CN1428250A - 一种选择色彩配方和打印物组合中喷墨墨水和打印物的方法 - Google Patents

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CN1428250A CN 02160442 CN02160442A CN1428250A CN 1428250 A CN1428250 A CN 1428250A CN 02160442 CN02160442 CN 02160442 CN 02160442 A CN02160442 A CN 02160442A CN 1428250 A CN1428250 A CN 1428250A
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Abstract

一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；b)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；c)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；d)计算墨水配方及打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)；和e)选择墨水配方和打印物组合，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，RGD值可由方程(A)计算得到,其中，I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，N为用于评价的彩色斑片的总量。

Description

一种选择色彩配方和打印物组合中 喷墨墨水和打印物的方法
技术领域
本发明涉及一种喷墨打印用喷墨彩色墨水配方及多孔喷墨打印记录元件的组合，该方法用以提供图像区与非图像区及颜色之间的光泽度差异改善的图像。
背景技术
在典型的喷墨记录或打印装置中，墨滴是从一喷嘴中向记录元件或介质高速喷射而出，从而在记录介质上产生图像。墨滴或记录液通常包含一种记录剂，例如染料或颜料以及大量的溶剂。溶剂或载液通常由水及有机材料如单羟基醇、多羟基醇或其混合物组成。
喷墨记录元件通常包含一类载体，在它的至少一个表面上具有一个墨水接收或图像接收层，还包括用以反射成像的不透明载体及用以透射成像的透明载体。
喷墨记录元件的一个重要特征是打印后必须迅速干燥。为此，已经开发了一种多孔记录元件，只要它有足够的厚度及孔体积来有效地容纳液体墨水，就能几乎在打印的同时干燥。例如，可以通过浇铸涂层来制得多孔记录元件，其中含微粒的涂层可以应用于载体，并在接触抛光的光滑表面时干燥。
当前的喷墨记录元件的一个主要缺点是光泽差异，特别是在用颜料型墨水获得的图像上更明显。颜料型墨水中的着色剂是离散粒子，这些颜料粒子通常用一些添加物如分散剂或稳定剂处理以阻止颜料粒子聚集和/或沉降。因此，当颜料型墨水打印到具有光亮表面的记录元件上时，图像区的墨水倾向于停留在打印物表面。“光泽差异”包括“图像与非图像的光泽差异”以及“颜色间的光泽差异”。“图像与非图像的光泽差异”描述了非图像区光泽度明显不同于图像区光泽度的人工图像。“颜色间的光泽差异”描述了不同颜色图像区之间的光泽度具有明显差异的人造图像。甚至对于普通观察者而言，这两种类型的图像质量缺陷都非常明显。解决这一问题的一种可能方法是通过某些技术用保护层来覆盖整个打印物，如层压所打印的图像或将打印物的可熔聚合物表层熔合到连续外层上，后者公开于Wexler的美国专利申请NO.09/954,779，2001.9.18提交，或如欧洲专利EP1057646和EP1048466所述的在图像区涂装保护层来达到目的，尽管这些方法不是专为提高光泽差异而提出的。然而，所有这些方法都包括打印后的分立步骤，使得整个过程复杂且耗费高。
本领域需要一种方法来减少图像区与非图像区光泽度变化以及当将不同的墨水打印并干燥在打印物上时不同颜色间的光泽度变化，应该在打印时就解决这个问题而不能在打印后再单独进行。
发明内容
本发明提供了一种方法用以选择喷墨彩色墨水配方和打印物组合，通过这个方法得到的图像中，图像区与非图像区以及彩色图像不同颜色间的光泽变化都同时减少了。测定了墨水打印并干燥后的光泽度变化，但本发明是对墨水和打印物的选择及打印处理的一部分，而不是指打印后的单独处理步骤。
根据本发明，墨水的光泽度通过测定打印物上的单色斑片来预先测定。打印物的光泽度也在类似的测定条件测得。不同墨水间的光泽度变化以及图像区与非图像区的相对光泽度差别都通过计算得到。通过同时保持墨水与打印物组合的相对光泽差异及在一定范围内的光泽变化，提高了图像质量。
因此，本发明公开了一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
c)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
d)计算墨水配方及打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)；和
e)选择墨水配方和打印物组合，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，RGD值可由方程(A)计算得到：
Figure A0216044200061
  方程(A)其中
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，
N为用于评价的彩色斑片的总量。
本发明另一实施方案公开了一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
