專利名稱：使用具有凝膠劑的可固化油墨形成圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此處披露了能形成凝膠態(tài)的具有凝膠劑的油墨，其作為顆粒材料受體。該油墨在 噴射時為液體，但在固化前于襯底上冷卻至油墨凝膠溫度以下時可迅速進入發(fā)粘/半固體 /凝膠狀態(tài)。各種類型的干粉可被施加至該油墨，然后可在該油墨被固化時原位鎖定。
背景技術(shù)：
磁性油墨字符識別或MICR，文件和油墨均為已知。該種油墨通常用于密級文件或 者需要安全特征(例如檢查)的文件的印刷和制備。目前的MICR技術(shù)依賴于大顆粒(微米級長度)和高載量(25-50重量％ )來為閱 讀者提供強烈的信號。在用包含了較大顆粒的物質(zhì)在襯底上形成圖像時存在其它類似的問題。使用具有 高載量的物質(zhì)進行圖像形成在向噴墨技術(shù)轉(zhuǎn)化時面臨著類似的困難。需要經(jīng)濟有效的方法在便宜且精確的油墨噴射圖像形成過程中結(jié)合磁性或較大 顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
綜述
此處披露了形成圖像的方法，其包括通過在襯底上噴射含有凝膠劑的可固化油 墨，在該襯底上形成圖像的圖案，其中油墨在噴射時處于該油墨凝膠溫度以上的溫度，將圖 案的油墨冷卻至該油墨的凝膠溫度以下，冷卻后向形成的油墨的圖案施加至少一種顆粒材 料，并在施加后固化該油墨。此處還披露了可通過MICR閱讀機讀取的圖像的形成方法，其包括通過在襯底上 噴射含有凝膠劑的可固化油墨，在該襯底上形成圖像的圖案，其中油墨在噴射時處于該油 墨凝膠溫度以上的溫度，將圖案的油墨冷卻至該油墨的凝膠溫度以下，冷卻后向形成的油 墨的圖案施加磁性顆粒材料，并在施加后固化該油墨。此處進一步披露了在襯底上形成圖像的系統(tǒng)，其包括噴墨裝置，隨后連接施加顆 粒和去除多余顆粒的裝置，隨后連接使油墨固化的裝置。發(fā)明詳述已發(fā)現(xiàn)在未固化狀態(tài)下，在襯底上的含有凝膠劑的油墨是目前較難噴射的磁性顆 ?；蚱渌^大顆粒(例如尺寸為約250納米或更大的顆粒)的良好受體。施加在襯底上的 顆粒材料將以高濃度粘著在凝膠化的油墨上，而在沒有油墨的襯底區(qū)域則會自由脫落。該 種方法的優(yōu)勢在于它允許通過常規(guī)噴射在襯底上精確和快速地用油墨形成圖像，同時還允 許通過噴射后將顆粒材料施加至接受材料方便地形成包含了不可噴射的顏料或顆粒的圖 像。此處所用的“油墨”指通過油墨噴射噴出的任意材料。該油墨包含至少一種凝膠 劑，并可僅包含凝膠劑。即，該油墨的載體可僅包含凝膠劑，或者與此處討論的其它載體成分混合的凝膠劑。在實施方式中，該顆粒材料在施加后通過固化油墨被封在該油墨中。固化可通過 適合所用油墨載體的任意技術(shù)實現(xiàn)，該技術(shù)包括，例如，UV固化、其它輻射固化、電子束固化寸。此處的固化指，例如，該油墨中的可固化材料在暴露至光化輻射后經(jīng)歷分子量的 增加，例如交聯(lián)、鏈增長等。此處所用的可輻射固化意在包括暴露至輻射源時(包括光和熱源并包括引發(fā) 劑存在或不存在時)的所有固化形式。輻射固化的范例包括紫外(UV)光(例如波長為 200-400nm的紫外光)、可見光等(可選地存在光引發(fā)劑和/或感光劑)，電子束輻射(可選 地存在光引發(fā)劑)，熱固化(可選地存在高溫熱引發(fā)劑(在用于相變油墨中時可在噴射溫度 下大量失活))，以及其適當?shù)慕M合。油墨的固化可通過將該油墨圖像暴露至光化輻射實現(xiàn)，該光化輻射可處于任意需 要或有效的波長，在一個實施方式中至少約200nm，在一個實施方式中不超過約480nm，盡 管該波長可在這些范圍之外。該可輻射固化相變油墨通常包含至少一種可固化單體、至少一種相變劑或凝膠劑 和可選的著色劑。它們可進一步包含至少一種光引發(fā)劑，其引發(fā)該可固化單體的聚合。該油墨載體可包含至少一種可固化單體。合適的單體材料的范例包括丙氧化新 戊二醇二丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、異冰片基甲基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、月桂基 甲基丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯、異癸基甲基丙烯酸酯、己內(nèi)酯丙烯酸酯、2-苯氧乙基丙烯 酸酯、異辛基丙烯酸酯、異辛基甲基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯等及其混合物。