專利名稱：相變油墨組合物和用于該相變油墨組合物中的著色劑的制作方法
技術領域：
本實施方式總體涉及相變油墨組合物，并且，更特別地是涉及用在相變油墨組合物中的酸性著色劑，以防止和/或減少由流淌(drooling)和面板沾污所導致的噴墨打印機中的打印頭和噴嘴的污染。相變油墨或固體油墨組合物的特征是，其在室溫時是固體，在升高的溫度時會熔化，在該溫度，熔化的油墨被施加到承印物上。這些相變油墨組合物大體上包括油墨連結料和著色劑，并且能用于噴墨打印。
背景技術：
相變油墨或固體油墨打印機通常以固體形式接收油墨，所述固體形式的油墨有時也被稱為墨棒。墨棒通常通過打印機的油墨裝載器的插入開口被插入并且由進給機構和/ 或重力朝加熱板移動。該加熱板將與該板接觸的相變油墨熔化成液體，該液體被傳送到打印頭組件以用于噴射到記錄介質上。該記錄介質通常是由中間成像構件(例如金屬鼓或帶)支撐的紙張或液層(liquid layer)。相變油墨打印機的打印頭組件通常包括一個或多個的打印頭，該打印頭各自具有多個油墨噴射器(ink jets)，熔化的相變油墨的液滴被從所述油墨噴射器朝記錄介質噴射。打印頭的油墨噴射器接收來自打印頭中的油墨供給室或者油墨供給歧管的熔化油墨， 該打印頭轉而接收來自源頭(例如熔化油墨容器或墨盒)的油墨。每個油墨噴射器包括具有一端與所述油墨供給歧管連接的通道。該油墨通道的另一端具有用于噴射油墨滴的孔口或噴嘴。所述油墨噴射器的噴嘴可形成在孔板或噴嘴板內，該孔板或噴嘴板具有與所述油墨噴射器的噴嘴相對應的開口。在操作期間，液滴噴射信號啟動油墨噴射器內的致動器以將液滴從油墨噴射器噴嘴噴射到記錄介質上。當記錄介質和/或打印頭組件彼此相對移動時，通過有選擇地啟動油墨噴射器的致動器以噴射液滴，沉積的液滴可以被精確地設置以在記錄介質上形成特定的文本和圖形圖像。流體噴墨系統(tǒng)所面臨的一個難題是使用在相變油墨中的有機顏料和染料在打印頭內發(fā)生液滴流淌現(xiàn)象(drooling behavior)和面板沾污(faceplate staining)。流淌現(xiàn)象具體被定義為當施加壓力時(在低壓輔助循環(huán)(LPA)中，該壓力以不同英寸的水柱 (differential inches water)表示)，所述油墨噴出打印頭。面板沾污表現(xiàn)為面板被油墨污染。實驗顯示解決相變油墨的流淌和面板沾污的一個方法是通過使用含有酸基團的著色劑。已經發(fā)現(xiàn)流淌和沾污與油墨的性能密切相關。然而，不能使用市場上可買到的著色劑，因為這些著色劑在相變油墨中會表現(xiàn)出強烈的膠凝現(xiàn)象。因此，本實施方式提供一種能夠使用在相變油墨中的酸性著色劑，該酸性著色劑能夠解決上面描述的問題。

發(fā)明內容
根據(jù)本文所述的實施方式，提供了一種用于使用在相變油墨組合物中的新型的酸性著色劑。
特別地，本實施方式提供了一種相變油墨組合物，其包括著色劑；和蠟質墨連結料(wax ink vehicle)，其中所述著色劑為具有一個或多個官能酸基團和N-烷基或N-芳基平衡離子的化合物，所述N-燒基或N-芳基平衡離子為季銨NH4(quaternary ammonium NH4) 或者燒基或芳基季銨鹽，該燒基或芳基季銨鹽選自由四丁銨鹽(tetrabutylammonium)、四辛基銨鹽(teraoctylammonium)、四(十二燒基)銨鹽(teradodecylammonium)、四(十八烷基)銨鹽、N，N- 二甲基二 (十八烷基)(N，N-dimethyl dioctadecyl)、N，N- 二甲基二辛基(N, N-dimethyl dioctyl)、N, N-二甲基二癸基(N, N-dimethyl didecyl)和它們的混合物組成的組，其中所述著色劑不溶于水和極性有機溶劑但溶于蠟質油墨連結料。在另一實施方式中，該相變油墨組合物，通過目視觀察，該相變油墨組合物顯示出幾乎沒有到沒有沾污現(xiàn)象。在進一步的實施方式中，提供了一種相變油墨組合物，其包括著色劑；以及油墨連結料，其中所述著色劑還包括選自由在進一步的實施方式中，提供了一種相變油墨組合物，其包括著色劑；分散劑； 以及油墨連結料，其中所述著色劑還包括具有一個或多個官能酸基團和N-烷基或N-芳基平衡離子的化合物，該N-烷基或N-芳基平衡離子為季銨NH4或者烷基或芳基季銨鹽，該烷基或芳基季銨鹽選自由四丁銨鹽、四辛基銨鹽、四(十二烷基)銨鹽、四(十八烷基)銨鹽、 N，N- 二甲基二(十八烷基)、N，N- 二甲基二辛基、N，N- 二甲基二癸基和它們的混合物組成的組，且進一步地，其中所述著色劑不溶于水和極性有機溶劑但溶于蠟質油墨連結料。


