TWI496847B - 噴墨墨水列印系統及方法 - Google Patents

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Description

噴墨墨水列印系統及方法 發明領域
本發明係有關於噴墨墨水列印系統及方法。
 發明背景
通常使用聚合物以改良使用各種列印技術之印刷耐久性。其中一實例為用於市售印表機內之無水碳粉。這些包括不溶於水且典型上不包括用於可列印性之安定化作用之表面基團的聚合物。因此難以在以水為主之噴墨墨水內使用此等聚合物。為了克服本難題，有時使用乳膠聚合物，因為此等聚合物顯示低黏度且具有較高的固體內容物含量。然而，最終印刷耐久性典型上不如以電子攝影術為主(亦即以雷射為主)的印刷。在某種情況下，係使用化學定色劑以改良耐水色牢度。然而，此種系統通常並未顯示有關於摩擦抗性之所欲改善。因此，就以水為主之噴墨列印應用(尤其在非多孔性媒體上)而言，需要新竹聚合物材料或添加物以獲得更耐久的印刷效能。
依據本發明之一實施例，係特地提出一種噴墨墨水列印系統，其包括：一包括至少一噴墨墨水之噴墨印表機，該噴墨墨水包含一水性液體媒劑、一以自約1重量%至約5重量%存在之色料、以自約1重量%至約5重量%存在之丙烯酸聚合物顆粒、及以自約0.3重量%至約3重量%存在之胺甲酸乙酯聚合物顆粒，該經調配之噴墨墨水可列印在乙烯基媒體上；及一加熱裝置，其中一旦自該加熱裝置施加熱至已列印在乙烯基媒體上之噴墨墨水，該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒可熔融，藉以形成具有可將該乙烯基媒體上之色料之至少一部份囊封的薄膜之列印影像。
依據本發明之另一實施例，係特地提出一種使用如申請專利範圍第1-14項之系統形成列印影像的方法，其包括：
a)將該噴墨墨水噴至乙烯基媒體上以形成列印影像；及
b)施加約50℃至100℃熱至該列印影像以導致該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯顆粒熔融，藉以形成可將該乙烯基媒體上之色料之至少一部份囊封的薄膜。
 詳細說明
在揭示並描述本發明前，應瞭解本揭示文不限於文中揭示之特定製程步驟及材料，因為此等製程步驟及材料可稍微不同。亦應瞭解文中使用之術語僅用以描述特定實施例。該等術語並無意具限制性，因為本發明之範圍有意僅受附加申請專利範圍及其等之同等物限制。
值得注意的是，除非上下文另有清楚指定，如本專利說明書及附加申請專利範圍中所使用，該等單數形式“一”、及“該”包括複數指示物。
如文中使用，“液體媒劑”、“媒劑”或“液體介質“係指可以使本揭示文之著色劑分散或溶解於其中以形成噴墨墨水之流體。液體媒劑在本項技藝中已為吾人所熟知，且根據本揭示文之實施例可使用多種墨水媒劑。此等墨水媒劑可包括各種不同藥劑(其包括，但不限於：表面活化劑、有機溶劑及共溶劑、緩衝劑、殺生物劑、黏度調節劑、螯合劑、安定劑、抗結垢劑、及水)之混合物。雖然並非該液體媒劑本身之一部份，但是除該等著色劑外，該液體媒劑可含有固體添加物，諸如聚合物、乳膠、UV可固化材料、增塑劑、鹽等。此外，該名詞“水性液體媒劑”或“水性媒劑”係指包括作為溶劑之水的液體媒劑。其尤其指主要為水之液體媒劑，亦即其中水之存在量高於任何其它個別液體組份。
如文中使用，“液體媒劑組份”係指任何溶劑、表面活化劑、及/或存在於液體媒劑內之任何其它液體。
如文中使用，“著色劑”可包括染料、色料、及/或可懸浮或溶解在根據本揭示文之實施例所製成之液體媒劑內的其它微粒。染料典型上具水溶性，且因此可較佳用於某些實施例。然而，色料亦可用於其它實施例。可使用之色料包括自分散色料及可藉各別分散劑(例如聚合物分散劑)而分散之標準色料。自分散色料包括業經小分子、聚合物基團或電荷化學性表面改質之色料。本化學改質法有助於該色料適於及/或實質上維持分散在液體媒劑內。該色料亦可藉各別添加物(例如聚合物、寡聚物或表面活化劑)而分散在液體媒劑及/或在可利用物理塗料以幫助色料適於及/或實質上維持分散在一液體媒劑內之該色料中。
