CN1151210C - 含磷光颜料的喷墨墨水组合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于彩色喷墨打印的添加磷光颜料的新颖喷墨(inkjet)墨水组合物，以增加墨水的光泽与光坚牢度并提升打印品质，甚至可以在夜间中发光。该磷光墨水组合物包含有至少一种或一种以上的磷光颜料与提供墨水颜色的色料以及一媒介物。其中该磷光颜料是为一种利用包覆技术所形成的粒径小于1微米的微胶囊(micro-capsule)磷光颜料/树脂混合体，分散于该媒介物中。

Description

含磷光颜料的喷墨墨水组合物

技术领域

本发明涉及一种含磷光颜料的墨水组合物，尤其涉及一种用于彩色喷墨打印的磷光墨水组合物，除可改进打印品质，增加墨水的光坚牢度(lightfastness)、增加墨水的光泽外，更独特的是有磷光现象发生，可以在夜间中发光，呈现特殊色彩。

背景技术

一般发光颜料(luminescent pigment)，依其组成主要可分为无机发光颜料和有机发光颜料，或者可依其发光特性而分为磷光体和荧光体两种。发光颜料在经由光线照射后，可吸收某些特定频率光子的能量而使发光颜料分子中的电子跃迁至较高能阶状态，再随着电子回到低能阶的过程中依据选择律(selection rule)而放出不同波长的光线(发射辐射)。

发光颜料与一般颜料的不同之处在于在可见光或近可见光的范围内，一般的颜料会将所有的吸收能量转换成为热能，或选择性的反射部分可见光。发光颜料的颜色是由发射辐射、或发射辐射和反射辐射的耦合作用所产生，因此在可见光的范围内，发光颜料并无显著的吸收现象，而是加成颜色。例如以等量的蓝色和黄色的一般颜料混合，他们的混合颜色是在绿色范围内，而蓝色和黄色发光颜料的适当混合时，则是呈现出白色或高度不饱和色。

此外，由于磷光体可以吸收光源能量，所以磷光体在白天或受强光照射时可吸收能量，并储存能量，而在夜晚则渐渐释放出可见光范围的能量，达到发光效果。换句话说，磷光颜料在白天与一般颜料的颜色没有两样，但一到晚上或黑暗中时，便可以发光，因此不同于荧光体。

一般而言，彩色喷墨打印的墨水大约可分为深红色墨水，蓝绿色墨水(cyan ink)，黄色墨水和黑色墨水等四色墨水，其中大多使用水基染料为主。最近几年更细分成深红色墨水，蓝绿色墨水、黄色墨水、黑色墨水、浅深红墨水和浅蓝绿墨水等六色墨水，如再加上浅黄色墨水，则形成七色墨水。这些墨水，其组成包括一种以上的水基染料、水、有机溶剂，及其他添加剂。然而，这些水基染料墨水，在打印后图像的防水性及抗光性的表现上都很差。

因此，近年来开始大量开发具有良好的防水性及抗光性的颜料墨水，并且开始研究如何使彩色喷墨打印呈现发光的效果。这些颜料墨水大多包含了一种以上的颜料、水、有机溶剂，以及其他添加剂，在图像的防水性及抗光性上，皆比水基染料墨水优异。

1960年，在USP 2,940,937中首先公开了荧光打印墨水组合物，其利用树脂分散剂将荧光色料分散于溶剂中，不仅可增加色料的光坚牢度，改进色彩的光泽，而且还可以反射光线造成荧光效果。1979年，USP 4,150,997则公开了一种水基荧光墨水，利用氢氧化铵与荧光颜料作用，形成水溶性的季铵盐类。然而在高速打印下，喷墨头上所产生的高热能却会挥发墨水中的溶剂，而使色料容易凝结在喷嘴上，导致喷嘴发生阻塞的现象。

发明内容

本发明涉及一种含磷光颜料的墨水组合物，尤其是应用于彩色喷墨打印的一种墨水组合物，除可改进打印品质、增加色料的光坚牢度、提升色料的光泽外，更独特的是可以在夜间中发光，呈现特殊发光色彩。

本发明的含磷光颜料的墨水组合物，其包含有至少一种的磷光颜料，一种以上提供墨水颜色的色料(colorants)，以及一媒介物(vehicle)。该媒介物包含有至少一种预定浓度的有机溶剂成分，一种以上的表面活性剂成分。磷光颜料则是利用颜料和树脂的混合，形成微胶囊颜料(micro-capsule)，而分散于溶液中。

本发明还涉及一种喷墨打印方法，包含有下列步骤：提供至少一种墨水，其组成包含有：至少一种磷光颜料；至少一种可提供墨水颜色的色料；以及媒介物，其包含有预定浓度的有机溶剂以及至少一种表面活性剂；以及在记录媒体上喷出该墨水；其中该磷光颜料是利用树脂包覆成粒径小于1μm的微胶囊，分散于该媒介物中。

