[发明专利]喷墨打印机分散油墨

说明书

本发明涉及喷墨打印机分散油墨。

在喷墨打印中，液状油墨在压力下，有时在加温下，通过打印头中很小的喷嘴压出。在称为“连续”打印机的一类打印机中，使连续产生的油墨液滴通过充电区，各独立墨滴在充电区根据信号接受电荷并被导向待印基质上。然后，墨滴通过电场使其偏移，偏移量大小取决于电荷和电场的强度。不需在基质上形成印迹的墨滴导向旁路沟槽。用于这种打印机的油墨必须是导电的。

在另一类称为“按需排墨”(DOD)的打印机中，打印过程中仅当需要时才从打印头喷嘴排出油墨液滴。按需排墨打印机可以使用静电加速喷墨或由压力脉冲启动射出墨滴流。在后一种DOD打印机中，每个油墨液滴都是喷嘴借助压力脉冲独立射出的，该压力脉冲例如可以使用作用在喷嘴供液管道中油墨上的压电致动器来感应产生，或利用对热脉冲作出反应产生蒸气泡来感应产生。

一般说来，用于这种喷墨打印机的有二类油墨，即溶剂油墨(其中，着色剂，通常是染料，溶于溶剂中)和分散油墨(其中，着色剂，即颜料，分散在稀释剂中)。本发明涉及后一类油墨。

用喷墨打印机连续打印时碰到的一个特殊问题是，射出墨滴的少量尾迹倾向于脱离墨滴而聚集在紧紧围绕喷嘴的喷嘴盖板部分区域的表面上。一般说来，假如该盖板的表面能足够低，该油墨沉淀将容易滴回该喷嘴，并作为后一个墨滴的一部份射出；然而，当墨滴射出频率提高时，该油墨在下一个墨滴射出之前滴回的机会减少，因而在喷嘴盖板表面开始形成“墨池”，其尺寸会增大，直到“墨池”，或空气中的灰尘，或被吸引到由此变湿的喷嘴盖板上的其它污染物干扰墨滴射出，从而妨碍打印机的可靠工作。若试图增加喷嘴盖板单位面积上的喷口个数，从而减小喷口间距时，这个问题会进一步加剧。此外，在使用不同颜色油墨的场合，在喷嘴盖板上的任何油墨残留都是有害的，因为存在一种颜色污染另一种颜色的缺点。因此，必须随时清理喷嘴盖板的表面，即擦净盖板。这是不希望做的事情，因为这要中断打印，而且重复揩擦喷嘴盖板面会损坏它的表面。

为降低喷嘴盖板的表面能，对打印头喷嘴盖板表面的相应部分作改进处理，例如复盖所谓非浸润涂层，如碳氟化合物或氟硅烷涂层，可以大大减少此类问题，从而延长喷嘴盖板需要清洗或更换之前正常工作的时间；但是，就商业上要求进一步增加可靠性和减少维修时间来说，还希望作进一步的改进，所以本申请人不仅认为要改进打印头喷嘴盖板表面的性质，而且也应改进油墨的性质。

已证明对打印质量和打印性能特别有吸引力的一类油墨就是分散油墨。其中特别有用的是那些采用离子分散剂，更优选大分子多离子分散剂，以改善分散相稳定性的油墨。文中所用的术语“离子分散剂”是指含有碱或酸基团的分散剂，而所谓“大分子多离子分散剂”则含有大分子，如低聚物或高聚物，有时大小或结构并不确知的，带有大量碱基团或酸基团，例如高聚物或低聚物结构中以携有碱基团或酸基团的重复单元形式构成。

采用以离子分散剂为基础的分散油墨的喷墨打印机，在长时间内部具有出色的打印可靠性能，但是，还希望进一步改进其性能，特别是改进其在喷墨打印头的喷嘴盖板清洗(即擦净)或更换之前可以连续打印的时间。

根据本发明我们发现，可以采用下述方法得到这种改进：在油墨中含有不会破坏其稳定性之量的一种化合物(上下文中称为中和剂)，该化合物至少含有一种基团，能分别中和该分散剂的酸基团或碱基团。此外，把该油墨用于按需排墨打印机的喷墨打印头时，可以承受较大的供墨负压而不会吸入空气，而且可以承受较大的短时间的正压波动(例如由于打印头来回移动时的加速或减速)而不会溢出。

当分散油墨中包含的分散剂含量从零开始增加时，我们从先有技术可知，该油墨的粘度会减小，直至最小值，然后再开始增大，从油墨的整体性能观点来看，分散剂的最佳含量大约是使粘度达到最小值的量或稍稍过量；例如该用量的100％到200％，更一般的是该用量的100％到150％。一般说，这个最佳量按重量计等于每份颜料的约0.1到1份，更通常的约0.1到0.7份。如果不希望受该理论束缚，人们相信，在分散剂的该浓度水平上，分散剂所提供的酸基团或碱基团相对于为稳定稀释剂中颜料分散性所需的量而言是过量的，而这种过量增大了该油墨浸润表面的能力。在任何一种情况下，都已发现，添加少量含有一个或多个能中和分散剂中酸基团或碱基团之基团的化合物，都可以加快墨滴在喷嘴盖板表面留下的油墨沉淀滴回喷嘴的速度，从而减少在喷嘴盖板表面形成墨池的危害。测量该油墨在表面的去浸润速度或弯月面退缩速度(RMV)可以得到该性质的直接显示。