c)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
d)计算墨水配方与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；及
e)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGV值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到：
Figure A0216044200071
  方程(A)
Figure A0216044200072
  方程(B)其中
Figure A0216044200073
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，N为用于评价的彩色斑片的总量。
本发明又一实施方案公开了一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)调节墨水中颜料粒子的尺寸以获得所需的光泽度；
c)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
d)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
e)计算墨水配方与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；及
f)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGY值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到。
本发明再一种实施方案公开了一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)在墨水中加入非成膜粒子，选择其尺寸用以得到所需光泽度；
c)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
d)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
e)计算墨水与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；
f)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGV值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到。
本发明还有一个实施方案公开了喷墨配方和记录元件组合，包括：A)镜面角为60°时光泽度至少约5的多孔喷墨记录元件；B)至少包含两种墨水的颜料型喷墨墨水配方；
其中当镜面角为60°时，RGD值小于40％，RGD值可通过方程(A)计算得到。
本发明还公开了一种打印方法。
本发明的优点是减小了图像区和非图像区以及所打印的彩色图像不同颜色间的光泽度差别并且它只是作为打印初始过程的一部分而被完成。墨水配方与打印物的光泽匹配
表面光泽度通常称之为镜面光泽度，定义为达到像镜子表面的程度，是对以等于或接近于入射角的反射角所反射的能量总量的检测。镜面光泽度可以根据在偏离镜面法线的不同角度的光泽单位来检测，如偏离镜面法线20°、30°、45°、60°、75°和80°的角度。光泽仪用来测量样品不同角度的光泽度，如BYK-Gardner micro-TRI-光泽仪。
本发明中所用的多孔打印物是指镜面角为60°时光泽度为5或更高的墨水打印记录元件。典型的喷墨记录元件包含一种载体，在它的至少一个表面上具有一个墨水接收或图像形成层，墨水接收层是通过毛细作用吸收墨水的多孔层。打印物的光泽度水平可通过接收层的设计及调节每层中组分的性质来达到，如表面涂层的粒径，载体的表面粗糙度等。例如，通过改变墨水接收层无机粒子的粒径，60°镜面角时柯达快速干燥照相用的光滑介质Cat 8103137的光泽度可达到64。相比而言，60°镜面角时爱普生照相纸SP91001的光泽度只有34。另外，正如本领域众所周知的，可以通过改变打印物内载体的表面平滑度来调节光泽度。例如，改变在载体制造过程中用于树脂涂装步骤的冷却辊表面平滑度(如F-表面对网纹E-表面)，柯达快速干燥照相介质的光泽度在镜面角为60°时具有从30(Satin Media Cat 8648263)到64(Glossy Media Cat 8103137)的较宽变化范围。
当墨水打印到打印物上时，图像的光泽度水平由墨水和打印物决定。墨水的性质，如墨水中聚合物的折光指数、打印后墨水中聚合物的成膜性能、打印物的墨水沉积等都可以分别或综合影响打印图像的光泽度。如Chen等的美国专利No.10/034,721(2001.12.28)所公开的，对于颜料型墨水，颜料的粒径和分布、非成膜粒子的使用都对光泽度有很大的影响。本发明人发现当打印物的光泽度设计成与墨水配方产生的光泽度匹配时，打印图片的图像区与非图像区的光泽度差别小，而且，在一定范围内保持不同墨水间的光泽度变化，也可使打印图片不同颜色间的光泽度差别很小。以上两种方法有助于全面提高打印质量。
根据本发明，打印物与墨水配方的匹配可通过方程A中所定义的参数即相对光泽度差值(RGD％)来表征。颜色间的光泽度不同可以通过方程B中所定义的参数即衍生于平均光泽(AG)的相对光泽度变化(RGV％)来表征。  方程(A)
Figure A0216044200102
  方程(B)其中
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，
