CN1086000C - 借助水相分离实现的喷墨墨水渗色控制 - Google Patents
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Abstract
利用水相分离来减少或事实上消除在相邻打印的喷墨墨水制剂间的渗色。提供一种喷墨墨水组，它包括第一和第二种喷墨墨水，这两者都包含着一种着色剂和一种含水载色剂。第一种喷墨墨水的载色剂包含一种聚合物，而第二种喷墨墨水的载色剂包含一种在第一和第二种墨水一旦接触时能在它们之间诱发水相分离的第二组分。所得到的含水相被一个界面所分离，该界面起阻止在墨水之间发生渗色的作用。重要的是，尽管它们所包含的聚合物有一定浓度，喷墨墨水组中的墨水的粘度仍然足够低，使得它们能很容易从喷墨笔中喷射出来。利用水相分离来实现渗色控制是有利的，因为这为墨水配制提供了较大的灵活性，不会在喷墨墨水配方中引入剧毒或腐蚀性的组分，不会牺牲边缘锐度，并且是一种在喷墨打印中实现渗色控制的易于实行和成本低的方法。
Description
发明领域
本发明涉及喷墨打印所用的喷墨墨水，特别涉及通过在墨水间诱发水相分离来降低在相邻打印的喷墨墨水间的渗色。
发明背景
喷墨打印是一种无撞击打印方法，在打印中墨水滴按一个特定的顺序沉积在一种打印介质上，形成字母数字符、面积充填和其它图案。低成本和高质量的输出，结合相对无噪声的操作已使喷墨打印机成为和计算机一起使用的其它种打印机的一种通用替代物。
喷墨打印的无撞击打印方法包括根据微处理器产生的电信号将墨水的微滴喷射到一种打印介质，例如纸张、透明薄膜或织物上。在喷墨打印中有两种目前用来实现墨水液滴喷射的基本方法：加热法和压电法。在热喷墨打印中电加热电阻元件产生液滴喷射所需的能量，电阻元件随微处理器的电信号迅速变热，产生一个蒸汽泡，使得墨水通过与电阻元件相关联的喷嘴喷溅出去。在压电喷墨打印中墨水因压晶体同样是响应微处理器产生的电信号的振动而被喷射出去。
在市场上买得到的热喷墨彩色打印机，例如一种Hew1ett-PackardDeskJet打印机中通过以各种比例组合蓝色、红色和黄色墨水获得一个颜色谱。在这种打印机中一般用一种包括三种基色墨水和黑色墨水的四笔套件来获得所需的颜色组合。蓝色、红色和黄色墨水分别从蓝色、红色和黄色着色剂得到它们的色调。
现有的墨水着色剂是呈染料或颜料形式的。因此可用的喷墨墨水是染料基或颜料基两种制剂中的任何一种。两者之中染料基喷墨墨水制剂被更广泛地使用。染料基喷墨墨水制剂通常是水基的，是通过将染料溶解在一种墨水载色剂中配制成的。用在喷墨墨水中的染料分子经常是呈由一种染料阴离子和一种阳离子，例如钠或四甲基铵组成的染料盐类的形式。也可得到有限数目的颜料基喷墨墨水，它们通常包含一种被分散剂分散在水溶液中的颜料。颜料提供了非常需要的耐水和耐光性质。
不管一种墨水是染料或颜料基的，喷墨墨水一般都被渗色的发生所困扰。在此“渗色”一词被定义为一种颜色侵入另一种，表现为它们之间的一种参差不齐的边界。当不同颜色在纸基表面以及在纸基里面混合时发生渗色。在一种黑墨水和一种相邻打印的彩色墨水之间发生的渗色就特别成问题，因为这更加明显。因此为了得到好的打印质量必须充分减少或防止渗色，使得不同颜色之间的边界很清晰，并没有一种颜色侵入另一种颜色的现象。
已经提出了各种解决黑色到彩色以及彩色到彩色渗色问题的方法。某些办法包括了改变墨水周围情况来减少渗色。例如，已采用加热的压纸卷轴和其它热源与特别配制的纸张一道降低渗色。但是加热的压纸卷轴增加了打印机的成本，而特制的纸张又比普通纸张更贵。这样在热喷墨打印中用外部附件来减少渗色通常并不合算。
提出的其它办法包括改变喷墨墨水的配方以减少渗色。例如已使用表面活性剂来提高墨水向纸张中的渗透速度。标题为“在喷墨墨水中渗色的缓解”的美国专利5,116,409报道了以超过其临界胶束浓度的用量使用两性离子表面活性剂或离子或非离子两亲物来实现渗色控制，并申请了专利权。但是已经知道加入表面活性剂来达到渗色控制会造成边缘锐度降低。
还知道在喷墨墨水中加入金属离子沉淀剂来减少渗色。特别在题目为“用加有多价阳离子的阳离子染料来减少热喷墨墨水的渗色”的美国专利5,198,023中报道了一种解决黑色向黄色渗色问题的办法，该专利被转让给了本申请的同一受让人，其中将例如在氯化钙和氯化镁中的多价阳离子以在大约1-10wt％范围的浓度加到黄色阳离子墨水中来防止在黄色和黑色墨水间的渗色。除氯化物阴离子以外的其它阴离子包括氟化物和硝酸盐阴离子。虽然如钙和镁这类多价阳离子在控制渗色中是有效的，但它们对许多染料选择来说还是不稳定的，因此限制了喷墨墨水制剂的配制。此外硝酸盐是有毒的，所以在喷墨墨水配方中应避免使用。
另一种在喷墨墨水间减少渗色的方法包括了使用对pH敏感的染料，正如在1995年12月6日提出的，标题为“使用有机酸缓解喷墨墨水的渗色”，转让给本申请的同一受让人的，申请序号为08/567,974的专利申请中所报道的方法。其中报道了一种喷墨墨水包括一种对pH敏感的着色剂，而第二种墨水被缓冲到一个适当的pH，这将在相互接触时诱使对pH敏感的着色剂沉淀。一种浓度在大约0.5-20wt％的有机酸被用在第二种喷墨墨水中，以降低为使对pH敏感的着色剂变成不可溶所要求的pH差。虽然这个在两种墨水间减少渗色的方法是有效的，但是为得到足够的pH差所要求的较低的pH，和一种游离酸的存在一起可能造成了对材料适用性的担心。此外要求着色剂为适合于特定的墨水而对pH有适当的敏感性或不敏感性，这使着色剂的选择受到限制。
最后，另一种减少喷墨墨水间渗色的方法包括了使用微滴乳状液基载色剂，如在标题为“能缓解渗色的耐水的颜料基喷墨墨水制剂”，专利申请序号为08/528,077的专利申请中所报道的方法，该申请是1995年9月14日提出，并转让给本申请同一受让人的。该申请报道了一种颜料基喷墨墨水制剂，它用一种两亲物来增加一种不溶于水的有机化合物在水溶液中的溶解性，由此实现渗色的减少。虽然这种减少渗色的方法是有效的，但评价这种方法的可行性还太早。
因此需要一种能有效地控制喷墨墨水间渗色的方法，它使墨水的配制有较大的灵活性，是相对无毒的，对打印机部件无腐蚀性，并且不牺牲边缘锐度。此外控制渗色的方法应该便于实行，并且能降低成本。
发明公开
本发明提供了一种喷墨墨水组(an ink-jet set)和一种在喷墨打印中减少渗色的方法，该方法利用水相分离来减少或事实上防止在相邻打印的喷墨墨水制剂之间的渗色。具体说喷墨墨水组包括第一和第二种喷墨墨水，这两种墨水都包含着色剂和含水载色剂。第一种喷墨墨水的载色剂包含一种聚合物，而第二种喷墨墨水的载色剂包含一种在第一和第二种墨水万一接触时能在它们之间诱发水相分离的第二组分。重要的是，尽管其中包含的聚合物有一定浓度，喷墨墨水套药中墨水的粘度仍然足够低，使得它们能很容易从喷墨笔中喷射出来。
通过利用水相分离的概念来实现渗色控制，本发明得以克服其它渗色控制方法的上述不足之处。尤其本方法事实上既不限制对着色剂选择的自由，也不在喷墨墨水制剂中引入剧毒或腐蚀性的组分。由于避免使用大量的表面活性剂，本方法在实现渗色控制时不会牺牲喷墨墨水的边缘锐度。最后本渗色控制方法易于实施，并且成本低廉。本喷墨墨水套药和方法可被用来控制在用于喷墨打印的任何种类的打印介质上的渗色，例如纸张、透明胶片和织物。
附图简述
图1是说明对一种含有7.5wt％1，5-戊二醇和5wt％2-吡咯烷酮的墨水载色剂，为实现水相分离所要求聚乙二醇(分子量4000)和葡聚糖(分子量11500)各自浓度的相图；
图2-6说明了将不同的喷墨墨水吸移到薄纸上相邻位置时在喷墨墨水之间发生的渗色，图2A-6A表示按照本发明配制的喷墨墨水，而图2B-6B则代表具有在本发明范围以外组成的喷墨墨水，例如不含聚合物添加剂；