具体实施方式

本发明所采用的磷光颜料主要有锌镉硫化物、钙锶硫化物和稀土元素化合物三种(三种任何一种皆可)。然而本发明并不局限于上述的无机磷光颜料，其它相类似的无机磷光颜料以及有机合成磷光颜料皆适用于本发明。锌镉硫化物磷光颜料，其化学式为nZnS(1-n)CdS∶Cu，n为0.78～1.0，Cu的重量百分比在0.01％左右。Zn、S、Cu是绿色的，再加上Cd使颜色趋向红色，但磷光持久性减弱，所以到现在还不能有红磷光可以维持几小时的，因此可供应的磷光颜料，主要是在绿色以至橘黄色范围内。钙锶硫化物磷光颜料的化学式为nCaS(1-n)SrS∶Bi，Cu，n为1.0～0，其颜色从蓝趋向于绿，蓝色的持久性较好，Bi的重量百分比通常在约0.04％，Cu的重量百分比为约0.01％。磷光颜料目前已有蓝色、绿色、红色和黄色，四种发光体。由于磷光颜料属于无机物，无毒性，对人体伤害性极低，因此非常适合用来作为喷墨打印中的墨水组合物。

由于现有技术中磷光颜料往往受限于粒子大小、非亲水性性质和涂布厚度的原故，因此多用于塑胶、丝网油墨，军事和工业安全，目前仍未应用在喷墨墨水中。本发明的磷光墨水组合物，已克服磷光颜料颗粒大小的问题，利用在墨水中添加经过研磨加工处理的微细磷光颜料颗粒，并将微细磷光颜料颗粒以树脂包覆，均匀分散于溶液中，形成胶体溶液。在以颜料为色料的喷墨墨水中，除了增加色料的光坚牢度，改进色料的光泽及抵抗化学品的侵蚀外，更可以在夜间中发光，成为一种新颖的喷墨墨水组合物。

本发明所提供的含磷光颜料的墨水组合物可有两种配方：第一种为水分散性，其包含了重量百分比0.1～20％，优选在3～5％的磷光颜料、重量百分比为5.0％的色料，重量百分比为5.0％的表面活性剂、重量百分比为1.0～20％的有机溶剂、重量百分比为65～85％的水、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、以及防腐剂。基于环保的考虑，建议有机溶剂的重量百分比浓度应小于10％，优选5～7％之间。第二种为溶剂分散性，其包含了重量百分比0.1～20％的磷光颜料，重量百分比为5.0％的色料，重量百分比为5.0％的表面活性剂，重量百分比为65～90％有机溶剂，酸碱缓冲液，螯合剂，杀菌剂，防腐剂。第二种溶剂分散性墨水组合物配方中并不包含水，因此磷光颜料是分散于有机溶剂中，具有快干效果，适用于工业上的快速喷墨打印用途。

一般来说，喷墨打印机的喷嘴口直径约在30～50μm，本发明所采用的磷光颜料，其绝大多数的粒子直径小于1.0μm，并以树脂包覆而分散于溶液中。

此外，本发明的喷墨墨水组合物中所添加的表面活性剂和助剂，如聚丁基树脂、纤维素衍生物、苯乙烯/丙烯酸共聚物树脂、顺式丁烯二酸/苯乙烯的共聚合物或一种同时含有亲水性部分与疏水性部分的聚合物等等。

另外，本发明的喷墨墨水组合物中所添加的有机溶剂可以为乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、聚乙二醇、丙二醇、丁二醇、戊二醇或己二醇等等。

具体实施方式

为更进一步了解本发明，请参阅以下所举的实例。

实施例1

本发明所提供的含磷光颜料的第一种墨水组合物、其包含重量百分比为0.1～20％的磷光颜料、重量百分比为5.0％的色料、重量百分比为5.0％的表面活性剂、重量百分比为5.0％的有机溶剂、重量百分比为65～85％的水、酸碱缓冲液，螯合剂、杀菌剂、防腐剂和相关添加剂。基于环保的考虑，建议有机溶剂的重量百分比浓度应小于10％，优选在5～7％之间。

本发明所采用的磷光颜料，其绝大多数的粒径小于1.0μm。其方法是利用研磨技术将磷光颜料研磨至粒径小于1.0μm。由于本发明的磷光颜料粒径小于1.0μm，因此可以克服现有技术存在的问题，而可将磷光颜料应用于高速喷墨打印，不致堵塞喷墨头。

在本发明中，第一种含磷光颜料的墨水组合物，其磷光颜料是与树脂先形成微胶囊颜料，再利用树脂分散剂分散于水溶液中。相关的微细颗粒分散技术可参考USP 4,150,997，由于分散技术为已知的现有技术，故在此不再赘述。