此外，多功能 丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯單體和低聚體可作為反應性稀釋劑和作為能夠提高固化圖像交 聯(lián)密度的材料被包含在該相變油墨載體中，從而增強固化圖像的韌度。合適的多功能丙烯 酸酯和甲基丙烯酸酯單體和低聚體的范例包括季戊四醇四丙烯酸酯、季戊四醇四甲基丙烯 酸酯、1，2-乙二醇二丙烯酸酯、1，2-乙二醇二甲基丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、1， 6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1，12-十二烷醇二丙烯酸酯、1，12-十二烷醇二甲基丙烯酸酯、 三(2-羥乙基)異氰尿酸三丙烯酸酯、己二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、二丙二醇 二丙烯酸酯、胺修飾的聚醚丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油丙氧化三丙烯酸酯、 二季戊四醇五丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯、乙氧化季戊四醇四丙烯酸酯等及其混合 物。當反應性稀釋劑被加入該油墨載體材料時，該反應性稀釋劑可以任意需要或有效的量 添加，在一個實施方式為該載體重量的至少從約至約80%，在另一實施方式中為該載 體重量的至少約35%至約70%?？墒褂萌我夂心z劑的可固化油墨。該凝膠劑可包括下式的化合物R1-O-[CO-R2-CO-NH-R3-NH] n-C0-R2, -CO-O-R1,其中R1和R1 ,各自彼此獨立地為；(i)其中具有至少一個烯鍵不飽和的烷基基團(包括線性和支鏈化、環(huán)狀和非環(huán) 狀以及取代和未取代的烷基基團，且其中在該烷基基團中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、 磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約2個碳原子，且在一個實施方式中具有不 超過約100個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，
(ii)其中具有至少一個烯鍵不飽和的芳烷基基團(包括取代和未取代的芳烷基 基團，其中該芳烷基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、環(huán)狀或非環(huán)狀以及取代和未取 代的，且其中在該芳烷基基團的芳基或烷基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等 雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6個碳原子，在一個實施方式中具有不超過約100 個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，例如芐基等，或者(iii)其中具有至少一個烯鍵不飽和的烷芳基基團(包括取代和未取代的烷芳基 基團，其中該烷芳基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、環(huán)狀或非環(huán)狀以及取代和未取 代的，且其中在該烷芳基基團的芳基或烷基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等 雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6個碳原子，在一個實施方式中具有不超過約100 個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，例如，甲苯基等，其中在取代的烷基、芳烷 基和烷芳基基團上的取代基可以是鹵素原子、醚基團、醛基團、酮基團、酯基團、酰胺基團、 羰基基團、硫代羰基基團、硫酸酯基團、磺酸酯基團、磺酸基團、硫醚基團、亞砜基團、膦基 團、鱗基團、磷酸酯基團、腈基團、巰基基團、硝基基團、亞硝基基團、磺基基團、?