喷墨组合物制造技术

本发明专利技术提供一种喷墨组合物，其中包含一种挥发性有机溶剂、一种或多种溶于该挥发性有机溶剂中的粘合剂树脂，和一种着色剂。该油墨组合物是快干的，对非多孔基质具有优异的附着力。使用该油墨组合物的打印机，如按需喷墨打印机即使在长的非打印间隔期间后仍能进行操作而不会堵塞喷嘴。本发明专利技术还提供一种减少喷墨打印机中喷嘴孔堵塞的方法，包含用一种含有在非打印间隔期间能在喷嘴孔外面的空气和喷嘴孔内的油墨之间形成一个起边界层作用的连续油相的一种油的油墨组合物进行打印。本发明专利技术进一步提供一种在基质上进行喷墨打印的方法，包括将本发明专利技术油墨组合物的油墨微滴喷射到该基质上，并控制所述微滴的方向，使得该微滴能在该基质上形成所要求的打印图象。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
喷墨组合物本专利技术总的来说涉及喷墨打印和喷墨油墨组合物，具体说，涉及使用一种按需喷墨(drop-on-demand，即DOD)打印机的喷墨打印和适用于这种打印机的油墨组合物。喷墨打印是一种众所周知的技术。采用这种技术，打印设备与沉积打印字符的基质之间无需接触就可完成打印。简单地说，喷墨打印涉及的技术是将微滴墨流喷射到某一表面上并控制墨流方向以便使油墨微滴在该表面上形成所需的打印图象。这种非接触式打印技术非常适用于在包括多孔和非多孔表面的各种表面上打印字符。关于各种喷墨打印技术的文章可参阅下述出版物：Kuhn等人：Scientific American(科学美国)，4月，1979，162-178；和Keeling；Phys.Technol.(物理技术)，12(5)，196-303(1981)。各种喷墨设备描述于下列美国专利中：3,060,429、3,298,030、3,373,437、3,416,153和3,673,601。一般而言，喷墨油墨组合物必须满足喷墨打印操作中有用的某些严格要求。这些要求涉及粘度、电阻率、溶解性、各组分的相容性和基质的可湿性。此外，该油墨必须是快干和抗抹的，必须能通过油墨喷嘴而不会造成堵塞，而且必须允许只需花最小的力量就能快速清洁机器部件。目前有两种类型的喷墨打印机，即连续流喷墨打印机和DOD喷墨打印机。在连续喷墨打印机中，油墨微滴连续地从喷嘴射出，不管是否要执行打印操作。油墨微滴根据打印信息数据带电荷，并且当它们通过恒定高压电场时依其上所带电荷的量而发生偏离。这样发生偏离的油墨微滴就沉积在记录表面上，而未使用的油墨微滴测被引向一个定向沟槽用于循环。由于该油墨微滴连续流过喷嘴，因此油墨干固和堵塞喷嘴的危险很小。在DOD喷墨打印机中，打印头包含许多单个油墨通道。当要在记录表面上产生某一字符时，油墨微滴就从这些通道中的某些通道射出。因此，只有形成字符的那些油墨微滴才被发射出来。此外，该喷墨打印机的操作可以中断不同的时间周期，以适应例如操作者或工厂时间-->安排的需要，这种周期例如可以是几小时，一昼夜、一个周末或更长的时间。由于没有连续的油墨微滴流通过喷嘴，因此在非打印间隔期间由于油墨暴露于空气中使喷嘴孔中的油墨干固而产生一些问题。油墨干固导致固体物如树脂和着色剂沉淀在喷嘴孔中，造成喷嘴堵塞。此时正常或通常的保养程序，如清洗，例如对墨盒施加轻微压力以压出被堵塞的喷嘴中的少量油墨，是几乎或根本不起作用的，因为喷嘴可能变成永久性或不可逆的堵塞了。已经有人提出用某些溶液来减轻这个问题，但却缺乏令人满意的溶液。例如，已经制备了包含大量的一种或多种湿润剂或高沸点溶剂如二醇类化合物的喷墨油墨组合物，以减少在喷嘴孔的蒸发损失。然而，这类油墨不适用于在非多孔基质上打印，因为它们要花过长的时间才能在这样的基质上干燥，因而不适于达到快速打印。美国专利4,228,442公开了一种改进的打印机。