图7-10的线图说明了在将一种黄色喷墨墨水打印在ChampionDatacopy纸上，并用一种黑色墨水画上交叉阴影线时所发生的渗色，图7A-10A代表具有在本发明范围以外组成的黄色和黑色喷墨墨水，例如不含聚合物添加剂，而图7B-10B则代表按照本发明配制的喷墨墨水；以及
图11A和11B的线图说明了在将染料基彩色喷墨墨水打印在Champion Datacopy纸上，用黑色喷墨墨水给染料基彩色喷墨墨水画上交叉阴影线时在黑墨水和几种染料基彩色喷墨墨水中的每一种之间发生的渗色，其中图11A代表具有在本发明范围外组成的喷墨墨水，而图11B则代表按照本发明配制的喷墨墨水。
实现本发明的最佳方式
在此所述的本发明涉及到一种控制在相邻打印的喷墨墨水之间渗色的方法，以及一种能显示渗色被减少的喷墨墨水组。概括地说本方法着力于配制墨水载色剂，使得一旦墨水载色剂被相邻打印时发生水相分离。(对本文来说，“载色剂”一词表示在一种墨水中除着色剂以外的所有组分。)水相分离的发生防止了载色剂的相互作用，因而能缓解或防止墨水间的渗色：从本质上说本方法使按照本发明制备的含水喷墨墨水载色剂间的混合减至最少。通过将一种聚合物结合到一种含水载色剂中，而将一种第二组分结合到第二种含水载色剂中来实现水相分离，这第二种含水载色剂或者和聚合物事实上不相混溶，或者能使聚合物变为不可溶的。
利用聚合物的不混溶性在含水相之间有选择地分配物质的概念在生物技术领域中是为人们所了解并有许多文献证明的。(例如见Albertsson所著“细胞颗粒和大分子的分割”，第三版，John Wiley &Sons.)概括地说，不相似聚合物在一种给定溶剂中的溶液的混合会诱发相分离。使用两种以上不相似聚合物可能诱发出两种以上的相：在溶剂中有多少不相同聚合物就会有多少个相。因此尽管这看起来可能不合理，将几种虽然不相似但都溶于水的聚合物加到一种溶剂中却可以达到相分离。在生物技术领域中通过水相分割成功地被分离的一些物质包括各种蛋白质，细胞，酶，核酸，细菌和病毒。水相分离对分离脆弱的生物物质来说是非常有用的，若用其它不太和缓的分离方法则可能使它们分裂开。
聚合物在形成独立的水相中的作用来源于在相互紧密接触时聚合物天生地不喜欢与其它聚合物混合或相互作用的性质。在聚合物链段能够和另一种水溶剂化的聚合物链段相互作用前一般需要能量来打断水—聚合物溶剂键。因此按照熵定律，两种不同的聚合物链段相互作用优先于聚合物与水的相互作用的情况很少发生。在一种含有两种不相混溶聚合物的水溶液中溶液分离为两个不相混溶的相，一个相富集着一种聚合物，而第二个相富集另外的聚合物。两个不相混溶的相被一个界面分开。
上述Albertsson著作的表2.1(同前，第9页)给出了液体聚合物两相体系的实例。可以设想Albertsson所报道的用于生物技术领域相分离中同样种类的两相体系可被用在喷墨打印领域中，以实现相分离，以及因此而实现渗色控制。
注意到长期以来已将聚合物用于喷墨墨水制剂，以改善它们的各种性质。例如在美国专利5,324,349(Sano等，转让给Seiko Epson公司)中，将一种糖化物或多羟基化合物加到一种颜料基喷墨墨水制剂中，改善其光密度、晾干时间和耐摩擦性，以孔防止阻塞喷嘴。美国专利4,836,851(Pawlowski等，转让给本申请的同一受让人)报道了在染料分子上附加上多羟基基团，以改善其水溶性和与纸张的相互作用。美国专利5,108,504(Johnson等，转让给本申请的同一受让人)报道了将聚糖加入一种喷水载色剂中，最好与一种辅助表面活性剂合用，使一种特定的染料组获得了许多优点，包括渗色控制。美国专利4,531,976(Lin，转让给Exxon研究和工程公司)报道了将两种混溶性不相容的组分用到使用一种与两者中的每一种都混溶的溶剂的同一种喷墨墨水配方中，改善了表面张力，并由此改善了可喷射性和点的大小。但是这些已颁发的专利中没有一种是利用水相分离来实现渗色控制的。特别是这些专利中没有一个讲到配对的墨水，其中一个有聚合物，而另一个有第二组分，以便在两种墨水之间诱发水相分离。
在本发明的实际应用中，将一种聚合物加到一种墨水中，而将一种与该聚合物不相混溶的第二组分加到另一种墨水中，以使一旦这两种墨水相互作用时能形成独立的含水相，从而使这两种墨水间的渗色得到控制。概括地说，在将两种含有某种浓度的不相互作用的聚合物的含水体系混合时，开始时出现混浊，一段时间过去以后混合物分成两个质不同的相，一个相富集着一种聚合物组分，而第二个相则富集另外的聚合物组分。这样一来如果第一种含有一种聚合物组分的喷墨墨水和第二种含有与第一种墨水中的聚合物不相混溶的第二组分的喷墨墨水配对，并被相邻打印时，作为发生水相分离的证据在这两种墨水之间将出现一个界面。因此在被相邻打印到一种打印介质上时墨水间发生混合或渗色的倾向被减轻。
在本发明的实践中使用的聚合物可以是任何非离子或离子聚合物—按照本方法水溶性聚合物和水不溶性聚合物两者都可被用来实现水相分离。适于使用的非离子聚合物的例子包括，但不限于最低平均分子量大约200的聚乙二醇及其衍生物；最低平均分子量大约200的聚丙二醇及其衍生物；聚糖及其衍生物；平均分子量在大约10000-200000范围的聚乙烯醇及其衍生物；平均分子量在大约2000-500000范围的聚乙烯基吡咯烷酮及其衍生物；平均分子量在大约40000-400000范围的聚蔗糖及其衍生物，例如Ficoll(一种在市场上可以从Pharmacia Inc.买到的聚蔗糖)；以及平均分子量在大约500-10000范围的乙氧基化的和丙氧基化的丙三醇及其衍生物。
适于使用的聚乙二醇衍生物的特别的例子包括，但不限于聚乙二醇甲基醚和聚乙二醇二羧甲基醚。适于使用的聚糖的例子包括，但不限于甲基纤维素，羧甲基纤维素和葡聚糖，葡聚糖指的是平均分子量在大约3000-2000000范围的葡聚糖和葡聚糖衍生物。适用于本发明实践的葡聚糖衍生物的特殊例子包括二乙氨乙基葡聚糖和羟丙基葡聚糖。还应提到葡聚糖可被当作一组包括，但不限于糖原，果聚糖和可溶淀粉的聚合物的代表。乙氧基化的和丙氧基化的丙三醇的特殊例子包括，但不限于LEG(“Liponics乙氧基化的丙三醇”)；平均分子量在大约725-4100范围的丙三醇的丙氧基化物及其衍生物；平均分子量在大约725-4100范围的丙三醇的丙氧基化物(甲氧基化物-CO-丙氧基化物)及其衍生物；以及平均分子量在大约725-4800范围的丙三醇的丙氧基化物(甲氧基化物-β-乙氧基化的三醇)及其衍生物。
适于使用的离子聚合物(又称为“聚电解质”)的例子包括，但不限于聚糖的盐类，例如平均分子量在大约5000-500000范围的葡聚糖硫酸盐，羧甲基葡聚糖盐类，羧甲基纤维素盐类，以及二乙氨乙基葡聚糖·HCL；平均分子量在大约1000-1000000范围的聚丙烯酰胺；平均分子量在大约1000-500000范围的聚丙烯酸；平均分子量在大约1000-50000范围的1，2-亚乙基亚胺聚合物；以及它们的衍生物。此外可以使用糖原，果聚糖和可溶淀粉的离子衍生物，而不是葡聚糖的硫酸盐类。
在使用离子聚合物的体系中可将氯化钠或另一种无机盐加到相对的相中，以帮助使聚合物变为不混溶。
应注意到如果所用聚合物的分子量太高，喷墨墨水就可能表现出某些不希望有的特性，例如结壳，这会对笔的可靠性产生不良影响。含聚合物相的粘度也会随着聚合物添加剂的分子量而增加(尽管这种粘度的增加因对具有较大分子量的聚合物要求较低的浓度而部分被抵消)。喷墨墨水的粘度最好在大约2-15cP范围中。如果所用聚合物的分子量太低，所需聚合物的浓度变得过大，所得到的喷墨墨水会以一种不希望有的快速度透入纸张。聚合物的分子量最好相对低些，例如在大约300-20000范围中，在本发明的实践中聚合物的分子量优选在大约1000-5000范围中。