；鶊F、酸 酐基團、疊氮基基團、偶氮基團、氰?；鶊F、異氰?；鶊F、硫代氰?；鶊F、異硫代氰酰 基基團、羧酸酯基團、羧酸基團、尿烷基團、脲基團及其混合物等，其中兩個或多個取代基可 連接在一起形成環(huán)。R2和R2,各自彼此獨立地為(i)亞烴基基團(其中亞烴基基團被定義為二價脂肪族基團或烷基基團，包括線 性和支鏈化、飽和和不飽和、環(huán)狀和非環(huán)狀以及取代和未取代的亞烴基基團，且其中在該亞 烴基基團中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約 2個碳原子，且在一個實施方式中具有不超過約100個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些 范圍之外，(ii)亞芳基基團(其中亞芳基基團被定義為二價芳香族基團或芳基基團，包括取 代和未取代的亞芳基基團，且其中在該亞芳基基團中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼 等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約5個碳原子，且在一個實施方式中具有不超過約 100個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，(iii)芳基亞烴基基團(其中芳基亞烴基基團定義為二價芳烷基基團，包括取代 和未取代的芳基亞烴基基團，其中該芳基亞烴基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、飽 和或不飽和、環(huán)狀或非環(huán)狀以及取代或未取代的，且其中在該芳基亞烴基基團的芳基或烷 基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6 個碳原子，在一個實施方式中具有不超過約100個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范 圍之外，或者(iv)烷基亞芳基基團(其中烷基亞芳基基團定義為二價烷芳基基團，包括取代和未取代的烷基亞芳基基團，其中該烷基亞芳基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、飽和 或不飽和、環(huán)狀或非環(huán)狀以及取代和未取代的，且其中在該烷基亞芳基基團的芳基或烷基 部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6個 碳原子，在一個實施方式中具有不超過約100個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍 之外，其中在取代的亞烴基、亞芳基、芳基亞烴基和烷基亞芳基基團上的取代基可以是吡啶 基團、吡啶鹽基團、醚基團、醛基團、酮基團、酯基團、酰胺基團、羰基基團、硫代羰基基團、硫醚基團、膦基團、鱗基團、磷酸酯基團、腈基團、巰基基團、硝基基團、亞硝基基團、?；鶊F、 酸酐基團、疊氮基基團、偶氮基團、硫代氰酰基基團、羧酸酯基團、尿烷基團、脲基團及其混 合物等，其中兩個或多個取代基可連接在一起形成環(huán)；R3 為(i)亞烴基基團(其中亞烴基基團被定義為二價脂肪族基團或烷基基團，包括線 性和支鏈化、飽和或不飽和、環(huán)狀和非環(huán)狀以及取代和未取代的亞烴基基團，且其中在該亞 烴基基團中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約 2個碳原子，且在一個實施方式中具有不超過約80個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些 范圍之外，(ii)亞芳基基團(其中亞芳基基團被定義為二價芳香族基團或芳基基團，包括取 代和未取代的亞芳基基團，且其中在該亞芳基基團中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼 等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約5個碳原子，且在一個實施方式中具有不超過約 50個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，(iii)芳基亞烴基基團(其中芳基亞烴基基團定義為二價芳烷基基團，包括取代 