專(zhuān)利名稱(chēng)：一款用于熱噴墨打印機(jī)的含有熱穩(wěn)定染料顆粒的昇華墨水的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一般昇華墨水，更具體的說(shuō)明此墨水含有熱穩(wěn)定染料顆粒并且可使用 在任何噴墨打印機(jī)上。
背景技術(shù)：
昇華墨水經(jīng)常用于轉(zhuǎn)印工藝，其工藝處理過(guò)程是將反向圖像形成于轉(zhuǎn)印介質(zhì)上。 轉(zhuǎn)印介質(zhì)的反向圖像在熱和可選性壓力的短時(shí)間作用下，由接收基板接收。在加熱處理期 間，昇華墨水從固體直接轉(zhuǎn)換為蒸汽而不經(jīng)過(guò)液相。墨水的快速釋放允許高精度和深色的 轉(zhuǎn)印。轉(zhuǎn)印介質(zhì)典型地是轉(zhuǎn)印紙，可以用于將圖像轉(zhuǎn)印到具有不適合于其他打印技術(shù)的復(fù) 雜形狀物品。諸如陶瓷杯、鼠標(biāo)墊、鑰匙扣之類(lèi)的消費(fèi)產(chǎn)品特別適合于使用具有昇華墨圖像 的轉(zhuǎn)印紙進(jìn)行打印。昇華墨圖像通常使用壓電噴墨打印機(jī)來(lái)形成于轉(zhuǎn)印紙上。在壓電打印機(jī)中，傳感 器是由壓電材料如壓電陶瓷(PZT)所形成并且根據(jù)位址電路訊號(hào)產(chǎn)生振動(dòng)。由振動(dòng)所產(chǎn)生 的壓力促使墨滴從墨噴嘴噴出并形成圖像。然而，壓電打印機(jī)的售價(jià)比使用較廣泛的熱噴 墨打印機(jī)更昂貴。在熱噴墨打印機(jī)中，薄膜噴射電阻器由位址電路給激發(fā)。通過(guò)對(duì)薄膜電 阻器供給短暫電壓脈沖而產(chǎn)生足夠的熱在墨水中形成小氣泡。當(dāng)氣泡變大時(shí)，墨滴從噴嘴 被噴射到基板上。隨著氣泡的破裂產(chǎn)生真空，所述真空從墨盒將附加墨吸到打印頭中。這 些打印機(jī)是低成本的，原因是不需要特定材料來(lái)形成壓電傳感器。然而，在熱噴墨打印機(jī)中會(huì)產(chǎn)生熱，因此先前技術(shù)的昇華墨水配方通常都是透過(guò) 壓電打印機(jī)來(lái)形成轉(zhuǎn)印紙。先前技術(shù)的昇華墨水，典型地包括低熔點(diǎn)分散染料(熔點(diǎn)低于 2000C )。熱噴墨打印機(jī)中產(chǎn)生的熱導(dǎo)致分散染料部分熔化，當(dāng)熔化的分散染料冷卻后在加 熱器和其他打印頭表面上產(chǎn)生凝固物，導(dǎo)致打印頭故障。因此在本領(lǐng)域中需要改進(jìn)昇華墨水，使其可以用于常見(jiàn)的熱噴墨打印機(jī)中去產(chǎn)生 轉(zhuǎn)印紙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一款具有高熔點(diǎn)懸浮顆粒的熱噴墨打印機(jī)昇華墨水；所述之昇華 墨水通過(guò)熱噴墨噴嘴時(shí)不會(huì)與低熔點(diǎn)的昇華墨水一樣，出現(xiàn)染料熔化或部分熔化而堵塞噴 嘴。因此，低成本熱噴墨打印機(jī)可在熱轉(zhuǎn)印介質(zhì)上產(chǎn)生熱轉(zhuǎn)印圖像且可用于常見(jiàn)的熱轉(zhuǎn)印 工藝中。特別地，本發(fā)明涉及一種水性熱噴墨打印機(jī)昇華墨水組用于形成熱轉(zhuǎn)印介質(zhì)且至 少具有三種墨色。所述墨組中的每個(gè)墨水包括使用水作為溶劑的水性介質(zhì)，所述水性介質(zhì) 基于所述墨的總重量的含量為30-95重量百分比。50nm到IOOOnm的顆粒懸浮在所述水性 介質(zhì)中。所述懸浮顆粒均包括昇華染料并且含量為1-10重量百分比。每個(gè)顆粒至少在墨 顆粒的表面具有大于或等于200°C的熔點(diǎn)。所述墨水包括含量從5到40重量百分比的一種 或多種共溶劑，含量從0. 01到5重量百分比的表面活性劑，和含量從0. 01到5重量百分比的殺菌劑。在一個(gè)典型實(shí)施例中，所述墨顆粒具有核-殼結(jié)構(gòu)，其中具有低于200°C熔點(diǎn)的 昇華染料核，由更高熔點(diǎn)的材料諸如二氧化硅(silica)、氧化鋁(alumina)或有機(jī)顏料 (organic pigments)圍繞。由于所述復(fù)合顆粒的殼層所提供的保護(hù)，當(dāng)與200°C以上作表 面瞬間接觸時(shí)，該情況下的整體核-殼顆粒不會(huì)熔化。另一個(gè)實(shí)施例，所述墨顆粒包括具有 200°C或以上熔點(diǎn)的昇華染料。需小心地控制所述墨水的粘度和表面張力以配合熱噴墨打 印機(jī)的條件。