N为用于评价的彩色斑片的总量。
根据本发明，RGD和RGV可以由下述步骤得到：在打印机中装入所选择的至少含有两种墨水的墨水配方，然后将测试图像打印到本发明中的记录元件中。所设计的测试图像由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成。图像的尺寸要足够大，例如用于均一光泽度测量的尺寸约为3×3cm。为了减小未被墨水覆盖的空白区的光泽度影响，像素级的点覆盖率也是非常重要的。通常，在100％的点覆盖率率下可达到1.5(Dmax)的反射密度。评价中所用的颜色可以包括能够由所选择的墨水配方中产生的颜色的任何组合，例如基本颜色(如青色、红紫色、黄色、黑色)或，任选的次级颜色(如红色、绿色、蓝色)、套色黑(青色、红紫色和黄色的组合)或400％黑色(青色、红紫色、黄色和黑色的组合)。打印的测试图像在环境温度和湿度下干燥24小时后，用光泽仪如BYK-Gardner micro-TRI-光泽仪来测量每一种颜色的斑片在某一镜面角(如60度)时的光泽度。打印物(非图像区)的光泽度也在相同条件下测得。
优选的墨水配方与多孔喷墨记录元件的组合应使RGD值小于40％(镜面角为60度)及墨水间的RGV值小于10％(镜面角为60度)。更优选的墨水配方与多孔喷墨记录元件的组合应使RGD值小于30％(镜面角为60度)及墨水间的RGV值小于7％(镜面角为60度)。喷墨记录元件
用于本发明的喷墨记录元件的载体可以为任何可用于喷墨打印物的载体，如树脂涂装的纸、纸、聚酯或微多孔材料如含聚乙烯聚合物的材料(宾州匹兹堡PPG工业公司，商品名为Teslin)、Tyvek合成纸(杜邦公司)以及在如美国专利U.S.5,244,861中所列的其它复合物膜。不透明的载体包括普通纸、涂装低、合成纸、照相纸载体、熔融挤出涂装纸、层压纸如双轴取向层压纸。这些双轴取向层压纸见美国专利U.S.5,853,965；5,866,282；5,874,205；5,888,643；5,888,681；5,888,683；5,888,714，这些专利公开在此引入作为参考。双轴取向的载体包括纸基和双轴取向的聚烯烃薄片，典型的载体是层压至纸基的一侧或两侧的聚丙烯。透明的载体包括玻璃、纤维素衍生物，如纤维素酯、纤维素三乙酸酯、纤维素二乙酸酯、纤维素乙酸丙酸酯、纤维素乙酸丁酸酯；聚酯，如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸-1，4-环己烷二甲酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及它们的共聚物；聚酰亚胺；聚酰胺；聚碳酸酯；聚苯乙烯；聚烯烃，如聚乙烯或聚丙烯；聚砜；聚丙烯酸酯；聚醚酰亚胺；以及它们的混合物。上述所列的纸包括从高端纸如照相纸到低端纸如新闻用纸的大范围的纸。优选的实施方案为聚乙烯涂装的纸。
本发明所用载体的厚度从50μm到500μm，优选的为75到300μm。如有必要，载体中可以加入抗氧化剂、抗静电剂、增塑剂以及其它已知的添加剂。
用于本发明的喷墨记录元件的墨水接收层可以是多孔的。本发明优选的一个实施方案为含粒子的多孔墨水接收层。本发明中有用的粒子例子有氧化铝、勃姆石、粘土、碳酸钙、二氧化钛、煅烧粘土、铝硅酸盐、二氧化硅、硫酸钡或聚合物微球。粒子可以为多孔或非多孔。本发明优选的一个实施方案中粒子为金属氧化物，优选烟雾状粒子。当由不同方法制得的多种商品化有机和无机粒子用于图像接收层时，为了使墨水快速干燥，墨水接收层必需是多孔的。粒子间形成的孔必须足够大且相互贯穿，才能使打印墨水迅速透过该层并离开外表面以达到快速干燥的目的。同时，粒子必须以某种方式排列以使得它们之间所形成的孔足够小，不至于散射可见光。
粒子可以为初级粒子的形式，或者为次级聚集态粒子。聚集体由直径为7到40nm的较小初级粒子组成，聚集成直径最高达300nm的聚集体。这种聚集体的干燥涂层的孔应当在一定范围内以确保低的光散射和足够的墨水吸水率。
任何发烟的金属氧化物粒子都可用于本发明。这种粒子的例子有发烟铝、二氧化硅、氧化钛、阳离子二氧化硅、氧化锑(III)、氧化铬(III)、氧化铁(III)、氧化锗(V)、氧化钒(V)、氧化钨(VI)。本发明中优选的发烟金属氧化物例子有二氧化硅和氧化铝发烟氧化物。发烟氧化物可以干燥的形式或如上所述的聚集体分散体的形式获得。
图像接收层也可含有媒染剂。可以使用的媒染剂的例子包括水溶性阳离子聚合物、金属盐、胶乳形式的水不溶性阳离子聚合物粒子、水可分散的聚合物、微球、或核/壳粒子，其中核为有机物或无机物，壳都为阳离子聚合物。这种粒子可以是加聚或缩聚产物，或二者的结合产物。其可以为线性的、支化的、超支化的、接枝的、无规的、嵌段的或其它目前本领域中众所周知的聚合物微结构形式，它也可以是部分交联的聚合物。
对于多孔图像接收层所包含的粒子，其必须有足够的孔体积来吸收所有打印墨水。例如，当多孔层具有60体积％的开放孔时，为能瞬间吸收32cc/m2的墨水，其物理厚度必须至少达到54μm。
为了提高墨水接收层对载体的粘接性，载体的表面在加载图像接收层前可先用电晕放电处理。
本发明采用的涂层组合物可通过熟知的一些技术涂布，包括浸渍涂布、缠线杆涂布、刮刀涂布、影印或逆转辊涂布、滑动涂布、微球涂布、挤出涂布、帘式淋涂等。对涂布和干燥方法更详细的描述见研究公开(research disclosure)no.308119，出版于1989.12，页码1007-1008。滑动涂布为优选的涂布方法，其中基层和外层的涂布可同时进行。涂布后，通常通过简单的挥发而使该层得到干燥，也可用某些已知的技术来加速干燥，如对流加热法。