如文中使用，“色料”通常包括色料著色劑、磁粉、氧化鋁、二氧化矽、及/或其它陶瓷、有機金屬化合物或其它不透明顆粒(不論此等微粒是否可提供色彩)。因此，雖然本說明文主要以色料著色劑之使用作為實例，但是該名詞“色料”更常用以不僅描述色料著色劑，而且描述其它色料，諸如有機金屬化合物、肥粒鐵(ferrite)、陶瓷等。然而，在一特定實施例中，該色料為色料著色劑。
如文中使用，“染料”係指構成一墨水之色彩且典型上具水溶性之個別化合物、錯合物或分子。
如文中使用，Tg 為如藉Fox方程式：共聚物Tg =1/(Wa/(Tg A)+Wb(Tg B)+...)而計算之玻璃轉化溫度，其中Wa=該共聚物內之單體A的重量分數，而Tg A為單體A之均聚物Tg 值，Wb=單體B之重量分數，而Tg B為單體B之均聚物Tg 值等。
如文中使用，該等名詞“耐摩擦色牢度”及“抗塗抹色牢度”各係指列印墨水影像經固體物件摩擦而移除之抗性。在該噴墨列印技藝中之一種重要的耐塗抹色牢度為對於以螢光筆之筆尖進行塗抹的抗性。另一起因於摩擦之破裂類型可包括自媒體表面實際移除該列印墨水。例如乾摩擦及/或使用適於列印在乙烯基媒體上之墨水的氨清潔溶劑()為測定耐摩擦色牢度之另一實例。劣耐摩擦色牢度起因於該墨水對媒體表面之不充份附著性或該表面對於墨水之吸收性不足、以及該列印墨水內之不充份剪切抗性。
如文中使用，該名詞“耐水色牢度”係指列印墨水之抗稀釋性或抗暴露於水之移除性。可藉以水或水性溶液弄濕該列印墨水並測定該列印墨水之光學密度的任何變化而測量耐水色牢度。
當評估一根據本揭示文之系統及/或方法所列印之影像的“耐摩擦色牢度”或“耐水色牢度”時，可藉比較該列印影像與比較用之列印影像而測定“增加”或“改良”的色牢度。除用以產生該比較用之列印影像的該等聚合物顆粒不含文中所述之丙烯酸及胺甲酸乙酯之混合物不同外，該比較用之列印影像的製法與該列印影像相同。在一更特定實例中，在兩種墨水內具有相同單體含量之丙烯酸顆粒，其等之差異為該比較用的墨水不包括胺甲酸乙酯聚合物。該等列印及熔融條件並未進行其它改變。
當涉及媒體時，該名詞“多孔性”係指於小於0.5秒之接觸時間下，具有低於2毫升/米2 之布里斯托試驗(Bristow Test)的印刷媒體。該布里斯托試驗在本項技藝中係已知且摘述如下。將特定尺寸之試驗試樣固定在可以於特定恆速下自由旋轉的輪之平滑輪緣上，並與使用特定壓力壓擠該試驗試樣之固定試驗流體塗佈器接觸。該試驗流體塗佈器係由一固定在寬1毫米長15毫米之試驗流體遞送槽上之試驗溶液貯存室所組成，該槽之位置可以使長尺寸垂直於該輪之輪緣的旋轉方向並與該輪軸平行。使特定量之試驗流體經由流體貯器流至該流體遞送槽上。經由於恆速下旋轉之具有該試驗試樣已固定於其上之輪，使該試驗溶液塗佈器與旋轉之試驗試樣接觸並於特定壓力下保持在適當位置。將該試驗流體自試驗溶液塗佈器轉移至傳送帶內之試驗試樣上，該傳送帶之寬(受塗佈器槽寬控制)為約15毫米，且其長與在特定試樣條件下該試驗流體與試驗試樣可交互作用的吸收特性有關。可自原先放在該塗佈器內之試驗流體的體積、及藉經轉移試驗流體而在該試驗試樣上所創造之傳送帶的平均寬度及長度而計算試驗試樣之每單位面積所吸收之液體數量。可自原先放在該塗佈器內之試驗流體的體積、及塗佈器形貌計算該液體吸收作用之可用時間。值得注意的是，雖然典型上更難在非多孔性乙烯基媒體上列印具有可令人接受之耐摩擦色牢度的水性墨水，但是就多孔性乙烯基媒體及非多孔性乙烯基媒體而言，使用本揭示文之系統及方法所製成之印刷影像皆有效。上述問題尤其可根據本揭示文之實施例而解決。
如文中使用，該名詞“胺甲酸乙酯鍵聯”係指具有以下結構之任何化合物：
其中R1及R2可代表任何有機化合物。因此，“胺甲酸乙酯”或“聚胺甲酸乙酯”包括具有胺甲酸乙酯鍵聯之聚合物，其包括未藉傳統異氰酸酯及醇而形成之聚合物。當描述單體時，“胺甲酸乙酯”表示該單體具有一胺甲酸乙酯鍵聯。
如文中使用，該名詞“約”係用以提供一數值範圍端點之可變通性，其係藉提供可“稍高”或“稍低”於該端點之特定值。本名詞之可變通性程度可藉特定變數而指定且根據經驗及文中相關說明，可在熟悉本項技藝者之瞭解的範圍內。