圖I顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的馴化(domesticated)酸性染料的例子；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的馴化酸性染料的另一個例子；根據(jù)本發(fā)明的實施方式，圖3A顯示了在可噴射的相變油墨一經被裝入打印機以后，在該相變油墨的初始狀態(tài)的條帶測試頁；
圖3B顯示了圖3A中的相變油墨在打印機中3天以后的條帶測試頁；圖4A顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的另一種相變油墨在O天時的條帶測試頁；圖4B顯示了圖4A的相變油墨在3天時的條帶測試頁；圖5A顯示了比較的相變油墨在O天時的條帶測試頁；以及圖5B顯示了圖5A的相變油墨在17小時時的條帶測試頁。
具體實施例方式相變油墨技術在許多市場中拓寬了印刷能力和客戶基礎，并且打印頭技術、印刷工藝和油墨材料的有效整合將會促進印刷應用的多樣性。相變油墨組合物的特征在于其在室溫下是固體，在升高溫度時會熔化，在該溫度，熔化的油墨被施加在承印物上。然而，當在其它溫度(包括在噴射溫度)操作期間，相變油墨系統(tǒng)也會遇到各種問題，例如，使用在相變油墨中的有機顏料和染料會出現(xiàn)流淌現(xiàn)象和在打印頭的正面出現(xiàn)面板沾污。流淌現(xiàn)象被定義為大量的油墨噴出打印頭而不管是否施加壓力。為了量化流淌現(xiàn)象，可以很方便地通過與非流淌參考油墨(例如不帶有任何著色劑和/或分散劑的基質(base)的油墨)進行比較來表示給定測試油墨樣品的流淌。下面的關系定義了給定測試油墨的流淌。
Λ (流淌壓力)=流淌壓力(樣品油墨)_流淌壓力(參考油墨)
理想的是，給定油墨具有盡可能小的△流淌壓力值，從而使得能夠實現(xiàn)理想的噴射和印刷性能。樣品油墨的流淌壓力(drool pressure)是實現(xiàn)引起油墨沖出打印頭中的至少一些噴嘴的壓力，該壓力能夠通過微壓計準確地測量。由于不良的噴嘴內部的顏色混合以及導致油墨裝載機的不必要的油墨損耗，打印頭內的油墨流淌惡化了噴射過程。參考油墨的流淌壓力是實現(xiàn)引起油墨沖出打印頭中的至少一些噴嘴的壓力，該壓力能夠通過微壓計準確地測量。通常，該壓力值符合在打印機的使用壽命期間會發(fā)生的許多清潔和擦拭清洗周期中成功噴射的要求。打印頭的沾污是面板被油墨或至少被油墨的一部分不良地污染，這種污染可通過目測來定性評估。例如，沾污可以被視為涂抹在面板表面的油墨。由此，當在面板上幾乎沒有或者沒有油墨被觀察到則是理想的情形。在打印機的正常的清潔和擦拭清洗循環(huán)期間，被油墨或者一部分油墨所極其不良地影響的打印頭在甚至更低的施加的壓力下可能會更易于發(fā)生油墨流淌。在本發(fā)明的實施方式中，提供了一種相變油墨組合物，該相變油墨組合物在打印機中具有至少I. 5英寸水柱的流淌壓力。在進一步的實施方式中，該組合物具有從大約I. 5英寸水柱至約4. O英寸水柱或者從約2. 8英寸水柱至約4. O英寸水柱的流淌壓力。大多數(shù)含有顏料的相變油墨都有流淌和沾污面板的問題。一個例外是含有顏料紅 176的油墨，與市場上可獲得的作為對照的基質(base)相比，其展現(xiàn)了在從約O到約-O. 9 英寸水柱范圍的不同壓力最小的或者可控制的流淌現(xiàn)象。相比而言，具有科萊恩顏料藍 B4G(Hostaperm Blue B4G)和S0LSPERSE5000作為增效劑的油墨展現(xiàn)了 -2. 4英寸水柱的 Δ LPA,以及含有Lyonogen洋紅(顏料紅122，具有和不具有增效劑)的油墨展現(xiàn)了 -I. 7英寸水柱的ALPA。油墨打印部分的條帶被定義為打印頁面上(例如，實體填充打印品)的不良的光密度的不均勻性。這通常由油墨中的著色劑(通常是顏料顆粒)的比例不同而造成，這些著色劑隨著時間的流逝部分地沉積在不同的噴射歧管組內，從而只允許剩余的具有低于全部色彩強度的干凈基質和/或油墨被噴射。相反，對于連接到相反的配置中的噴嘴的歧管，在發(fā)生噴嘴堵塞的地方會產生顏色的富集。條帶和圖案的水平可取決于給定打印頭的流體通道系統(tǒng)的配置。條帶的水平或程度可以定性和定量評估。例如，條帶的水平或程度可以根據(jù)在打印機內存在一段時間(例如，一天或一星期)的油墨的第一次打印來進行評估。條帶的水平或程度也可以根據(jù)由在打印機內存在一段時間(例如，一天或一星期)的油墨制成的一系列連續(xù)形成的打印品(例如，前5次或10次打印品)來評估。由存在于打印機中一段時間的油墨所打印出來的連續(xù)的打印品的印刷圖像的光密度的差別反映了著色劑微粒的微沉淀(micro-settling)性質。所述條帶的被評估的油墨可以被印刷在任何合適的承印物(例如，銅版紙、未涂布紙、透明膠片等)上。