所谓在与聚合物相互作用时共同诱发水相分离的“第二组分”可以是另一种聚合物或一种低分子量组分。从本质上说任何一种在与包含在水溶液中的一种聚合物相互作用时在水溶液中诱发水相分离的的化合物都可作为第二组分。在任何场合第二组分必须和与其配对的聚合物事实上不相混溶。这样在两种聚合物在相邻打印的墨水中配对时它们必须有足够的区别，以便能不相混溶，并由此诱发水相分离。因为聚合物分子的尺度很大，即使聚合物非常相似，并以很低的浓度存在，相分离也发生在聚合物-聚合物的混合物中。对于决定两种聚合物是否有充分区别的重要因素包括平均分子量、聚合度分布和聚合物在墨水中的浓度。可以设想由本领域普通技术人员通过例行的实验就可以充分确定两种特定的聚合物在水溶液中是否有足够差别，以致能诱发水相分离。
如果第二组分是一种低分子量组分，而不是一种聚合物，它也必须和将与其配对的聚合物在事实上不相混溶。更准确地说，按照本发明一种低分子量组分的存在导致了聚合物的不可溶性，由此诱发相分离。这不同于因使用第二种聚合物而发生相分离的机制，在后一种情况下聚合物相互不混溶的性质诱发了相分离。在与聚合物配对时诱发水相分离的低分子量组分的例子包括，但不限于磷酸盐和硫酸盐的盐类；低分子量醇类，例如丙醇和丙三醇；乙二醇一丁基醚(可从联合碳化物公司以丁基CellusolveTM买到)；葡萄糖；乙二醇；以及氯化钠。在这些非聚合物的第二组分中优选磷酸钾和乙二醇。
这样可以设想用下述聚合物—第二组分体系来诱发水相分离：(1)非离子聚合物—非离子聚合物；(2)离子聚合物—非离子聚合物；(3)离子聚合物—离子聚合物；(4)非离子聚合物—低分子量组分；以及(5)离子聚合物—低分子量组分。
在本发明的实践中优先使用至少一种非离子聚合物。最好是聚合物和配对的第二组分两者都是非离子聚合物。优选的聚合物—第二组分配对是平均分子量在大约1500-5000范围的聚乙二醇和另一种非离子聚合物，例如一种乙氧基化的丙三醇，一种聚乙二醇，一种聚乙烯基吡咯烷酮，或葡聚糖，其中葡聚糖的平均分子量在大约11000-19000范围中。在本发明的实践中通过非离子聚合物的配对进一步简化了喷墨墨水的配制，因为就聚合物本身之间的吸引或溶液pH的影响来说没有问题。
然而若选择一种离子聚合物和另一种离子聚合物配对，就必须使荷电相似并相等(即不能带相反电荷)，否则两种聚合物将受重力而流向一个相，而另一个相将缺少聚合物。这种相分离被称为“配位积并作用”(complex coacervation)。
在本发明的实践中对着色剂的选择不受在其它渗色控制方法，例如那些使用二价盐类的方法中所受的限制。相反地，可以认为任何可被恰当地使用于喷墨打印机的着色剂，无论是染料或颜料都可以受益于本发明的实践。在本发明的实践中正是载色剂的配方，而不是着色剂，实现了水相分离。因此对着色剂的选择可以独立于象它对pH的敏感性以及它的离子荷电状态这些变量来进行。
适合于在本喷墨墨水制剂中使用的染料的例子包括，但不限于食用黑2，Carta黑，直接黑19，直接黑51，直接黑109，直接黑154，直接蓝86，直接蓝199，直接红9，酸性黄23，酸性蓝185，酸性蓝9，酸性红17，酸性红52，酸性红249，和活性红180。这样一种染料的浓度最好在大约0.1-7wt％范围中。低于大约0.1wt％将使墨水的亮度无法接受，而超过大约7wt％将导致喷墨笔孔口的堵塞。最好是使染料在喷墨墨水配方中占大约0.1-4wt％。也可以使用一种染料混合物。
虽然可以认为任何适用于喷墨打印的颜料都可受益于本发明的实践，目前在喷墨打印中在市场上只能买到非常有限数目的这类颜料。一个例子是用于Hewlett-Parckard DeskJet850打印机的黑墨水中所包含的黑色颜料，这种黑墨水的配方是专有的。还可以设想可以用一种颜料混合物。一般一种颜料需要用一种分散剂将其分散在一种喷墨墨水的水溶液中。
应注意到虽然本发明控制在相邻打印的喷墨墨水间渗色的方法使这类墨水的配制，特别对着色剂而言有较大的灵活性，但这并非对着色剂的迁移产生一种不可逾越的壁垒。两种水相之间的界面张力实际上是相当低的。例如Albertsson在表2.7(同前，第33页)所报告的在一种由6wt％的葡聚糖500和4wt％的聚乙二醇构成的葡聚糖—聚乙二醇—水体系中界面张力大约为0.007 dyn/cm。因此在本发明实践中得到的渗色控制并不是没有改进余地的。
可以认为事实上着色剂可被用来加强由这种水相分离方法所实现的渗色控制。已经知道在生物技术领域中用附加的组分或对溶液的变更来帮助在水相之间“分割”一种特殊的细胞成分。这种技术被称为“亲合力分割”。具体地说正如在生物技术领域中所使用的，亲合力分割技术使一个特定的水相具有特别有利于一种特殊的细胞成分的倾向。可以想象在喷墨打印领域中有可能使一种着色剂满足对一个特定的水相优先于另一个的条件，由此提供一种附加的控制相邻打印墨水间渗色的手段。
关于本发明喷墨墨水载色剂的组分，除了聚合物和第二组分以外墨水载色剂可包含一般在市场上的染料基和颜料基喷墨墨水载色剂中所发现的组分，以及与喷墨墨水组中有关的着色剂及其它墨水相容的组分。除“其它”组分，例如表面活性剂和生物杀伤剂，以及一种缓冲剂和水以外，适合的载色剂组分的例子还包括二醇(例如1，5-戊二醇)，乙二醇醚(例如二乙二醇)和2-吡咯烷酮。但是本渗色控制方法使某些典型组分变得不再必须了，例如不需要为控制渗色而使用相当大量的表面活性剂，以及使用二价盐类。更准确地说，染料基喷墨墨水制剂的载色剂最好包含以下浓度被表示成墨水总组成百分数的组分：(a)大约5-15wt％的戊二醇；(b)大约5-15wt％的2-吡咯烷酮；(c)大约5-25wt％的一种根据本发明的聚合物，最好在一种墨水中有平均分子量为大约4000的约10wt％聚乙二醇；以及(d)水。还可设想和这种载色剂一起使用一种大约2-3wt％的染料。虽然优选这种载色剂配方，但任何一种适合于喷墨墨水制剂的水基载色剂都可受益于本发明的实践。
本发明的方法是与系统无关的，意思是渗色控制是靠墨水相互作用实现的。虽然可以用本发明的方法来降低或事实上防止任何两种墨水间的渗色，例如在黑墨水和黄墨水之间，但最好是用它来控制包含在一种典型喷墨墨水组中的所有四种墨水之间的渗色。因此四种墨水中的每一种都最好这样配制，使得任何组合的墨水被相邻打印在一种打印介质上时都能发生水相分离。例如一种喷墨墨水组中的每一种墨水最好含有一种按照本发明有充分区别的聚合物，这样在该组的每种墨水之间都可发生水相分离。因此在这样一种墨水组中黑色到彩色以及彩色到彩色的渗色都被显著降低了。一种优选的喷墨墨水组将包括以下的喷墨墨水，其中每一种都是根据本发明配制的：
表1.本发明优选的喷墨墨水组
(所有百分数都是喷墨墨水总组成的重量百分数)
| 组 分 | 黄色喷墨墨水 | 红色喷墨墨水 | 蓝色喷墨墨水 |
| 1， 5-戊二醇 | 10 | 7 | 10 |
| 2-吡咯烷酮 | 5 | 5 | 5 |
| PEG 4000 | 10 | - | 8 |
| PEG 甲基醚2000 | - | 20 | - |
| PEG 7500 | 1 | ||
| 藻酸钠 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 染料(1) | ·AY23-TMA(0.09) | ·AR52-Li(0.11)·RR180-Na(0.0675) | ·DB199-TMA(0.·AB9-Na(0.12) |
(1)AY23≡酸性黄23；AR52≡酸性红52；RR180≡活性红180；
DB199≡直接蓝199；AB9≡酸性蓝9；括号中的值代表特定染料的吸光度特性。
上述优选的喷墨墨水组最好和一种黑墨水一起使用，例如用在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印中的那种特殊的黑墨水，它是一种有专有配方的颜料基墨水。
