CN102741368B - 定影液组合物及包含其的喷墨油墨组 - Google Patents
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Abstract
用于喷墨印刷的定影液组合物及包含其的油墨组。公开的一个实施例的定影液组合物包含至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐、和用于将所述组合物的pH调节为约5.0至约7.0之间的pH的酸。油墨组的公开的实施例至少包含，含分散于油墨载剂中的着色剂和所述定影液的油墨组合物。
Description
背景技术
喷墨技术除了家用和办公室使用，已经将其应用扩大到高速、商业和工业印刷。该技术是无压印刷方法，其中电子信号控制和指示可沉积到各种各样的基板上的墨滴和墨水流。目前喷墨印刷技术包括通过热喷、压电式压力或震动促使油墨滴穿过小喷嘴到介质的表面。
喷墨印刷成为在各种介质，尤其是纸的表面上记录图像的流行的方式有几个原因。一些原因包含低的打印机噪音、高速记载能力、高品质和彩色记载。此外，消费者可以相对低的价格获得这些好处。然而，虽然喷墨印刷取得了巨大的改进，伴随这个改进，消费者在例如高速、更高分辨率、全色图像形成、增加的稳定性和更永久的图像等方面的需求增加。
喷墨油墨组用于彩色喷墨印刷系统。油墨组通常包含多个不同颜色的油墨、通常4种、6种或8种颜色的组（例如，青色、品红色、黄色和/或黑色的一种或多种颜色），并且可进一步包含图像固定/定影液。定影液通常在油墨建立（established）在印刷介质表面之前或之后涂覆。定影液为基本上无色的液体，与着色剂和/或油墨的聚合组分反应从而沉淀油墨或将油墨固定到打印介质的表面。
所沉淀的着色剂在介质表面上沉积，导致图像品质属性，例如光密度和色度的增强。耐久属性如耐水性和高亮油迹（smear）也受益于该活性油墨化学性质。虽然目前可得到几个合适的含定影液的油墨组，仍然希望得到其改进以配制能在印刷介质表面形成更高质量印刷图像而不会损坏包含其的印刷头的更耐久和更可靠的油墨。
附图说明
为了更好地理解本公开，下面将参考附图，仅通过非限制性实施例说明一些实施方式，其中：
图1为根据本公开的实施方式的定影液组合物在不同pH值下可溶解的丙酸钙盐的量的图表。
具体实施方式
在公开和说明本发明的具体实施方式之前，应理解本公开不限于此处所公开的具体的工艺和材料等，而是在某种程度上可变化。也应理解，由于本发明的范围仅由所附权利要求及其等价方式限定，此处使用的术语仅用于说明具体的实施方式，而不是旨在限制。在说明和要求该示例性组合物和方法时，将使用下面的术语：除非文中另外明确规定，单数形式“一个（a）”、“一个（an）”和“所述（the）”包含复数的指代。因此，例如，提及“颜料”包含提及一种或多种这样的材料。浓度、数量和其它数字的数据这里可以范围的形式呈现。应理解这样的范围形式仅为了方便和简洁而使用，应灵活地解释为不仅包括如范围的界限所明确说明的数值，还包括在该范围内包含的所有单个的数值或子范围，就如同每个数值和子范围都被明确地说明一样。例如，近似1wt%至约20wt%的重量范围应解释为不仅包含明确说明的1wt%至约20wt%的浓度界限，还包括单个浓度，例如2wt%、3wt%、4wt%及子范围例如5wt%至15wt%、10wt%至20wt%等。这里wt%是指重量百分比。除非另外说明，所有百分比都为重量百分比。
如此处所用，“图像”是指记号、标记、符号、图形、指示和/或用可见或不可见油墨组合物沉积到材料或基质上的外观。图像的实例可包含字符、词、数字、文字数字符号、标点、文字、线条、下划线、加亮区等。如此处所用，“喷墨图形”是指通过使用喷墨装置和/或喷墨油墨产生的图像。
在一些实施方式中，本公开涉及喷墨定影液组合物，包含：至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和约7.0之间的pH的酸。
在一些实施方式中，本公开涉及一种喷墨油墨组，所述喷墨油墨组包括：至少包含分散在油墨载剂中的着色剂的喷墨油墨组合物和定影液，所述定影液包含：至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和约7.0之间的pH的酸。
此外，本公开涉及一种用于印刷耐久喷墨图像的系统，所述系统包括：包含如此处说明的定影液组合物的第一喷墨笔，和一个或几个包含喷墨油墨组合物的连续喷墨笔，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。
