[发明专利]固体喷墨油墨

说明书

发明的领域

本发明涉及油墨，尤其涉及室温下为固体并适用于喷墨印刷装置的油墨。

发明的背景

油墨通常是将染料溶解于其中的液体。油墨也可认为是由液体和分散于其中的颗粒所组成。按这些油墨使用方法的类型，确定了机用油墨和书写油墨的实际组合物有差异。

目前使用时，有两种基本类型的喷墨应用技术。据知，第一种类型为连续性喷墨，第二种类型是脉冲式喷墨。

连续性喷墨体系中，施加静压力于液墨，使其穿过喷嘴，结果产生墨滴。喷嘴上可施加例如压电振动，引起有规则地喷射出液滴。在形成点部位，液滴可以是感应电荷，接着穿过产生恒定静电场的电极，引起这些液滴偏离。因此，控制所需液滴至基质，并移离不需要的液滴。由于荷电的需求，油墨必须是导电的。此种油墨可以是以水或者溶剂为基体，着色剂可以是颜料或是可溶性染料。

在脉冲式喷墨体系中，在邻近于喷射式喷嘴的油墨内，借助所产生的压力扰动，仅按照需要形成液滴。压力的施加可由压电晶体或热的作用产生，热的作用中由电阻加热器产生微泡。油墨通常是以水为基体，染料作为着色剂，该方法也并不排除采用溶剂及颜料。由于并不需要液滴带电，不存在油墨导电性的特殊需求。

脉冲式体系的更具体实例是热熔喷墨技术。该技术要求类似于压电液滴，不同之处是，室温下油墨是固体，而在印刷头处保持较高温度，以致于在操作条件下油墨是液体。还有一方面，不需要适宜于某些设备性能标准的油墨导电性。

美国专利3,653,350(Berry，转让给Teletype)给出了热融油墨的一个实例。该专利揭示了包括溶于山梨酸二酯内染料的热融油墨。所得的油墨有绝缘性，因为其电阻率在10⁸-10¹¹欧姆·厘米范围内。它们不含颗粒材料，更重要的是不含化学品来特定地改变油墨的荷电特征。因此，需要给纸基底后面的底印板施加10,000伏电压来控制油墨滴的运动。

美国专利5,235,932(Lin，转让给Dataproducts)给出了热融油墨的另一个实例。该专利揭示了包括导体颜料的热融油墨，它可产生10²-10⁴欧姆·厘米的体积电阻率。

美国专利5,286,288(Tobias，转让给通用电器公司)给出了热融油墨的又一个实例。让该专利揭示的油墨导电，从而适用于连续的喷墨技术。导电率必须大于100微西门子/厘米，它相当于体积电阻率不大于10⁴欧姆·厘米。

美国专利4,684,956(Ball，转让给Willet)给出了热融油墨的再一个实例。该专利的重要进展是用作喷墨操作墨滴的热稳定热融油墨配方。该专利也指出了组合物能接受电荷的必要性，这可通过掺入更多的离子或极性材料再辅以湿润剂来实现。它的目的是通过将油墨的导电率增加到至少1000微西门子/厘米(相当于体积电阻率不大于10³欧姆·厘米)，使油墨转化成为具有连续喷墨技术功能的油墨。

静电喷墨是另一个技术，其特征在于在静电场的影响下墨滴从喷射口落下。该静电场作用在电极阀门和喷射口之间，油墨中的游离电荷被吸引到表面，当静电拉力超过油墨的表面张力时，就产生了墨滴。由于该技术依赖于游离电荷的吸引，因此要求油墨是导电的。

这里接受电荷的概念特别涉及连续喷墨印刷的要求。该技术涉及从油墨流的喷嘴处的油墨喷射，在喷嘴中压电振动器的作用下油墨流被分散成液滴。在油墨流分散成液滴处经过一对电极，这使液滴感应电荷。这只是在油墨的导电性足以使负电荷通过油墨流完全流回。因此，在此情况下，通过施加电场使总的墨滴带有电荷。

据知，采用小型电机阀产生液滴的最终体系为阀喷射过程。实质上这是一种微型喷射枪体系，这种体系比真正的喷墨技术产生大得多的液滴。液滴依靠机械产生，故不要求油墨的导电性。

由于液滴形成依赖于喷嘴直径，所以从可达到的分辨率方面来说，上述工艺受到限制。所用的最小喷嘴直径范围是7.5到10微米，它产生的液滴是14至20微米的数量级，在选定纸张上液滴转化成30至40微米大小的圆点。而且，在这些小型喷嘴式喷射印刷机上所用的油墨是基于水溶性染料，因为颜料基的油墨会引起喷嘴堵塞问题。因此，排除了颜料配方的优点，这些优点主要是较佳的耐水性、耐晒性和较宽范围的可供使用的颜色。