打印品的定性的條帶評估(qualitative banding assessment)通常由視覺評級系統(tǒng)(visual rating system)來描述,該視覺評級系統(tǒng)試圖限定不連續(xù)的條帶發(fā)生 (discreet banding occurrences)的存在或不存在。例如，使用具有5或者6個條帶評級間隔(banding rating intervals)或一直到約10個條帶評級間隔的等級(scale)是方便的。在評價給定的打印品的條帶水平時，盡管定性的視覺評級系統(tǒng)是既強大又有用的，但是條帶的定量測量能夠更準確地確定打印品的條帶。同樣，也可以使用圖像分析工具來評估掃描的打印品，沿著和穿過印刷工藝路徑都能得到噴射對噴射性能(jet to jet performance)的準確的信息。定量條帶評估能夠由各種能直接測量X，Y，Z三色值的色度計、光密度計以及更理想地由分光光度計和分光光密度計(spectrodensitometers)來測量。光源類型可包括類型A (白熾燈光)、類型C (太陽光)、類型D50 (日光，紅色遮光屏)、類型E (標準的5500K 參考(reference))、類型D65(日光，非彩色的(neutral))、類型D75 (日光，藍色遮光屏)、 類型F2(冷白色熒光燈)、類型F7(寬帶白色熒光燈)、類型F11(TL84熒光燈)和類型 F12 (Ultralume 3000熒光燈)。合適的光密度響應(responses)包括ANSI狀態(tài)T、DIN狀態(tài)E和ANSI狀態(tài)A。這些裝置的有用的色度輸出包括但不限于CIE XYZ7CIE LAB7CIE LUV 和 CIE LCH 規(guī)范(conventions)。打印品上的圖像的條帶的存在能夠通過測量該打印品上至少一個位置的垂直于打印工藝方向的光密度而被探測到。從具有100%密集實體填充目標的打印品來評估條帶是有用的，所述實體填充目標用于使較低填充密度的可見紙的測量的貢獻(measured contributions)最小化，由此產生了更準確的條帶的程度的測量。以相對于平均光密度的百分偏差來表示橫跨所述頁面上密度的均勻性(也即，垂直于打印工藝方向的方向)是方便的，此時，對于給定的打印品來說，理想的是具有相對于平均光密度的盡可能低的百分偏差。打印品的測量的光密度的變異系數(shù)(本文中稱為條帶CV)被定義為測量的光密度的標準偏差除以平均光密度再乘以100%，此時，對于給定的打印品具有盡可能低的條帶CV也是理想的。對于打印品來說，具有不聞于約6% (例如不聞于約4%和例如不聞于約2% )的條帶CV是理想的。增效劑或顏料穩(wěn)定劑是一種促進聚合物分散劑吸附到顏料上的化合物。例如，就陽離子分散劑來說，該分散劑錨點(anchor)由正電荷組成并且將與增效劑上的陰離子基反應，交換抗衡離子并促進分散劑固定到改性的顏料表面上。例如，在實施方式中，具有磺酸基(例如，在Solsperse 22000中的)的增效劑被吸收到顏料上。增效劑的磺酸末端基團和分散劑的季銨末端基相互反應，交換抗衡離子并促使分散劑固定到改性的顏料表面。本發(fā)明的實施方式通過使用相變油墨中的一種特定類型的著色劑解決了流淌現(xiàn)象和面板沾污。然而，不能使用市場上可買到的著色劑，因為這種著色劑在相變油墨中具有較強的膠凝作用。例如，由市場上可獲得的活性聚合物增效劑SOLSPERSE 5000(—種衍生的磺化的銅酞菁)和S0LSPERSE22000( —種衍生的磺化顏料黃12)在按重量低于I % 油墨負載(ink loadings)下配制的油墨(沒有為了探索增效劑本身作為著色劑的構思 (concept)而加入顏料)沒有發(fā)生流淌或沾污現(xiàn)象。然而，當增效劑負載按重量增加至或超過2. 5% (沒有為了探索增效劑本身作為著色劑的觀念而加入顏料)時，該油墨表現(xiàn)出了強烈的膠凝現(xiàn)象。由于市場上可獲得的增效劑無法作為著色劑使用，本發(fā)明的實施方式涉及含有酸官能團的化合物，該化合物能夠被馴化為相變油墨著色劑。如此，本發(fā)明的實施方式提供了一種能夠被使用在相變油墨中的酸性著色劑，其解決了上面描述的問題。酸性著色劑是一種含有官能酸基的化合物并且在水中是可溶的。 該著色劑必須通過以更合適的N-烷基/芳基平衡離子來代替金屬平衡離子來進行改造，所述N-烷基/芳基平衡離子有助于提高與相變油墨的相容性。由本發(fā)明的實施方式的酸性著色劑配制的相變油墨在Typhoon打印機內進行了流淌、沾污和條帶測試。所有測試的油墨都證明了沒有流淌和沾污現(xiàn)象并且通過了在118°C的72小時的條帶測試(banding test)。 如此，與以前使用的著色劑相比，本發(fā)明的實施方式的酸性著色劑通過防止和減少不良的流淌和沾污現(xiàn)象提供了較大的優(yōu)點，從而改善了打印頭中的油墨的穩(wěn)定性，并且也能允許使用更便宜的商業(yè)染料，該商業(yè)染料能夠被改變從而使其在相變油墨噴射打印頭中具有改善的性能。