在另一些其它实施方式中，本公开涉及一种用于将耐久喷墨图像印刷到基质的方法，所述方法包括：喷射定影液组合物到基质，然后至少将喷墨油墨组合物喷射到所述基质上，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。该方法中，所述喷墨油墨组合物套印所述定影液组合物。所述定影液组合物包括：至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和7.0之间的pH的酸。
未与任何理论相联系，认为在将定影液组合物与喷墨油墨组合物套印到基质上后，或换言之，当油墨和定影液在介质表面接触时，实现了油墨着色剂的很有效的碰撞（crashing），并且几乎所有的着色剂都沉积在介质的表面，而非渗透介质并沉积在表面下面。同时，定影剂载剂一旦与油墨载剂混合就变得高度润湿，并且混合载剂很快地渗透介质，把着色剂留在后面。
在该喷墨印刷方法中，定影液和喷墨油墨组合物的结合形成了提供高质量的和耐久的喷墨图像印刷的系统和方法。本公开定影液的使用导致图像质量属性（例如，光密度、色度和耐久性）的增强。此外，所述定影液组合物在喷墨印刷系统中使用时，提供良好的图像品质而不会不利地影响喷墨机构可靠性。实际上，已经发现定影液未表现对包含其的印刷头的损害并且显示出对喷墨系统和喷墨笔的低腐蚀性。
所述“固定液”“定影液”包含水性载剂和有效量的一种或多种定影剂。定影剂为引起着色剂溶解度或稳定性变化和将着色剂固定在印刷图像中的位置中的成分。“有效量”的定影剂为，与被未固定的印刷相比，有效至达到改善印刷品质，例如减少的删除线和扩散，增加的光密度(OD)、色度、边缘清晰度，和改善的滴落和涂色牢度。定影液为高扩散、快渗透和干燥的目的而配制。表面张力可小于约45mN/m。
在一些实施方式中，喷墨定影液包含至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和7.0之间的pH的酸。
在一些其它实施方式中，喷墨定影液包含至多约1.5wt%的表面活性剂，约1wt%至约20wt%的湿润剂，约3wt%至约16wt%的选自由丙酸钙盐、醋酸钙盐或丁酸钙盐组成的组中的定影剂和用于将所述组合物的pH调节为约5.0至约7.0之间的pH的酸。
在另一些其它实施方式中，所述喷墨定影液组合物包括至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约6wt%至约7wt%的丙酸钙和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和7.0之间的pH的甲磺酸。
在一些实施方式中，本公开的定影液改善了介质上印刷油墨的印刷品质和耐久性，即，增强了油墨的耐水性、耐污点性和/或耐光性，而不腐蚀容纳其的印刷头或笔。
在一些实施方式中，喷墨定影液组合物包含定影剂，所述定影剂为金属羧酸盐。对于金属羧酸盐，此处是指由多价金属离子和羧酸离子组成的金属盐。
定影液组合物的示例性实例包含多价金属羧酸盐。这样的多价金属选自由二价金属离子，例如Ca2+、Mg2+和Cu2+，及三价金属离子，例如Al3+、La3+或Fe3+组成的组中。在一些实施方式中，所述金属为Ca2+。
作为实例，羧酸盐离子为具有1至6个碳原子的脂族一元羧酸。作为其它实例，羧酸盐离子包括醋酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸、异戊酸、特戊酸和己酸。在更具体的实施例中，羧酸离子为醋酸、丙酸或丁酸。
在一些实施方式中，定影剂选自由丙酸钙、醋酸钙或丁酸钙组成的组。在其它实施方式中，定影剂为丙酸钙。
在一些实施方式中，定影液组合物中定影剂的含量为定影液组合物总重的约3wt%至约16wt%。在其它一些实施方式中，定影剂的含量为定影液组合物总重的约5wt%至约10wt%。在另一些其它实施方式中，定影剂的含量为定影液组合物总重的约6wt%至约7wt%。在其它一些实施方式中，定影剂的含量为定影液组合物总重的约6.5wt%。
在一些实施方式中，定影液包含酸。可选择任何合适的酸。在一些实施方式中，将强酸（即在水中完全离子化的酸）加到定影液组合物。这样的酸的非限制性例子包含甲磺酸、盐酸、硝酸、氢溴酸、硫酸、高氯酸、氢碘酸、三氟乙酸和/或它们的组合。在一些实施方式中，酸为甲磺酸。酸有助于调节定影液组合物的pH。在一些实施方式中，定影液组合物的pH在约5.0和约7.0之间。在其它一些实施方式中，定影液组合物的pH在约5.7和约6.3之间。在另一些其它实施方式中，定影液组合物的pH为约6。
