干燥时间、液体将印刷在其上的基材的类型。美国专利第5,085,698号揭示了可选择的代表性水溶性有机溶剂，该专利的全部内容通过参考结合于此。

更具体地，水溶性有机溶剂可包括但不限于脂族醇、芳族醇、二醇、二醇醚、聚(二醇)醚、己内酰胺、甲酰胺、乙酰胺和长链醇，或它们的任意混合物。用于实施本发明的有机溶剂的例子包括但不限于：具有30或不到30个碳原子的伯醇，具有30或不到30个碳原子的芳族伯醇，具有30或不到30个碳原子的脂族仲醇，具有30或不到30个碳原子的脂族仲醇，具有30或不到30个碳原子的1，3-烷二醇，具有30或不到30个碳原子的烷三醇，具有30或不到30个碳原子的1，3-醇，乙二醇烷基醚，丙二醇烷基醚，聚(乙二醇)烷基醚，聚(乙二醇)烷基醚的高级同系物，聚(丙二醇)烷基醚，聚(丙二醇)烷基醚的高级同系物，N-烷基己内酰胺，未取代的己内酰胺，取代的甲酰胺，未取代的甲酰胺、取代的乙酰胺、未取代的乙酰胺。优选用于实施本发明的具体的有机溶剂包括但不限于：N-甲基吡咯烷酮、1，5-戊二醇、2-吡咯烷酮、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、二甘醇、1，3-(2-甲基)-丙二醇、1，3，5-(2-甲基)-戊三醇、四亚甲基砜、3-甲基-1-丁醇、丙三醇、3-吡啶基甲醇、季戊四醇、1，6-己二醇、1，2-烷二醇、和它们的混合物。例如，油墨载色体中的水溶性有机溶剂包括二醇、聚二醇醚和二醇醚的混合物。

在水和至少一种水溶性溶剂的混合物的情况中，水性携带介质通常包含约30％-95％的水。通常，以水性携带介质的总重量为基准计，组合物包含约60％-95％的水。加入到液体(例如油墨或性能增强液体)中的一种或多种水溶性有机溶剂的量通常独立地为液体制剂总重量的约1重量％至50重量％；约2重量％至45重量％，或者约5重量％至35重量％。

其它组分

与本发明相容的各类添加剂可用于油墨(或性能优化液体)中，以针对具体应用优化油墨组合物的性质。油墨组合物中其余的物质主要是水；但是，也可以加入其它独立选择的组分，这些组分包括表面活性剂、润湿剂、抗凝结(anti-cogation)添加剂、抗腐蚀添加剂、聚合物、防腐剂、能抑制微生物生长的杀生物剂如防腐性PROXEL ^TM GXL(可从艾卫克公司(Avecia Incorporated)购得)；螯合剂(或掩蔽剂)如EDTA，能消除重金属杂质的有害影响；缓冲剂；粘度调节剂，从而提高油墨组合物的各种性质。

可以使用缓冲剂保持喷墨油墨在所需的pH。缓冲剂可以是有机基生物缓冲剂或无机缓冲剂。使用的缓冲剂可以进行选择，以充分保持pH在所需的范围内。缓冲剂的例子包括瑞兹姆碱(Trizma Base)，可从西格马-阿德瑞奇特公司(Sigma-Aldrich Corp.)(Milwaukee，Wis.)获得；4-吗啉乙磺酸(″MES″)；4-吗啉丙磺酸(″MOPS″)；和β-羟基-4-吗啉丙磺酸(″MOPSO″)。

实施例

依据本发明制备的示例性喷墨油墨的一般组成示于表I中，表I还显示了形成各组分的成分的量的示例性范围。根据使用的着色剂，喷墨油墨可以是青色、品红色、黄色或黑色(包括这些颜色的浅色形式，即浅青色、浅品红色和灰色)。各油墨可包含一种或多种具有独立选择的浓度、色相、色值和色度的着色剂。按照需要用NaOH或HNO₃调节油墨的pH。

表I

配制油墨并观察或测量所配制的油墨的性能属性，以评价实施本发明获得的益处，例如不同表面活性剂试剂包对可见渗墨的影响，同时保持或提高其它打印质量和笔性能属性。油墨通常包含着色剂(例如颜料分散体)、聚合物粘合剂、杀生物剂、甘醇、2-吡咯烷酮、丙三醇、己二醇(1，2和/或1，6)、缓冲剂、杀生物剂和水。应该注意所有油墨都含有碳氟表面活性剂，例如Zonyl FSO。在示例性配方中，Zonyl FSO的含量为0.19重量％(以制造商提供的产品为基准计)。油墨具有类似的静态表面张力，约为20-23达因/厘米。

向喷墨笔中装入油墨样品，将渗墨诊断靶打印在惠普多产照片光泽介质(HP Productivity Photo glossy media)(例如目录号Q 1938A)上。使用可见渗墨标准评价诊断印刷，所述标准为+2(差)至-2(极佳)。示例性的表示极佳(-2)至差(+2)的诊断印刷的渗墨性能的黑色和白色图像示于图1A和1B中。

