CN101679793B - 喷墨油墨组 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了喷墨组、打印机系统、打印方法、以及打印材料。

Description

喷墨油墨组
背景
近年来，喷墨打印系统在办公室和家庭中的应用有了突飞猛进的增长。这种增长可以归因于喷墨打印机成本的大幅下降以及打印分辨率和总体打印质量的实质性改善。尽管打印质量有了大幅度改善，但研发工作还在持续地向着改进喷墨打印件的耐水性进行，因为这方面的性质仍然落后于其它打印技术产生的打印件的性能。对喷墨打印的持续需求导致的结果是需要产生高质量又具备高性能和耐水性的打印件，同时要维持合理的成本。
在喷墨打印中，当精确的墨点图案从称作打印头的墨滴发生装置喷射出来时在打印介质上形成喷墨图像。典型的喷墨打印头具有位于喷嘴板上并附连至喷墨打印头阵列的一个精确成形喷嘴阵列。喷墨打印头阵列包括有一个喷射腔阵列，这个喷射腔阵列经由与一个或多个油墨储槽流体连通来接收液体油墨，包括溶解于或分散于液体载剂中的颜料基油墨和/或染料基油墨。每一个喷射腔都有一个薄膜电阻器，称作喷射电阻器，它和喷嘴相对而设，以便使油墨可以积聚在喷射电阻器和喷嘴之间。在特定喷射电阻器激活之后，一小滴油墨通过喷嘴向着打印介质排出以产生所述图像。
发明内容
简言之，本发明实施方式包括喷墨油墨组、打印机系统、打印方法以及打印材料。其中，一个示例性喷墨油墨组包括：第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和所述第二油墨是不同染料颜色，其中所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的染料：品红色染料、黄色染料、黑色染料，且其中所述染料是SO3H分子重量百分数约为10-27％的磺化非金属化偶氮染料。
其中，一种示例性打印机系统包括：分配系统，其包括基材和至少一个打印头，其中所述基材包括与之相缔合的多价盐，其中多价盐选自第II族金属(碱土金属)、第III族金属(镧系元素)和多价过渡金属，其中所述打印头包括以下所列中的至少一种：喷墨组，其中所述喷墨组包括第一油墨和第二油墨；第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和所述第二油墨是不同染料颜色，其中所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的染料：品红色染料、黄色染料、黑色染料，且其中所述染料是SO3H分子重量百分数约为10-27％的磺化非金属化偶氮染料。
其中，一种示例性打印材料包括：包括与其相缔合的多价盐的基材，其中多价盐选自第II族金属(碱土金属)、第III族金属(镧系元素)和多价过渡金属；以及第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和所述第二油墨是不同染料颜色，其中所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的染料：品红色染料、黄色染料、黑色染料，且其中所述染料是SO3H分子重量百分数约为10-27％的磺化非金属化偶氮染料，其中所述第一油墨和所述第二油墨设置于所述基材上。
其中，一种示例性打印方法包括：提供包括与其相缔合的多价盐的基材，其中多价盐选自第II族金属(碱土金属)、第III族金属(镧系元素)和多价过渡金属；以及提供第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和所述第二油墨是不同染料颜色，其中所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的染料：品红色染料、黄色染料、黑色染料，且其中所述染料是SO3H分子重量百分数约为10-27％的磺化非金属化偶氮染料；以及将所述第一油墨和所述第二油墨设置于所述基材上。
附图简要说明
参照以下附图可以更好地理解本发明的许多方面。附图中的各个组件未必是按比例画的。而且在附图中，几个附图都用相同的附图标记表示相应部件。
图1是打印机系统的一个实施方式。
图2A-2E是结构式为I、II、III、IV和V的黑色染料化合物的实施方式。
图3A-3B是结构式为VI和VII的品红色染料化合物的实施方式。
图4A-4C是结构式为VIII、X、XI的黄色染料化合物的实施方式。
发明详述
现描述喷墨油墨组、包括喷墨组的打印机系统、打印方法、以及打印材料。本发明的实施方式包括具有至少两种油墨的喷墨油墨组，其中每一种油墨包括一种或多种磺化非金属化偶氮染料，该染料中SO3H分子重量百分数约为磺酸形式的染料的10-27％。可以理解，油墨可以包含染料的磺酸形式和磺酸盐形式，可能存在抗衡离子，比如锂、钠、钾、和/或铵。油墨组提高了在喷墨打印介质上的耐水性。喷墨介质包括纸质基材以及与该纸质基材相缔合的多价盐(例如钙盐)，以及可任选的添加剂。无意于受到理论的束缚，但磺化的非金属化偶氮染料中相对较低的SO3H分子重量百分数因降低染料及其与打印介质中所包含的多价盐(例如氯化钙CaCl2)的配合物的溶解度而改善了耐水性。