在一些实施方式中，定影剂配方在配制中将不形成或形成小于0.5%的酸蒸汽（挥发性有机酸）。在其它一些实施方式中，将定影液组合物的pH调节到可避免定影液组合物包含大于0.5wt%的挥发性有机酸的合适范围内。
在一些实施方式中，定影液包含表面活性剂。合适的表面活性剂的非限制性实例包括非离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和它们的组合。在一些实施例中，表面活性剂为非离子表面活性剂。在一些其它实施方式中，表面活性剂为选自由非离子含氟表面活性剂、非离子乙炔二醇表面活性剂、非离子乙氧基乙醇表面活性剂和它们的组合组成的组中的非离子表面活性剂。在非限制性实施例中，定影液组合物包含非离子乙氧基乙醇表面活性剂。
定影液的配方中可使用几个可商购的非离子表面活性剂，其实例包含例如来自Dow Chemical制造的系列（例如）的乙氧基乙醇；来自由Air Products and Chemicals有限公司制造的系列（例如440和）的表面活性剂；例如来自E.I.DuPont de Nemours and Company制造的系列（例如和表面活性剂）的氟化的表面活性剂；Omnova制造的氟化的非离子表面活性剂（例如PF159非离子表面活性剂）；或它们的组合。可用于定影液中的合适的阳离子表面活性剂包括长链胺和/或它们的盐、丙烯酸化二胺、聚胺和/或它们的盐、季铵盐、聚环氧乙烷化长链胺、季铵化聚环氧乙烷化长链胺和/或它们的组合。
在一些实施方式中，定影液中表面活性剂的含量为至多约1.5重量百分比(wt%)。作为非限制性实施例，表面活性剂的含量在约0.1wt%至约1wt%的范围内。在另一个非限制性实施例中，表面活性剂的含量在约0.2wt%至约0.6wt%的范围内。
在一些实施方式中，本公开的定影液包含保湿剂。作为“保湿剂”，此处是指任何被用作润湿或湿润剂的底物。未与任何理论相联系，保湿剂将定影剂水含量保持在窄的范围而与湿度波动无关，从而通常被添加以防止窄喷墨笔喷嘴的结垢。
保湿剂为高沸点易混溶于水的有机化合物，例如多元醇、氨基化合物或聚醚。在一些实施方式中，保湿剂可溶于水。适于该目的的实例性的水溶性保湿剂包含而不限于杂环酮（例如2-吡咯烷酮、N-甲基-吡咯-2-酮（N-methyl-pyrrolid-2-one）、1,3–二甲基-咪唑-2-酮（2-dimethyl-imidazolid-2-one）、辛基-吡咯烷酮等），二醇（例如乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇等），丙三醇；和二醇(例如丁二醇、戊二醇和己二醇等)。具体实例包含二乙二醇、四乙二醇、三乙二醇、丙三醇和2-吡咯烷酮（2-pyrrolidinone）。在一些实施方式中，湿润剂为四乙二醇。
湿润剂的总浓度可在定影液总重的约1wt%至约20wt%的范围内；在其它实施方式中，在约3wt%至约17wt%的范围，在另一个实施方式中，在约5wt%至约15wt%的范围。
在一些实施方式中，本公开的定影液包含水性载剂。如此处定义，术语“水性载剂”是指含定影剂以形成定影液的水性混合物。合适的水性载剂成分的实例包含而不限于水、共溶剂、表面活性剂、添加剂（防腐蚀剂，盐等）和/或它们的组合。
在一些实施方式中，水性载剂包含水溶性有机共溶剂、表面活性剂和水。水溶性有机共溶剂的非限制性实例包含2-乙基-2-羟甲基-1,3-丙二醇、丙三醇丙氧基化物、三丙二醇、l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、l-(2-羟乙基)-2-咪唑啉酮和/或它们的组合。
一种或多种添加剂同样可被加入到定影剂组合物的任一实施方式中。如此处所用，术语“添加剂”是指促使增强液体的性能、环境效果、美学效果或其它相似的性能的液体的成分。合适的添加剂的实例包含抗微生物剂、掩蔽剂、螯合剂、抗腐蚀剂、标记染料（例如可见、紫外线、红外线、荧光等）、和/或类似物、和/或它们的组合。在一些实施方式中，定影剂包含抗腐蚀剂，例如和可从PMC SpecialtiesGroup股份有限公司商购的羧基苯并三唑。在其它实施方式中，定影剂中添加剂的含量在约0.01wt%至约1wt%的范围内。应理解存在的添加剂的量的上限至少部分取决于所用的添加剂、对图像的影响、其溶解度、对笔功能的影响和/或它们的组合。在一些实施方式中，存在约0.10wt%的添加剂。在另一个实施方式中，不含添加剂。