如文中使用，該名詞“實質上”係指一作用、特性、性質、狀態、結構、項目或結果之完成或接近完全範圍或程度。在某些情況下，偏離絕對完全之精確可允許程度可取決於特定情況。然而，一般而言，完全之接近程度可具有相同總結果，其接近程度就如同獲得絕對及總完全一般。當用於有關於一作用、特性、性質、狀態、結構、項目或結果之完全或接近完全缺乏的反面涵義時，該“實質上”之用法同樣可適用。例如“實質上無”顆粒之組成物可完全無顆粒或幾乎完全無顆粒，其效能就如同其完全無顆粒一般。換言之，“實質上無”一成份或元素之組成物仍可實際上含有此項目，但其限制條件為沒有值得注意的效用。
如文中使用，為方便起見，數個項目、結構元素、組成元素、及/或材料可存在於一般列表中。然而，這些列表應該被推斷就如同該列表之各組件如一各別且獨特的構件經分別確認一般。因此，在無相反的指定下，僅根據在一普通群組內之表示並不應將此列表之各別構件推斷為該相同列表之任何其它構件的實際同等物。
濃度、數量、及其它數值資料在文中可以以一範圍格式表示或呈現。應瞭解此種範圍格式僅為了方便及簡單明瞭而使用，因此應該將其彈性地解釋為不僅包括被清楚列舉為該範圍之極限的數值，而且包括該範圍內所涵蓋之所有各別數值或亞範圍就如同各數值及亞範圍經清楚列舉一般。作為闡明用，“約1重量%至約5重量%”之數值範圍應被解釋為不僅包括約1重量%至約5重量%之清楚列舉值，而且包括該指定範圍內之各別數值及亞範圍。因此，本數值範圍包括以下各別數值：諸如2、3.5、及4、以及，諸如自1至3、自2至4、及自3至5等之亞範圍。本相同原則適用於僅列舉一個數值之範圍。而且，不管該範圍之寬度或經描述之特性，此種解釋應該適用。
文中描述用於在非多孔性基板(諸如乙烯基媒體)上進行噴墨墨水列印的方法及系統。更詳細地說，本實施例使用一含經設計可在乙烯基媒體上提供耐久性印刷薄膜之聚合物顆粒的噴墨墨水，其中該等顆粒亦經設計可成為安定性可噴墨墨水組成物的一部份。在一實施例中，該等聚合物顆粒可包含丙烯酸乳膠顆粒及胺甲酸乙酯乳膠顆粒之混合物。當與僅包括丙烯酸乳膠之墨水比較時，該等顆粒之組合可提供具有增加的耐久性之列印。
而且，可將丙烯酸及胺甲酸乙酸聚合物顆粒之混合物調配成在經列印後一旦達合適溫度可熔融，藉以產生可囊封該列印影像之薄膜。所製成該薄膜之耐久性足以保護該列印影像免於物理及化學摩擦所造成之損害。該薄膜亦可以使該影像得到額外的耐水色牢度。得自於本實施例之耐久性及耐水色牢度改良可包括大程度改良之螢光筆耐塗抹色牢度、摩擦抗性、濕沾污抗性及光學密度(在螢光筆塗抹後)。此種乳膠聚合物之混合物合併入該等可噴墨墨水分散液有助於增加在媒體上所形成之薄膜的抗拉強度，因此可增加印刷耐久性。
易於包含在組成物內之丙烯酸乳膠可自噴墨列印結構可靠地噴出。然而，當列印在乙烯基媒體上時，使用乾摩擦試驗及氨清潔溶劑(例如)顯示僅使用丙烯酸聚合物會得到劣耐久性、及尤其劣耐摩擦色牢度與劣耐塗抹色牢度。可增強耐久性的一種方法為增加該墨水內之聚合物含量。例如習知以色料為主之墨水的丙烯酸聚合物顆粒含量通常為該色料含量之約兩倍。然而，墨水之可噴出性隨已分散於其中之固體微粒的數量之增加而顯著降低。當嘗試調配在列印時可得到良好色彩強度之墨水時，其係為更值得關心的問題。此種配方可需要至高約5重量%之色料含量。添加足量之丙烯酸聚合物至此種墨水以提供令人可接受之耐久性會導致墨水具有會損害噴出性能之夠高固體含量。
在根據本實施例之墨水中，印刷耐久性係藉包括丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒之混合物而增強。更詳細地說，本方法可包括以胺甲酸乙酯取代通常包括在高耐久性墨水配方內之丙烯酸聚合物的一部份。由於胺甲酸乙酯聚合物之耐久性通常高於丙烯酸聚合物，所以可自數量低於丙烯酸聚合物之胺甲酸乙酯聚合物獲得相同耐久性。本實施例之一方面在與僅具有丙烯酸聚合物之墨水比較，含丙烯酸及胺甲酸乙酯之混合物的墨水每單位固體含量可提供更佳之耐久性。在另一方面中，含丙烯酸及胺甲酸乙酯混合物之墨水的微粒含量低於特定之以丙烯酸為主的墨水，但顯示其耐久性程度與以丙烯酸為主之墨水類似或更高。
在一特定實施例中，噴墨墨水組成物可包含一水性液體媒劑、一著色劑、及一組聚合物顆粒，其包括已分散在該墨水中之丙烯酸乳膠顆粒及胺甲酸乙酯顆粒。在一方面中，該墨水之丙烯酸聚合物內容物、及胺甲酸乙酯聚合物內容物係以實質上不同的顆粒存在。亦即分散在該墨水中之顆粒的一部份基本上由胺甲酸乙酯所組成且這些顆粒不同於該墨水中之基本上由丙烯酸聚合物所組成的其它顆粒。在此種實施例中，丙烯酸及胺甲酸乙酯在該墨水中之相對量係以存在之各種顆粒的相對數表示。在另一實施例中，該墨水可包括丙烯酸-胺甲酸乙酯混成聚合物，其中丙烯酸對胺甲酸乙酯之比率可藉選擇個別顆粒之聚合物比率而設計。