图1示出一种代表性打印机系统10的框图，该系统包括计算机控制系统12、油墨分配系统14、以及打印介质18。计算机控制系统12包括过程控制系统，其可操作以控制油墨分配系统14。具体地，计算机控制系统12向油墨分配系统14发出指令并控制其在打印介质18上打印字符、符号、照片等。
油墨分配系统14包括但不限于喷墨组、喷墨技术和涂布技术，这些技术将油墨组中的染料分配到打印介质18上。可使用按需喷墨和连续流喷墨技术之类的喷墨技术来分配油墨组中的染料。油墨分配系统14可包括至少一个喷墨打印头系统(例如热喷墨打印头和/或压电喷墨打印头)，其可操作以将染料通过打印头中多个喷嘴中的一个或多个进行分配(例如喷射)。“多个”一词在这里既可以是指一个或多个，也可以是指众多。该打印头系统采用了一个阵列的喷射室，它们与一个或多个染料储罐流体连通，用于接收溶解或分散在液体载剂中的油墨。
术语“基材”、“各打印介质”、“打印介质”、或“喷墨介质”包括纸质基材，包括但不限于木浆纸、合成纸、再生纸、或织物纸。另外，“各打印介质”、“打印介质”、或“喷墨介质”包括与纸质基材相缔合的多价盐。可以使用的金属盐包括但不限于，第II族金属(碱土金属)、第III族金属(镧系金属)、和多价过渡金属。具体地，可以用这些盐来产生的金属阳离子包括但不限于，钙、镁、铜、镍、锌、钡、铁、铝、铬等。盐的阴离子部分可以包括氯离子、乙酸根、苯甲酸根、硝酸根、硫酸根、亚硫酸根、甲苯磺酸根等。在一个实施方式中，氯化钙是一种优选的可以按照本发明的实施方式使用的多价盐。在一个实施方式中，“各打印介质”、“打印介质”、“喷墨介质”包括一种或多种添加剂，比如-但不限于-颜料、粘合剂、淀粉、荧光增白剂、染料、润滑剂、表面活性剂、流变改进剂、交联剂、消泡剂和分散剂。“各打印介质”、“打印介质”、或“喷墨介质”的各个实施方式另见于美国专利申请2006/0228499，其通过引用结合于此。一旦在基材或打印介质上完成了打印(例如，在打印介质的基材上设置了油墨)，基材即被称作“打印材料”。
如上所述，喷墨油墨组包括但不限于两种或更多种油墨，其中每一种油墨包括一种或多种SO3H分子重量百分数约为磺酸形式的染料的约10-27％的磺化的非金属化偶氮染料。在一个实施方式中，喷墨组包括但不限于：第一油墨、第二油墨、和第三油墨，其中各油墨是不同颜色。第一油墨、第二油墨和第三油墨各自的着色剂选自品红色染料、黄色染料或黑色染料。在一个实施方式中，着色剂包括青色染料。各染料都是磺化的非金属化偶氮染料，其SO3H分子重量百分数约为10-27％，约15-27％，或18-27％。
黑色染料可以包括但不限于结构式I(其中X＝H或SO3H)、结构式II(直接黑(Direct Black)171)、结构式III(直接黑19)、结构式IV(直接黑154)、和结构式V的化合物，如图2A-2E所示。品红色染料可以包括但不限于：结构式VI(直接红(Direct Red)253)和结构式VII(直接红23)的化合物，如图3A-3B所示。黄色染料可以包括但不限于：结构式VIII(直接黄(DirectYellow)44)、结构式IX(酸性黄(Acid Yellow)36)、结构式X(直接黄132)的化合物，如图4A-4C所示。结构未知的两种其它耐水性市售染料是富士胶片影像和着色剂公司(FujiFilm Imaging & Colorants)的PRO-JET FastMagenta 2(直接紫(Direct Violet)107)和PRO-JET Fast Yellow 2(直接黄173)。
喷墨组可以包括其它耐水性油墨(例如，染料基油墨和颜料基油墨)。具体地，耐水性油墨可以包括但不限于：耐水性青色染料(例如，富士胶片影像和着色剂公司的直接蓝(Direct Blue)307)。在一个实施方式中，喷墨组可以包括具有下组中的两种或者更多种的油墨：品红色染料、黄色染料、黑色染料、和耐水性青色染料。可以使用耐水性品红色染料、耐水性黄色染料、耐水性黑色染料、耐水性青色染料的组合产生原色油墨、间色油墨和中性色油墨。
应注意，在本发明中，比值、浓度、数量和其它数值可以范围的形式表示。应理解这些范围形式仅仅是为了简便和简洁，应灵活地理解为不仅包括该范围明确限定的数值，还包括在该范围内所有单个数值或包括在该范围内的子范围，就如同各数值和子范围明确地表示出来。例如，“约0.1％至5％”的浓度范围应理解为不仅包括明确表示的约0.1重量％至约5重量％的浓度范围，还包括单个浓度(例如1％、2％、3％和4％)和在所述范围内的子范围(例如0.5％，1.1％，2.2％，3.3％和4.4％)。“约”一词可包括所修饰的数值的±1％、±2％、±3％、±4％、±5％、±6％、±7％、±8％、±9％或±10％，或者更大的范围。另外，短语“约‘x’到‘y’”包括“约‘x’到约‘y’”。