如此处公开，喷墨油墨组包含前述定影液组合物和具有着色剂分散在或溶解于油墨载剂中的油墨的一些实施方式。在一些实施方式中，喷墨油墨组至少包含含分散于油墨载剂中的着色剂的喷墨油墨组合物和定影液，所述定影液包含至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和7.0之间的pH的酸。
应理解具有定影剂的油墨组可包含任何数量的彩色油墨。此外，可使用任何期望的彩色油墨的组合。例如，每个彩色油墨组合物可具有不同的颜色，或者两种或更多种油墨可为同种颜色的不同色度（例如浅品红色和深品红色油墨）。在一些实施方式中，喷墨油墨组包含四种不同的彩色油墨：黑色油墨、黄色油墨、青色油墨和品红色油墨。在另一个实施方式中，油墨组包含选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨、绿色油墨、和/或它们的组合的任意期望数量的油墨。在一些实施方式中，喷墨油墨组包含如此处所述的定影液，并且包含选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨、绿色油墨的喷墨油墨组合物，其中，油墨组进一步包含选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨和绿色油墨的至少一种其它油墨。
将定影剂和至少一种油墨合并入油墨组。在一些实施方式中，油墨组包含定影剂/定影液的一些实施方式,和任意数量的油墨，全部放入单独的笔中。用于油墨组的合适的笔的配置的非限制性实例包含单独的笔、双腔室笔、三腔室笔、砖状头(brickheads)、和/或类似物、和/或它们的组合。
作为实例，喷墨油墨组为用于印刷耐久喷墨图像的印刷系统的一部分。所述印刷系统包含含定影剂组合物的第一喷墨笔，所述定影液组合物包括至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0和约7.0之间的pH的酸；和包含一个或几个包含喷墨油墨组合物的连续喷墨笔，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。在一个实例中，喷墨笔为热喷墨笔。
一些实例中，印刷系统包含含定影剂组合物的第一喷墨笔和四个不同的分别包含黑色、青色、品红色和黄色喷墨油墨组合物的连续喷墨笔。
除了包含黑色和彩色油墨，还包含本公开所中的定影剂组合物的油墨组和油墨印刷系统呈现出优异的印刷性能和图形特性，并且，此外，具有对金属（例如钢和铝）的低腐蚀性。油墨组和油墨印刷系统从而具有对喷墨笔和印刷头的降低的腐蚀性。
在一些实施方式中，本公开涉及包含喷墨油墨组合物的喷墨油墨组，该喷墨油墨组合物包含分散于油墨载剂中的着色剂和如上所述的定影液组合物。在一些实施方式中，喷墨油墨组合物包含现有技术中熟知的一种或多种着色剂、水性载剂，和可选择地其它成分，例如表面活性剂、分散剂、粘合剂和/或其它添加剂和佐剂。在一些实施方式中，在如上面定义的喷墨油墨组中，着色剂选自黄色着色剂、品红色着色剂、青色着色剂和黑色着色剂，并且油墨载剂包含：含量在约1wt%至约25wt%范围内的至少一种溶剂、含量在约0.1wt%至约8wt%范围内的至少一种表面活性剂；含量在约0.1wt%至约4wt%范围内的至少一种聚合物；含量为至多约0.2wt%的至少一种添加剂；和水。
每个油墨的着色剂选自颜料、染料或它们的组合。一些实施方式中，油墨包含作为着色剂的颜料。如此处所用，“颜料”是指在使用其的液体载剂中基本不溶的着色剂颗粒。颜料可用单独的分散剂分散，或具有连接于其表面的分散剂而自分散。如此处所用，“自分散”通常是指用分散剂官能化的颜料，例如通过将分散剂化学连接于颜料的表面。分散剂可为小分子、聚合物或低聚物。颜料同时包含自分散颜料和被分散的颜料，例如被没有共价连接到其表面的单独的分散剂分散的颜料。在一个实施方式中，颜料非自分散，并且可将分散助剂加入到载剂中。在另一个实施方式中，颜料为可自分散，并且被改性以包含至少一个化学连接至其的聚合物。
在一些实施方式中，用于青色和/或品红色油墨的着色剂为颜料和染料的组合。用于青色和品红色着色剂的颜料/或染料可选自几个可商购的颜料/或染料。用于青色着色剂的合适颜料的非限制性实例包含颜料蓝1、颜料蓝2、颜料蓝3、颜料15:3、颜料15:4、颜料16、颜料蓝22、瓮蓝4、瓮蓝6、和/或类似物、和/或它们的组合。用于青色着色剂的合适染料的非限制性实例包含但不限于三苯甲烷染料，例如酸性蓝9和酸性蓝7；和酞菁染料，例如直接蓝199。用于品红色着色剂的合适颜料的非限制性实例包含颜料红5、颜料红7、颜料红12、颜料红48、颜料红48、颜料红57、颜料红112、颜料红122、和/或类似物、和/或它们的组合。用于品红色着色剂的合适染料的非限制性实例包含但不限于氧杂蒽染料，例如，酸性红52、酸性红289、γ-酸染料、H-酸染料、和/或它们的组合。