可選擇各聚合物在該墨水中之含量以提供所欲耐久性程度(耐摩擦色牢度、耐水色牢度、及/或耐塗抹色牢度)，並可得到固體之安定分散液，因此所形成組成物能可靠地噴出。該等聚合物顆粒在墨水中之總含量可以在自約0.5重量%至約40重量%的範圍內、或更佳自約1重量%至約15重量%、或又更佳自約3重量%至約6重量%。根據一實施例，該墨水可以是含自約1重量%至約5重量%、或自約2重量%至約4重量%色料之以色料為主的墨水。該等丙烯酸聚合物顆粒之存在量可自約1重量%至約5重量%，且該胺甲酸乙酯聚合物顆粒之存在量可自約0.3重量%至約3重量%。
在一特定實施例中，丙烯酸聚合物可經胺甲酸乙酯取代之百分率可自約5重量%至約50重量%，且取代丙烯酸聚合物之該胺甲酸乙酯可佔總形成之聚合物混合物的自約1%至約30%。為了闡明使用這兩種聚合物(丙烯酸及胺甲酸乙酯)優於僅使用較大量之丙烯酸聚合物的特點，含重量比為1：2之色料及丙烯酸聚合物之墨水的耐久性及可噴出性不如含各別比為，例如1：1：0.5之色料、丙烯酸聚合物、及胺甲酸乙酯聚合物的墨水。在另一代表性實施例中，具色料：丙烯酸：胺甲酸乙酯比為約1：1：0.3之特徵的墨水可獲得優於不含胺甲酸乙酯但具有更多丙烯酸聚合物之墨水的結果。在又另一代表性實施例中，色料：丙烯酸：胺甲酸乙酯比為約1：1.3：0.3可獲得改良結果。這些實例係用於闡明且不應被視為對上文所教示之取代範圍內之可能比數之限制。更廣泛地說明，根據本揭示文之實施例所製成之墨水可具有約1：1至約1：2之色料對總聚合物比，其中該總聚合物含量具有約1：0.2至約1：1之丙烯酸對胺甲酸乙酯重量比。在另一實施例中，該等丙烯酸聚合物顆粒對胺甲酸乙酯聚合物顆粒重量比可以是約1.3：0.3至約1：0.5。
如上述，漸增的聚合物含量可具有增加耐久性之效用，但是一般而言會以惡化的可噴出性為代價。在本揭示文之該等實施例中，可藉使用較少量之胺甲酸乙酯聚合物取代部份百分率之丙烯酸聚合物而改良這兩種性質。應該注意的是，如本文中所使用之該名詞“取代”並非指修飾一已經過調配之以丙烯酸為主的墨水。反倒是，其通常指兩墨水調方式之差異，其中第一墨水包括一數量之丙烯酸但不含胺甲酸乙酯，而第二墨水之丙烯酸含量低於該第一墨水且亦包括一數量之胺甲酸乙酯。在一特定實施例中，胺甲酸乙酯之含量可低於該等墨水內之丙烯酸存在量的差額。
可藉習知乳液聚合反應技術，諸如批次法、半批次法或極小乳液法，而製備該等丙烯酸聚合物顆粒。在一特定實施例中，該等丙烯酸顆粒可包含已聚合之疏水單體或具有大比例之疏水單體的共聚物。疏水單體之存在量可高至約98%。疏水單體可以使所形成印刷薄膜得到耐久性，因此可形成具有大耐摩擦色牢度及耐水色牢度之列印墨水。適用於該核心或殼內之疏水單體包括，但不限於：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基苯乙烯氯化乙烯基苄、丙烯腈、甲基丙烯腈、及苯乙烯。鑑於列印條件、欲使用之噴墨系統、或欲列印於其上之特定媒體，可選擇所使用該等單體以提供所欲結果。在一更特定實施例中，該丙烯酸聚合物包括苯乙烯、丙烯酸丁酯、及甲基丙烯腈中之至少兩種。
該等疏水單體可選擇性包括少量(例如自0.1重量%至約30重量%)已共聚合之酸性單體以促進該聚合物之合成。合適的酸性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸(itaconic acid)、順丁烯二酸、乙烯基苯甲酸、及苯乙烯磺酸酯或其等之衍生物。這些單體可以使該等顆粒得到表面電荷以使其等在水中安定化。可進一步藉使該墨水之pH上升而增強所得到之電荷，因此羧基可轉化成鹽形成。
在一特定實施例中，該等丙烯酸聚合物顆粒亦可包括在噴出前及期間能使該等顆粒得到抗剪強度之交聯作用。該聚合物內交聯單體之存在量可至高約25重量%。合適的交聯單體包括多官能性單體及含一可在聚合反應後用於交聯之有機官能基的寡聚物。可使用之交聯單體包括，但不限於：乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、異戊四醇三-及四丙烯酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯苯、及其等之組合物、其等之混合物，及其等之衍生物。