酸性染料是化合物，其中著色組分位于陰離子中，并且這種染料通常作為相應的酸功能基(coo—或SO3-)的鈉鹽被售賣。因為這些現(xiàn)成的著色劑在相變油墨中具有較強的膠凝作用，所以必須通過以更合適的N-烷基/芳基平衡離子代替金屬平衡離子來改變該著色劑，所述N-烷基/芳基平衡離子有助于極大改善與相變油墨組分的相容性。在該種修改中使用的合適的N-烷基/芳基平衡離子可以選自由由季銨NH4、或任何烷基或芳基季銨鹽 (所述烷基或芳基季銨鹽例如為，四丁銨鹽、四辛基銨鹽、四(十二烷基)銨鹽、四(十八烷基)銨鹽、N，N-二甲基二(十八烷基)、N，N-二甲基二辛基、N，N-二甲基二癸基、被稱為 Arquads的季銨鹽化合物和它們的混合物所組成的組。所述被稱為Arquads的季銨鹽化合物主要是氯化烷基三甲基銨并且可以由分子式R-N(CH3) 3C1來表示，其中R為具有至少8個碳原子的長鏈烷基。這些特定的季銨鹽化合物由Akzo Nobel N. V.以商標名稱為ARQUAD銷售。這種類別的各種化合物可具有不同長度和數(shù)量的連接到氮原子的長鏈烷基。圖I和2給出了馴化的酸性染料的兩個例子萘酚藍-黑(Naphthol Blue-Black) 和硝嗪黃(Nitrazine Yellow)。用N-烷基平衡離子取代金屬改變了該化合物的溶解度參數(shù)，即使該化合物從溶于水和極性有機溶劑變?yōu)椴蝗苡诖蠖鄶?shù)溶劑，同時在相變油墨的蠟狀連結料中是可容易地分散的。任何能夠通過用更適合的N-烷基/芳基平衡離子來代替金屬平衡離子來被改變以能夠具有改善的與相變油墨組分的兼容性的染料或顏料可以用作為本發(fā)明的實施例的酸性著色劑。在實施方式中，這種染料和顏料包括，但不限于，那些包含至少一個羧酸基或至少一個磺酸基的染料和顏料，或者它們的混合物。使用在相變油墨中的分散劑包括，但不限于，那些選自由M0DAFL0W 2100(可從Cytec Surface Specialties 得到)、OLOA 1200、OLOA 11000、0L0A11001 (可從 Chevron Oronite 有限責任公司得到)、 IRKASPERSE 2153，2155、S0LSPERSE9000,16000，17000，17940，18000，19000，19240，20000， 36000，39000，41000，54000(可從Lubrizol公司得到)以及它們的混合物組成的組的分散劑。示例性的油墨組合物，根據(jù)其已知的性質例如控制油墨組合物的潤濕特性和穩(wěn)定著色劑，可包括一種或多種分散劑和/或一種或多種表面活性劑。酸性著色劑可以任何需要的或者有效的量存在于相變油墨中以獲得需要的顏色或色調,例如，該量占油墨重量的至少約O. 1%至約50%、占油墨重量的至少約O. 2%至約 20%、以及占油墨重量的至少約O. 5%至約10%。分散劑可以以占油墨總重量的約O. 1%至約25%的量存在于相變油墨中。在進一步的實施方式中，分散劑可以以占油墨總重量的約
O.5%至約10%，或者從約I %至約6%的量存在于相變油墨中。本發(fā)明的實施方式的油墨可進一步包括常見的添加劑以利用與這些常見的添加劑相關的已知的功能。所述添加劑可包括，例如，至少一種異氰酸鹽衍生物、抗氧化劑、消泡劑、光滑和均化劑、澄清劑、粘度調節(jié)劑、粘合劑、塑化劑等等。所述油墨連結料也可包括至少一種異氰酸鹽衍生物。該異氰酸鹽衍生物可以是聚氨酯樹脂，該聚氨酯樹脂可以通過使醇的兩個等價物(equivalents)(例如,氫化揪醇 (hydroabietyl alchohol))和異氰酸酯或二異氰酸酯(異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate))的一個等價物反應得到。以油墨連結料的重量計，該異氰酸酯衍生物可以以從約2%至約99%或從約2%至約90%或從約3%至約80%的量存在于油墨連結料中。 其它合適的異氰酸酯衍生物包括聚氨酯樹脂，該聚氨酯樹脂是硬脂酰異氰酸酯的三個等價物和丙三醇基乙醇(glycerol-based alcohol)的加合物。所述油墨可任選地包含抗氧化劑以防止圖像遭受氧化并且盡管油墨以加熱的熔化狀態(tài)存在于油墨儲存器中，也可以防止油墨混合物遭受氧化。當存在時，該抗氧化劑可以任何需要或有效量存在于油墨中，例如，以油墨的重量計，從約0. 25%至約10%或者從約 1%至約5%。該油墨可進一步包含任選的粘度調節(jié)劑。粘度調節(jié)劑可以任何有效的量存在于油墨中，例如以該油墨的重量計,從約0. 01%至約98%，以該油墨的重量計，從約0. 1%至約 50%，以該油墨的重量計，從約5%至約10%。