在其它实施方式中，用于黑色和/或黄色油墨的着色剂为染料或颜料。用于黑色着色剂的合适的染料的实例包括而不限于例如活性黑31和活性黑8的水溶性金属配合物偶氮染料、例如直接黑19、直接黑195和直接黑168的水溶性多偶氮染料和例如可溶性硫化黑1的水溶性硫化染料。例如碳黑或碳黑衍生物的材料为用于黑色油墨的合适的颜料的非限制性实例。
用于黄色着色剂的合适的颜料的实例包含但不限于AY-17、AY-23、DY-132、Y-104和/或它们的组合。PY-74为用于黄色油墨的合适的颜料的非限制性实例。
应理解，油墨组中一种或多种油墨可包含基本上相同的着色剂和/或基本上相同的油墨载剂配方。在实例中，油墨组包含黄色油墨、青色油墨和品红色油墨，其中的每个具有基本相同的油墨载剂配方。
在一些实施方式中，各油墨组合物中着色剂的含量在约2.75wt%至约4.5wt%的范围内。然而，应理解根据需要着色剂装载可更多或更少。
每个着色剂或着色剂的组合与各自单独的油墨载剂结合以形成一种或多种油墨组的油墨。如此处定义，“油墨载剂”是指其中含着色剂以形成油墨的载剂。各种油墨载剂可与油墨、油墨组和根据此处公开的实施方式的方法一起使用。用于油墨载剂的合适的成分的非限制性实例包含水溶性聚合物、阴离子型聚合物、表面活性剂、溶剂、共溶剂、缓冲液、抗微生物剂、掩蔽剂、粘度调节剂、表面活性剂、螯合剂、树脂和/或水，和/或它们的组合。
用于油墨载剂的合适的溶剂包含而不限于聚氧乙基甘油醚、三丙二醇、丁二醇、l-(2-羟乙基)-2-咪唑烷酮、l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮、1,6-己二醇、1,2,6-己三醇、三羟甲基丙烷、二丙二醇、DHE(Lonza Inc.,FairlawnNJ)和/或它们的组合。与其中至少具有胺-N-氧化物的定影剂和其中的酸共同使用的油墨可包含一种或多种下面溶剂：乙二醇、二乙二醇、三乙二醇或1-丙氧基-2-丙醇。在非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约1wt%至约25wt%的范围内。在另一个非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约5wt%至约20wt%的范围内。在再一个非限制性实例中，溶剂在油墨载剂中的含量在约8wt%至约18wt%的范围内。所用的溶剂的量和类型至少部分取决于期望的油墨性质。因而，量可根据需要改变。在一些实施方式中，在一种或多种彩色油墨的油墨载剂中使用单一溶剂。这样的溶剂的实例包括而不限于三丙二醇、丁醇或l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮。在其它实施方式中，油墨包含两种或更多种先前列出的溶剂的混合物。
作为非限制性实例，青色、品红色、黄色和黑色油墨包含DHE和l-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮的混合物。在一些实施方式中，溶剂混合物的总重量百分比在约7wt%至约22wt%的范围内。在其它实施方式中，溶剂混合物的总重量百分比在约12wt%至约17wt%的范围内。在另一些实施方式中，溶剂混合物的总重量百分比在约6wt%至约15wt%的范围内。
用于油墨载剂的表面活性剂通常为非离子型或阴离子型。合适的非离子型表面活性剂包括但不限于乙氧基化的醇、氟化的表面活性剂、2-二甘醇表面活性剂和/或其组合。除了上下文中提供的用于定影剂的水性载剂的表面活性剂（如），非离子型表面活性的具体实例包含来自Air Products and Chemicals股份有限公司制造的系列（例如CT211和SEF）表面活性剂。