該等胺甲酸乙酯顆粒可包含能反應以形成聚胺甲酸乙酯之成份單體的任何組合物。在一特定方面中，係使用至少兩成份單體，第一單體為具有至少兩異氰酸根分子團之分子，諸如二異氰酸酯。可使用之二異氰酸酯的某些實例包括異佛酮(isophorone)二異氰酸酯、2,4-二異氰酸甲苯酯、六亞甲基二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、亞甲二苯基-4,4’-二異氰酸酯、1,4-四亞甲二異氰酸酯、及聯苯二異氰酸酯。在相同方面中，第二單體可以是多元醇，例如二醇。潛在的成份二醇包括C2 -C8 二醇以及聚乙二醇，其包括乙二醇、丙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、雙酚-A、氫醌、及聚丁二醇。這些可反應以產生胺甲酸乙酯鍵聯基團或聚胺甲酸乙酯。已知適用於油漆、墨水、及其它著色劑組成物之市售胺甲酸乙酯乳膠聚合物可用於本實施例。
可選擇適用於特定噴墨列印系疏或特定印刷媒體之液體媒劑。如上述，文中所述之該等顆粒可提供用於調配能在非多孔性印刷媒體(諸如乙烯基媒體)上產生良好結果之水性噴墨墨水的特定利益。因此，在一特定實施例中，該噴墨墨水媒劑為水性媒劑。
該媒劑基本上由水所組成。或者，主要為水之媒劑可包括額外共溶劑。更詳細地說，該媒劑可包括本項技藝中已知適用於調配水性噴墨墨水之有機共溶劑。合適的水溶性有機共溶劑包括，但不限於：脂肪族醇、芳香族醇、二醇、三醇、乙二醇醚、聚(乙二醇)醚、內醯胺、甲醯胺、乙醯胺、長鏈醇、乙二醇、丙二醇、二乙二醇、三乙二醇、甘油、二丙二醇、乙二醇丁基醚、聚乙二醇、聚丙二醇、醯胺、醚、羧酸、酯、有機硫化物、有機亞碸、碸、醇衍生物、卡比醇(carbitol)、丁基卡比醇、賽路蘇(cellosolve)、醚衍生物、胺基醇、及醇。更詳細地，所包括之共溶劑可具有一在加熱下能至少儘快地如該媒劑中之水一般蒸發的蒸氣壓。
適用於該噴墨墨水中之色料並未特別受限且可使用無機色料或有機色料。合適的無機色料包括，例如氧化鈦、鈷藍(CoO-Al2 O3 )，鉻黃(PbCrO4 )、及氧化鐵。合適的有機色料包括，例如偶氮色料、多環狀色料(例如酞青色料、苝(perylene)色料、苝酮色料、蒽醌色料、喹吖酮(quinacridone)色料、二色料、硫靛藍(thioindigo)色料、異吲啉酮色料及喹啉黃(quinophthalone)色料)、染料螯合物(例如鹼性染料型螯合物及酸性染料型螯合物)、硝基色料、亞硝基色料等。
就這些或其它色料而言，可用於本揭示文之代表性實施例之配方的分散劑之非限制性實例包括Solsperse 32000、Solsperse 39000、Solsperse 5000、Solsperse 22000、Disperbyk 163、Disperbyk 167、Disperbyk 168、Disperbyk 180、Disperbyk 190,Disperbyk 191或諸如此類。
該等噴墨墨水組成物亦可選擇性包括濕潤劑。此等濕潤劑之非限制性實例可包括聚矽氧聚醚丙烯酸酯，諸如Tego Rad 2200 N、Tego Rad 2300、及Byk 358N。該等墨水亦可包括經聚醚改質之聚-二甲基-矽氧烷濕潤劑，諸如Byk 333、Byk 307、及Silwet L-7604。若使用，濕潤劑之存在量可以是該噴墨墨組成物之自0.01%至約10重量%。
若必要，該噴墨墨水進一步包括可提供貯存安定性及可噴出性之其它添加物，其包括殺生物劑、保濕劑、緩衝劑、黏度調節劑、螯合劑、及安定劑。
本系統及方法可以在典型上難以於其上獲得良好結果之媒體上得到耐久性及耐水色牢性列印。更詳細地，該系統及方法可用於在不會合適地吸收液體墨水之媒體上進行列印。這些包括非多孔性表面，諸如乙烯基表面。根據文中所述之實施例之聚合物顆粒當調配在噴墨墨水內時，業經發現可在乙烯基媒體上得到非可預期的良好結果。因此，在一特定實施例中，該系統及方法包括以調配來列印在乙烯基媒體上之墨水在乙烯基媒體上進行列印。