和未取代的芳基亞烴基基團，其中該芳基亞烴基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、飽 和或不飽和、環(huán)狀或非環(huán)狀以及取代和未取代的，且其中在該芳基亞烴基基團的芳基或烷 基部分中可存在或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6 個碳原子，在一個實施方式中具有不超過約50個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍 之外，或者(iv)烷基亞芳基基團(其中烷基亞芳基基團定義為二價烷芳基基團，包括取代 和未取代的烷基亞芳基基團，其中該烷基亞芳基基團的烷基部分可以是線性或支鏈化、環(huán) 狀或非環(huán)狀以及取代和未取代的，且其中在該烷基亞芳基基團的芳基或烷基部分中可存在 或不存在氧、氮、硫、硅、磷、硼等雜原子)，在一個實施方式中具有至少約6個碳原子，在一 個實施方式中具有不超過約50個碳原子，盡管碳原子的數(shù)量可在這些范圍之外，其中在取 代的亞烴基、亞芳基、芳基亞烴基和烷基亞芳基基團上的取代基可以是吡啶基團、吡啶鹽基 團、醚基團、醛基團、酮基團、酯基團、酰胺基團、羰基基團、硫代羰基基團、硫醚基團、膦基 團、鱗基團、磷酸酯基團、腈基團、巰基基團、硝基基團、亞硝基基團、?；鶊F、酸酐基團、疊 氮基基團、偶氮基團、碳酸酯基團、尿烷基團、脲基團及其混合物等，其中兩個或多個取代基 可連接在一起形成環(huán)；且η為代表重復酰胺單元數(shù)量的整數(shù)，其在一個實施方式中為至少1，在一個實施 方式中不超過約20，在另一實施方式中不超過約15，在仍然另一實施方式中不超過約10， 盡管η的值可在這些范圍之外。在一個特定的實施方式中，R1和R1,分別為式H2C = CH-O-(CH2) 4_。在另一特定的實施方式中，R1和R1,分別為式H2C = CH-O-(CH2)2-O-(CH2)2-.在仍然另一特定的實施方式中，R1和R1,分別為式H2C = CH-CO-O-(CH2) 2_。在依然另一特定的實施方式中，R1和R1 ,分別為式H2C = CH-CO-O- (CH2) 2-
2_。在另一特定的實施方式中，R1和R1,的式描述于美國專利申請公布2007/0123606 的第
段中。
在一個特定的實施方式中，R2SPR2,各自為式_C34H56+a-的基團并且為可包括不飽 和和環(huán)狀基團的支鏈化亞烴基基團，其中a為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11或12的整數(shù)， 包括(但不限于)美國專利申請公布2007/0123606第W063]段中描述的式的異構(gòu)體。在一個特定的實施方式中，R3為乙烯(-CH2CH2-)基團。在一個特定的實施方式中，η為1或2。在特定的實施方式中，該化合物具有美國專利申請公布2007/0123606第W066] 段中所述的式。該式的材料的其它特定范例包括具有美國專利申請公布2007/0123606第W067]段中所述的式的材料。此處還披露了包含可選的著色劑、引發(fā)劑和相變油墨載體的相變油墨，其中該載 體可包含此處披露的式的化合物。式R1-O-[CO-R2-CO-NH-R3-NH]n-C0-R2, -CO-O-R1,的化合物也可以任意需要或有效 的量存在于該相變油墨中，在一個實施方式中，存在的量為該油墨載體重量的至少約5%至 約50%，在另一實施方式中，存在的量為該油墨載體重量的至少約7. 5%至約40%，在仍然 另一實施方式中，存在的量為該油墨載體重量的至少約10%至約30%。該油墨載體可以任意需要或有效的量存在于該相變油墨中，在一個實施方式中為 該油墨重量的至少約0. 1%，在另一實施方式中為該油墨重量的中至少約50%，在仍然另 一實施方式中為該油墨重量的至少約70%，在依然另一實施方式中為該油墨重量的至少約 90%，在一個實施方式中為不超過該油墨重量的約90%，在一個實施方式中為不超過該油 墨重量的約97%，在另一實施方式中為不超過該油墨重量的約95%，在依然另一實施方式 中為不超過該油墨重量的約85%，盡管該量可在這些范圍之外?？砂谟湍杏糜诠袒淖杂苫l(fā)劑的范例包括，例如，芐基酮、單體羥基 酮、聚羥基酮、α-氨基酮、酰基膦氧化物、茂金屬、二苯甲酮、二苯甲酮衍生物等?？