在配制喷墨墨水时使用本控制渗色方法给人们更大的灵活性，这不仅关于着色剂，而且关于以前被一些更局限的使用二价金属离子或低pH的渗色控制方法所排除的其它原料。例如现在可以加入非常少(即大约0.10-0.20wt％)的象有从低到高粘度值的藻酸和藻酸钠的这类原料，这些原料能帮助防止着色剂渗透到一种相邻的水相中。在喷墨墨水配方中藻酸盐的使用已被认可(例如见美国专利5,133,803)，但是迄今的渗色控制方法却常常排除了藻酸盐的存在。可以设想其它一些现在还不知道的物质同样也可能被加到本方法的喷墨墨水配方中来帮助防止着色剂通过水相之间的界面发生渗色。
可以将符合本发明要求的各种其它类型的添加剂用在染料基和颜料基的喷墨墨水配方中，以便为一些特殊的应用来优化墨水制剂的性质。这些添加剂的例子包括缓冲剂，生物杀伤剂及其它，它们中的每一种都是在喷墨墨水配方中通常采用的添加剂。优先使用的缓冲剂的例子包括，但不限于一种三胺缓冲剂，例如三羟甲基氨基甲烷，它可从例如Aldrich Chemical(Wilwaukee，WI)买到，以及4-吗啉乙烷磺酸MES。任何通常用在喷墨墨水中的生物杀伤剂都可被用于本发明的实践，例如可从Huls America(Piscataway，N.J.)买到的NUOSEPT 95；可从ICIAmericas(Wilmington，Del.)买到的PROXEL GXL，和可从联合碳化物公司(Bound Brook，N.J.)以商业名称UCARCIDE 250买到的戊二醛。PROXEL GXL是优选的生物杀伤剂。通过熟知的用其它阳离子来取代某些染料上的阳离子以及包括加入一种或几种抗残留物形成(anti-kogating)剂可以实现墨水的抗残留物形成作用(anti-kogation)。抗残留物形成剂是众所周知的，并与本发明无关。
虽然因为表面活性剂对渗色控制不是必需的，本发明的墨水几乎不含表面活性剂，本发明的墨水可能为其它一些目的而需要某些数量的表面活性剂，虽然是一个比渗色控制所需的量要少的量。更确切地说，可以用相当少量的表面活性剂来强化墨水的晾干过程以及平衡墨水间的表面张力。重要的是按本发明配制的墨水间的表面张力应被平衡。在相邻打印的墨水中存在足够实现渗色控制的浓度的表面活性剂会大大降低两种墨水的表面张力，以致它们之间表面张力的任何不平衡都变得不重要了。当如在本发明中不是用表面活性剂来控制渗色，而是以相当低的浓度被用来单纯改善晾干过程时，墨水间表面张力的不平衡就成为问题了。在相邻打印的墨水间表面张力的不平衡可能造成一个表面张力梯度，这可能在这些墨水之间造成不希望有的与本渗色控制方法无关的流动。
所用聚合物和第二组分彼此之间的浓度必须恰当才能实现渗色控制。对于不同的聚合物和第二组分组对，恰当的浓度是不同的。影响浓度的因素包括墨水的溶剂组成，温度，在喷墨墨水配方中其它添加剂的种类，以及可能最重要的是聚合物的分子量分布和聚合物组分在水溶液中的溶解度。聚合物的分子量越高，为相分离所需的浓度就越低；反过来分子量越低，相分离所需的浓度就越高。这样在聚合物的分子量和优选的浓度之间有相反的关系。例如对于使用聚乙二醇作为聚合物来说，在7.5wt％或更低的浓度下大约7500或更高的分子量通常是十分有效的。当聚乙二醇的分子量为大约2000或更低时，一般需要墨水的浓度超过15-20wt％才能实现水相分离。对于其它的聚合物，例如葡聚糖和Ficoll也存在一个相似的浓度/分子量关系。
温度对不同水相形成的影响是变化的。某些聚合物—第二组分体系能在一个较宽的温度范围中实现水相分离，而其它体系则在较高温度下要求不同浓度来实现水相分离。例如，Albertsson报道了聚乙二醇和磷酸钾体系在较高温度下要求较小的聚合物浓度，而葡聚糖-甲基纤维体系则保持基本上不受温度影响。
通过常规实验可以很容易地确定一个特定的聚合物和第二组分组对的适宜浓度。例如，图1表示对由平均分子量大约4000的聚乙二醇和平均分子量大约11500的葡聚糖组对的体系通过实验构成的相图。更确切地说，将不同数量的PEG 4000和葡聚糖11500加到一种由7.5wt％1，5-戊二醇，5wt％2-吡咯烷酮和余量的水组成的载色剂中。在每个场合将溶液摇动直到PEG 4000和葡聚糖11500看起来溶解了，然后将溶液静置，以观察水相分离的发展。在图1中标记有“x”的点表示在该浓度下没有相分离发生，而标有⊙的点表示在该浓度下有相分离发生。有了足够数量的数据点就可以在引起水相分离的浓度和不引起这种分离的浓度之间确定大致的分界线。这样对于任何给定的聚合物和第二组分组对，以及一个给定载色剂配方就可以类似地确定可以用来按照本发明诱发水相分离的适宜的相关浓度。
为了按照本发明来配制一种墨水，通常只需要用常规的混合技术将选出的配料混合在一起。然而如果所用的聚合物有相对高的分子量，就可能需要将其加热以形成一种储备溶液，然后可以将储备溶液加到所设想的喷墨墨水制剂的其余配料中进行混合。例如某些高分子量的葡聚糖在被加入喷墨墨水制剂中以前可能需要加热，最好到约60℃。
总之，本方法包括了改变至少两种喷墨墨水载色剂配方，以便在它们之间产生所希望的渗色控制效果。将聚合物加到一种喷墨墨水中，而将与该聚合物不相混溶的第二组分加到第二种喷墨墨水中，以诱发墨水的水相分离，在它们之间产生一个能阻止渗色发生的界面。
本渗色控制方法至少在以下方面优于已知的其它方法：(1)在没有大量以前被用来实现渗色控制的金属离子和酸的情况下有较大的墨水配制灵活性；(2)在打印介质表面有较多的着色剂滞留量，因而能得到更明亮的色泽；(3)由于有较多的着色剂滞留量，在喷墨墨水中所需着色剂的数量减少，因而使成本降低并得到较好的笔的性能；(4)不需要大量表面活性剂，因而改善了边缘锐度；(5)在没有大量表面活性剂的情况下由于在墨水之间有较好的表面张力平衡，所以在黑色和彩色墨水之间没有不希望的晕圈(即彩色墨水向黑色墨水的渗透)；(6)在没有大量表面活性剂和有机酸的情况下有较好的原料相容性；(7)由于在本发明实践中所用的聚合物的数量代替了喷墨墨水中一定量的水，所以减少了纸张的皱纹；(8)气悬体可能减少；(9)有较好的介质独立性；(10)减少了墨水在喷嘴板上形成糊浆；以及(11)增加了晾干时间控制的灵活性。此外本方法对环境是友好的，并且所用的原料在制造过程中处理时是相对安全的。
在下面的实例中将说明在本发明实践中体会到的好处。
实例
附图说明了根据本发明用水相分离来控制在相邻打印的喷墨墨水之间渗色的效果。
图2-4描述了用滴管将一或两滴黄色和蓝色墨水相邻滴加到折叠几层的KIMWIPE TM薄纸上，在使被吸收的墨水相互渗透以后得到的图象。类似地，图5描述了用滴管将一或两滴蓝色和红色墨水相邻滴加所得到的图象，而图6代表了黄色和黑色墨水。尽管可以用彩色和黑色墨水的任何组合来说明实施本发明的好处，但是使用了黄色和蓝色墨水，这是因为它们的反差以及它们在混合时能形成次级绿色，使得渗色容易被观察，并能从视觉上定量化。同样地图5的蓝色和红色墨水对比度好，混合时形成紫色，因而渗色容易被观察到。在每种场合中在认为检验完成以前使墨水晾干，晾干时间大约为15分。
实例1
图2A说明了在一种黄墨水(用垂直相交的阴影线表示)和一种蓝墨水(用细水平线表示)之间得到的渗色控制，所配制的墨水分别包括葡聚糖和聚乙二醇，而图2B则说明了不采用本发明的方法时在一种黄墨水和一种蓝墨水间发生的渗色。这四种墨水的配方如下：
表2.图2A和2B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图2A | 图2B | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料(1) | TMAAY23(0.09 abs) | ·TMADB199(0.6·NaAB9(0.15abs) | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | - | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 8wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | - | 4wt％ | - | - |