在一组实验中，配制具有表II所示的烃表面活性剂试剂包(加上Zonyl FSO)的油墨；如上所述评价渗墨性能，结果示于表III中。用于油墨样品中烃表面活性剂的基质示于图2A和2B中。

表II

注：

*¹各油墨代码中的第二个字母分别表示油墨的颜色，分别为黑色(K)或黄色(Y)。

表III

如表III所示的数据可以看出，黑色/黄色油墨组PKS4/PYS1(高动态表面张力黑色/低动态表面张力黄色)和PKS1/PYS4(低动态表面张力黑色/高动态表面张力黄色)分别在此实验中表现出最佳和最差的相对渗墨性能，表明随着油墨颜色从深色变化浅色的从高到低的动态表面张力梯度提供了更佳的可见渗墨控制/优化(较低的数值表明较低的可见渗墨)。

图3是表示用包含以下组分的表面活性剂试剂包制备的液体的相对动态和静态表面张力的图：(A)Zonyl FSO，(B)Tergitol 15-S-9/15-S-7+Zonyl FSO，(C)Surfynol 440/CT211+Zonyl FSO和(D)surfynol CT211+Zonyl FSO。从图3中可以看出，碳氟表面活性剂Zonyl FSO具有相对极高的动态表面张力，但非常低的静态表面张力。与Zonyl FSO相比，烃表面活性剂具有较平的曲线，但是，包含依据本发明的表面活性剂试剂包的载色体在它们的动态表面张力之间表现出足够的差异，以有效的降低印刷的颜色之间的渗墨现象。

在另一组实验中，配制具有表IV所示的烃表面活性剂试剂包(加上ZonylFSO)的油墨，如上所述评价渗墨性能：黑色、中灰色和浅灰色油墨包含Tergitol15-S-9/15-S-7+Zonyl FSO(B)；青色、浅青色、品红色和浅品红色油墨包含Surfynol 440/CT211+Zonyl FSO(C)，黄色油墨和性能增强液体包含surfynolCT211+Zonyl FSO(D)。

依据上述油墨配制的油墨组对于使用各种配制的油墨的组合产生的诊断靶表现出极佳的渗墨性能(例如-2)。

表IV

注：

*¹各油墨代码中的第一个字母表示浅(L)、中(M)或深(D)密度；而第二个字母表示油墨的颜色，分别为品红色(M)、青色(C)、黑色(K)、灰色(G)和黄色(Y)。

从图4可以看出，用依据表IV的表面活性剂试剂包配制的油墨在它们的动态表面张力之间表现出足够的差异，以有效地降低印刷的颜色之间的渗墨现象。

通过比较，在另一组实验中，用表V所示的烃表面活性剂试剂包(加上Zonyl FSO))配制油墨，如上所述评价渗墨性能。依据上述油墨配制的油墨组对于使用各种配制的油墨的组合产生的诊断靶表现出极差的渗墨性能(例如+2)。可以发现，这组配制中的油墨不具有必需的动态表面张力差异。

表V

注：

虽然在本发明中已经说明和描述了本发明的特定形式，但是显然可以对本发明进行各种修改和改进。而且本发明实施方式的各个特征可能显示在一些附图中而没有显示在其它附图中，但是本领域技术人员将认识到本发明一个实施方式的各个特征可以与其它实施方式的任何或全部特征组合。因此，不旨在将本发明限于所说明的具体实施方式。本发明在现有技术允许的最大范围内受所附权利要求的范围的限定。

当“元件”、“构件”、“组件”、“装置”、“部件”、“部分”、“步骤”、“方法”和类似的词语用于本发明时，不应解释为援引35U.S.C.§112(6)的条款，除非以下权利要求明确地根据特定的功能而不是具体的结构使用术语“方法”，或者根据特特定的功能而不是具体的动作使用术语“步骤”。因此，本发明仅受所附权利要求限定。本发明中引用的所有专利和专利申请的全部内容通过参考结合于此。

Claims

1.一种喷墨油墨组，其包含：

a.多种油墨，其至少包括第一油墨和第二油墨，各种油墨都包含水性载色体；

b.分散在第一油墨中的第一着色剂，所述第一油墨具有预定的动态表面张力；和

c.分散在第二油墨中的不同于第一着色剂的第二着色剂，所述第二着色剂比第一油墨深，具有比第一油墨的动态表面张力更大的预定的动态表面张力。

2.如权利要求1所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述第一和第二油墨各自独立地包括一种表面活性剂试剂包，该表面活性剂试剂包包含至少一种碳氟表面活性剂和至少一种烃表面活性剂。

3.如权利要求2所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述油墨组包含青色、品红色、黄色和黑色油墨；所述黑色和黄色油墨分别具有最高和最低相对动态表面张力。