藉在各該聚合物內選擇該等單體混合物，可構成具有一可在特殊列印及加熱條件下促進薄膜形成之Tg 的聚合物。根據一特定實施例，該等乳膠顆粒之Tg 通常可在自約-40℃至約125℃之範圍內。更詳細地，該Tg 可自約0℃至約75℃、或又更詳細地，自約15℃至約45℃。
自高Tg 聚合物所形成之印刷薄膜可以使經其囊封之列印影像得到增強的耐久性。因此，在另一特定實施例中，可使用具有高Tg 之聚合物。一般而言，高Tg 聚合物可以是具有至少45℃之Tg 的任何聚合物。在一實施例中，該高Tg 聚合物可具有自約45℃至約125℃或其中之任何亞範圍的Tg 。在另一實施例中，該高Tg 聚合物可具有自約50℃至約80℃之Tg 。
所使用聚合物可以在該列印墨水上或到處得到一可耐久性保護薄膜。根據一通用實施例，可藉將該列印墨水及/或印刷媒體加熱至足以導致顆粒聚結之溫度而促進以這些墨水形成印刷薄膜的步驟。可選擇該Tg ，因此可使用輕微或一般加熱以導致聚結。更詳細地，可調配該等聚合物顆粒，使其等具有一可以使導致聚結所需之加熱程度不會過度地破壞藉該墨水而提供之色彩或損害該印刷媒體的Tg 。例如該核心聚合物可具有一在可進行列印之環境溫度之10℃內的Tg 。可使用足以導致該列印影像流動之加熱以確保顆粒、著色劑、及印刷表面可進行合適的交互作用以促進該印刷薄膜之形成。在一更特定實施例中，可將該列印墨水加熱至約50℃至約100℃之溫度。
本實施例之一方面係提供在乙烯基媒體上之耐久性噴墨墨水列印。如上述，很難在此媒體上獲得令人滿意的噴墨列印，因為該等媒體並不容易吸收通常存在於此等墨水內之液體墨水媒劑數量。本系統及方法可經由列印乳膠之聚結而提出一囊封印刷影像，其可部份藉該液體媒劑之一部份的移除而促進。根據本實施例之該列印墨水或印刷媒體之加熱可藉蒸發掉該液體媒劑之至少一部份或該液體媒劑之液體組份之一的至少一部份而形成薄膜。不想受限於特定理論，咸信該媒劑之蒸發可藉使該等顆粒呈更稠密的排列而促進聚結。因此，施加在該系統及方法內之熱可足以自該列印墨水蒸發該液體媒劑之至少一部份。
有助於在乙烯基媒體上進行列印之另一因素係有關於該乙烯基媒體本身與所施加之熱進行反應的方式。亦即足夠熱之施加可導致乙烯基印刷表面增塑化並變黏。此黏性與該列印墨水之熱誘發流動性以及聚合物核心之熔合一起可促進保形薄膜在該表面上形成。該薄膜及著色劑可黏著賦黏性表面以進一步增強該列印影像之耐久性。因此，在一特定實施例中，所使加之熱足以導致該乙烯基表面增塑化(不會熔化或流動)，但同時，該熱足以致使列印墨水內之該等聚合物流動。
可將加熱裝置併入印刷系統內以於或接近列印時將媒體加熱。或者，在該墨水噴至媒體上之期間或其後，可使用該加熱裝置將墨水加熱。
亦提供一噴墨墨水列印系統及方法，其等可包含至少一含如文中所述之胺甲酸乙酯與丙烯酸聚合物顆粒之混合物的噴墨墨水、及一乙烯基印刷媒體。該乙烯基印刷媒體典型上可以是用於列印影像之耐久性顯示的任何主要為乙烯基材料。此等媒體之實例包括，但不限於Avery 1005、Avery 3000、Avery 3100、Avery MPI 1005 EZ、Avery MPI 4002、Ultraflex Normandy Pro、Ultraflex JetFlex FL、Ultraflex Strip Mesh、Ultraflex BIOflex、Verseidag Front Lit Standard Easy P/N 7945、LG Bannux 1100、3M ScotchCal、Mactac JT5829、MacTac JT5929p、Intelicoat SBL-7SIJ、Intelicoat GFBL5SIJ、3M Controltac Plus IJ180C-10、3M ScotchLight、Dykson Jet 220、C2S 15 Sterling Ultra Gloss等。
