專利名稱：高光學密度值的噴墨墨水的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種噴墨墨水，特別是涉及一種含聚乙二醇脂肪酸酯和二醇類的噴墨墨水。
噴墨打印技術已發展多年，這種打印機產品的優點主要是價格低、噪音低，并且可提供高品質的全色系打印。此外，還可使用一般紙張、特殊打印專用紙以及專用投影片等多種載體(medium)。但是，它們在下述打印品質上仍有待加強和改善，包括增加干燥速度、加強色料的光澤鮮艷度(vividness)及黑色飽和度、增加打印速度、抑止墨滴蔭開(bleed)、耐水性(water-fastness)以及抗旋光性(light-fastness)等。
墨水干燥的速度是提高打印速度的關鍵之一，在噴墨打印技術中扮演了不可或缺的角色。一般，達到快干的方式大致分為揮發(evaporation)法與滲透(penetration)法兩種。揮發法是在墨水配方中加入高揮發性的物質，但往往也會因此而造成噴嘴阻塞，進而減低噴墨頭的可靠度。因此，揮發法通常不被采用。此外，滲透法是在墨水配方中加入添加物質，以加強墨水對載體的滲透性，而達到快干的效果。
噴墨墨水的色料(colorant)，主要有染料(dye)及顏料(pigment)兩類。一般而言，染料型墨水因具較強的滲透性，所以其干燥的時間常小于一秒，而顏料型墨水則因顏料中的顆粒具有顆粒尺寸，而影響其滲透性，也因此使其干燥時間較長，常大于十秒。
光學密度(OD)常被用作顏色打印品質的指針。所謂的光學密度則是指入射光的強度(Io)與紙張吸光后的反射光的強度(I)相比，再取其對數值。即OD＝log(Io/I)以黑色為例，當光學密度值小時，則表示反射光較強，即肉眼不易觀察到飽和的黑色；相反，當光學密度大時，則表示光線大部分被紙張載體吸收，因此肉眼所觀察的黑色不受反射光的影響，可觀察到較飽和的黑色。
本發明的目的就是提供一種噴墨墨水，該噴墨墨水可有效降低墨水表面張力，加快墨滴干燥速度，并且增加墨滴與載體間的附著力，以改進打印產品的耐水性，并且使打印產品具有高光學密度，也可有效防止墨水干燥后造成噴墨頭阻塞的現象，進而有效提高打印品質根據本發明的目的，提供一種噴墨墨水，至少包括一種或一種以上的聚乙二醇脂肪酸酯以及一種或一種以上的二醇類化合物，其中，應用于本發明的聚乙二醇脂肪酸酯中的聚乙二醇的分子量小于1500，并且二醇類化合物的分子量小于5000；一分散性顏料；以及一水性溶劑。
其中，應用于本發明中的聚乙二醇脂肪酸酯的添加量為約0.01wt％～15.0wt％，并且可選自下列之一或一種以上的組合聚乙二醇單油酸酯，聚乙二醇雙油酸酯，聚乙二醇單硬脂酸酯，聚乙二醇雙硬脂酸酯，聚乙二醇單月桂酸酯，聚乙二醇雙月桂酸酯，聚乙二醇單松油酸酯以及聚乙二醇雙松油酸酯。其中，二醇類化合物的添加量為約0.01wt％至7.00wt％，并且可為下列中的任何一種或不限定數目的多種的組合，例如，乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等。添加二醇類除了有保濕的作用外，還可增加墨滴在紙張載體上的光學密度，并提高打印品質。
另外，在應用于本發明的色料的選擇上，以顆粒尺寸較小且具有分散性的顏料(pigment dispersant)為主。分散性顏料的添加量范圍可約為1.0％～5.0％且其顆粒尺寸介于約0.001μm與1.0μm之間。其中，應用于本發明中的水性溶劑可以是水，其含量范圍約為70.0％～90.0％。
此外，根據本發明的目的所提出的噴墨墨水還可以包括分散劑、附著劑、水溶性的有機溶劑、無機鹽類、約0.1％～10.0％的表面活性劑、約0.1％～10.0％的保濕劑、殺菌劑、緩沖溶液以及具有抗旋光性、耐候性等的相關添加物。
為使本發明上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉一優選實施方案，作詳細說明如下優選實施方案依照本發明一優選實施方案的噴墨墨水至少包括，聚乙二醇脂肪酸酯(polyethylene glycol fatty acid ester)，二醇類(glycol)化合物以及色料(colorant)，溶于水性溶劑(aqueous solvent)中。優選地，本發明的噴墨墨水還包括表面活性劑(surfactants)、保濕劑(humectant)或殺菌劑(biocide)等。
本發明的噴墨墨水配方中的聚乙二醇脂肪酸酯，優選地添加量為約0.01wt％～15.0wt％，并可為下列中的任何一種或不限定數目的多種的組合，例如，聚乙二醇單油酸酯(polyethylene glycol mono-oleate(PEGMO))、聚乙二醇雙油酸酯(polyethylene glycol di-oleate(PEGDO))、聚乙二醇單硬脂酸酯(polyethylene glycol mono-stearate(PEGMS))、聚乙二醇雙硬脂酸酯(polyethylene glycol di-stearate(PEGDS))、聚乙二醇單月桂酸酯(polyetheneglycol mono-laurate(PEGML))、聚乙二醇雙月桂酸酯(polyethene glycoldi-laurate(PEGDL))、聚乙二醇單松油酸酯(polyethylene glycolmono-tallate(PEGMT)以及聚乙二醇雙松油酸酯(polyethylene glycoldi-tallate(PEGDT))等。其中聚乙二醇(polyethylene glycol；PEG)的分子量優選小于1500，例如PEG400DO，(表示PEGDO中PEG的分子量為400)。