蛇x地，該相變油墨還可包含胺增效劑，其為共引發(fā)劑，可向光引發(fā)劑貢獻一個氫 原子從而形成引發(fā)聚合的自由基種類，還可消耗溶解的氧(氧可抑制自由基聚合)，從而提 高了聚合速度。合適的胺增效劑的范例包括乙基-4-二甲氨基苯甲酸酯、2-乙基己基-4-二 甲氨基苯甲酸酯等及其混合物。此處披露的油墨的引發(fā)劑可在任意需要或有效的波長下吸收輻射，在一個實施方 式中該波長為至少約200nm，在一個實施方式中該波長為不超過約560nm，在另一實施方式 中該波長為不超過約420nm，盡管該波長可在這些范圍之外。該引發(fā)劑可以任意需要或有效的量存在于油墨中，在一個實施方式中該量為該油 墨重量的至少約0. 5%至約15%，在另一實施方式中該量為該油墨重量的至少約至約 10%。該組合物還可包含至少一種可固化蠟。該可固化蠟可以是與其它成分混容的并與 該可固化單體聚合形成聚合物的任意蠟成分。術(shù)語“蠟”包括，例如，通常被稱為蠟的任意 各種天然的、修飾天然的以及合成的材料。可固化蠟的合適的范例包括那些包含了可固化基團或以可固化基團功能化的蠟。 該可固化基團包括，例如，丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、烯烴、烯丙醚、環(huán)氧化物、環(huán)氧丙烷等。 這些蠟可通過具有可轉(zhuǎn)化官能團(例如羧酸或羥基)的蠟的反應合成得到。此處所述的可固化蠟可與所披露的單體固化。能夠用可固化基團功能化的羥基封端的聚乙烯蠟的合適范例包括，但不限于，具 有結(jié)構(gòu)CH3-(CH2)n-CH2OH的碳鏈的混合物，其中η為混合的鏈長度，其中平均鏈長度在約16 至約50范圍內(nèi)，以及具有類似平均鏈長度的線性低分子量聚乙烯。該可固化蠟可以例如該組合物重量約0. 至約30% (如該組合物重量的約 0. 5%至約20%或約0. 5%至15% )的量包含在該組合物中。該可輻射固化相變油墨還可可選地包含抗氧化劑。該可選的抗氧化劑可以保護圖 像不被氧化，還可保護油墨組合物在油墨制備過程的加熱部分中不被氧化。當存在時，該 可選的抗氧化劑以任意需要或有效的量存在于該油墨中，在一個實施方式中為該油墨載體 重量的至少約0.01%至約20%，在另一實施方式中為該油墨載體重量的至少約0. 至約 5%，在仍然另一實施方式中為該油墨載體重量的至少約至約3%。該相變油墨還可可選地包含著色劑?？墒褂萌我庑枰蛴行У闹珓?，包括染料、 顏料及其混合物等，條件是該著色劑可在油墨載體中溶解或分散。該著色劑可以任意需要或有效的量存在于該相變油墨中以獲得所需的色彩或色 調(diào)，在一個實施方式中該量為該油墨重量的至少約0. 至約15%，在另一實施方式中該 量為該油墨重量的至少約0. 2%至約8%。該可輻射固化相變油墨還可包含添加劑以利用與該添加劑有關(guān)的已知功能。該種 添加劑可包括，例如，表面活性劑、消泡劑、增滑劑和均化劑、顏料分散劑等及其混合物。該 油墨還可根據(jù)需要包含其它的單體或聚合材料。該油墨組合物可通過任意需要的或合適的方法制備。例如，可將油墨成分混合在 一起，然后加熱至在一個實施方式中至少約80°C而在一個實施方式中不超過約120°C的 溫度，并攪拌至獲得均相油墨組合物，然后將該油墨冷卻至環(huán)境溫度(通常從約20°C至約 25°C)。該油墨在環(huán)境溫度下為固體。該油墨組合物在一個實施方式中從約50°C至約130°C、在另一實施方式中從約 60°C至約120°C并在仍然另一實施方式中從不低于約70°C至約110°C的噴射溫度(盡管該 噴射溫度可在這些范圍之外)下通常具有在一個實施方式中從2厘泊至約30厘泊、從5厘 泊至約20厘泊和從約7厘泊至約15厘泊的熔化粘度。在一個實施方式中，該油墨在低溫下噴射，該噴射溫度特別是低于約110°C的溫 度，在一個實施方式中從約40°c至約110°C，在另一實施方式中從約50°C至約110°C，在仍 然另一實施方式中從約60°c至約90°C，盡管該噴射溫度可在這些范圍之外。因此可使用凝 膠劑以使得噴射的油墨在襯底上迅速增加粘度。在實施方式中，該油墨形成凝膠狀態(tài)的溫度可以是低于該油墨噴射溫度的任意溫度，在一個實施方式中為低于該油墨噴射溫度約5°C或更多的任意溫度。在一個實施方式 中，該凝膠狀態(tài)可形成于至少約25V的溫度，在另一實施方式中至少約30°C的溫度，在一 個實施方式中不超過約100°C，在另一實施方式中不超過約70°C，在仍然另一實施方式中 不超過約50°C，盡管該溫度可在這些范圍之外。