根據該系統及方法，係調配用於列印在乙烯基印刷媒體上之含著色劑、水性液體媒劑、及胺甲酸乙酯與丙烯酸聚合物顆粒之混合物的噴墨墨水。可將該噴墨墨水裝填在噴墨墨水印表機內並列印在乙烯基媒體上。然後使所形成列印影像經加熱裝置加熱至可促進墨水薄膜形成並使該乙烯基印刷媒體增塑化之溫度，例如約50℃至約100℃，但是該溫度並不夠高，所以不能導致該乙烯基印刷媒體流動。由於水或其它溶劑(群)自該列印墨水蒸發，所以該等顆粒可聚結以將著色劑囊封在透明薄膜內。可發生聚結現象之溫度典型上係藉聚合物之Tg 而測定。根據一實施例，該系統包括一經設計可加熱該墨水之加熱裝置。在一更特定實施例中，該加熱源經設計可將已列印在印刷媒體上之墨水加熱。在又另一實施例中，該加熱裝置經設計可加熱該印刷媒體本身之表面。該加熱裝置可直接經由輻射熱而加熱該表面、或可利用傳導或透射方式，諸如加熱該媒體之表面而非欲列印但與該印刷表面熱結合之表面。
在某種程度上進行摘述及重覆地描述，係揭示可提供用於增加耐水色牢度及摩擦抗性之耐久性印刷薄膜之噴墨列印之方法及相關系統。所使用該噴墨墨水可包括含丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒之顆粒的組合物。該等顆粒經設計一旦列印在印刷媒體上時可產生印刷薄膜。該噴墨墨水可以在微粒含量低於僅依賴丙烯酸聚合物之墨水的情況下提供增加的耐久性，因此亦可自噴墨印字頭提供更可靠的噴出。
實例 實例1-測試丙烯酸及丙烯酸-胺甲酸乙酯墨水在乙烯基媒體上之印刷性能
調配這些水性噴墨墨水，其中係使色料及乳膠聚合物顆粒分散在水中。以3重量%色料及4.5重量%丙烯酸聚合物顆粒調配墨水A。以3重量%色料及6重量%丙烯酸聚合物顆粒調配墨水B。以3重量%色料、3重量%丙烯酸聚合物顆粒、及1.5重量%胺甲酸乙酯聚合物顆粒調配墨水C。將該等墨水裝填入噴墨筆內並安裝在Hewlett-Packard噴墨印表機內。將各該墨水列印在非多孔性乙烯基媒體上並觀察各墨水之印刷性能。墨水B之筆性能經發現顯示墨滴射出速度降低且其印刷品質低於筆列印墨水A或墨水C。
實例2-測試丙烯酸及丙烯酸-胺甲酸乙酯墨水在乙烯基媒體上之耐磨擦色牢度
將得自實例1之墨水A、B、及C裝填入噴墨筆內並安裝在Hewlett-Packard噴墨印表機內。在非多孔性乙烯基媒體上列印各該墨水共兩次。然後以線性摩擦試驗機(Linear Abraser-Model 5750)在該等印刷品上進行兩次摩擦試驗(乾摩擦及溶劑摩擦)。該等試驗包括該線性摩擦試驗機之臂於受控衝擊速度及長度下以線性運動來來回回地衝擊媒體試樣，該線性摩擦試驗機之機頭可沿著媒體試樣之輪廓行進。添加250克砝碼至該線性摩擦試驗機之臂軸以使荷重維持恆定。
就該乾摩擦試驗而言，明確地說，一衝擊頭或“耐磨頭(wearaser)”係連結於該線性摩擦試驗機之臂端。本衝擊頭具有一約英寸直徑之接觸區塊(contact patch)且包括具有輕微至中度研磨效用之研磨料(明確地說，CS-10)。該衝擊頭係來來回回衝擊在各媒體試樣上。
在該溶劑摩擦試驗中，該衝擊頭為一經玻璃清潔劑浸透之習知馬克筆尖(marker tip)。該馬克筆尖係來來回回地衝擊在各媒體試樣上。
然後判斷經摩擦試樣之影像損失。發現經墨水C列印之試樣的耐乾摩擦色牢度及耐溶劑摩擦色牢度明顯高於經墨水A及墨水B列印之試樣。
實例3-測試另外的丙烯酸及丙烯酸-胺甲酸乙酯墨水在乙烯基媒體上之耐摩擦色牢度
調配兩水性噴墨墨水(墨水D及墨水E)，其中色料及乳膠聚合物顆粒係分散在水中。以3重量%色料及4.8重量%丙烯酸聚合物顆粒調配墨水D。以3重量%色料、3.9重量%丙烯酸聚合物顆粒、及0.9重量%胺甲酸乙酯聚合物顆粒調配墨水E。將該等墨水裝填入噴墨筆內並安裝在Hewlett-Packard印表機內。將該等墨水列印在乙烯基媒體上。
在墨水D及墨水E之印刷品上進行實例2之各摩擦試驗。然後判斷該等經摩擦媒體試樣之影像損失。發現經墨水E列印之試樣的耐乾摩擦色牢度及耐溶劑摩擦色牢度顯著高於經墨水D列印之試樣。
雖然前述代表性實施例係用以闡明本揭示文在一或多項特定應用中之原理，但是一般技術者應瞭解可不運用創造技能且在不違背該揭示文之原理及概念的情況下進行施行之形式、用法及細節的許多修飾。因此，除了下文揭示之申請專利範圍外，並無意限制本發明。

Claims (15)