圖1顯示了用于本發(fā)明的墨中的核-殼顆粒的例子。圖2顯示了用于本發(fā)明的墨中的另一種核-殼顆粒的例子。
具體實(shí)施例方式如上所述，先前技術(shù)皆依賴(lài)于壓電打印機(jī)將昇華墨水打印在轉(zhuǎn)印介質(zhì)上以形成轉(zhuǎn) 印圖像。一般而言，先前技術(shù)認(rèn)為熱噴墨打印機(jī)無(wú)法形成可接受圖像的原因是在墨水被合 適的轉(zhuǎn)印介質(zhì)接收之前，墨水中的部分染料已經(jīng)昇華。然而，在本發(fā)明中所確定的，熱噴墨 打印機(jī)的故障主要是由于染料附聚在打印頭中，很可能是因?yàn)槿玖系娜刍虿糠秩刍?成。所以，本發(fā)明提供了不堵塞熱打印頭的墨水顆粒。本發(fā)明中的墨水顆粒至少在顆粒的 表面具有大于或等于200°C的熔點(diǎn)之特性且墨水顆粒還包括昇華染料。當(dāng)在本文中使用時(shí)， 詞句“至少在墨水顆粒的表面具有大于或等于200°C的熔點(diǎn)”表示顆粒完全由具有大于或 等于200°C的熔點(diǎn)的材料組成或者墨水顆粒具有表面處理或涂層使得當(dāng)墨水顆粒與被加熱 到200°C以上的表面瞬間接觸時(shí)不會(huì)熔化，即使墨顆粒的內(nèi)部可能包括熔點(diǎn)低于200°C的 材料。圖1顯示了用于本發(fā)明的熱噴墨升華墨中的核-殼顆粒100。顆粒100包括具有 低于200°C熔點(diǎn)的昇華染料核110。殼120由基本環(huán)繞昇華染料或部分環(huán)繞升華染料的多 個(gè)外部顆粒組成(可以看到顆粒200具有核210和多個(gè)外部顆粒220)。顆粒120和220可 以是無(wú)機(jī)顆粒，例如二氧化硅(silica)或氧化鋁(alumina)，或與昇華染料顏色相同的高 熔點(diǎn)顏料顆粒。在圖1中，典型的昇華染料是分散紅(Disperse Red)60并且典型的顏料顆 粒是具有;345°C熔點(diǎn)的顏料紅(Pigment Red) 122。然而，昇華染料和顏料的許多組合應(yīng)當(dāng) 理解為滿(mǎn)足上述情況(外部顆粒具有等于或大于200°C的熔點(diǎn)并且內(nèi)部升華染料具有低于 200°C的熔點(diǎn))。任何具有這些特征的組合都被考慮用于本發(fā)明中。圖2顯示了用于本發(fā)明的熱昇華墨水中的另一種核-殼顆粒300。在圖2中，低熔 點(diǎn)升華染料顆粒(低于200°C)被前體如3-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷的二氧化硅所 涂布。所述前體在促進(jìn)劑的存在的情況下與正硅酸乙酯產(chǎn)生反應(yīng)以形成完整或部分二氧化 硅殼圍繞著染料顆粒(圖2的例子中的分散紅60)。圖2中染料顆粒的顆粒粒度為50-1000 納米，優(yōu)選為100-500納米，并且更優(yōu)選為200-400納米。在該總厚度中，圖2中殼的厚度 為大約25-75納米。盡管本發(fā)明所提出用于形成核-殼顆粒的方法是典型的方法，但是任 何其他使用前體涂佈于昇華染料以形成具有大于或等于200°C熔點(diǎn)的無(wú)機(jī)或有機(jī)薄涂層的 方式都被考慮用于本發(fā)明中。
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或者，昇華染料是從具有高于200°C熔點(diǎn)的昇華染料中所選擇出來(lái)。在下面敘述了 用于紅、黃和藍(lán)墨的典型升華染料紅溶劑紅(Solvent Red) 179，分散紅19，分散紅370，分散紅11，N，N-雙(2，_氰 乙基)-4-(4”-硝基苯偶氮)苯胺，N-(2’ -羥乙基)-N-(3”_氧代丁基)-4- ”’ -硝基苯 偶氮)苯胺，4-(4’ -硝基苯偶氮)-N-苯替嗎啉。黃分散黃82，分散黃3，分散黃M，分散黃M2。藍(lán)分散藍(lán)14，1，4_ 二 (2’ -羥乙氨基)-1，4_蒽醌。盡管這些升華染料是用于本發(fā)明中的典型染料，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，具有大于或 等于200°C熔點(diǎn)的其他染料也可以用于本發(fā)明中，因此以上發(fā)明并不限于以上染料。