| 聚合物 | 10wt％葡聚糖7000 | 8wt％PEG7500 | - | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
(1)“abs”≡吸光度
参考图2B，从墨水相互混合时形成的绿色(由细对角线表示)的数量以及它们之间参差不齐的边界可以看到黄色和蓝色墨水之间的渗色是十分显著的。对比起来，图2A中描述的黄色和蓝色墨水则显示所形成的绿色数量明显减少，表示墨水间的渗色被减少了。
实例2
转到对比图3，图3A说明了在配制时分别包括了Ficoll和聚乙二醇的一种黄墨水(用垂直相交的阴影线表示)和一种蓝墨水(用细水平线表示)之间得到的渗色控制，而图2B则说明了不采用本发明的方法时在一种黄墨水和一种蓝墨水间发生的渗色。这四种墨水的配方如下：
表3.图3A和3B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图3A | 图3B | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料(1) | TMAAY23(0.09 abs) | ·TMADB199(0.6·NaAB9(0.15abs) | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | - | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 8wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | - | 4wt％ | - | - |
| 聚合物 | 15wt％Ficoll400K | 8wt％PEG7500 | - | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
(1)“abs”≡吸光度
参考图3B，从绿色(由细对角线表示)的数量看出黄色和蓝色墨水之间的渗色还是非常明显，事实上证实了图2B用相同墨水配方所得到的结果。对比起来，图3A中描述的黄色和蓝色墨水则显示所形成绿色的数量显著减少，标志着墨水间的渗色被减少了。因此通过聚乙二醇7500和图2A的葡聚糖70K及图3A的Ficoll400K两者的组对都能实现渗色控制。
实例3
为了说明本发明的方法不仅对染料而且对颜料都是有效的，图4对比了一种使用组对的聚合物的颜料基墨水和对照物颜料基墨水相比得到的渗色控制。在图4A和4B中使用的四种墨水的配方如下：
表4.图4A和4B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图4A | 图4B | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水2wt％颜料蓝7wt％ |
| 颜料 | 2wt％颜料黄 | 2wt％颜料蓝 | 2wt％颜料黄 | |
| 1，5-戊二醇 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 20wt％PEG甲基醚2000 | 25wt％PEG 1540 | - | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
参考图4B，薄纸上墨水相互混合产生的绿色(由细对角线表示)的数量表明黄色(用垂直相交的阴影线表示)和蓝色(用细水平线表示)墨水之间的渗色还是明显的。相比之下，图4A中描述的黄色和蓝色墨水则显示所形成的绿色数量减少，标志着墨水间的渗色降低。因此用水相分离方法在颜料基墨水间实现了渗色控制。并且还说明当聚合物和第二组分，在此是PEG甲基醚2000和PEG 1450，在性质上相似时也可以实现水相分离。
实例4
图5用红色和蓝色颜料基墨水来说明在本实践中得到的渗色控制。在图5A和5B中使用的四种墨水的配方如下：
表5.图5A和5B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图5A | 图5B | |||
| 组分 | 红墨水 | 蓝墨水 | 红墨水 | 蓝墨水 |
| 颜料 | 2wt％颜料红 | 2wt％颜料蓝 | 2wt％颜料红 | 2wt％颜料蓝 |
| 1，5-戊二醇 | - | - | 5wt％ | 5wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 9wt％ | 9wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 5wt％葡聚糖50000 | 7.5wt％PEG7500 | - | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
参考图5B，从墨水之间紫色(用垂直点划线表示)的数量看，红色(用垂直细线表示)和蓝色(用水平细线表示)墨水之间的渗色是非常明显的，这是由于墨水在薄纸上相互渗透时红色和蓝色相互混合造成的。因而红色和蓝色间的边界是不希望有的参差不齐。对比之下，图5A中描述的红色和蓝色墨水则显示所形成的紫色数量明显减少，以及在两种墨水间有一个事实上清晰的边界。因此通过葡聚糖500000和PEG7500的组对实现了水相分离，因而在颜料基墨水间实现了渗色控制。
实例5
图6用黄色(用垂直交叉的阴影线表示)和黑色墨水来说明在本发明实践中在一种染料基墨水和一种颜料基墨水之间得到的渗色控制。更确切地说，黑墨水是一种在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中使用的有专有配方的颜料基墨水。这种黑墨水含有有一种聚合物性质的，在与黄墨水中的聚合物组分配对时作为所谓“第二组分”的物质。图6A的上面两个检验使用和它下面的两个检验不同的黄墨水配方，而图6B的所有四个检验都使用单独一种黄墨水配方。用于图6A和6B中的三种黄墨水配方如下：
表6.图6A和6B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图6A | 图6B | ||
| 组分 | 上面的黄墨水 | 下面的黄墨水 | 黄墨水 |
| 染料 | TMAAY23(0.09 abs) | TMAAY23(0.09 abs) | TMAAY23(0.09 abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％葡聚糖70K | 15wt％Ficoll400K | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 |
参考图6B，从侵入黄墨水中的黑墨水数量以及它们之间极其曲折的边界可以看出黄色和黑色墨水之间的渗色是非常明显的。对比之下，图6A中描述的黄色和黑色墨水则显示侵入黄色区域的黑色数量明显减少，以及在两种墨水间有一个事实上清晰的边界。因此无论用平均分子量约70000的葡聚糖或平均分子量约400000的Ficoll都能在一种黄色染料基墨水和一种黑色颜料基墨水间实现渗色控制。
图7-11描述了由被有一支三室彩色笔的Hewlett-Packard DeskJet850打印机沉积的各种墨水得到的图象。更确切地说，打印机有两支笔。一支是一种三室笔，而另一支是一种单室笔。三室笔被用于打印彩色(如黄色)墨水，而单室笔被用于打印黑色墨水，以便于评价黑色到彩色的渗透。除非另外在下面指出，所用的打印介质是ChampionDataCopy TM纸。