为了改善着色剂褪色的缺点，可在图像接收层中加入本领域所熟知的紫外吸收剂，自由基淬灭剂或抗氧化剂。其它的添加剂包括pH值调节剂、粘附促进剂、流变学调节剂、表面活性剂、生物杀灭剂、润滑剂、染色剂、荧光增白剂、遮光剂、抗静电剂等。为了获得足够的可涂布性，也可加入表面活性剂、消泡剂、醇等熟悉的添加剂。涂层助剂的通常用量为溶液总重量的0.01-0.30％活性涂层助剂。这些涂层助剂可为非离子型的、阴离子型的、阳离子型的或者为两性的。具体例子见MCCUTCHEON’s Volume 1：Emulsifiers and Detergents(乳化剂和清洁剂)，1995，North American Edition(北美版)。
涂层组合物可以从水或有机溶剂中涂布，但是优选水。应选择涂层中的总固体含量能以最经济的方式而达到可用的涂层厚度，并且对微粒涂层配方，典型的固体含量为10-40％。颜料研磨及墨水配方
从颜料来制备墨水的过程通常包括两步：(a)分散或研磨步骤，使颜料成为初级粒子，(b)稀释步骤，其中用载体或其它附加物来稀释分散的颜料浓缩物得到工作浓度的墨水。在研磨步骤中，颜料通常与刚硬惰性的研磨介质一起悬浮于载体中(通常所用的载体与成品墨水载体相同)。对颜料分散体施加机械作用力，研磨介质与颜料之间的碰撞使颜料解聚集得到初级粒子。通常分散剂或稳定剂或二者一起加入到颜料分散体中有助于粗颜料的解聚集，得到稳定的胶体粒子，阻止粒子的再聚集和沉降。
有许多不同的材料可用作研磨介质，如玻璃、陶瓷、金属及塑料。优选的实施例中，研磨介质包含基本上由聚合物树脂组成的粒子，优选球状粒子，如微球。通常，适合用作研磨介质的聚合物树脂是化学物理惰性的，基本上不含金属、溶剂和单体、有足够的硬度使其在研磨过程中不至于被碾碎。
合适的聚合物树脂包括交联聚苯乙烯，如二乙烯基苯交联的聚苯乙烯、苯乙烯共聚物；聚丙烯酸酯如聚甲基丙烯酸甲酯、熔融聚碳酸酯、聚缩醛，如DerlinTM、氯乙烯聚合物及其共聚物、聚氨酯、聚酰胺；聚四氟乙烯，如TeflonTM及其它氟化聚合物、高密度聚乙烯、聚丙烯；纤维素酯及醚，如纤维素乙酸酯；聚羟乙基甲基丙烯酸酯、聚羟乙基丙烯酸酯；含硅聚合物，如聚硅氧烷及其类似物。这种聚合物可以是生物降解型的。可生物降解的聚合物例如包括聚丙交酯、丙交酯与乙交酯共聚物、聚酸酐、聚亚氨基碳酸酯、聚N-酰基羟脯氨酸酯、聚N-棕榈酰羟脯氨酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚原酸酯、聚己内酯、聚膦腈。聚合物树脂的密度为0.9到3.0g/cm3。优选密度尽量高的树脂，据信这会提供更加有效的粒径减小。最优选的是交联的或不交联的苯乙烯基聚合物介质。
研磨可在任何合适的研磨机中进行。合适的研磨机包括空气喷射研磨机、滚轴研磨机、球磨机、超微磨碎机及珠磨机。优选高速研磨机。通过高速研磨，研磨装置能加速研磨介质使其速度高于5米/秒。例如，当转速为9,000rpm时，直径为40mm的Cowles-type锯齿叶轮可使研磨介质加速到足够的速度。优选的研磨介质、颜料及液体介质和分散剂的比例根据不同情况可在很大范围内变化，如根据所选择的粒子材料及研磨介质的尺寸和密度而变化。充分研磨后，通过简单的过筛或过滤将活性材料分散体与研磨介质分离。采用上述模式中的任何一种，研磨混合物中各组分的优选量和比例根据具体材料及其用途可在大范围内变化。研磨混合物包含研磨料和研磨介质。
研磨料包括颜料、分散剂、液体载体，如水。对于水性喷墨墨水，除研磨介质外，通常研磨料中颜料的量为1-50重量％。颜料对分散剂的重量比为20∶1到1∶2。高速研磨机是一种高速搅拌装置，如Morehousse-Cowles和Hockmeyer等制造的研磨机。
分散剂是研磨料中另一个重要成分。本发明中使用的优选分散剂包括如美国专利U.S.5,085,698和5,172,133所公开的十二烷基硫酸钠、丙烯酸和苯乙烯与丙烯酸的共聚物，美国专利U.S.No.4,597,794所公开的磺化聚酯及高耐热性苯乙烯。与颜料可用性有关的上述其它专利也公开了一系列可供选择的分散剂。实例中所用分散剂为N-甲基-N-油酰基牛磺酸钾盐(K-OMT)。
研磨时间可根据颜料、机械装置、所选择的应用条件、初始和最终所需粒径等因素在大范围内变化。对于使用上述优选的颜料、分散剂、研磨介质的水性研磨料，研磨时间通常为1到100小时。优选通过过滤将研磨过的颜料浓缩物与研磨介质分离。
本发明中可用任何可经打印头喷出的不同粒径的颜料颗粒。优选地，颜料粒子的平均粒径小于0.5微米，更优选地，小于0.2微米。
一系列无机和有机颜料单独使用或相结合使用可适用于本发明。可用于本发明的着色剂粒子可参考美国专利U.S.5,026,427；5,086,698；5,141,556；5,160,370和5,169,436所公开的颜料。具体的颜料应根据具体应用及所要求达到的效果来选择，如颜色再现及图像稳定性。本发明中适用的颜料包括如偶氮颜料、单偶氮颜料、双偶氮颜料、偶氮颜料色淀、β-萘酚颜料、萘酚AS颜料、苯并咪唑颜料、二偶氮缩合颜料、金属络合物颜料、异吲哚酮和异二氢吲哚颜料、多环颜料、酞菁染料、喹吖酮颜料、二萘嵌苯和perinone颜料、硫靛颜料、蒽醌颜料、黄光还原黄颜料、二苯并芘5，10-二酮颜料、二噁嗪颜料、三芳基碳鎓颜料、quinophthalone颜料、二酮吡咯颜料、氧化钛、氧化铁及碳黑。所用的典型颜料的例子包括颜料索引(C.I.)中的黄颜料