具有 等于或大于200°C熔點(diǎn)的其他合適染料的例子可以在The Sigma-Aldrich Handbook of Stains, Dyes, and Indicators, Green, Floyd J. , Aldrich Chemical Co. , 1990 中找至lj,上 述手冊(cè)的公開(kāi)內(nèi)容被引用于此作為參考。高熔點(diǎn)昇華染料的粒度為50-1000納米，優(yōu)選為100-500納米，并且更優(yōu)選為 200-400 納米。一款墨水組使用上述染料顆粒；墨水組至少包括紅、黃和藍(lán)三種墨水。墨顆粒的 含量為總墨水成分的1-10重量百分比，優(yōu)選為2-8重量百分比并且更優(yōu)選為3-6重量百分 比。墨水顆粒懸浮在水性介質(zhì)中；水性介質(zhì)由水組成，水的含量為30-95重量百分比， 優(yōu)選為40-90重量百分比，并且更優(yōu)選為60-85重量百分比。可選性地將最高5個(gè)重量百 分比的水由異丙醇或其他合適的干燥增強(qiáng)劑代替以增強(qiáng)墨的干燥性質(zhì)。使用含量從0. 01到5重量百分比，優(yōu)選從0. 05到3重量百分比，并且更優(yōu)選從 0. 1到2重量百分比的表面活性劑，以保證墨水顆粒充分的分散在水性介質(zhì)中。典型的表面 活性劑包括聚二甲基硅氧烷共聚物，例如Silwet表面活性劑，特別是Silwet 7200, Silwet 7604和Silwet 8600，然而應(yīng)當(dāng)理解的是，其他表面活性劑也可以用于本發(fā)明的墨中。可用 于本發(fā)明的典型表面活性劑在 Handbook of Industrial Surfactants :AnInternational Guide to More Than 21,000 Products by Trade Name, Composition, Application, and Manufacturer by Michael Ash and IreneAsh(Jun 1997),Gower Publishing Company 中 被公開(kāi)。表面活性劑的選擇量也影響墨水預(yù)期的表面張力，如下所述。在本發(fā)明中也提供共溶劑在墨水成分內(nèi)，以助于防止墨的干燥和隨后堵塞噴嘴。 典型的共溶劑包括甘油，1，2-丙二醇，和二丙二醇其含量為總墨組分的5-40重量百分比， 特別為8-30重量百分比，尤其為10-25重量百分比。附加添加劑也可以可選地被加入墨水成分內(nèi)，以進(jìn)一步增加墨水穩(wěn)定性和增長(zhǎng)墨 水儲(chǔ)存性。特別地，殺菌劑優(yōu)選地被加入以防止墨水腐敗。ftx)Cel GXL是合適的殺菌劑其 含量從0. 01到5重量百分比，特別從0. 05到3重量百分比，尤其從0. 01到2重量百分比 的。由于熱噴墨打印對(duì)墨水的粘度和表面張力特性特別敏感，因此上述之添加劑可用 于提供協(xié)調(diào)粘度和表面張力，從而在熱噴墨打印期間形成穩(wěn)定的墨滴。熱噴墨打印的流體 動(dòng)力學(xué)常常涉及以下方程
權(quán)利要求
1.一款至少有三種顏色的昇華墨水組，其用在水性熱噴墨打印機(jī)以形成熱轉(zhuǎn)印介質(zhì)， 每一款顏色的墨水在其墨水組中包含水性介質(zhì)，包括作為溶劑的水，所述水的含量基于墨水總重量為30-95的重量百分比； 50nm到IOOOnm的懸浮顆粒，所述懸浮顆粒均包括昇華染料并且分散在所述水性介質(zhì) 中，所述懸浮顆粒的含量為1-10重量百分比并且至少在顆粒的表面具有大于或等于200°C 的熔點(diǎn)；含量從5到40重量百分比的一種或多種共溶劑； 含量從0. 01到5重量百分比的表面活性劑；和 含量從0. 01到5重量百分比的殺菌劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中懸浮顆粒包括昇華染料顆粒并且具有復(fù)合 核-殼結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的昇華墨水組，其中所述核-殼結(jié)構(gòu)中的殼包括無(wú)機(jī)顆?；蝾?