实例6
转到图7，图7A和7B描述了已用黑墨水画了交叉阴影线的黄色区域(用方框中的白色区域表示)。黑墨水是在上面图6中使用的用于在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的，有专有配方的颜料基墨水。这种黑墨水含有有一种聚合物性质的，在与黄墨水中的聚合物组分配对时作为所谓“第二组分”的物质。在图7A和7B中使用的黄墨水配方如下：
表7.图7A和7B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 黄墨水 | ||
| 组分 | 图7A | 图7B |
| 染料 | TMA AY23(0.08 abs) | TMA AY23(0.09abs) |
| 1，5-戊二醇 | - | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 8wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | 4wt％ | 4wt％ |
| 聚合物 | - | 25wt％PEG 甲基醚1450 |
| 水 | 余量 | 余量 |
由于没有一种和黑墨水中的聚合物成分组对的聚合物，图7A的黄墨水受到黑墨水相当广泛的侵入。然而相比之下图7B中的黄墨水保持了事实上不受黑墨水的渗透。因此通过将聚乙二醇甲基醚加入黄墨水，在将黄墨水和黑墨水相邻打印时实现了水相分离。
实例7
图8A和8B描述了分别在图7A和7B中使用的同样的墨水，在使用一个不同的打印文件时的结果。更确切地说，图8A和8B的方形白色区域表示被黑色颜料基墨水画有交叉阴影线的白色区域。用来打印图8A和8B的打印文件使得有比在图7A和7B中更多数量的墨水沉积在打印介质上，以致在图8A和8B中发生渗色的可能性更大。然而和图8A相比，在图8B中渗色有非常明显的减少，说明甚至在较大量的墨水相邻沉积时本发明的方法仍然是有效的。
实例8
转到图9，图9A和9B描述了已用黑墨水画了交叉阴影线的黄色区域(用方框中的白色区域表示)。作为对照物的黄墨水仅含有染料和2-吡咯烷酮，而按照本发明配制的黄墨水则含有异丙醇和聚合物两者。黑墨水是以上图6-8中使用的颜料基墨水，是有专有配方的，用于Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的墨水。图9A和9B中使用的黄墨水配方如下：
表8.图9A和9B的黄色喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 黄墨水 | ||
| 组分 | 图9A | 图9B |
| 染料 | TMA AY23(0.128 abs) | Na DY132(1)(0.08 abs) |
| 2-吡咯烷酮 | 8wt％ | 8wt％ |
| 异丙醇 | - | 4wt％ |
| 1，5-戊二醇 | - | 5wt％ |
| 聚合物 | - | 8wt％ PEG7500 |
| 水 | 余量 | 余量 |
(1)Na DY132≡和钠相联的直接黄132染料。
图9A显示在黑色颜料基墨水在本发明范围外配制的黄墨水之间发生了广泛的渗色。相比之下，由于诱发了由黄墨水中的PEG 7500和黑色颜料基墨水中的聚合物组分相互作用引起的水相分离，图9B事实上没有渗色发生。应该提到图9B的墨水用异丙醇来改善了晾干时间。
实例9
图10说明了将高渗透溶剂加入到对照物墨水本身并不能有效地控制渗色。图10A和10B还是描述的已用黑墨水画了交叉阴影线的黄色区域(用方框中的白色区域表示)。黑墨水还是在上述图6-9中使用的颜料基墨水，有一个用在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的专有配方。在图10A和10B中使用的黄墨水配方如下：
表9.图10A和10B的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 黄墨水 | ||
| 组分 | 图10A | 图10B |
| 染料 | TMA AY23(0.08 abs) | TMA AY23(0.08 abs) |
| 1，5-戊二醇 | - | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 8wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | 4wt％ | 4wt％ |
| 聚合物 | - | 8wt％ PEG7500 |
| 水 | 余量 | 余量 |
图10A显示在没有水相分离的情况下即使加入了4wt％的异丙醇，在黄墨水和黑墨水之间仍有显著的渗色发生。在图10B的黄墨水中加入PEG 7500，和黑色颜料基墨水中的聚合物组分相互作用，因而诱发了水相分离，并在事实上消除了渗色。
实例10
图11说明了在本发明的实践中对用在图6-10中使用的黑色颜料基墨水画了交叉阴影线的许多彩色所实现的渗色控制。更确切地说，在图11A和11B两者中从左到右将下列彩色打印成区域填充，接着用黑色颜料基墨水画上了交叉阴影线：蓝色(用水平细线表示)；黄色(用垂直交叉阴影线表示)；紫墨水(用竖直点划线表示)；绿色(用细对角线表示)；以及两个基本上是红色的填充区域(用竖直细线表示)。这些彩色是用黄色，蓝色和红色喷墨墨水打印的，对图11A和11B分别有以下配方：
表10.图11A和11B的彩色喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 图11A | 图11B | |||||
| 组分 | 黄色 | 蓝色 | 红色 | 黄色 | 蓝色 | 红色 |
| 染料 | TMAAY23(0.08) | NaAB9(0.26 | NaAR52 | TMAAY23(0.08 | ·NaAB9(0.1 | ·NaAR52(0.1 |
| ) | (0.18) | ) | 5)·TMADB199(0.06) | 0)·NaRR180(0.076)(1) | ||
| 1，5-戊二醇 | - | - | - | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 8wt％ | 8wt％ | 8wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | 4wt％ | 4wt％ | 4wt％ | 4wt％ | 4wt％ | 4wt％ |
| 聚合物 | - | - | - | 8wt％PEG7500 | 8wt％PEG7500 | 8wt％PEG7500 |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
(1)Na RR180≡喷墨墨水吸光度为0.076的与钠相联的活性红180染料
图11A显示在黑色颜料基墨水和一种在本发明范围外配制的彩色墨水，即不含一种聚合物的彩色墨水之间发生了显著的渗色。相比之下，由于诱发了因PEG 7500和黑色颜料基墨水中的聚合物组分的相互作用引起的水相分离，图11B的彩色墨水中每一种都基本上没有发生渗色。
实例11
为了说明在本发明实践中实现的渗色控制是聚合物/聚合物不混合，而不仅是粘度效应的结果，配制了分别有相对低粘度4.4cP和2.8cP的黄色和蓝色喷墨墨水，它们中仅蓝墨水含有一种聚合物添加剂，即10wt％的LEG。将这些低粘度墨水之间的渗色与配制时分别包括了10wt％聚乙烯基吡咯烷酮和10wt％LEG的黄色和蓝色喷墨墨水间的渗色进行了比较。更确切地说墨水有以下组成：