  1. 一種噴墨墨水列印系統，其包含：一包括至少一噴墨墨水之噴墨印表機，該噴墨墨水包含一水性液體媒劑、一以自約1重量%至約5重量%存在之色料、以自約1重量%至約5重量%存在之丙烯酸聚合物顆粒、及以自約0.3重量%至約3重量%存在之胺甲酸乙酯聚合物顆粒，該噴墨墨水係調配為可列印在乙烯基媒體上；及一加熱裝置，係用於施加比該噴墨印表機用以列印該噴墨墨水時之溫度高10℃範圍內的熱能；其中一旦自該加熱裝置施加熱能至已列印在該乙烯基媒體上之噴墨墨水，該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒會熔融，藉以形成具有將該乙烯基媒體上之色料之至少一部份囊封的薄膜之列印影像。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒構成總聚合物顆粒含量，其中該色料對總聚合物顆粒含量之重量比為約1：1至約1：2，該等聚合物顆粒之丙烯酸聚合物顆粒對胺甲酸乙酯聚合物顆粒的重量比為約1：0.2至約1：1。
  3. 如申請專利範圍第2項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒對胺甲酸乙酯聚合物顆粒之重量比為約1.3：0.3至約1：0.5。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒包含至少一選自以下所組成之群組之經聚合疏水 單體：丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基苯乙烯、氯化乙烯基苄、丙烯腈、甲基丙烯腈、苯乙烯、及其等之組合物。
  5. 如申請專利範圍第4項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒包含一具有苯乙烯、丙烯酸丁酯、及甲基丙烯腈中之至少兩者的共聚物。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒包含自0.1重量%至約30重量%經聚合酸性單體。
  7. 如申請專利範圍第6項之系統，其中該經聚合酸性單體係選自以下所組成之群組：丙烯酸、甲基丙烯酸、伊康酸、順丁烯二酸、乙烯基苯甲酸、苯乙烯磺酸酯、及其等之組合物。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該等丙烯酸聚合物顆粒包含一高至該等丙烯酸聚合物顆粒之約25重量%的量之交聯劑。
  9. 如申請專利範圍第8項之系統，其中該交聯劑係選自以下所組成之群組：乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化雙酚A二丙烯酸酯、異戊 四醇三丙烯酸酯、異戊四醇四丙烯酸酯、N,N-亞甲基雙丙烯醯胺、二乙烯苯、及其等之組合物。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統，其中得自可熔合該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒之加熱裝置的熱能為自50-100℃。
  11. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該液體媒劑進一步包括至少一當自該加熱裝置施加熱能時蒸發速度快於水之有機共溶劑。
  12. 如申請專利範圍第1項之系統，其中與比較用之列印影像比較，該列印影像具有增加的耐摩擦色牢度，除了在用以產生該比較用列印影像之噴墨墨水內，該等胺甲酸乙酯聚合物顆粒經等量之丙烯酸聚合物顆粒取代不同外，該比較用之列印影像之製法如同該列印影像。
  13. 如申請專利範圍第1項之系統，其中該系統進一步包括乙烯基媒體。
  14. 如申請專利範圍第13項之系統，其中一旦自該加熱裝置施加熱能，該水性液體媒劑之至少一部份蒸發，該乙烯基媒體增塑化，且該噴墨墨水流動。
  15. 一種以申請專利範圍第1項之系統形成列印影像的方法，其包括：a)將該噴墨墨水噴射至乙烯基媒體上以形成該列印影像；及b)施加約50℃至100℃熱能至該列印影像以導致該等丙烯酸聚合物顆粒及胺甲酸乙酯聚合物顆粒熔融，藉 以形成一可將該乙烯基媒體上之色料的至少一部份囊封之薄膜。
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