上述实施方式可以进行多种的变化和修改。所有这些变化和修改旨在包括在该说明书和所附权利要求保护的范围内。
实施例1
用下述的油墨载剂(或者本领域已知的另一种载剂)制造油墨。目标是在油墨稀释5000倍时的油墨吸收度达0.28AU。这在一般情况下产生染料负载为约1-7重量％的油墨。在装填笔的过程中，全部油墨经过一个0.2微米的过滤器。
表1
  油墨组分   重量％
  羟乙基-2-吡咯烷酮   6.5
  1，5-戊二醇   2.00
  三羟甲基丙烷   9.00
  Tergitol 15S7   2.00
  2-(N-吗啉代)乙磺酸钠盐 0.20
  pH(用浓硝酸调节)   6.5
对于每种油墨，在目标打印介质上打印一组共四条相互间间隔0.5cm的1.5x0.5cm水平条(例如，带ColorLok的惠普多用途纸(HP MultipurposePaper))。所有打印件任其干燥至少30分钟。将打印件以45度角夹持，同时将100微升去离子水滴在每一组的四个条上。将打印件干燥至少30分钟，此后用分光光度计如GMB(GretagMacBeth)公司的SpectroEye测定滴水前后打印条的颜色变化(ΔE)。ΔE最大值汇总于表2。
表2
染料 ΔE   酸分子量   #SO3H   #CO2H ％SO3H   ％CO2H
  结构式I   1.4   625.58   1.5   2.0   19.4   14.4
  结构式V   2.2   950.89   3.0   0.0   25.6   0.0
  直接红23   1.0   769.76   2.0   0.0   21.1   0.0
  直接红253   4.9   724.73   2.0   0.0   22.4   0.0
  酸性黄36   5.1   353.4   1.0   0.0   22.9   0.0
  直接黄44   6.7   590.57   1.0   1.0   13.7   7.6
  直接黄132   5.0   640.65   2.0   0.0   25.3   0.0
  直接黑154   2.3   765.82   2.0   0.0   21.2   0.0
  直接黑171   1.0   836.81   2.0   1.0   19.4   5.4
  直接黑19   2.2   795.81   2.0   0.0   20.4   0.0

Claims (20)

1.一种喷墨油墨组，其包含：
第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和所述第二油墨是不同染料颜色，其中所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的染料：品红色染料、黄色染料、黑色染料，其中所述染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料，且其中第一和第二油墨中至少一种至少包含品红色染料。
2.如权利要求1所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述染料选自：
Figure FSB00000891249400021
其中X选自H或SO3H。
3.如权利要求1所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述染料选自：
Figure FSB00000891249400031
结构式VI，和
Figure FSB00000891249400032
结构式VII。
4.如权利要求1所述的喷墨油墨组，其特征在于，所述染料选自：
Figure FSB00000891249400041
结构式VIII，
Figure FSB00000891249400042
结构式IX，和
Figure FSB00000891249400043
结构式X。
5.一种打印机系统，其包括：
分配系统，其包括基材和至少一个打印头，
其中，所述基材包括与之相缔合的多价盐，其中所述多价盐选自第II族金属、第III族金属或多价过渡金属，
所述打印头包括以下所列中的至少一种：喷墨组，其中所述喷墨组包括第一油墨和第二油墨；
第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和第二油墨是不同染料颜色，所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的第一染料：品红色染料、黄色染料和黑色染料，其中所述第一染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料，且其中第一和第二油墨中至少一种至少包含品红色染料。