粘合劑，例如VERSAMID 757，759或者774 (可從Cognis購買到)可以以下的量存在于油墨中以該油墨的重量計,從約0. 01%至約98%，以該油墨的重量計，從約0. 1%至約50%，以該油墨的重量計，從約5%至約10%。增塑劑,例如UNIPLEX 250 (可從Unitex買到)，酞酸酯增塑劑(phthalate ester plasticizers)，其可從Ferro買到，其商標為SANTICIER,例如，酞酸二辛酯(dioctyl phthalate),酞酸雙十一基酯(diundecyl phthalate),燒基苯甲基酞酸酯(alkylbenzyl phthalate) (SANTICIZER 278)，磷酸三苯酯(可從Ferro買到)，KP-140，磷酸三丁氧乙酯 (tributoxyethyl phosphate)(可從 Great Lakes 化學制品公司買到)，M0RFLEX 150, 一種雙環(huán)己基酞酸酯(dicyclohexyl phthalate)(可從Morf lex化學制品公司買到)，偏苯三酸三辛酯(trioctyl trimellitate)(可從Sigma Aldrich公司買到)，等等。以油墨的重量計，增塑劑可以從約O. 01%至約98%的量存在于油墨中，以油墨的重量計，可以從約
O.1%至約50%的量存在于油墨中，以油墨的重量計，可以從約油墨重量的5%至油墨重量的10%的量存在于油墨中。如果存在添加劑時，任選的添加劑可分別或以組合的方式以任何需要或有效的量加入到油墨中，例如，從油墨重量的約1%至油墨重量的約10%或者從約3%至約5% (以油墨的重量計)。在實施方式中，用于相變油墨的油墨連結料可具有從約60°C至約150°C的熔點， 例如，通過如在顯微鏡熱載臺上的監(jiān)測和測量所確定的從約80°C至約120°C，從約85°C至約110°C，從約100°C至約110°C，或從約105°C至約110°C，其中粘結劑材料在玻璃載片上被加熱并通過顯微鏡觀察。更高的熔點也是可以接受的，雖然在溫度超過150°C時，打印頭的使用壽命會降低。而且，低能量的油墨具有約從9cP至約13cP的噴射粘度，例如，在約 107°C至約IirC之間的熔點時，從約IOcP至約llcP，從約10. 25cP至約10. 75cP或者從約 10. 45cP 至約 10. 85cP。該油墨組合物可通過任何需要的或合適的方法來配制。例如，油墨連結料的每種組分可混合在一起，然后再將該混合物加熱至至少其熔點，例如，從約60°C至約150°C， 80°C至約120°C以及85°C至約110°C。著色劑可以在油墨成分被加熱之前或之后加入。當顏料是所選擇的著色劑時，該熔化的混合物會被磨碎機或球磨機裝置研磨以影響顏料在油墨連結料中的分散。該加熱的混合物然后攪拌約5秒鐘至約10分鐘或者更多時間，以獲得基本上均勻的、均質的熔化物，然后將該油墨冷卻至室溫(通常為約20°C至約25°C之間)。 在室溫下該油墨呈固體。在具體的實施方式中，在成形過程中，熔化狀態(tài)的油墨被注入模具，然后再冷卻并凝固以形成墨棒。該油墨能被使用在用于直接印刷噴墨工藝的裝置和間接(膠印)印刷噴墨應用中。本文所公開的另一個實施方式涉及一種方法，該方法包括將本申請所公開的油墨加入到噴墨印刷裝置中，熔化該油墨，并且使熔化的油墨滴以成影像的圖案噴射到記錄承印物上。本申請還公開的實施方式涉及一種方法，該方法包括將本申請公開的油墨加入到噴墨印刷裝置中，熔化該油墨，使熔化的油墨滴以成影像的圖案噴射到中間轉印構件上，以及將成影像的圖案形式的油墨從中間轉印構件轉印到最終的記錄承印物上。在具體的實施方式中，該中間轉印構件被加熱到高于最終記錄頁的溫度并低于印刷裝置中的熔化的油墨的溫度。在另一個實施方式中，對該中間轉印構件和所述最終的記錄頁都進行加熱；在該實施方式中，中間轉印構件和最終記錄頁都被加熱至低于印刷裝置中的熔化油墨的溫度；在該實施方式中，中間轉印構件和最終記錄頁的相對溫度可以是(I)中間轉印構件被加熱至高于最終記錄承印物的溫度并低于印刷裝置中的熔化的油墨的溫度；(2)該最終記錄承印物被加熱至高于中間轉印構件的溫度并低于印刷裝置中的熔化油墨的溫度；或者⑶該中間轉印構件和該最終記錄頁被加熱至大約相同的溫度。在一個具體的實施方式中，印刷裝置采用壓電印刷工藝，其中油墨滴被壓電振動構件的振動以成影像的圖像被噴射。本申請公開的油墨也可應用于其它的熱熔印刷工藝，例如熱熔聲控噴墨印刷(hot melt acoustic ink jet printing)、熱熔熱噴墨印刷、熱熔連續(xù)流或偏轉(deflection)噴墨印刷等等。本申請所公開的相變油墨也能夠使用在不同于熱熔噴墨印刷工藝的其它印刷工藝中。