在本发明中，磷光颜料是先与树脂形成微胶囊颜料后，再选择以不同的重量百分比比例，例如0％，0.1％，0.5％，1.0％，2.5％，5.0％，7.5％，10％，15％，20％，分别添加于墨水配方中。其测试方法，主要针对其黑暗发光度。以上述添加比例的墨水配方，利用市售彩色喷墨打印机，将墨水配方添加于墨水匣中，喷墨于一般白色纸张等纪录媒体上。

实施例2

本发明所提供的含磷光颜料的第二种墨水组合物，其包含重量百分比为0.1～20％的磷光颜料、重量百分比为5.0％的色料、重量百分比为5.0％的表面活性剂、以及重量百分比为65～90％有机溶剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、防腐剂和相关添加剂。

本发明所采用的磷光颜料，其绝大多数的粒子直径小于1.0μm。

在本发明中，磷光颜料是选择以不同的重量百分比比例，0％，0.1％，0.5％，1.0％，2.5％，5.0％，7.5％，10％，15％，20％，分别添加于墨水配方中。其测试方法，主要针对其黑暗发光度。以上述添加比例的墨水配方，利用市售彩色喷墨打印机，将墨水配方添加于墨水匣中，喷墨于一般纸张载体上。

本发明的含磷光颜料的墨水组合物有两种：第一种，其包含一种以上的磷光颜料，一种以上用以提供墨水颜色的色料、媒介物。此媒介物至少包含有水、有机溶剂，一种以上的表面活性剂和相关添加剂。第二种，其包含一种以上的磷光颜料、一种以上用以提供墨水颜色的色料，媒介物。此媒介物至少包含有有机溶剂，一种以上的表面活性剂和相关添加剂。

其磷光颜料乃依其不同的重量百分比比例，0％，0.1％，0.5％，1％，2.5％，5％，7.5％，10％，15％，20％，分别添加于墨水配方中。而在夜间发光强度上，在墨水中添加磷光颜料后，具有显著发光的效果。尤其是，利用纸张载体在黑暗中发光的方法，甚为新奇，在缺乏亮度时，使用者仍能看清楚用此磷光墨水所喷射打印的文字与图形。

以上所述仅本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (17)

1.一种用于彩色喷墨打印的墨水组合物，包含有：

至少一种磷光颜料；

至少一种可提供墨水颜色的色料；以及

媒介物，其包含有预定浓度的有机溶剂以及至少一种表面活性剂；

其中该磷光颜料是利用树脂包覆成数个微胶囊，分散于该媒介物中。

2.根据权利要求1的墨水组合物，其中该媒介物还包含有水。

3.根据权利要求2的墨水组合物，其中该水的重量百分比范围为65～85％。

4.根据权利要求1的墨水组合物，其中该墨水颜色的色料为颜料。

5.根据权利要求1的墨水组合物，其中该墨水颜色的色料为染料。

6.根据权利要求1的墨水组合物，其中该磷光颜料的粒径小于1.0μm。

7.根据权利要求1的墨水组合物，其中该媒介物还包含有选自于酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂及防腐剂中任一种的添加剂。

8.根据权利要求1的墨水组合物，其中该磷光颜料的重量百分比范围为0.1～20％，该墨水颜色色料的重量百分比范围为1～20％，该有机溶剂的重量百分比范围为1～20％及该表面活性剂的重量百分比范围为1～20％。

9.一种喷墨打印方法，包含有下列步骤：

提供至少一种墨水，其组成包含有：

至少一种磷光颜料；

至少一种可提供墨水颜色的色料；以及

媒介物，其包含有预定浓度的有机溶剂以及至少一种表面活性剂；以及

在记录媒体上喷出该墨水；

其中该磷光颜料是利用树脂包覆成粒径小于1μm的微胶囊，分散于该媒介物中。

10.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该墨水颜色的色料是选自于深红色墨水色料、蓝绿色墨水色料、黄色墨水色料、黑色墨水色料、浅红墨水色料，浅蓝绿墨水色料和浅黄色墨水色料中的任一种。

11.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该媒介物还包含有水。

12.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该水的重量百分比范围为65～85％。

13.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该墨水颜色的色料为颜料。

14.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该墨水颜色的色料为染料。

15.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该磷光颜料的粒子直径小于1.0μm。

16.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该媒介物还包含有选自于酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂及防腐剂中任一种的添加剂。

17.根据权利要求9的喷墨打印方法，其中该磷光颜料的重量百分比范围为0.1～20％，该墨水颜色色料的重量百分比范围为1～20％，该有机溶剂的重量百分比范围为1～20％及该表面活性剂的重量百分比范围为1～20％。