6.如权利要求5所述的打印机系统，其特征在于，所述喷墨组还包括第二染料，该第二染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料。
7.如权利要求5所述的打印机系统，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400051
其中X选自H或SO3H。
8.如权利要求5所述的打印机系统，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400061
结构式VI，和
Figure FSB00000891249400062
结构式VII。
9.如权利要求5所述的打印机系统，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400071
结构式VIII，
Figure FSB00000891249400072
结构式IX，和
Figure FSB00000891249400073
结构式X。
10.一种打印材料，其包括：
基材，其包括与之缔合的多价盐，其中所述多价盐选自第II族金属、第III族金属或多价过渡金属；和
第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和第二油墨是不同染料颜色，所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的第一染料：品红色染料、黄色染料和黑色染料，其中所述第一染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料，且其中第一和第二油墨中至少一种至少包含品红色染料，
其中所述第一油墨和第二油墨设置在基材上。
11.如权利要求10所述的打印材料，其特征在于，所述喷墨组还包括第二染料，该第二染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料。
12.如权利要求10所述的打印材料，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400081
其中X选自H或SO3H。
13.如权利要求10所述的打印材料，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400091
结构式VI，和
Figure FSB00000891249400092
结构式VII。
14.如权利要求10所述的打印材料，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400101
结构式VIII，
Figure FSB00000891249400102
结构式IX，和
Figure FSB00000891249400103
结构式X。
15.如权利要求10所述的打印材料，其特征在于，所述多价盐包括选自下组的金属：钙、镁、铜、镍、锌、钡、铁、铝和铬。
16.一种打印方法，其包括：
提供一种包括与之相缔合的多价盐的基材，其中所述多价盐选自第II族金属、第III族金属或多价过渡金属；
提供第一油墨和第二油墨，其中所述第一油墨和第二油墨是不同染料颜色，所述第一油墨和第二油墨各自包括至少一种选自下组的第一染料：品红色染料、黄色染料和黑色染料，其中所述第一染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料，且其中第一和第二油墨中至少一种至少包含品红色染料；以及
将所述第一油墨和第二油墨设置在所述基材上。
17.如权利要求16所述的打印方法，其特征在于，所述喷墨组还包括第二染料，该第二染料是SO3H分子重量百分数为10-27％的磺化非金属化偶氮染料。
18.如权利要求16所述的打印方法，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400111
其中X选自H或SO3H。
19.如权利要求16所述的打印方法，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400121
结构式VI，和
Figure FSB00000891249400122
结构式VII。
20.如权利要求16所述的打印方法，其特征在于，所述第一染料和第二染料之一选自：
Figure FSB00000891249400131
结构式VIII，
Figure FSB00000891249400132
结构式IX，和
Figure FSB00000891249400133
结构式X。
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