比較實施例I含有未改性的的萘酚藍-黑的相變油墨在600ml的燒杯中，加入以下物質26. 7g的KEMAMIDE S-180 (N-十八烷基十八酰胺)(可從Crompton公司買到)，18. 72g三酰胺蠟(如美國專利號6860930所描述的三酰胺)，80. 69g聚乙烯臘(polywax)(如美國專利號7407539所描述的一種聚乙烯臘, 其具有從約350至約730克/摩爾的平均峰值分子量、從約I. 03至約3. O的多分散性 (polydispersity)以及朝向高分子量端偏斜的不對稱的分子量分布)(其可以從Baker Petrolite得到)，18. 72g KE-100樹脂(可從Arakawa公司買到),I. 6份聚氨酯樹脂(其為硬脂酰異氰酸酯的三個等價物和丙三醇基乙醇(可按美國專利6309453的實例4所描述的方法配制)的加合物)，0. 2份Naugard-445 ( 一種抗氧化劑,其可從Crompton公司得到) 以及8g SOLSPERSE 17000 (其可從Lubrizol公司買到)。所述材料在烤爐內在120°C時被熔化，然后被轉移到Union ProcessOl磨碎機(可從Union Process得到)，該磨碎機也被加熱到120°C，并裝入1800g 440C型直徑為1/8英寸的不銹鋼球(可從Hoover Precision Products得到)。加熱的葉輪被連接到該裝置。 向該混合物緩緩加入4. 8g萘酚藍-黑。增加所述葉輪的速度使得葉輪的圓周速度為約150 厘米/秒，并使研磨繼續(xù)進行18小時。當通過篩選將鋼球去除之后，所得的油墨形成為堅韌的膠體，并不能通過過濾來評價。實施例I和2本發(fā)明的實施方式的相變油墨的配制著色劑(萘酚藍-黑，硝嗪黃)和N，N-二甲基二(十八烷基)溴化物(N， N-dimethyl dioctadecyl bromide)可從Sigma Aldrich買到。改性的萘酌■藍-黑和硝嗪黃化合物可通過將市場上可買到的著色劑與N，N-二甲基二(十八烷基)溴化物以著色劑對溴化銨I : 2的比率進行反應來配制。在80°C時，該反應在水中進行的非常快，并且產生的不溶的化合物通過使用玻璃粉(glass frit)過濾而被分離。實施例I含有改性的萘酚藍-黑的相變油墨I的配制在600ml的燒杯中，加入以下物質26. 7g的KEMAMIDE S-180 (N-十八烷基十八酰胺)(可從Crompton公司買到)，18. 72g三酰胺蠟(如美國專利號6860930所描述的三酰胺)，80. 69g聚乙烯蠟(如美國專利號7407539所描述的一種聚乙烯蠟，其具有從約350 至約730克/摩爾的平均峰值分子量、從約I. 03至約3. O的多分散性以及朝向高分子量端偏斜的不對稱的分子量分布)(其可以從Baker Petrolite得到)，18. 72g KE-100樹脂(可從Arakawa公司買到)，2. 56g聚氨酯樹脂(其為硬脂酰異氰酸酯的三個等價物和丙三醇基乙醇(可按美國專利6309453的實例4所描述的方法配制)的加合物)，0.2份 Naugard-445 ( 一種抗氧化劑，其可從Crompton公司得到)以及8gS0LSPERSE 17000 (其可從Lubrizol公司買到)。所述材料在烤爐內在120°C的溫度被熔化，然后被轉移到Union Process 01磨碎機(可從Union Process得到)，該磨碎機也被加熱到120°C,并裝入1800g 440C型直徑為 1/8英寸的不銹鋼球(可從Hoover Precision Products得到)。加熱的葉輪被連接到該裝置。向該混合物緩緩加入4. Sg合成改性的萘酚藍-黑。增加所述葉輪的速度使得葉輪的
11圓周速度為約150厘米/秒，并使研磨繼續(xù)進行18小時，從而使得在容器頂部的不銹鋼球開始相互輕輕翻滾。在通過篩選去除不銹鋼球，然后用5微米的不銹鋼篩網(wǎng)過濾器(可從 Gerard Daniel Worldwide得到)進行過濾后可得到合成的油墨。如通過配備有錐形和平面幾何體(cone and plate geometry)的Rheometrics RFS-3流變儀在頻率模式下測得， 該油墨在115°C時具有13. 6cP的復數(shù)黏度。實施例2含有改性的硝嗪黃的相變油墨2的配制在1000毫升的燒杯中，加入以下物質53. 4g的KEMAMIDE S_180(N_十八烷基十八酰胺)(可從Crompton公司買到)，37. 44g三酰胺蠟(如美國專利號6860930所描述的三酰胺)，161. 38g聚乙烯蠟(如美國專利號7407539所描述的一種聚乙烯蠟，其具有從約350至約730克/摩爾的平均峰值分子量、從約I. 03至約3. O的多分散性以及朝向高分子量端偏斜的不對稱的分子量分布)(其可以從Baker Petrolite得到)，18. 72g KE-100 樹脂(可從Arakawa公司買到)，5. 