4.如权利要求2或3所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述碳氟表面活性剂和烃表面活性剂各自独立地是非离子型、阴离子型、阳离子型或两性的表面活性剂。

5.如权利要求4所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述碳氟表面活性剂和烃表面活性剂是非离子型的。

6.如权利要求2、3、4或5中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述碳氟表面活性剂具有通式(R_fQ)_nA；式中R_f是具有6-22个碳原子的全氟烷基；Q是能连接R_f基和A基的二价桥连基；A是水溶性基团；n是1或2。

7.如权利要求2、3、4或5中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，碳氟表面活性剂是符合通式R_fCH₂CH₂O(CH₂CH₂O)_xH的乙氧基化的非离子型碳氟表面活性剂，式中R_f是F(CF₂CF₂)_y，x是0至约15，y是1至约7。

8.如权利要求2、3、4或5中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述碳氟表面活性剂至少部分地由基于氧杂环丁烷化学制备的聚合物形成，其通式如下且包含侧链全氟烷基R_f

9.如权利要求2、3、4、5或8中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述碳氟表面活性剂由至少一种聚合物材料形成，该聚合物材料具有至少一个极性基和至少一个包含R_f基的侧链基，所述聚合物材料含有至少2个重复单元，

其中各至少一个极性基独立地选自阴离子-抗衡离子；阳离子-抗衡离子；两性基和非离子性基；

其中各R_f基独立地选自：具有约1-7个碳原子的氟化的直链烷基；最长链具有约1-7个碳原子的氟化支链烷基，其中各支链独立地含有约1-3个碳原子；其中各R_f，无论是直链或支链的，都具有至少一个碳原子与至少一个氟原子连接；

其中各R_f基独立地有至少10％的非碳原子是氟原子，其余的非碳原子独立地选自H、I、Cl和Br。

10.如权利要求2至9中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述烃表面活性剂选自：环氧丙烷、环氧乙烷和乙二胺的四官能嵌段共聚物；烷基聚环氧乙烷；多乙氧基化的醇和酯；乙炔型聚环氧乙烷；乙氧基化的乙炔型聚环氧乙烷；乙氧基化的乙炔型二醇；烷基苯基聚环氧乙烷；辛基苯氧基多乙氧基乙醇；磺基丁二酸二辛酯；烷芳基磺酸酯异丙胺盐；N-辛基-2-吡咯烷酮；十三烷醇的环氧乙烷加合物；和它们的组合。

11.如权利要求10所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述烃表面活性剂选自烷基聚环氧乙烷和乙氧基化的乙炔型聚环氧乙烷、和它们的组合。

12.如权利要求10所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述烃表面活性剂选自Tergitol 15-S-9、Tergitol 15-S-7、Surfynol 440、Surfynol CT211、和它们的组合。

13.如权利要求12所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述油墨组包含黄色、青色、品红色和黑色油墨；其中用于青色和品红色、黄色、和黑色油墨的表面活性剂试剂包分别包含Surfynol CT211、Surfynol 440和Surfynol CT211、和Tergitol 15-S-9和Tergitol 15-S-7。

14.如权利要求13所述的喷墨油墨组，其特征在于，用于各油墨的表面活性剂试剂包还包含Zonyl FSO。

15.如权利要求1至14中任一项所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述第一油墨和第二油墨之间的动态表面张力差异约为1-6达因/厘米，约为2-6达因/厘米，或约为2-5达因/厘米。

16.一种配制用作喷墨油墨组的一部分的喷墨油墨，其包含第一油墨，该第一油墨包含：

a.第一水性载色体；

b.至少一种分散在第一载色体中的第一着色剂，所述第一油墨具有预定的动态表面张力；所述第一油墨配制与第二油墨一起使用，所述第二油墨包含第二水性载色体、至少一种分散在第二油墨载色体中的不同于至少一种第一着色剂的第二着色剂；其中所述第二油墨的预定动态表面张力与所述第一油墨的动态表面张力不同；其中一种油墨比另一种油墨深，且其动态表面张力比另一种油墨高。

17.如权利要求16所述的喷墨油墨，其特征在于，根据权利要求2至15中任一项所述配制第一和第二油墨。

18.一种使用喷墨打印机提高渗墨性能的方法，其包括：

a.喷射至少一滴第一喷墨油墨，所述第一喷墨油墨包含第一水性载色体和至少一种分散在所述第一载色体中的第一着色剂，所述第一油墨具有预定的动态表面张力；

b.喷射至少一滴第二喷墨油墨，所述第二喷墨油墨包含第二水性载色体和至少一种分散在所述第二载色体中的不同于所述至少一种第一着色剂的第二着色剂，所述第二油墨比所述第一油墨深，所述第二油墨的预定的动态表面张力比所述第一油墨高。

19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，依据如权利要求2至15中任一项所述配制第一和第二油墨。