                                      1，2，3，5，6，10，12，13，14，16，17，62，65，73，74，75，81，83，87，90，93，94，95，97，98，99，100，101，104，106，108，109，110，111，113，114，116，117，120，121，123，124，126，127，128，129，130，133，136，138，139，147，148，150，151，152，153，154，155，165，166，167，168，169，170，171，172，173，174，175，176，177，179，180，181，182，183，184，185，187，188，190，191，192，193，194；C.I.桔黄颜料 1，2，5，6，13，15，16，17，17：1，19，22，24，31，34，36，38，40，43，44，46，48，49，51，59，60，61，62，64，65，66，67，68，69；C.I.红颜料1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，21，22，23，31，32，38，48：1，48：2，48：3，48：4，49：1，49：2，49：3，50：1，51，52：1，52：2，53：1，57：1，60：1，63：1，66，67，68，81，95，112，114，119，122，136，144，146，147，148，149，150，151，164，166，168，169，170，171，172，175，176，177，178，179，181，184，185，187，188，190，192，194，200，202，204，206，207，210，211，212，213，214，216，220，222，237，238，239，240，242，243，245，247，248，251，252，253，254，255，256，258，261，264；C.I.紫色颜料1，2，3，5：1，13，19，23，25，27，29，31，32，37，39，42，44，50；C.I.蓝色颜料1，2，9，10，14，15：1，15：2，15：3，15：4，15：6，15，16，18，19，24：1，25，56，60，61，62，63，64，66；C.I.绿色颜料1，2，4，7，8，10，36，45；黑色颜料1，7，20，31，32及棕色颜料1，5，22，23，25，38，41，42。本发明中对于颜料的优选的实施方案为：蓝色颜料15：3，红颜料122，黄颜料155，黄颜料74，黑颜料7或美国专利U.S.No.4,311,775中所公开的二(酞菁蓝铝)四苯基二硅氧烷，此内容在此引作参考。
本发明中用于打印元件的颜料可以以任何有效量存在于喷墨墨水中，通常为0.1到10重量％，优选0.5到6重量％。
典型地，墨水组合物中的水性载体为水或水与至少一种与水混溶的共溶剂的混合物。合适混合物的选择有赖于具体应用要求，如所需的表面张力和粘度，所选择的颜料或染料，墨水的干燥时间，所要打印的纸张的类型。与水混溶的共溶剂的代表性例子有：(1)醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲-丁醇、叔丁醇、异丁醇、糠醇、四氢糠醇；(2)酮或酮醇，如丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮醇；(3)醚，如四氢呋喃和二噁烷；(4)酯，如乙酸乙酯、乳酸乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯；(5)多羟基醇，如乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇、丙二醇、聚乙二醇、丙三醇、2-甲基-2，4-戊二醇、1，2，6-己三醇、2-硫代乙二醇；(6)衍生自亚烷基二醇的低级烷基单或二醚，如乙二醇单甲基(或乙基)醚，二甘醇单甲基(或乙基)醚、二甘醇单丁基(或乙基)醚、丙二醇单甲基(或乙基)醚、聚乙二醇丁基醚、三甘醇单甲基(或乙基)醚、二甘醇二甲基(或乙基)醚；(7)含氮环状化合物，如吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；(8)含硫化合物，如二甲基亚砜，2，2’-硫代二乙醇、四亚甲基砜。
典型地，水性载体的量大约为墨水总量的70重量％到98重量％之间，优选大约为总量的90重量％到98重量％之间。水和多羟基醇如二甘醇的混合物是一种有用的水性载体。在优选的实施方案中，墨水中含有5重量％到60重量％的与水混溶的有机溶剂。百分比基于水性载体的总重量。
在喷墨墨水组合物中可任选的其它添加剂包括增稠剂、导电促进剂、抗凝集剂、干燥剂、耐水剂、染料增溶剂、螯合剂、粘合剂、光稳定剂、增粘剂、缓冲剂、脱模剂、抗卷曲剂、稳定剂和消泡剂。另外，根据应用需要，墨水组合物中可含有润湿剂、表面活性剂、渗透剂、生物杀灭剂等。
本发明中喷墨墨水组合物中通常所用的润湿剂可有助于防止打印头的墨水干燥或结皮。能用作润湿剂的例子包括多羟基醇，如乙二醇、二甘醇(DEG)、三甘醇、丙二醇、四甘醇、聚乙二醇、丙三醇、2-甲基-2，4-戊二醇、2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(EHMP)，1，5-戊二醇、1，2-己二醇、1，2，6-己三醇或硫代二醇；衍生于烷撑二醇的低级烷基单或二醚，如乙二醇单甲基或单乙基醚、二甘醇单甲基或单乙基醚、丙二醇单甲基或单乙基醚、三甘醇单甲基，单乙基或单丁基醚(TEGMBE)、二甘醇二甲基或二乙基醚、聚乙二醇单丁基醚(PEGMBE)和二甘醇单丁基醚(DEGMBE)；含氮化合物如尿素、2-吡咯烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮和1，3-二甲基-2-咪唑啉酮；含硫化合物，如二甲基亚砜、四亚甲基砜等。
本发明墨水中优选的润湿剂包括DEG、丙三醇、DEGMBE、TEGMBE、1，2-己二醇、1，5-戊二醇、尿素、2-吡咯烷酮、EHMP及其混合物。润湿剂可以用于每一种墨水中，其用量为5重量％到60重量％。