用于油墨载剂合适的阴离子型表面活性剂的非限制性实例包含那些由位于Midland,MI的Dow Chemical公司制造的系列（例如8390）阴离子型表面活性剂或E.I.DuPont de Nemours and Company制造的阴离子型表面活性剂（例如FSA）；磷酯型表面活性剂，包括都由Middlebury Connecticut的Witco公司生产的系列和系列的表面活性剂、由位于德国法兰克福的Clariant股份有限公司制造的系列表面活性剂、由密苏里州堪萨斯市的Cook Composites and Polymers公司制造的系列表面活性剂、由KaoSpecialties Americas LLC,High Point、Nalco制造的系列表面活性剂、由新泽西州爱迪生的Croda股份有限公司制造的系列表面活性剂和都由DeForest Enterprises Inc.,Boca Raton,FL制造的系列和DePHOS系列表面活性剂；烷基硫酸盐（例如十二烷基硫酸盐）；烷基醚硫酸盐（例如十二烷基醚硫酸钠）；N-十二烷基酰肌氨酸盐;十二烷基苯磺酸盐;和/或它们的组合。在一些实施方式中，油墨载剂包含含量至多8wt%的一种或多种表面活性剂，其它非限制性实例包含约0.1wt%至约6wt%和约1.2wt%至约2wt%。
在一些实施方式中，油墨载剂包含至少一种含量在约0.01wt%至约4wt%范围内的聚合物。在其它实施方式中，油墨载剂包含至少一种含量在约0.1wt%至约1.5wt%范围内的聚合物。用于油墨载剂的聚合物通常可水溶，并且可选自那些苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物、聚苯乙烯-丙烯酸共聚物、聚氨酯、和/或其它水溶性聚合物粘合剂、和/或它们的组合的盐。合适的聚氨酯的非限制性实例包含可商购自位于日本大阪的Dainippon Ink&Chem.股份有限公司(DIC)的那些聚氨酯。
作为非限制性实例，一类适于用在油墨中的聚合物粘合剂包含苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐。苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐在其结构中至少包含苯乙烯骨架和苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物盐的骨架。其还可包含衍生自在其结构中具有另一个不饱和基团，例如(甲基)丙烯酸酯的骨架的单体。合适的苯乙烯-(甲基)丙烯酸共聚物非限制性实例可商购并且可选自位于FlorhamPark，NJ的BASF公司制造的系列（例如586和683）；位于Exton，PA的Sartomer制造的SMA-1000Na和SMA-1440K；位于Wallingford,CT的BYK Chemicals制造的Disperbyk 190；位于日本的Gifu Shellac制造的聚苯乙烯-丙烯酸聚合物；或它们的组合。
添加剂同样可并入用于油墨的油墨载剂的实施方式中。作为非限制性实例，例如GXL的杀菌剂可被加到油墨中以防止油墨中细菌的生长。其它合适的添加剂包括而不限于缓冲液、抗微生物剂、掩蔽剂、螯合剂或类似物，或它们的组合。在一些实施方式中，油墨载剂包含一种或多种含量在约0.1wt%至约0.5wt%范围内的添加剂。在其它实施方式中，不含添加剂。
通常通过结合溶剂、表面活性剂、任意添加剂和水并将pH调节到碱性pH制备油墨。在一些实施方式中，彩色墨水的pH在约8至约11的范围内。在其它实施方式中，彩色墨水的pH在约8.5至约9.5的范围内。随后加入着色剂和聚合物以形成油墨组合物。
将耐久喷墨图像印刷到基质的示例性方法法包括：首先，将定影剂组合物喷射到基质，所述定影液组合物包含至多约1.5wt%的表面活性剂、约1wt%至约20wt%的湿润剂、约3wt%至约16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐和用于将所述组合物的pH调节为约5.0至约7.0之间的pH的酸。然后将喷墨油墨组合物喷射到所述基质上，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂，其中，所述喷墨油墨组合物套印所述定影液组合物。在一些其它实施方式中，喷射步骤通过使用热喷墨笔完成。
在一些实施方式中，在基质的至少一部分上建立（established）油墨组合物以形成图像。在油墨组合物下面、油墨组合物上面或它们的组合上建立定影剂。在一些实施方式中，定影剂建立在油墨组合物下面。定影剂和/或油墨组合物的用量至少部分依赖于期望形成的图像。
作为示例性实例，基质为纸（其非限制性实例包含普通复印纸或其中含回收纤维的纸）、卷状的普通胶版印刷纸或相纸和/或它们的组合。在一些实施方式中，基材具有沿基本全长在约0.025mm至约0.5mm的范围内的厚度。
