具高色度的多色染料组合及喷墨墨水组合物.pdf

本发明揭示一种具有高色度和色域的多色染料组合色料，适用于彩色喷墨列印。该染料组合色料包含(1)直接性蓝色染料199，酸性蓝色染料9，直接性蓝色染料87。(2)活性红色染料158，活性红色染料159，酸性红色染料92。(3)酸性黄色染料23，直接性黄色染料86。此种染料组合色料使用在热汽泡式喷墨列印机，不但分别具有抗光性和防水性性质外，且有独特的粘度和表面张力，更是具有宽大的色域和高品质的色彩影像，而大大提升列印品质。

1.  一种水溶性洋蓝色染料组合色料，包含：
直接性蓝色染料199，酸性蓝色染料9，直接性蓝色染料87。

2.  一种洋蓝色喷墨墨水组合物，适用于提供喷墨墨水的洋蓝色系色彩，其包含：
直接性蓝色染料199，酸性蓝色染料9，直接性蓝色染料87；及
媒介物，该媒介物包含水溶液。

3.  如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其包含：0.1～10重量％直接性蓝色染料199，0.1～10重量％酸性蓝色染料9及0.1～10重量％直接性蓝色染料87。

4.  如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中该水溶液媒介物的含量为50～95重量％。

5.  如权利要求2所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中还包含至少一添加剂，该添加剂是择自下列所组成的族群：有机溶剂、表面活性剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、保湿剂、防腐剂及抗紫外线试剂。

6.  如权利要求5所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中包含0.1～20重量％的有机溶剂。

7.  如权利要求5所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中包含0.01～30重量％的表面活性剂。