在噴墨墨水配方中添加聚乙二醇脂肪酸酯，可有效降低顏料型墨水的表面張力，達到快干的效果；此外也可加強顏料對紙張載體的吸附能力，增加耐水性及耐磨性，從而提高打印的品質。
本發明的噴墨墨水所包含的二醇類化合物，優選分子量小于5000，添加量為約0.01wt％至7wt％，并可為下列中的任何一種或不限定數目的多種的組合，例如，乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等。添加二醇類除了有保濕效果外，還可增加墨滴對紙張載體的光學密度，并提高打印品質。
本發明的墨水配方所包含的顆粒尺寸較細小的分散性顏料(pigment)的添加量可約為1.0wt％～10.0wt％，優選約為1.0wt％～5.0wt％。顏料型墨水具有優選的耐水性及抗旋光性，但需配合有效的分散劑及附著劑使用。為避免顏料凝結，產生沉淀，造成墨水盒噴頭的阻塞，優選顏料顆粒尺寸介于約0.001μm與1.0μm之間。
本發明的噴墨墨水優選可溶于水性溶劑中，例如水，其含量范圍約為50.0wt％～95.0wt％，優選約為70.0wt％～90.0wt％。另外，本發明的噴墨墨水還可以包括幾種水溶性的有機溶劑(organic solvent)和無機鹽類(inorganicsalt)，用以加強墨水的滲透及分散(dispersion)特性。
此外，依照本發明一優選實施方案的噴墨墨水，還可以添加一種或一種以上的表面活性劑，以調整墨水的粘度和表面張力；使墨水配方在添加了適當量的表面活性劑后，可調整墨水粘度至適當范圍以使供墨及噴墨順利，并且適當的表面張力使墨滴不易蔭開。此外，表面活性劑的添加也具有分散和滲透的功能，可以加強溶質在墨水中的分散性，以及其對紙張或其它載體的滲透性。可以添加在本發明的墨水中的表面活性劑，可以是陰離子(anionic)型、非離子(nonionic)型、陽離子(cationic)型或兩性(amphoteric)表面活性劑；其總添加量小于15.0wt％，優選為約0.1wt％～10.0wt％。
本發明的噴墨墨水中還可以添加保濕劑(humectant)。由于墨水盒的噴頭長時間曝露在大氣環境中，使得噴墨頭處的墨水容易因揮發而產生沉淀物，導致噴墨頭阻塞(clogging)，進而影響打印效果。添加保濕劑可以減緩墨水在噴墨頭處的揮發速率，防止噴頭阻塞的情形發生；優選的保濕劑為不易揮發的水溶性有機化合物，優選添加量約為0.1wt％～10.0wt％。
此外，在本發明的噴墨墨水中，優選還可以添加殺菌劑(biocide)或緩沖溶液(buffer)。殺菌劑可以抑制細菌在墨水中滋長；另外，由于色料需在適當酸堿值(pH value)范圍內，才能顯出理想的色系，所以緩沖溶液的添加有助于調節出所需的酸堿值。
如本領域普通技術人員所公知的，噴墨墨水還可以添加具有抗旋光性、耐候性等的相關添加物，當然也可以應用于本發明的含聚乙二醇脂肪酸酯的噴墨墨水中。
為進一步了解本發明的技術方案，請參閱以下所例舉的實施例，但這些實施例并不是用來限制本發明。
實施例1本發明實施例1的高光學密度噴墨墨水，優選至少包含以下成分分散性碳黑顏料 4.0wt％表面活性劑 9.0wt％保濕溶劑7.5wt％聚乙二醇脂肪酸酯3.0wt％二醇類化合物3.5wt％此噴墨墨水更包括酸堿緩沖液、殺菌劑及相關添加物，其主要溶劑為水；其中，聚乙二醇脂肪酸酯可包括下列任一種或一種以上的任意混合PEGMO、PEGDO、PEGMS、PEGDS、PEGMT、PEGDT、PEGML，以及PEGDL；聚乙二醇(polyethylene glycol；PEG)的分子量優選小于1500。
二醇類化合物在本實施例中選擇單獨添加，包括乙二醇、二乙二醇(DEG；diethylene glycol)、聚乙二醇等，選擇聚乙二醇的分子量包括200、600、1000、1500、2000、3000、4500。另外，噴墨墨水1-1，為對照組，沒有添加任何二醇類化合物。
光學密度的測量是將上述添加比例的墨水配方利用市售打印機噴涂于一般紙張載體上。五分鐘后觀察其現象結果，并利用市售分光儀(colorimeter)測量其光學密度值，其結果如表一所示。
表一
實施例2根據本發明實施例2的高光學密度噴墨墨水，優選至少包含以下成分分散性碳黑顏料 4.0wt％表面活性劑 9.0wt％保濕溶劑7.5wt％聚乙二醇脂肪酸酯3.0wt％二醇類化合物3.5wt％此噴墨墨水還包括酸堿緩沖液、殺菌劑及相關添加物，其主要溶劑為水。