12g聚氨酯樹脂(其為硬脂酰異氰酸酯的三個等價物和丙三醇基乙醇(可按美國專利6309453的實例4所描述的方法配制)的加合物)，0.2份 Naugard-445 ( 一種抗氧化劑)(其可從Crompton公司得到)以及I6gSOLSPERSE 17000 (其可從Lubrizol公司買到)。所述材料在烤爐內在120°C的溫度被熔化，然后被轉移到Union Process 01磨碎機(可從Union Process得到)，該磨碎機也被加熱到120°C,并裝入1800g 440C型直徑為 1/8英寸的不銹鋼球(可從Hoover Precision Products得到)。加熱的葉輪被連接到該裝置。向該混合物緩緩加入12g合成改性的硝嗪黃。增加所述葉輪的速度使得葉輪的圓周速度為約150厘米/秒，并使研磨繼續(xù)進行18小時，從而使得在容器頂部的不銹鋼球開始相互輕輕翻滾。再通過篩選去除不銹鋼球，然后用5微米的不銹鋼篩網(wǎng)過濾器(可從Gerard Daniel Worldwide得到)進行過濾后可得到合成的油墨。如通過配備有錐形和平面幾何體的Rheometrics RFS-3流變儀在頻率模式下測得，該油墨在115°C時具有10. 2cP的復數(shù)黏度。比較實施例2除了著色劑是顏料紅176 (可從Clariant公司獲得)以外，一種通過以與實施例I 的方法相似地形成的油墨。所述顏料油墨在顏料增效劑SOLSPERSE 22000(可從Lubrizol 公司獲得)的幫助下分散。比較實施例3除了著色劑是顏料紅122以外(可從Toyo油墨公司獲得)，通過與實施例I的方法相似地形成的油墨。該比較實施例的顏料油墨在定制的喹吖酮(quinacridone)增效劑 (Q-syn-Ι)的幫助下分散，所述喹吖酮增效劑具有下面的結構 其中η為1-4，X為任何金屬、烷基或者芳基季銨鹽，并且R1' R2> R3和R4既可以相同也可以不同并且它們中的每一個可以是H、CH3> OCH3或Cl。比較實施例4除了著色劑是顏料紅185 (可從Clariant公司獲得)以外，通過與實施例I的方法相似地形成的油墨。所述顏料油墨在顏料增效劑SOLSPERSE 22000(可從Lubrizol公司獲得)的幫助下分散。打印測試結果流淌和沾污如上所述，油墨的流淌是一種不良的現(xiàn)象，當在清潔循環(huán)期間，施加的壓力取消后，無法控制的穩(wěn)定的(unyielding)數(shù)量的油墨持續(xù)流過給定的打印頭的噴嘴時會導致這種現(xiàn)象。沾污(也是一種不良的現(xiàn)象)是指所有或一部分潛在的油墨殘留在打印頭上 (甚至在進行了若干次清潔/擦拭循環(huán)之后)。為了評估測試油墨對流淌的抵抗能力，該油墨在打印頭內被進行測試。在測試完成后，該打印頭用油墨基質(ink base)被徹底地清洗干凈。如壓力計所測量的，導致參考油墨基質(reference ink base)流淌的施加壓力被測量并且在從2. I至2. 8英寸水柱的壓力范圍內。這些值在某種程度上取決于對各種打印頭所進行的試驗的歷史記錄，然而，在約I. 5英寸水柱的最小的所需的施加壓力標準之上，所有的參考油墨基質發(fā)生了流淌現(xiàn)象。在這些實施例中，用可從Omega工程公司 (Stamford, Connecticut)獲得的型號為DPIS8的壓力傳感器來測量流淌壓力并用壓力計來校正。然而，也可以使用其它類型的壓力傳感器來測量流淌壓力。給定的測試油墨的流淌壓力閾值由第一次施加的在用于油墨基質范圍內的壓力確定。如果觀察到流淌，那么該測試油墨的流淌壓力閾值將通過施加逐漸下降的壓力來確定。給定測試油墨的△流淌壓力也通過參考油墨基質的測量的流淌壓力閾值和測試油墨樣品之間的差值來計算。
△(流淌壓力)=流淌壓力(樣品)-流淌壓力(參考)由此，相對于市場上可買到的基質(作為對比)，具有負差(negative differential)英寸水柱的流淌壓力的測試油墨在更低的施加壓力下發(fā)生流淌，所述施加壓力通常使用在打印機中。表I提供了流淌和沾污測試的結果。條帶顏料油墨的條帶(一種不良的打印特征)表現(xiàn)為分離的，并且在整個打印頁上具有不同的光密度。這種現(xiàn)象發(fā)生的主要原因是因為隨著顏料油墨的老化而導致的位于打印頭內的顏料微粒的不同等級。測試油墨的條帶評估被用于提供有關該油墨的打印頭穩(wěn)定性的初步信息。條帶試驗由在118°C時將位于打印頭內的油墨保持在打印頭內72小時組成。該打印頭一開始用清潔的油墨基質徹底沖洗以消除所有的或者至少大多數(shù)以前的試驗油墨， 以消除或至少最小化不必要的油墨之間的交叉污染。一旦將測試油墨加載到打印機中，在合適的承印物上進行完全的100%密集的實體印刷。在該例子中，使用了 Xerox Digital Color Xpressions Plus復印紙,并且與從相同的目標打印在相同的紙上的取自測試結束時的打印品相比較，在所述測試結束時，測試油墨在打印機內由于經過以一段時間(例如在118°C的條件下經過3天)而已經老化。實體填充的密度均勻性的合適的測量是光密度，并能夠通過細心地每隔一段距離對其進行測量來確定；例如，對于所述一系列測量采用每隔I毫米的間隔。對于整個頁面上的一致性光密度的測量(例如垂直于印刷工藝的方向)， 測量的光密度的百分標準偏差應當盡可能的低。印刷圖像的平均光密度被定義為在整個印刷的頁面上測量的各個單個的光密度的算術平均值，通過下式計算