合适的喷墨印刷技术的非限制性实例包含微液滴喷墨印刷(drop-on-demand inkjetprinting)，其涵盖热喷墨印刷和压电喷墨印刷。合适的打印机包括便携式微液滴喷墨打印机（例如手持打印机、可臂固定打印机和可腕固定打印机等），台式微液滴喷墨打印机、页宽阵列微液滴喷墨打印机/复印机、高速生产打印机或它们的组合。
可通过任何可精确地将定影剂涂覆到要印刷的介质表面的方法将定影剂溶液涂覆到介质基材。例如，可将定影剂溶液填入热喷墨笔中，并在有色墨水涂覆之前和/或之后将定影剂涂覆到介质或基材上。作为非限制性实例，可使用HP Business Inkjet2200。
在一些实施方式中，关于此处所述的每个系统、方法和组合物，可配置定影液组合物（并且可选地，喷墨油墨组合物）以从热喷墨结构射出或喷射。
以下实施例说明了目前已知的该组合物、系统和方法的多个实施方式。然而，应理解以下仅为该组合物、系统和方法的原理的应用的示例或说明。本领域技术人员在不违背本公开的精神和范围的情况下可作出许多更改和替代的组合物、系统和方法。所附权利要求书旨在涵盖这样的更改和配置。因此，虽然已经具体说明了该组合物、系统和方法，下面的实施例提供了与目前认为可接受的实施方式相关的进一步的细节。
实施例1-喷墨油墨组合物的制备
根据下表1制备碳黑喷墨油墨组合物。
表1
LEG-1为可从Liponics获得的共溶剂。可从Lonza股份有限公司获得。N-3酸可从Croda股份有限公司获得。FSO为可从Dupont股份有限公司获得的表面活性剂。SEF为可从Air Products获得的表面活性剂。GXL为可从Avecia获得的抗微生物剂。DIC PU3033和DIC为可从Dainippon Ink Chemicals获得的颜料。MLX为可从Rohm和Haas获得的抗微生物剂。15-S-30和15-S-9为可从Dow Chemical获得的表面活性剂。CBT为可从PMC Specialties Group股份有限公司获得的羟基苯并三唑。为可从Chemguard股份有限公司获得的含氟表面活性剂。
实施例2-定影液组合物的制备
根据表2制备喷墨定影剂组合物1至8。所有百分比表示为基于定影液组合物的总重的重量百分比。
表2
结合实施例1中说明的黑色墨水检测定影剂组合物1至8。用Hewlett Packard88-type印刷头在Hewlett Packard多用途普通纸张上建立油墨和定影剂组合物。首先印刷18ng/300dpi的各定影剂配方，然后将48ng/300dpi的黑色油墨印刷到每种印刷的定影剂上。与用实施例1的油墨而没使用定影液组合物的印刷的图像相比，用结合定影液组合物1至8的实施例1的油墨印刷的图像呈现出优异的图像质量和高的光密度。
实施例3-定影剂的溶解度
对实施例2中的表2所述的定影液组合物1评估其在不同pH下的包含水溶性丙酸钙盐的能力。图1为说明在暴露于空气中的喷嘴中钙以碳酸钙的形式开始沉淀以前，在不同的pH下可溶解于定影液组合物中的丙酸钙的量的图表。根据该结果，很明显在pH 6.2，定影液中可存在约16wt%的丙酸钙，而不会触发任何沉淀，而在pH 6.4，该值降到6.37%。
实施例4-定影液组合物的性能
评价不同的定影液组合物A至D的印刷性能和不损坏印刷喷嘴的能力。在下表3中说明定影液配方A至D。组合物A、组合物B和组合物C是比较例。
表3
将定影剂组合物A至D装在4个定影剂模块内。每个模块插入到HP T-300卷筒纸轮转打印机内，在包含具有例如实施例1中说明的配方的碳黑油墨的模块旁边的定影剂槽中。然后，在45分钟内用每个定影剂重复印刷相同的图像序列，并在视觉上监控图片质量。（作为检验程序的一部分，以固定间隔印刷喷嘴的健康图案从而易于在视觉上识别是否有任何喷嘴停止射出或是否有误导的液滴，其意味着部分堵塞的喷嘴）。结果示于表4。
表4
这个检验证明用组合物A、B和D在印刷45分钟后，在黑色笔上没有写错位置或缺少的喷嘴，因而没有图像的退化。然而，用组合物C印刷5分钟后，由于在黑色笔上大量的缺少或写错位置的喷嘴，图像质量很差。这反映了用组合物C（唯一一个包含大于0.5wt%的挥发性有机酸的组合物）印刷5分钟后，黑色油墨模块的喷嘴头显著地损坏的事实。
此外，当随时间重复该顺序时，组合物A和组合物B呈现对印刷头的损坏：组合物A在喷射时在电阻器上形成氧化物层（导致结垢问题），组合物B对笔中的电阻器形成不可逆的腐蚀损坏，组合物C和组合物D未损坏印刷头和/或笔。
实施例5-定影液的选择
如下表5说明，用几种金属盐(6.5wt%)检测表2中的定影液组合物1，下表5概括了使用其它钙盐对与表2中所述的组合物1相似的定影液组合物的可靠性和可加工性上的效果。这些结果显示由于可靠性或可制造性相关的问题，除了金属羧酸盐以外的钙盐不适于用作定影剂。