表11.实例11的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 有聚合物配对 | 无聚合物配对 | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料 | TMA AY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) | TMAAY23(0.09abs) | ·TMA DB199(0.0675abs)·Na AB9(0.12 abs) |
| 1，5-戊二醇 | 10wt％ | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％PVP10000(1) | 10wt％LEG | - | 10wt％LEG |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
(1)PVP≡聚乙烯基吡咯烷酮
在用Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机相邻打印黄色和蓝色墨水，其中黄墨水不含聚合物成分时，即使它们有相似的低粘度还是发生了明显的渗色。相比之下，含有聚合物成分的黄色和蓝色喷墨墨水被相邻打印时则显示渗色明显降低。
实例12
按下列配方配制黄色和蓝色墨水，并用Hewlett-PackardDeskJet850喷墨打印机相邻打印这两种墨水：
表12.实例12的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 有聚合物配对 | 无聚合物配对 | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料 | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％PEG4000 | 8wt％PVP10000 | - | 8wt％PVP10000 |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
在分别含有PEG 4000和PVP 10000的黄色和蓝色墨水之间的渗色明显少于其中黄墨水不含聚合物组分的黄色和蓝色墨水之间的渗色。
实例13
本实例象上述实例11一样说明了墨水的粘度特性不是在本发明实践中所观察到的渗色控制的主要原因。更确切地说，配制了实例12的黄色和蓝色喷墨墨水，唯一的改变是用10wt％的PVP 24000代替了蓝墨水中8wt％的PVP 10000。实例11蓝墨水的粘度为3.4cP，而本实例蓝墨水的粘度大约为8.5cP。尽管在粘度上有很大差别，在实例11的墨水和本实例墨水之间所得到的渗色控制程度上却只有很小差别。
实例14
按下述配方配制黄色和蓝色墨水，并用Hewlett-PackardDeskJet850喷墨打印机相邻打印这两种墨水：
表13.实例14的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料 | TMA AY23(0.09 abs) | ·TMA DB199(0.0675 abs)·Na AB9(0.12 abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％PEG 4000 | 10wt％LEG |
| 水 | 余量 | 余量 |
和没有因两种不同聚合物存在而诱发的水相分离的黄色和蓝色墨水相比，在上述黄色和蓝色墨水配方之间渗色的减少是明显的。
实例15
配制实例14的黄色和蓝色墨水，不同的是将0.1wt％的藻酸钠加到蓝墨水配方中，使蓝墨水的粘度增加到超过4cP。作为加入藻酸钠的结果，本实例黄色和蓝色墨水之间的渗色比实例14略有改善。
实例16
配制具有如下配方的黄色和蓝色墨水，并用Hewlett-PackardDeskJet850喷墨打印机相邻打印这两种墨水：
表14.实例16的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 有聚合物配对 | 无聚合物配对 | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料 | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9 | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·Na AB9(0.12abs) |
| (0.12 abs) | ||||
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 异丙醇 | - | 4wt％ | - | 4wt％ |
| 聚合物 | 10wt％PEG4000 | 5wt％葡聚糖40000 | - | 5wt％葡聚糖40000 |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
在分别含有PEG 4000和葡聚糖40000的黄色和蓝色墨水之间的渗色明显少于其中黄墨水不含聚合物组分的黄色和蓝色墨水之间的渗色。
实例17
配制实例16的黄色和蓝色墨水，除了(1)用10wt％的平均分子量大约10000的聚乙烯基吡咯烷酮代替黄墨水中10wt％的PEG 4000，以及(2)将黄墨水中7wt％的1，5-戊二醇增加到10wt％。在分别含有PVP 10000和葡聚糖40000的黄色和蓝色墨水之间达到的渗色控制程度与实例16中在分别含有PEG 4000和葡聚糖40000的黄色和蓝色墨水之间达到的程度相似。
实例18
为说明在本发明实践中可以使用一种具有相对低分子量的聚合物，配制下述黄色和蓝色墨水，并用Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机相邻打印这两种墨水：
表15.实例18的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 有聚合物配对 | 无聚合物配对 | |||
| 组分 | 黄墨水 | 蓝墨水 | 黄墨水 | 蓝墨水 |
| 染料 | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) | TMAAY23(0.09abs) | ·TMADB199(0.0675abs)·NaAB9(0.12abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％PEG 4000 | 30wt％PEG 300 | - | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
在分别含有PEG 4000和PEG 300的黄色和蓝色墨水之间的渗色明显少于在不含聚合物组分的黄色和蓝色墨水之间的渗色。由此显示可用不同分子量的同种化合物，即聚乙二醇相互配对，以实现水相分离，并因此而实现本发明实践的渗色控制。
实例19
配制下列红色和黄色墨水，并用Hewlett-Packard DeskJet850打印机将它们相邻打印：
表16.实例19的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 有聚合物配对 | 无聚合物配对 | |||
| 组分 | 红墨水 | 黄墨水 | 红墨水 | 黄墨水 |