墨水中可加入表面活性剂以调节表面张力至一定水平。表面活性剂可以为阴离子型的、阳离子型的、两性的或非离子型的，用量为墨水组合物的0.01％到1％。优选的表面活性剂包括Surfynol 465(产自Air Products Corp.)和Tergitol 15-S-5(产自联合碳化物公司)。
在本发明的方法中渗透剂(0-10重量％)可加入到墨水组合物中以帮助墨水渗透进打印基质中，尤其当基质为大尺寸的纸时。这种渗透剂的例子包括醇，如甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、异丁醇、糠醇、四氢糠醇；酮或酮醇，如丙酮、甲乙酮、乙酰丙酮醇；醚，如四氢呋喃和二噁烷；酯，如乳酸乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯。
本发明中可将生物杀灭剂加入墨水组合物中以抑制微生物的生长，如水性墨水中的霉菌、真菌等。本发明中用于墨水组合物中优选的生物杀灭剂为Proxel GXL(Avecia Corp)，最终浓度为0.0001-0.5重量％。
本发明中水性墨水组合物的pH值可以通过加入有机或无机的酸或碱来调节。根据所用染料的类型，优选墨水的pH值从2到10。典型的无机酸包括盐酸、磷酸或硫酸。典型的有机酸包括甲烷磺酸、乙酸和乳酸。典型的无机碱包括碱金属氢氧化物和碳酸盐。典型的有机碱包括氨水、三乙醇胺(TEA)、四甲基乙二胺。
成膜聚合物树脂可加入到墨水组合物中以提高打印图像的湿耐磨性及干耐磨性。优选地，成膜聚合物树脂为水分散的。本发明中用于打印元件的聚合物通常为在水性介质中能被稳定的疏水性聚合物。这种疏水性聚合物通常被分为缩合聚合物或加成聚合物。缩合聚合物包括聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚脲、聚醚、聚碳酸酯、聚酸酐以及含有上述聚合物组合的复合聚合物。其它还有由乙烯基类单体聚合所得的聚合物，这类单体的例子包括烯丙基化合物、乙烯基醚、乙烯基杂环化合物、苯乙烯、烯烃或卤代烯烃、烯基不饱和羧酸及其酯、不饱和腈、乙烯基醇、丙烯酰胺及甲基丙烯酰胺、乙烯基酮、多官能团单体及由这些不同的单体组合而得到的共聚物。
优选的成膜聚合物树脂包括由乙烯基单体在乳液中进行自由基聚合制得的苯乙烯/丙烯酸聚合物；聚酯离聚物如Eastman AQ聚酯(Eastman化学公司)，包括AQ29，AQ38及AQ55；聚氨酯，如可将Yacobucci等人在美国专利U.S.6,268,101(2000年4月13日提交)所公开的聚氨酯在此引入作为参考；Witco公司的Witcobond聚氨酯分散体及BF Goodrich公司的Sancure聚氨酯。
本发明中用于墨水配方的水可分散性成膜聚合物树脂可以以任何有效量存在于墨水组合物中，通常为从0.1重量％到10重量％，优选地从0.5重量％到5重量％。
墨水可进一步包含非成膜粒子，包括聚合物粒子和无机粒子，如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛、粘土、碳酸钙、硫酸钡或氧化锌。优选地，聚合物粒子的玻璃化转变温度超过60℃，更优选地，聚合物的玻璃化转变温度应超过80℃。
本发明中用于墨水配方的非成膜粒子可以任何有效量存在于该墨水组合物中，其量通常为从0.1重量％到10重量％，优选从0.5重量％到5重量％。用于本发明的非成膜粒子的平均粒径通常范围为从0.01到1μm，更优选地从0.03到0.5μm。
尽管在此所公开的记录元件首先是用于喷墨打印机，但它们也可用作绘图机的记录介质。绘图机的操作是通过绘图笔直接在记录介质表面上进行书写的，绘图笔由一束与墨水存储器相连的毛细管组成。
以下的例子用以阐述本发明。
实施例 颜料分散体的制备 青色颜料分散体
青色颜料分散体包含：8000g平均直径为50μm的聚合物微球(研磨介质)；1600g铝桥连的酞菁颜料(Eastman Kodak)；960g油酰甲基牛磺酸(OMT)钾盐和5440g去离子水。
上述组分可在一40升双壁容器(BYK-Gardner)中用一高能介质研磨机(Morehouse-Cowles Hochmeyer)进行研磨。在室温下大约研磨8小时。在研磨过程中，得到平均粒径分别大约为30nm和100nm的两批颜料样品PC-1和PC-2(每批15.0g)，粒径由Leeds&Northrup制造的MICROTRAC II超精细粒子分析仪(UPA)测得。平均粒径指样品中有50体积％的粒子小于所指粒径。用4-8μm的KIMAX布氏漏斗过滤将研磨介质与分散体分离，布氏漏斗为VWR公司产品。在上述滤液中加入8000g水稀释，再接着加入生物杀灭剂Proxl GXL(Zeneca公司)。颜料的量大约为分散体最终总量的10.0重量％，生物杀灭剂的量为分散体最终总量的大约230ppm。黄色颜料分散体
除所用颜料为黄色颜料155(Clariant公司)而非铝桥连的酞菁颜料外，该分散体的制备过程与青色颜料分散体的制备过程相同。OMT钠盐的用量为颜料的25重量％。在研磨过程中，得到平均粒径分别大约为110nm和130nm的两批颜料样品PY-1和PY-2(每批15.0g)，粒径由Leeds&Northrup制造的MICROTRAC II超精细粒子分析仪(UPA)测得。墨水-Y1
为制备墨水-Y1，将2.5g颜料分散体PY-1(10％活性)、0.05gSurfynol 465(Air Products公司)、0.8g丙三醇、1.0g三甘醇和0.3g二(丙二醇)甲基醚(Dowanol DPM)及0.33g AQ55(30.5％活性)与蒸馏水加在一起得到的墨水的最终重量为10.0g。所制得的墨水含有2.5％黄色颜料155、0.5％Surfynol465、8.0％丙三醇、10.0％三甘醇、3％二(丙二醇)甲基醚和1％AQ55。溶液经3μm聚四氟乙烯滤器过滤后注入一空的爱普生660喷墨墨盒中。墨水-Y2