因此该，442号专利公开了一种包含一个小室的喷墨打印头，所述小室布置在与喷嘴孔相邻的位置，且其中含有液体油墨溶剂。一个吸收材料部件这样布置，使其一端放在该含溶剂的小室上，并被引向喷嘴前面的区域，用以载带周围的液体和蒸气，以便在喷嘴孔上提供富集溶剂的气氛，以防止油墨干燥。当然这种方法用现有的打印机而不先进行改进的话是无法实现的。美国专利5,781,214公开了一种通过使用一种油墨组合物来防止喷嘴堵塞的方法，这种组合物由下列组分构成：(a)一种挥发性有机溶剂，(b)一种或多种吸湿性和低挥发性组分，该组分选自下列一组：多元醇、二醇的醚类、乙醇胺类、酰胺、氯化钙和氯化镁，和(c)一种着色剂。该油墨组合物还可以包含水和粘合剂树脂作为补充成分。该方法的操作依赖于周围大气中存在湿气。按照该专利，吸湿性的盐吸收大气中的湿气，而湿气反过来又有助于这种盐保留在喷嘴尖上的溶液中，并起着阻止或妨碍溶剂进一步蒸发的作用。该方法有其局限性。例如，由于该方法依赖于周围大气中存在的条件，因此无堵塞时间间隔就取决于大气条件。因此，在干或热的大气条件中，无堵塞时间间隔就会大大缩短。上述情况说明需要一种适用于DOD打印机的喷墨油墨组合物。还需要一种允许喷墨打印机有延长的非打印时间间隔而又不堵塞喷嘴，-->能进行操作的喷墨油墨组合物。还需要一种当打印在非多孔基质上时，能提供良好打印质量和短的印件干燥时间的喷墨油墨组合物。还需要一种适用于在塑料、金属和玻璃基质上印上具有良好附着力的图象的喷墨组合物。按照本专利技术提供了一种包含一种挥发性有机溶剂、一种油、一种或多种粘合剂树脂和一种着色剂的喷墨组合物。本专利技术还提供一种在基质上进行喷墨打印的方法，包含将由按照本专利技术的喷墨组合物形成的微滴墨流喷射到该基质上，并控制微滴方向以便使微滴在该基质上形成所要求的打印图象。本专利技术还提供一种减少喷嘴孔堵塞的方法，所述堵塞是由于在非打印期间挥发性溶剂从喷嘴孔上的油墨组合物中蒸发而造成的。用于该方法的油墨组合物包含一种在非打印期间能在喷嘴孔上形成一个连续油相或界面层的油。该界面层能防止挥发性溶剂从油墨组合物中进一步蒸发，因而减少了固体物质的形成和伴随的喷嘴堵塞。下面叙述本专利技术的优选实施方案。本专利技术提供一种适用于喷墨打印机的喷墨组合物，该组合物具有下列1个或多个优点，即当打印在非多孔基质上时该油墨能快速干燥；该油墨操作时不会使喷嘴堵塞；该油墨能产生良好的图象质量；以及印制的图象对各种基质，包括诸如玻璃之类的非多孔基质、涂布的纸张、金属和塑料等具有良好的附着力。本专利技术的喷墨组合物包含一种挥发性有机溶剂，一种油，优选一种非吸湿性油，一种或多种能溶于该挥发性有机溶剂中的粘合剂树脂，和一种着色剂。该油优选是一种低挥发性或非挥发性油。更优选的是该油在该有机溶剂中具有有限的溶解度。该粘合剂树脂能溶于该有机溶剂中，而且也能溶于该有机溶剂和该油的混合物中；但是，该粘合剂树脂不溶于单独的油中。优选着色剂是一种能溶于有机溶剂、有机溶剂和粘合剂树脂的溶液、以及有机溶剂、粘合剂树脂和油的溶液中的染料。着色剂优选不溶于单独的油中。该喷墨组合物是一种单相液体，由于挥发性有机溶剂蒸发的结果，该液体在喷嘴孔上分成两相。本专利技术基于下述发现：油起着阻碍溶剂进一步蒸发的作用从而防止了喷嘴堵塞。在非打印期间，挥发性有机溶剂在喷嘴上蒸发，从而在其中形成一个油、粘合剂树脂和着色剂的-->高浓度区域。一旦油的浓度达到其在该挥发性有机溶剂中的溶解度极限，该油就以细胶囊形式从该溶液中分离出来。这些胶囊聚在一起在喷嘴孔中形成细小油滴。然后这些油滴中的2个或更多个油滴聚集在一起形成较大的油滴以减少表面积。当有机溶剂继续蒸发时，随着油浓度的增加，油滴不断聚集，直至在喷嘴中，即在空气/油墨的界面上形成一个连续油相为止。