從噴射溫度(此時油墨處于液態(tài))冷卻至 凝膠溫度(此時油墨處于凝膠狀態(tài))時油墨粘度出現(xiàn)迅速和大量的增加。在一個特定的實 施方式中，該粘度增加為至少IO2 5-倍的粘度增量。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當沉積在中間轉(zhuǎn)移元件上的油墨圖像的粘度在油墨噴射后大量增加時可實現(xiàn)從中間轉(zhuǎn)移表面到最終記錄頁的最佳轉(zhuǎn)移效率和最佳的印刷質(zhì)量，從而可獲得不會 污濁的穩(wěn)定的和可轉(zhuǎn)移的圖像。用于油墨中的合適的凝膠劑可將油墨載體中的單體或低 聚體快速并可逆地凝膠化并顯示較窄的相變轉(zhuǎn)換，例如，從約30°C至約100°C的溫度范圍 內(nèi)(例如從約30°C至約70°C)，盡管該轉(zhuǎn)換溫度可在這些溫度范圍之外。在一個特定的實 施方式中，該油墨的凝膠狀態(tài)顯示了在轉(zhuǎn)移溫度(在一個特定的實施方式中從約30°C至約 700C )下的粘度相比于噴射溫度下的粘度最少IO2 5厘泊且在另一特定實施方式中IO3厘 泊的增加。一個特定的實施方式涉及含有凝膠劑的油墨，其在低于噴射溫度從約5°C至約 10°C范圍內(nèi)粘度迅速增加并最終達到噴射粘度的IO4倍以上，在另一實施方式中達到噴射 粘度的約IO5倍，盡管該粘度可在這些范圍之外。當該油墨處于凝膠狀態(tài)下時，該油墨的粘度在一個實施方式中為至少約1000厘 泊，在另一實施方式中為至少約10000厘泊，在仍然另一實施方式中為至少約100000厘泊， 盡管該粘度可在這些范圍之外。在凝膠狀態(tài)下的粘度值在一個實施方式中為至少約IO3厘 泊，在另一實施方式中為至少約IO4 5厘泊，在一個實施方式中不超過約IO9厘泊，在另一實 施方式中不超過約IO6 5厘泊，盡 管該凝膠狀態(tài)粘度可在這些范圍之外。例如，當使用中間 轉(zhuǎn)移技術(shù)時或在向多孔紙直接噴射時可有利地采用更高的粘度以使油墨滲出和羽化作用 最小化。另一方面，孔較少的襯底如塑料可使用更低的油墨粘度，從而控制單獨油墨像素的 點增益和結(jié)塊。凝膠粘度可通過油墨配方和襯底溫度進行控制。凝膠狀態(tài)對于可輻射固化 油墨額外的利益在于約IO3至約IO4厘泊的更高粘度可減少油墨中的氧擴散，這進而可導致 自由基引發(fā)的更快固化速率。對于該油墨被印刷至中間轉(zhuǎn)移元件并隨后轉(zhuǎn)移至最終襯底的印刷應用，該油墨的 粘度可在該中間轉(zhuǎn)移元件溫度下增加至約IO6厘泊或更高以促進粘附至該中間轉(zhuǎn)移元件， 而對于該油墨被直接印刷至最終襯底的印刷應用，該油墨的粘度在最終襯底溫度下可上升 至IO6厘泊或更高以防止該油墨浸透該最終襯底和/或促進粘附至該最終襯底，直至進行 輻射固化。在實施方式中，印刷油墨的中間轉(zhuǎn)移元件或最終襯底的溫度以及油墨粘度上升 至約IO6厘泊或更高的溫度為約50°C或更低。該油墨可被用于進行直接印刷油墨噴射過程的裝置，以及用于間接(平版)印刷 油墨噴射應用。另一實施方式涉及一種方法，其包括將該油墨結(jié)合進入噴墨印刷設備，熔解 該油墨，將熔解油墨的液滴以成像圖型噴射至記錄襯底。直接印刷過程還披露于，例如，美 國專利5，195，430。此處披露的另一實施方式涉及一種方法，其包括將此處披露的油墨結(jié)合 進入噴墨印刷設備，熔解該油墨，將熔解油墨的液滴以成像圖型噴射至中間轉(zhuǎn)移元件，并將 成像圖型的油墨從該中間轉(zhuǎn)移元件轉(zhuǎn)移至最終記錄襯底。在特定的實施方式中，該中間轉(zhuǎn) 移元件被加熱至最終記錄頁溫度以上并低于印刷設備中溶解油墨溫度的溫度。平版印刷或 間接印刷過程還披露于，例如，美國專利5，389，958。在一個特定的實施方式中，該印刷設備 采用了壓電印刷過程，其中該油墨的液滴通過壓電振動元件的振動被以成像圖型噴射。此 處披露的油墨還可用于其它熱熔解印刷過程，例如熱熔解聲學噴墨印刷、熱熔解熱噴墨印 刷、熱熔解連續(xù)流或偏轉(zhuǎn)噴墨印刷等。至少部分此處披露的凝膠劑材料的實施方式可在第一溫度下形成半固體凝膠。例 如，當該化合物被合并進入相變油墨時，該溫度低于該油墨被噴射時的特定溫度。該半固體 凝膠相是一種作為動態(tài)平衡存在的物理凝膠，其包含了一種或多種固體凝膠劑分子和液體溶劑。