除所用颜料分散体为PY-2而非PY-1外，墨水Y-2的制备与墨水Y-1的制备类似。墨水-C1
除所用颜料分散体为2.2g铝桥连的酞菁颜料分散体PC-1(10％活性)而非PY-1外，墨水C-1的制备与墨水Y-1制备类似。所得墨水含有2.2重量％的铝桥连酞菁颜料。墨水-C2
除所用颜料分散体为PC-2而非PC-1外，墨水C-2的制备与墨水C-1的制备类似。墨水-M1
墨水M1取自爱普生2000P彩色墨盒的紫黑色槽，CAT No.T106210，将该墨水再注入爱普生660的空墨盒中。墨水-M2
墨水M2取自爱普生C80红紫色墨盒，CAT No.T032320，将该墨水再注入爱普生660的空墨盒中。墨水配方1(S-1)
墨水配方1为三色墨水配方，由分别取自爱普生C80墨盒CAT.No.T032220、T032320、T032420的青色、红紫色和黄色墨水组成。墨水配方2(S-2)
墨水配方2为三色墨水配方，由分别取自爱普生2000P墨盒，CAT.No.T106201的黑青色、黑紫色和黄色墨水组成。墨水配方3(S-3)
墨水C-1、M1和Y1作为青色、红紫色和黄色墨水分别注入到爱普生660空彩色墨盒的C、M、Y槽中。墨水配方4(S-4)
墨水C-2、M2和Y2作为青色、红紫色和黄色墨水分别注入到爱普生660空彩色墨盒的C、M、Y槽中。打印物1(R-1)
打印物R-1为柯达快速干燥照相多孔光滑介质Cat 8103137。打印物2(R-2)
打印物R-2为爱普生多孔光滑照相纸 SP91001(爱普生公司)。本发明元件1(I-1)
本发明元件1(I-1)是墨水配方3(S-3)和打印物1(R-1)的组合。本发明元件2(I-2)
本发明元件2(I-2)是墨水配方4(S-4)和打印物1(R-1)的组合。对比元件1(Comp-1)
对比元件1(Comp-1)为墨水配方1(S-1)和打印物2(R-2)的组合。对比元件2(Comp-2)
对比元件2(Comp-2)为墨水配方2(S-2)和打印物2(R-2)的组合。对比元件3(Comp-3)
对比元件3(Comp-3)为墨水配方3(S-3)和打印物2(R-2)的组合。对比元件4(Comp-4)
对比元件4(Comp-4)为墨水配方4(S-4)和打印物2(R-2)的组合。对比元件5(Comp-5)
对比元件5(Comp-5)为墨水配方2(S-2)和打印物1(R-1)的组合。打印和RGD％与RGV％的评价
所用的测试图像由青色、红紫色、黄色、红色、绿色和蓝色的单色斑片组成，斑片具有最大点密度(100％点覆盖率)，其尺寸大约为3×3cm。将上述图像用装有三种墨水配方的爱普生660喷墨打印机打印到上述记录元件上，打印的测试图像在环境温度和湿度下干燥24小时。用BYK-Gardner micro-TRI-光泽仪在镜面角为60°条件下测定每一块斑片的光泽度。采用三个颜色相同的独立斑片进行多次测定并取平均值。非图像区的光泽度也在同样条件下测定。根据上述数据通过方程A和方程B计算得到RGD％和RGC％的值，结果见表1。图像质量评价
用墨水配方1、墨水配方2、墨水配方3和墨水配方4将含有足够的“非图像区”或“白色区”的全色照相图片打印到上述记录元件上，打印的测试图像在环境温度和湿度下干燥24小时后再进行图像质量评价测试。选择四个中立的观察者在正常办公光线下独立观察同一图像。观察者根据光泽度差别，尤其是图像区与非图像区以及不同颜色间的光泽度差别评判图像的质量，以1到5的数字作为评判图像质量的等级。根据以下定义来划分1到5等级：1：非常显著的光泽度差别，2：有些光泽度差别，3：可容忍的光泽度差别，4：轻微的光泽度差别，5：无明显的光泽度差别。评价结果见表2。
                                 表1
元件 打印物/墨水配方            彩色斑片的60°光泽度 RGD％ RGV％
Bk  C  M  Y  R  G  B
 Comp-1  R-2/S-1  34  62  66 106  73  73  64  53     15
 Comp-2  R-2/S-2  34  65  85  96  78  50  46  53     23
 Comp-3  R-2/S-3  34  82  81  93  84  92  76  61     6
 Comp-4  R-2/S-4  34  62  66  73  70  70  69  51     5
 Comp-5  R-1/S-2  65  63  69  73  48  44  34  25     24
  I-1  R-1/S-3  65  70  72  66  59  71  65  6     6
  I-2  R-1/S-4  65  52  64  54  55  63  59  14     7
S＝墨水配方 R＝墨水打印物
BK：非图像区，C：青色斑片，M：红紫色斑片，Y：黄色斑片，R：红色斑片，G：绿色斑片，B：蓝色斑片
                                   表2
 元件  打印物/墨水配方   观察者A   观察者B   观察者C   观察者D    平均值
 Comp-1  R-2/S-1     1     1     1     1     1.0
 Comp-2  R-2/S-2     1     2     1     1     1.2
 Comp-3  R-2/S-3     1     1     2     1     1.2