■I m
_ A it—^
~
n I=I
其中f為測量的光密度的平均值，I為單個光密度的測量位置，Xi為單個的光密度的測量結果以及η為進行光密度測量的數(shù)量。測量的光密度的標準偏差，作為無偏估計值 (unbiased estimator)，可通過下式計算
其中，s為測量的光密度的標準偏差，i為測量的光密度的平均值，i為單個光密度測量位置，Xi為單個光密度測量結果以及N為所進行的光密度測量的數(shù)量。由此，測量的光密度的變化系數(shù)，或條帶CV可通過下式計算
條帶CV= 5/ X * 100%
打印品的光密度由GretagMacBeth ColorEye 的7000A的分光光度計在D50發(fā)光體、
2。觀測儀和ANSI狀態(tài)A靈敏度的周圍環(huán)境的條件下測得。在沒有油墨的條帶時，應該理想的是，在兩個打印品之間也不會有視覺上可辨別的差異。
表I
權利要求
1.一種相變油墨組合物，其包括著色劑；和蠟質油墨連結料，其中所述著色劑是具有一個或多個官能酸基團和N-烷基或N-芳基平衡離子的化合物，所述N-烷基或N-芳基平衡離子為季銨NH4或者烷基或芳基季銨鹽，該烷基或芳基季銨鹽選自由四丁銨鹽、四辛基銨鹽、四(十二烷基)銨鹽、四(十八烷基)銨鹽、N，N- 二甲基二(十八烷基)、N，N- 二甲基二辛基、N，N- 二甲基二癸基和它們的混合物組成的組，其中所述著色劑不溶于水和極性有機溶劑但溶于蠟質油墨連結料。
2.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，其中所述N-烷基或N-芳基平衡離子為 R-N(CH3)3Cl,其中R為具有至少8個碳原子的長鏈烷基。
3.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，其中所述一個或多個官能酸基團選自由羧酸、磺酸和它們的混合物組成的組。
4.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，其在打印機中具有至少I.5英寸水柱的流淌壓力。
5.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，通過目視觀察，該相變油墨組合物顯示出幾乎沒有到沒有沾污現(xiàn)象。
6.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，其中，所述著色劑在所述相變油墨組合物中存在的量占該相變油墨總重量的約O. 1%至約50%。
7.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨，其具有比沒有著色劑的相變油墨組合物更小的 Δ (流淌壓力)。
8.根據(jù)權利要求I所述的相變油墨組合物，當被印刷時，其具有均勻的光密度，其中測量的光密度的變化系數(shù)少于約6%。
9.一種相變油墨組合物，其包括著色劑；以及油墨連結料，其中所述著色劑還包括選自由
10. 一種相變油墨組合物，其包括著色劑；分散劑；和蠟質油墨連結料，其中所述著色劑還包括具有一個或多個官能酸基團和N-烷基或 N-芳基平衡離子的化合物，該N-烷基或N-芳基平衡離子為季銨NH4或者烷基或芳基季銨鹽，該烷基或芳基季銨鹽選自由四丁銨鹽、四辛基銨鹽、四(十二烷基)銨鹽、四(十八烷基)銨鹽、N，N-二甲基二(十八烷基)、N，N-二甲基二辛基、N，N-二甲基二癸基和它們的混合物組成的組，其中所述著色劑不溶于水和極性有機溶劑但溶于蠟質油墨連結料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種相變油墨組合物，其包括新型的著色劑和蠟質油墨連結料，以防止和/或減少在噴墨打印機內由流淌和面板沾污引起的打印頭和噴嘴的污染。特別是提供一種新型的含有酸基團的用于相變油墨組合物并且與相變油墨組分相容的著色劑。
文檔編號C09D11/12GK102604481SQ20121002553
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權日2011年1月18日
發(fā)明者C·杰弗里·艾倫, 凱若琳·M·圖雷克, 彼得·G·奧德爾, 拜比·E·亞伯拉罕, 瑪麗亞·比羅 申請人:施樂公司