可使用任意合適的襯底或記錄頁，包括普通紙如XEROX 4024紙、XEROX圖像系列 紙、Courtland 4024 DP紙、條文本紙、銅版紙、具有硅涂層的紙如Sharp公司的硅涂層紙、 JuJo紙、HAMMERMILL LASERPRINT紙等、光滑涂層紙如XEROX數(shù)字彩色光澤、Sappi Warren 紙LUSTR0GL0SS等、透明材料、織物、紡織產(chǎn)品、塑料、聚合物膜、無機襯底如金屬和木材等。當該噴射的油墨處于凝膠狀態(tài)且未被固化時，可添加顆粒材料如磁石粉末、金屬 或其它特殊顏料、白顏料或此處披露的其它大尺寸顆粒。該油墨的凝膠狀態(tài)允許該顆粒材 料粘著或包埋在油墨中，而多余的顆粒材料將不會粘著至該襯底上不具有油墨的部分，并 很容易由此除去。當顆粒被施加至此處的襯底時，該顆粒預期具有，例如，約250nm或更大(如500nm 或更大、Ium或更大、2-5μπι或者5μπι或更大)的尺寸。MICR可讀顆粒應當具有磁性，但該方法不限于磁性顆粒，如磁石(通常為0. 5μπι 或更大，例如1 μ m或更大，或者2-10 μ m)，也可使用應當較大(大約300nm，特別是250nm 或更大)的非磁性顆粒如二氧化鈦顏料和其它顏料、Clariant Orange H5G70 (PR 62)和金 屬片狀顏料如鋁或金青銅(Cu-Zn合金)。顆粒材料可占該油墨約10wt%或更多、特別是約20wt%或更多、更特別地30wt% 或更多、特別是10-80wt%、更特別地20-70wt%。為了實現(xiàn)所需的圖像密度和色彩牢固度，某些顆粒和顏料必須以高載量百分比存 在(例如2(^丨％或更高、30wt%或更高或者5(^丨％或更高、60wt%或更高或者70wt%或更 高)，且盡管高載量百分比不適用于傳統(tǒng)噴墨設備，本方法可實現(xiàn)使用傳統(tǒng)噴墨設備同時仍 然獲得必要的高載量百分比。該顆粒材料可被處理或包封以增加油墨中的濕潤或者使表面對固化步驟的干擾 呈鈍態(tài)。該處理可包括聚合物殼、有機分散劑、交聯(lián)樹脂或修飾的凝膠涂層。還可能將其它的助流劑如二氧化硅或硬脂酸鹽添加至該顆粒材料形成的粉末中。該顆粒材料可用石蠟涂覆以防止在不想要使用液體載體時形成易爆狀態(tài)。例如， 金屬顏料可用已經(jīng)存在于可UV輻射固化油墨中的丙烯酸酯蠟進行涂覆。在實施方式中，該顆粒材料在施加后通過油墨的固化被封在油墨中，然后至少一 個可固化油墨的附加層被噴射至含有該顆粒材料的初始層上，然后進一步固化以對襯底上 油墨中的顆粒材料形成附加的密封。該可固化油墨的附加層可以(但非必須)包含與第一 層相同的油墨。在實施方式中，該顆粒材料是磁性材料，其允許該圖像可通過常規(guī)MICR閱讀裝置 進行讀取。因此，該磁性材料在油墨噴射后的添加允許通過常規(guī)噴射精確和快速地形成圖 像，因此不需要大幅改動噴射設備或急劇減少該噴射裝置的功能壽命，同時還允許形成含 有磁性顆粒的MICR圖像，該磁性顆粒足夠大，可保留足夠的磁荷，從而可通過傳統(tǒng)MICR閱 讀裝置容易地讀取。該顆粒材料可在施加至襯底上的油墨之前保存在存貯裝置中。在實施方式中，該系統(tǒng)包括用于在襯底上形成圖像的裝置，其包括噴墨裝置，隨后 連接施加顆粒的裝置，可選地隨后連接去除多余顆粒的裝置，隨后連接使油墨固化的裝置。 在實施方式中，該系統(tǒng)包括用于在襯底上形成圖像的裝置，其包括噴墨裝置，隨后連接施加顆粒的裝置，隨后連接使油墨固化的裝置，可選地隨后連接去除多余顆粒的裝置。在磁性傳遞系統(tǒng)中使用的公知的技術(shù)和裝置(例如在兩組件磁性電子照相顯影 系統(tǒng)中常用于拾取和運輸磁性載體的那些)可同時用于敷設該顆粒材料和去除未包埋在 油墨中的顆粒材料。因此，在實施方式中，該顆粒材料可通過磁力輥被傳遞至襯底，該磁力 輥可從儲存裝置將磁性顆粒拾取到輥上，對其進行調(diào)整以在輥上形成具有所需厚度的顆粒 化合物層，然后將其沉積在襯底上。在后一步驟中，未粘著至油墨圖像的多余顆粒材料可通 過第二磁性輥去除，返回至儲存設備中，然后回到第一磁性輥以再次使用。該油墨還可在該顆粒材料的施加后被加熱，從而進一步促進該顆粒材料在油墨中 的滲透?？墒褂么艌龌螂x心力來使該顆粒材料更好地滲透至噴射的油墨中。該磁力可用于 將顆粒排斥遠離磁力源并進入油墨，或者可在相反的方向使用以將該顆粒拉向磁力源并進 入油墨?？赏ㄟ^使該襯底和油墨呈圓周運動施加離心力，旋轉(zhuǎn)該襯底以使該離心力將顆粒 拉進油墨并接近襯底。因此，所預期的系統(tǒng)可進一步包括在固化前進一步將顆粒包埋在該噴射的油墨中 的裝置。