 Comp-4  R-2/S-4     1     2     2     2     1.7
 Comp-5  R-1/S-2     2     3     2     3     2.5
  I-1  R-1/S-3     5     5     5     5     5.0
  I-2  R-1/S-4     4     3     4     4     3.8
以上结果表明，相对于比较样品，当本发明中的多孔喷墨记录元件光泽度水平与墨水配方中颜料的光泽度水平及墨水间的光泽度水平相匹配时，打印图像具有更小的相对光泽度差别(RGD％)值和相对光泽度变化(RGV％)值。而且，本发明中所得RGD％和RGV％的数值与观察者所得到的图像质量评价结果是一致的。
本说明书尤其描述了元件的形成部分或更直接地描述了仪器和方法之间的搭配。应该理解，那些没有特别指出或描述的元件可以是本领域的技术人员所熟知的各种形式的元件。

Claims (9)

1.一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
c)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
d)计算墨水配方及打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)；和
e)选择墨水配方和打印物组合，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，RGD值可由方程(A)计算得到： 方程(A)其中
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，
N为用于评价的彩色斑片的总量。
2.一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
c)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
d)计算墨水配方与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；及
e)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGV值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到：
Figure A0216044200031
  方程(A)  方程(B)其中
Figure A0216044200033
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，
N为用于评价的彩色斑片的总量。
3.一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)调节墨水中颜料粒子的尺寸以获得所需的光泽度；
c)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
d)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
e)计算墨水配方与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；及
f)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGV值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到。
4.一种选择颜料墨水配方和打印物组合的方法来进行喷墨彩色打印，包括：
a)提供至少两种颜色的墨水，每种墨水包含载体和颜料；
b)在墨水中加入非成膜粒子，选择其尺寸用以得到所需光泽度；
c)将由最大点密度(100％点覆盖率)的单色斑片组成的测试图像用上述墨水打印到一系列打印物上；
d)在预定的镜面角处测量每一斑片及打印物的光泽度；
e)计算墨水与打印物组合的相对光泽度差值(RGD％)及相对光泽度变化值(RGV％)；
f)选择用于彩色配方及打印物组合的墨水，使当镜面角为60°时，RGD值小于40％，墨水间的RGV值小于10％，RGD和RGV值相应可分别通过方程(A)和方程(B)计算得到。
5.一种喷墨墨水配方与记录元件的组合，包含：
A)一种镜面角为60°时光泽度至少约为5的多孔喷墨记录元件；和
B)一种颜料型喷墨墨水配方，包含至少两种墨水；其中当镜面角为60°时RGD值小于40％，RGD值可通过方程(A)计算得到：  方程(A)其中
I为一变量，表示用于评价的某一彩色斑片，
N为用于评价的彩色斑片的总量。
6.权利要求5的组合，其中当镜面角为60°时RGD值小于30％。
7.权利要求5的组合，其中所述多孔墨水接收层包含：占无机粒子和粘合剂总重量的约20重量％到95重量％的无机粒子和约5重量％到80重量％的聚合物粘合剂。
8.权利要求7的组合，其中所述聚合物粘合剂为明胶、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮或聚乙酸乙烯酯或它们的共聚物。
9.权利要求5的墨水配方成影像地沉积于权利要求1的打印物上。
CN 02160442 2001-12-28 2002-12-30 一种选择色彩配方和打印物组合中喷墨墨水和打印物的方法 Pending CN1428250A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

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