表5
| 定影剂 | 状况-包含其的组合物的效果 |
| 醋酸钙 | 好 |
| 丙酸钙 | 好 |
| 丁酸钙 | 好 |
| 溴化钙 | 腐蚀电阻器 |
| 碳酸钙 | 不溶 |
| 氯化钙 | 腐蚀电阻器 |
| 柠檬酸钙 | 腐蚀电阻器 |
| 氨腈钙 | 与水反应 |
| 氢化钙 | 与水反应 |
| 磷酸钙 | 不溶 |
| 乳酸钙 | 腐蚀电阻器 |
| 硝酸钙 | 产生结垢问题 |
| 草酸钙 | 不溶 |
| 硫酸钙 | 不溶 |
提供上述说明仅为说明和描述本发明的示例性实施方式。虽然此处描述了特定的实施例方法、组合物、设备和制造的产品，但是本发明涵盖的范围不限于此。相反，本专利字面上或以等价原则包含正好落在权利要求范围内的所有方法、设备和制造的产品。
Claims (15)
1.一种用于喷墨印刷的定影液组合物，包括：
a.至多1.5wt%的表面活性剂，
b.1wt%至20wt%的湿润剂，
c.6.5wt%至16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐，
d.和用于将所述组合物的pH调节为5.0和7.0之间的酸。
2.如权利要求1所述的定影液组合物，其中所述定影剂选自由丙酸钙、醋酸钙和丁酸钙组成的组中。
3.如权利要求1所述的定影液组合物，其中所述定影剂为丙酸钙。
4.如权利要求1所述的定影液组合物，其中，所述定影剂的含量为所述定影液组合物的总重的6.5wt%至10wt%。
5.如权利要求1所述的定影液组合物，其中，所述表面活化剂选自由非离子表面活化剂、阳离子表面活化剂和它们的组合组成的组中。
6.如权利要求1所述的定影液组合物，其中，所述酸选自由甲磺酸、盐酸、硝酸、氢溴酸、硫酸、高氯酸、氢碘酸、三氟乙酸和它们的组合组成的组中。
7.如权利要求1所述的定影液组合物，其中，所述酸为甲磺酸。
8.如权利要求1所述的定影液组合物，其中，所述组合物的pH被调节为5.7至6.3之间的pH。
9.一种喷墨油墨组，所述喷墨油墨组包括：
a.至少，包含分散在油墨载剂中的着色剂的喷墨油墨组合物，
b.和定影液组合物，包含：
i.至多1.5wt%的表面活性剂，
ii.1wt%至20wt%的湿润剂，
iii.6.5wt%至16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐，
iv.和用于将所述组合物的pH调节为5.0和7.0之间的酸。
10.如权利要求9所述的喷墨油墨组，其中，在所述定影液组合物中，所述定影剂选自由丙酸钙、醋酸钙或丁酸钙组成的组中。
11.如权利要求9所述的喷墨油墨组，其中，所述油墨组合物的所述着色剂为分散的聚合物或自分散颜料。
12.如权利要求9所述的喷墨油墨组，其中，所述油墨组合物选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨和绿色油墨，并且，其中所述油墨组进一步包括选自黑色油墨、黄色油墨、青色油墨、品红色油墨、橙色油墨、红色油墨和绿色油墨中的至少一种其它油墨。
13.一种用于印刷耐久喷墨图像的系统，所述系统包括：
a.包含定影液组合物的第一喷墨笔，所述定影液组合物包括：
i.至多1.5wt%的表面活性剂，
ii.1wt%至20wt%的湿润剂，
iii.6.5wt%至16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐，
iv.和用于将所述组合物的pH调节为5.0和7.0之间的酸，
b.和一个或几个包含喷墨油墨组合物的连续喷墨笔，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂。
14.如权利要求13所述的系统，其中，所述第一喷墨笔和连续喷墨笔为热喷墨笔。
15.一种将耐久喷墨图像印刷到基质的方法，所述方法包括：
a.将定影液组合物喷射到基质，所述定影液组合物包括：
i.至多1.5wt%的表面活性剂，
ii.1wt%至20wt%的湿润剂，
iii.6.5wt%至16wt%的作为定影剂的金属羧酸盐，
iv.和用于将所述组合物的pH调节为5.0和7.0之间的酸，
b.然后至少将喷墨油墨组合物喷射到所述基质上，所述喷墨油墨组合物包括水性液体载剂和着色剂，其中，所述喷墨油墨组合物套印所述定影液组合物。
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