其中，聚乙二醇脂肪酸酯可包括下列任一種或一種以上的任意混合PEGMO、PEGDO、PEGMS、PEGDS、PEGMT、PEGDT、PEGML，以及PEGDL；聚乙二醇(polyethylene glycol；PEG)的分子量優選小于1500。
與實施例1不同，本實施例中的二醇類化合物的添加形式為混合添加，包括乙二醇、二乙二醇(DEG；diethylene glycol)、聚乙二醇等。另外，噴墨墨水2-1，為對照組，沒有添加任何二醇類化合物。
光學密度的測量，是將上述添加比例的墨水配方利用市售打印機噴涂于一般紙張載體上。五分鐘后觀察其現象結果，并利用市售分光儀(colorimeter)測量其光學密度值，其結果如表二所示。
表二
發明效果由以上給出的結果可以清楚得知，在添加聚乙二醇脂肪酸酯的噴墨墨水配方中，再添加分子量小于5000的二醇類化合物，包括乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇，不論單獨添加或者是混合添加，都有助于增加墨滴在紙張載體上的光學密度值，用以改進打印品質。
綜上所述，雖然本發明已如上描述了優選的實施例，但是并不是用以限定本發明，任何本領域的普通技術人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可對本發明進行各種更動或潤飾，因此本發明之保護范圍當視本發明的權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1.一種噴墨墨水，至少包括一聚乙二醇脂肪酸酯；一二醇類化合物，其中該二醇類化合物的分子量小于5000；一色料；以及一溶劑。
2.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該聚乙二醇脂肪酸酯選自下列族群所組成的集合，包括聚乙二醇單油酸酯，聚乙二醇雙油酸酯，聚乙二醇單硬脂酸酯，聚乙二醇雙硬脂酸酯，聚乙二醇單月桂酸酯，聚乙二醇雙月桂酸酯，聚乙二醇單松油酸酯以及聚乙二醇雙松油酸酯。
3.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該聚乙二醇脂肪酸酯的添加量為約0.01wt％～15.0wt％。
4.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該聚乙二醇脂肪酸酯中的聚乙二醇的分子量小于1500。
5.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該二醇類化合物選自下列族群所組成的集合，包括乙二醇、二乙二醇以及聚乙二醇。
6.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該二醇類化合物的添加量約為0.01wt％至7.00wt％。
7.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該色料是一分散性顏料。
8.如權利要求7所述的噴墨墨水，其中該分散性顏料的顆粒尺寸介于約0.001μm與1.0μm之間。
9.如權利要求7所述的噴墨墨水，其中該分散性顏料的添加量可約為1.0wt％～10.0wt％。
10.如權利要求7所述的噴墨墨水，還包括一分散劑及一附著劑。
11.如權利要求1所述的噴墨墨水，其中該溶劑是一水性溶劑。
12.如權利要求11所述的噴墨墨水，其中該水性溶劑是水。
13.如權利要求11所述的噴墨墨水，其中該水性溶劑含量范圍約為50.0wt％～95.0wt％。
14.如權利要求11所述的噴墨墨水，還包括水溶性的有機溶劑和無機鹽類。
15.如權利要求1所述的噴墨墨水，還包括一表面活性劑。
16.如權利要求15所述的噴墨墨水，其中該表面活性劑的添加量約為0.1wt％～10.0wt％。
17.如權利要求1所述的噴墨墨水，還包括一保濕劑。
18.如權利要求17所述的噴墨墨水，其中該保濕劑是一不易揮發的水溶性有機化合物。
19.如權利要求1所述的噴墨墨水，還包括一殺菌劑。
20.如權利要求第1項所述的噴墨墨水，還包括一緩沖溶液。
全文摘要
一種噴墨墨水，至少包括聚乙二醇脂肪酸酯(polyethylene glycol fatty acid ester)、二醇類(glycol)化合物、色料(colorant)、表面活性劑(surfactants)和保濕劑(humectant)。這種噴墨墨水在應用于噴墨技術中時，可有效加快墨滴的干燥速度，并增加墨滴與載體(medium)間的附著力，以改進打印產品的耐水性(water－fastness)，并且可以增加光學密度(opticaldensty)，也可有效防止墨水干燥后造成噴墨頭阻塞(clogging)的現象，有效提高打印品質。
文檔編號C09D11/10GK1393494SQ0111754
公開日2003年1月29日 申請日期2001年6月27日 優先權日2001年6月27日
發明者呂椬境, 沈昱璋, 佘怡璇, 錢嘉欣 申請人:明碁電通股份有限公司