8.  如权利要求5所述的洋蓝色喷墨墨水组合物，其中包含0.1～30重量％的保湿剂。

具高色度的多色染料组合及 喷墨墨水组合物
技术领域
本发明是有关于一种具高色度的多色染料组合，以及含有此种染料组合的喷墨墨水组合物。
背景技术
一般而言，对于彩色喷墨列印的要求，必需具有宽广的色彩范围和理想的混合配色，如蓝色或红色。洋蓝色墨水(cyan ink)，洋红色墨水(magentaink)，黄色墨水(yellow ink)和黑色墨水(black ink)，这样的组合称为第一级染料组合色料(primary dye-set)。第二级染料组合(secondary dye-set)是指不包含第一级染料组合色料，却经由第一级染料组合色料的混合配色而成的其他颜色。
事实上，对于彩色喷墨列印而言，一较佳的墨水组合，其墨水特性及印刷品质必需符合下面几点要求：耐磨(good crusting resistance)，稳定(goodstability)，独特的粘度(proper viscosity)，独特的表面张力(proper surfacetension)，高色彩饱和度(high color saturation)，低晕开性(little color-to-colorbleed)，干燥时间短(rapid dry time)等。而且当使用在喷墨列印机时，不会于喷嘴上造成凝聚(kogation)影响列印品质，或喷墨于一般纸张(plain paper)上时，可如同喷墨在特殊用纸一样的品质。
色彩的表示方法依实际色物体的搜集与否分为两大表色系统，一为显色系统(color appearance system)：主要是依据实际色物体的搜集给予有系统的排列及描述而得的系统，例如Ostwald表色系统，Munsell表色系统，德国DIN表色系统等。另一为混色系统(color mixing system)：不是基于实际色物体所归纳的系统，而是基于三原色光能混合出许多色彩所归纳的系统，到目前为止最重要的混色系统是以仪器测量色彩的CIE系统。举例来说，Munsell表色系统是由美国画家Munsell所创制，是利用三属性-色相(hue)，明度(value)，色度(chroma)-来描写色彩的最有名的系统。CIE系统的色刺激(为X，Y，Z三刺激质)与色彩的感觉是由光源，物体，观测者三要素合并所造成的，其色域是利用L^*，a^*，b^*此三值来定义，L^*表示色彩的亮度(lightness of a color)，a^*和b^*则代表色彩的色相(hue)和色度(chroma)。a^*的范围从表示绿色的-a到表示红色的+a，b^*的范围则是从表示蓝色的-b到表示黄色的+b。CIE系统并且于1976年的推荐中加入了色相角度和色度(hueangle，h°；chroma，C^*)(方程式1与2)。在CIELAB的色域中，色差(△E)是指在两个色样之间的颜色差别度(方程式3)。△E差越多，表示两色样间颜色差异越大。
h°＝tan^-1(b^*/a^*)                       方程式1
C^*＝(a^*2+b^*2)^1/2                        方程式2
△E＝(△L^*2+△a^*2+△b^*2)^1/2             方程式3
所以，一个理想的墨水组合进行喷墨列印影像时，必须能够提供最佳的色彩特征，譬如合宜的色相和高色度。
对于喷墨列印而言，一般所知，若墨水中仅使用单一色料，常易造成喷墨口的阻塞(plugging)，所以通常会添加多种保湿剂，但却容易造成干燥速度缓慢，且抗水性差。例如1986年，U.S.Pat.No.4,631,085，1987年，U.S.Pat.No.4,731,113，1988年，U.S.Pat.No.4,737,190，其墨水都是单一色料必须添加保湿剂以防止凝集。1999年，U.S.Pat.No.5,925,177中，一种特别的墨水组合物，包括酸性黄色染料23(acidic yellow 23)，尿素(urea)，水。添加尿素可以防止黄色染料发生结晶而阻塞喷墨头的问题。
对于彩色喷墨列印机而言，通常包括了洋红色墨水(magenta ink)，洋蓝色墨水(cyan ink)，黄色墨水(yellow ink)和黑色墨水(black ink)，共四色墨水，其中大多使用水溶性的色料(water-base dye)为主。最近几年则有洋红色墨水(magenta ink)，洋蓝色墨水(cyan ink)，黄色墨水(yellow ink)，黑色墨水(blackink)，浅洋红墨水(light magenta ink)和浅洋蓝墨水(light cyan ink)，共六色墨水，或再加上浅黄色墨水(light yellow ink)，形成共七色墨水。这些墨水，其组成包括一种以上的水溶性的染料，水，有机溶剂，及其他添加物。然而，此类水溶性的染料墨水，在列印后影像的防水性及抗光性上很差。
所以，近年来开始大量开发防水性及抗光性佳的颜料墨水，其包含了一种以上的颜料，水，有机溶剂，及其他添加物。利用颜料为色料的喷墨墨水，在影像的防水性及抗光性上，比水溶性的染料墨水优异。颜料虽然拥有较佳的防水性及抗光性，但却必须配合适当的分散剂(dispersant)与附着剂，再加上颜料具有较大的颗粒尺寸(particle size)，故更易发生沉淀与凝集，而阻塞喷墨头，降低列印品质。
发明内容
本发明的目的之一就是提供一种具高色度的水溶性多色染料组合以及多色喷墨墨水组合物。
本发明的目的之二就是提供一种新颖的水溶性洋蓝色染料组合色料以及洋蓝色喷墨墨水组合物。
本发明的目的之三就是提供一种新颖的水溶性洋红色染料组合色料以及洋红色喷墨墨水组合物。
为达上述目的，本发明的水溶性洋蓝色染料组合色料包括：直接性蓝色染料199(direct blue 199)，酸性蓝色染料9(acid blue 9)及直接性蓝色染料87(direct blue 87)。
本发明的水溶性洋红色染料组合色料包括：活性红色染料158(reactivered 158)，活性红色染料159(reactive red 159)，酸性红色染料92(acid magenta92)。
本发明的高色度的水溶性多色染料组合色料(dye set)包括：(1)直接性蓝色染料199(direct blue 199)，酸性蓝色染料9(acid blue 9)，直接性蓝色染料87(directblue 87)；(2)活性红色染料158(reactive red 158)，活性红色染料159(reactive red 159)，酸性红色染料92(acid magenta 92)；以及(3)酸性黄色染料23(acid yellow 23)，直接性黄色染料86(direct yellow 86)。