料顆粒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的昇華墨水組，其中所述無(wú)機(jī)顆粒是二氧化硅或氧化鋁顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的昇華墨水組，其中所述核-殼結(jié)構(gòu)中的殼包括連續(xù)二氧化硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的昇華墨水組，其中所述核包括具有低于200°C的熔點(diǎn)的昇華 染料顆粒并且所述殼包括具有大于或等于200°C熔點(diǎn)的顏料顆粒使得當(dāng)與大于200°C的表 面瞬間接觸時(shí)，所述復(fù)合核-殼顆粒不會(huì)熔化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的昇華墨水組，其中包括具有低于200°C熔點(diǎn)的昇華染料的核 是分散紅60及包括具有大于或等于200°C熔點(diǎn)的顏料顆粒的殼是顏料紅122。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述墨水的粘度為1到8厘泊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述墨水的表面張力為22到57dyne/cm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述墨水組墨色包括紅、黃和藍(lán)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的昇華墨水組，其中包括用于紅墨水的升華染料的懸浮顆 粒包括選自下列的一種或多種的昇華染料溶劑紅179，分散紅19，分散紅370，分散紅 11，N, N-雙O，-氰乙基)-4- ”-硝基苯偶氮)苯胺，N42，-羥乙基)-N-(3”_氧代丁 基)-4-G”’ -硝基苯偶氮)苯胺，或4-(4’ -硝基苯偶氮)-N-苯替嗎啉。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的昇華墨水組，其中包括用于藍(lán)墨水的昇華染料的懸浮顆粒 包括選自下列的一種或多種的昇華染料分散藍(lán)14或1，4_ 二 O’-羥乙氨基)-1，4_蒽醌。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的昇華墨水組，其中包括用于黃墨水的昇華染料的懸浮顆粒 包括選自下列的一種或多種的昇華染料分散黃82，分散黃3，分散黃54，或分散黃232。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述懸浮顆粒為IOOnm到500nm。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述懸浮顆粒為200nm到400nm。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述懸浮顆粒的含量為2到8重量百分比。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的昇華墨水組，其中所述懸浮顆粒的含量為3到6重量百分比。
18.—種制造昇華轉(zhuǎn)印介質(zhì)的方法，包括提供一熱昇華轉(zhuǎn)印基板至熱噴墨打印機(jī)，將權(quán)利要求1的昇華墨水組透過(guò)熱噴墨打印在所述昇華轉(zhuǎn)印基板上以形成轉(zhuǎn)印圖像。
全文摘要
一款用在熱噴墨打印機(jī)的熱昇華墨水包含高熔點(diǎn)的染料懸浮顆粒，可避免墨水堵塞熱噴墨打印頭。在傳統(tǒng)熱轉(zhuǎn)印程序中，使用低成本的熱噴墨打印機(jī)透過(guò)墨水打印形成熱轉(zhuǎn)印圖像。一墨水組包括至少三種墨色，其每一種墨色包括30-95重量百分比的水性介質(zhì)其中的懸浮顆粒為50nm到1000nm并且占1-10的重量百分比。懸浮顆粒包括昇華染料并且至少在顆粒的表面具有大于或等于200℃的熔點(diǎn)。所述顆?？删哂泻瑫N華染料核的核-殼結(jié)構(gòu)。此外，墨水還包括5-40重量百分比的一種或多種共溶劑，0.01到5重量百分比的表面活性劑，和0.01到5重量百分比的殺菌劑。
文檔編號(hào)C09D11/02GK102127338SQ20111004515
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者丹尼斯·麥克基恩, 李致淳 申請(qǐng)人:香港應(yīng)用科技研究院有限公司