油滴聚集的速率取决于有机溶剂蒸发的速率以及油在有机溶剂中的溶解性。该油相在喷嘴孔外的空气和喷嘴内的油墨之间形成一个边界层。不溶于该油中的粘合剂树脂和着色剂从该油中分离出来并流回到喷嘴通道中以保持浓度平衡。油和溶剂之间的界面斥力阻碍溶剂达到喷嘴孔。这种阻碍作用能防止溶剂在喷嘴孔上进一步蒸发。因此，喷嘴上不存在固体物，且不堵塞。本专利技术的喷墨组合物所提供的优点在于DOD喷墨打印机可以操作，而不会使喷嘴堵塞。采用本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨组合物，其中包含一种挥发性有机溶剂、一种油、一种或多种溶于所述挥发性有机溶剂中的粘合剂树脂，和一种着色剂。

【技术特征摘要】
US 1998-11-6 09/187,390;US 1999-6-10 09/329,2321.一种喷墨组合物，其中包含一种挥发性有机溶剂、一种油、一种或多种溶于所述挥发性有机溶剂中的粘合剂树脂，和一种着色剂。2.按照权利要求1的喷墨组合物，其中所述挥发性有机溶剂相对于蒸发速率为1.0的乙酸正丁酯标准而言，其蒸发速率为0.1或更高。3.按照权利要求2的喷墨组合物，其中所述挥发性有机溶剂相对于蒸发速率为1.0的乙酸正丁酯标准而言，其蒸发速率为0.3～5.0。4.按照权利要求1或权利要求2或权利要求3的喷墨组合物，其中所述着色剂包含一种染料。5.按照权利要求4的喷墨组合物，其中所述染料不溶于或基本上不溶于所述油中。6.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述的油的溶解度为所述挥发性有机溶剂重量的2％～20％重量。7.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述粘合剂树脂不溶于或基本上不溶于所述油中。8.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述粘合剂树脂的重均分子量为500,000或更低。9.按照权利要求8的喷墨组合物，其中所述粘合剂树脂的重均分子量为30,000或更低。10.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述挥发性有机溶剂选自下列一组：醇类、酮类、酯类、醚类、二醇醚类、二醇醚酯类以及它们的组合。11.按照权利要求10的喷墨组合物，其中所述挥发性有机溶剂选自下列一组：乙醇、1-甲氧基-2-丙醇、正丙氧基丙醇、乙酸1-甲氧基-2-丙酯、乙酸乙酯以及它们的组合。12.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述粘合剂树脂选自下列一组：聚酮树脂、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、烃树脂、聚乙烯醇缩丁醛，以及它们的组合。13.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述的油选自石油润滑油、非干性油或半干性油。14.按照权利要求1～12中任何一项的喷墨组合物，其中所述的油选自下列一组：芳香族油、石蜡油、提取的石蜡油、环烷油、提取的环烷油、加氢处理轻油混合物、加氢处理轻油和重油的混合物、植物油、植物油衍生物，以及这些油的组合。15.按照前述权利要求中任何一项的喷墨组合物，其中所述的油具有300°F～800°F的...

【专利技术属性】
技术研发人员：WK邹，X王，C伍德科克，QQ董，F肖，
申请(专利权)人：马科尼数据系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]