| 染料 | ·NaAR52(0.11)·NaRR180(0.0675) | TMAAY23(0.09abs) | ·NaAR52(0.11)·NaRR180(0.0675) | TMAAY23(0.09abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 12wt％Ficoll70000 | 10wt％PEG4000 | 12wt％Ficoll70000 | - |
| 水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
在分别含有Ficoll70000和PEG 4000的红色和黄色墨水之间的渗色明显少于在不含聚合物组分的红色和黄色墨水之间的渗色。
实例20
配制实例19的红色和黄色墨水，除了(1)用10wt％的平均分子量大约10000的聚乙烯基吡咯烷酮代替黄墨水中的10wt％的PEG 4000，以及(2)将黄墨水中7wt％的1，5-戊二醇增加到10wt％。在分别含有PVP 10000和Ficoll70000的红色和黄色墨水之间达到的渗色控制程度虽然不如实例19中所达到的好，但是却明显少于在其中黄墨水不含聚合物组分的红色和黄色墨水之间的渗色。
实例21
配制下列黄墨水，并相邻于用在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的颜料基黑墨水将其打印：
表17.实例21的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 组分 | 黄墨水有聚合物 | 黄墨水无聚合物 |
| 染料 | TMA AY23(0.09 abs) | TMA AY23(0.09 abs) |
| 1，5-戊二醇 | 10wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％ PVP10000 | - |
| 水 | 余量 | 余量 |
和将同样的黑墨水与不含聚合物添加剂的黄墨水组对相比，将黑色颜料基墨水和含有PVP 10000的黄墨水配对时渗色明显减少。
实例22
配制下列蓝墨水，并相邻于用在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的颜料基黑墨水将其打印：
表18实例22的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 组分 | 蓝墨水有聚合物 | 蓝墨水无聚合物 |
| 染料 | ·TMA DB199(0.0675 abs)·Na AB9(0.12 abs) | ·TMA DB199(0.0675 abs)·Na AB9(0.12 abs) |
| 1，5-戊二醇 | 7wt％ | 7wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 5wt％ | 5wt％ |
| 聚合物 | 10wt％ | - |
| LEG | ||
| 水 | 余量 | 余量 |
和将同样的黑墨水与不含聚合物添加剂的蓝墨水配对相比，将黑色颜料基墨水和含有LEG的蓝墨水组对时渗色明显减少。
实例23
配制下列颜料基红墨水，并相邻于用在Hewlett-Packard DeskJet850喷墨打印机中的颜料基黑墨水将其打印：
表19实例23的喷墨墨水配方
(所有百分数都是墨水总组成的重量百分数)
| 组分 | 红墨水 |
| 颜料 | 2wt％ Hostafine 红色颜料(1) |
| 1，5-戊二醇 | 3wt％ |
| 2-吡咯烷酮 | 7wt％ |
| 聚合物 | 8wt％聚乙二醇4000 |
| 水 | 余量 |
(1)市场上可从Hoescht Celanese买到。
将实例23的红色和黑色颜料基墨水打印到Gilbert Bond纸上。在这两种墨水之间有良好的渗色控制，再次证明发生了水相分离。
这样，上述实例证明了按照本发明在两种相邻打印的喷墨墨水间诱发的水相分离实现了事实上的渗色控制。
工业应用性
可以预期在此公开的控制相邻打印的墨水间的渗色的方法，以及所公开的喷墨墨水套药将在喷墨彩色打印机，特别在热喷墨打印机中得到商业应用。
在此已公开了一种通过利用水相分离现象来实现渗色控制的方法和喷墨墨水组。很明显对本领域的技术人员来说在不离开本发明精神的情况下可以做出许多具有明显特点的修改和调整，所有这些修改和调整都应被认为是在由所附的权利要求所确定的本发明的范围中。
Claims (10)
1.一种用于喷墨打印的喷墨墨水组，包括一种包含第一着色剂和第一含水载色剂的第一喷墨墨水和一种包含第二着色剂和第二含水载色剂的第二喷墨墨水，所说第一含水载色剂包含第一聚合物，而所说第二含水载色剂包含一种在所说第一和第二含水载色剂接触时能诱发所说第一和第二含水载色剂水相分离的第二组分，所说第一和第二喷墨墨水有足够低的粘度，使得所说第一和第二喷墨墨水能很容易地从一种喷墨笔中喷出。
2.权利要求1的喷墨墨水组，其中所说第一聚合物的分子量在300-20000范围中。
3.权利要求1的喷墨墨水组，其中所说第一聚合物选自平均分子量至少200的聚乙二醇；平均分子量至少200的聚丙二醇；聚糖；平均分子量在40000-400000范围中的聚蔗糖；平均分子量在500-10000范围中的乙氧基化的丙三醇；平均分子量在500-10000范围中的丙氧基化的丙三醇；平均分子量在10000-200000范围中的聚乙烯醇；平均分子量在20000-500000范围中的聚乙烯基吡咯烷酮；聚糖的盐类；平均分子量在1000-1000000范围中的聚丙烯酰胺；平均分子量在1000-500000范围中的聚丙烯酸；平均分子量在1000-50000范围中的1，2-亚乙基亚胺聚合物；以及它们的衍生物。
4.权利要求1的喷墨墨水组，其中所说第二组分选自一种第二聚合物和一种低分子量组分，其中所说第二聚合物与所说第一聚合物不同。
5.权利要求4的喷墨墨水组，其中所说第二聚合物选自平均分子量至少200的聚乙二醇；平均分子量至少200的聚丙二醇；聚糖；平均分子量在40000-400000范围中的聚蔗糖；平均分子量在500-10000范围中的乙氧基化的丙三醇；平均分子量在500-10000范围中的丙氧基化的丙三醇；平均分子量在10000-200000范围中的聚乙烯醇；平均分子量在20000-500000范围中的聚乙烯基吡咯烷酮；聚糖的盐类；平均分子量在1000-1000000范围中的聚丙烯酰胺；平均分子量在1000-500000范围中的聚丙烯酸；平均分子量在1000-50000范围中的1，2-亚乙基亚胺聚合物；以及它们的衍生物。
6.权利要求4的喷墨墨水组，其中所说低分子量组分选自磷酸盐，硫酸盐，异丙醇，丙三醇，乙二醇一丁基醚，葡萄糖，乙二醇，和氯化钠。
7.权利要求1的喷墨墨水组，其中所说第一聚合物是聚乙二醇，而所说第二组分选自乙氧基化的丙三醇，聚乙二醇，聚乙烯基吡咯烷酮和葡聚糖，所说葡聚糖的平均分子量在11000-19000范围中。
8.权利要求1的组喷墨墨水组，其中所说第一墨水和所说第二墨水的粘度在2-15cP范围中。
9.权利要求1的喷墨墨水组，其中所说第一喷墨墨水是一种黄色喷墨墨水，其中所说第二喷墨墨水是一种蓝色喷墨墨水，其中所说喷墨墨水套药还另外包括一种第三红色喷墨墨水和一种第四黑色喷墨墨水，其中第三红色喷墨墨水和所说第四黑色喷墨墨水分别含有第三组分和第四组分，因而在所说喷墨墨水套药中的任何墨水之间接触时都能诱发水相分离。
10.一种在从喷墨笔中将权利要求1所说的至少两种不同的喷墨墨水打印到一种打印介质上时减少渗色的方法，所说方法包括以下步骤：
(a)打印所说第一喷墨墨水；以及
(b)打印所说第二喷墨墨水，
由此当所说第二墨水被相邻于所说第一喷墨墨水打印时所说第一墨水和所说第二喷墨墨水间的渗色被减轻。
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