該種用于將顆粒進一步包埋在噴射的油墨中的裝置可包括加熱該油墨的裝置、使 用離心力或磁力等力的裝置或者使用這些技術(shù)的組合的裝置。也可能在該初始層固化之前或之后用一個或多個油墨層過涂覆或包封該顆粒/ 油墨混合物以確保該顆粒材料在該油墨中的穩(wěn)定性。該一個或多個附加油墨層可包含無色油墨或含有至少一種著色劑的油墨。一個或多個油墨層的固化可通過任意已知的方法(包括輻射固化)實現(xiàn)。輻射固 化包括在暴露至包括(但不限于)光和熱源的輻射源時在引發(fā)劑存在或不存在的情況下的 所有形式的固化。輻射固化的范例包括紫外(UV)光(例如波長為約200-400nm的紫外光)、 可見光等(可選地存在光引發(fā)劑和/或感光劑)，電子束輻射(可選地存在光引發(fā)劑)，熱 固化(可選地存在高溫熱引發(fā)劑(在用于相變油墨中時可在噴射溫度下大量失活))，以及 其適當?shù)慕M合。所預期的系統(tǒng)包括了用于固化一個或多個油墨層的裝置，例如向油墨施加輻射以 形成固化的輻射源。該輻射源可以是上文詳述的輻射源。包含7. 5wt%酰胺凝膠劑(該凝膠劑完全描述于美國專利7，279，587的實施例 2 中)、5. Owt % UNILIN 350-丙烯酸酯、1. Owt % IRGACURE 819,3. 5wt % IRGACURE 127、 0. 2wt% IRGASTABUV10、5. Owt % SR399LV、77. 8wt% SR9003 的無色 UV 油墨配方可用于制備 K-檢驗(K-Proof)圖像。所用的K-檢驗機(K-Proofer)具有三個各自約為9. 4x4. 7cm的矩形凹形圖型。 第一矩形的單元密度名義上為100%，第二個為80%，第三個為60%。實踐中這種K-檢 驗板可產(chǎn)生約5微米厚度(或高度)的膜(或像素)。涂覆麥拉片(Xerox Universal ClearTransparencies part #R4446)后沉積油墨的重量為0. 323g。然后向該UV凝膠圖像 散布磁石顆粒(TODA(Japan)MTH-009F)，該磁石顆粒已通過230目篩進行篩選。抖落堆積 的磁石。更高的單元密度矩形表現(xiàn)得比低密度圖型略暗。在凝膠上沉積的磁石的總重為 0. 309g。因此，“載量”為形成圖像的油墨的約90wt%。使用全功率下運行并采用UV “D”燈泡的UV Fusion LightHammer 6進行固化；使用LC-6Benchtop傳送裝置使樣本在燈下以32ft/min的速度通過。用磁石處理的油墨部分固化，粘度增加，并變得粘性。在相同的固化條件下，不含磁石的相同UV油墨固化為硬 膜。將顆粒化合物的載量％降低至90wt%以下預計將導致更為完全的固化。替代性地，增 WIRGACURE 819(低光敏感性膦氧化物)含量將可能增加油墨在接受顆粒材料后的固化能 力。
權(quán)利要求
形成圖像的方法，該方法包括通過在襯底上噴射含有凝膠劑的可固化油墨，在該襯底上形成圖像的圖案，其中油墨在噴射時處于該油墨凝膠溫度以上的溫度，將圖案的油墨冷卻至該油墨的凝膠溫度以下，冷卻后，向形成的油墨的圖案施加至少一種微粒狀材料，并在施加后固化該油墨。
2.通過一種方法形成的圖像，該方法包括通過在襯底上噴射含有凝膠劑的可固化油墨，在該襯底上形成圖像的圖案，其中油墨 在噴射時處于該油墨凝膠溫度以上的溫度，將圖案的油墨冷卻至該油墨的凝膠溫度以下，冷卻后向形成的油墨的圖案施加磁性顆粒材料，并在施加后固化該油墨。
3.在襯底上形成圖像的系統(tǒng)，其包括噴墨裝置，隨后連接施加顆粒的裝置，可選地隨后連接去除多余顆粒的裝置，隨后連接 使油墨固化的裝置，可選地隨后連接去除多余顆粒的裝置。
全文摘要
此處披露了使用能形成凝膠態(tài)的具有凝膠劑的油墨作為顆粒材料受體的方法。該油墨在噴射時為液體，但在固化前于襯底上冷卻至油墨凝膠溫度以下時可迅速進入發(fā)粘/半固體/凝膠狀態(tài)。然后可將各種類型的干粉和固體微粒狀物質(zhì)施加至噴射的油墨，并在該油墨被固化時原位鎖定。
文檔編號C09D11/02GK101823381SQ20101013465
公開日2010年9月8日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
發(fā)明者巴克夫·喬西凱利安, 彼得·G·奧德爾, 珍妮弗·L·百樂理, 理查德·P·N·韋列金, 米歇爾·N·克雷蒂安, 納溫·喬普拉 申請人:施樂公司