本发明的喷墨墨水组合物是包含上述色料与一水溶液媒介物，以及其它常用的添加剂，包括但不限于：有机溶剂、表面活性剂、酸碱缓冲液、螯合剂、杀菌剂、保湿剂、防腐剂、抗紫外线试剂等。根据本发明所得的墨水组合物，除了具有极佳的抗光性和防水性之外，更呈现出宽大地色域和高品质的色彩影像。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下：
附图说明
图1是本发明实施例的三色墨水的染料组合色料，将其喷墨于一般纸张的色域图。
图2是比较例1的三色墨水染料组合色料，将其喷墨于一般纸张的色域图。
图3是比较例2的三色墨水染料组合色料，将其喷墨于一般纸张的色域图。
图4是比较例3的三色墨水染料组合色料，将其喷墨于一般纸张的色域图。
图5是实施例与比较例1～3的三色墨水染料组合色料的色域对比图。
具体实施方式
本发明所使用的染料组合色料包含：
(1)洋蓝色染料组合色料：直接性蓝色染料199(direct blue 199)，酸性蓝色染料9(acid blue 9)，直接性蓝色染料87(direct blue 87)；
(2)洋红色染料组合色料：活性红色染料158(reactive red 158)，活性红色染料159(reactive red 159)，酸性红色染料92(acid magenta 92)；以及
(3)黄色染料组合色料：酸性黄色染料23(acid yellow 23)，直接性黄色染料86(direct yellow 86)。
在本发明的墨水组合物中，上述各个染料的添加量均约为0.1～10重量％(以墨水总重量为基准)，较佳为2～5重量％。
本发明的墨水组合物中包含一水溶液媒介物。此水溶性媒介物除了水之外，尚可包含至少一种水溶性或与水互溶的有机溶剂，例如环己烷(cyclohexane)，甲醇(methanol)，乙醇(ethanol)，乙二醇(ethylene glycol)，二乙二醇(diethylene glycol)，三乙二醇(triethylene glycol)，聚乙二醇(polyethylene glycol)，丙二醇(propylene glycol)，丁二醇(butylenes glycol)，戊二醇(pentylene glycol)或己二醇(hexylene glycol)或多元醇等等。有机溶剂的添加量约0.1～20重量％，较佳约0.1～10重量％。
本发明的墨水组合物可还包含一种或一种以上的表面活性剂，其总添加量范围约0.01～30重量％，较佳约0.1～10重量％。适用于本发明的表面活性剂包括阴离子型、阳离子型、非离子型，或两性的表面活性剂。常用的表面活性剂例如有：2-丙醇(2-propanol)、二-1，2-丙二醇(di-1，2-propyleneglycol)、2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)、N-甲基-2-吡咯烷酮(N-methyl-2-pyrrolidone)、2，4，7，9-四甲基-5-壬炔-4，7-二醇(2，4，7，9-tetramethyl-5-decyne-4，7-diol)、1，1，1-三羟甲基丙烷(1，1，1-trimethylolpropane)，聚乙二醇(polyethandiol)、聚丙二醇(polypropandiol)、环氧乙烷/环氧丙烷共聚合物(EO/PO copolymer)、环氧丁烷/环氧乙烷共聚合物(BO/EO copolymer)、磺基琥珀酸二辛基酯纳(sodiumdioctyl sulfosuccinate)、乙二醇的氧化烯加合物(alkylene oxide adduct ofacetylene glycol)、聚丁基树脂(polybutyl resin)、纤维素衍生物(cellulosederivative)、苯乙烯/丙烯酸的共聚合树脂(styrene/acrylic copolymer resin)、顺丁烯二酸/苯乙烯的共聚合物(maleic acid/styrene copolymer)或一种同时含有亲水性官能基(hydrophilic segment)与亲油性官能基(hydrophobic segment)的聚合物(polymer)等等。
商业上可取得的表面活性剂例如有：A-102(来自CYTEC)，LF-4(来自CYTEC)，1，3-BG(来自KYOWA)，OG(来自KYOWA)，BEPG(来自KYOWA)，PD-9(来自KYOWA)，EP-810(来自AIR PRODUCT)，CT-141(来自AIRPRODUCT)，CT-151(来自AIR PRODUCT)，OT-75(来自CYTEC)，GPG(来自CYTEC)，OT-70PG(来自CYTEC)等。
本发明的墨水组合物可还包含一保湿剂。保湿剂通常采用较低挥发性的液体来减少蒸发作用，且同时对于主溶液要有很好的相溶性，可以改善墨水匣喷嘴处的墨水因挥发而产生沉淀物或结晶物，导致喷头阻塞的情形。典型使用在喷墨墨水中的保湿剂是采用聚乙二醇，二乙二醇或甘油等，其添加量范围约0.1～30重量％，较佳约0.1～15重量％。
本发明的墨水组合物可还包含一酸碱缓冲剂。酸碱性的缓冲溶液(buffer)的添加，则由于色料需要适当酸碱值(pH value)范围内，才能显出理想的色系。适当的酸碱性缓冲溶液例如二羟乙基胺(diethanolamine)，三羟乙基胺(triethanolamine)，碱金属类氢氧化物(hydroxides of alkali metals)，例如氢氧化锂(lithium hydroxide)，氢氧化钠(sodium hydroxide)和氢氧化钾(potassiumhydroxide)。铵类氢氧化物(ammonium hydroxide)，碱金属类碱酸盐(carbonatesof alkali metals)，例如碳酸锂(lithium carbonate)，碳酸钠(sodium carbonate)和碳酸钾(potassium carbonate)。
本发明的墨水组合物可还包含一螯合剂。螯合剂(Chelation agent)的添加可以防止结晶盐类的产生，避免凝集颗粒而阻塞墨水匣的喷头。适当的螯合剂包括有乙二胺四醋酸钠(sodium ethylenediaminetetraacetate)，氨三醋酸钠(trisodium nitrilotriacetate)，羟乙基乙二胺三醋酸钠(hydroxyethylethylenediamine trisodium acetate)，二亚乙三基胺五醋酸钠(diethylenetriaminopentasodium acetate)和尿咪醋酸钠(uramil disodium acetate)。
此外，在本发明的墨水配方中，还可加入抗紫外线试剂(UV-blocker)，以阻挡UV光的吸收进而增进色料的抗光性；添加杀菌剂(biocide)、防腐剂等，以抑制细菌在墨水中滋长；添加分散剂(Dispersant)，增加添加物在墨水中的分散能力。
本发明所提供具高色度与色域的墨水组合物，使用在热汽泡式喷墨列印机，不但分别具有极佳的抗光性和防水性，且有独特的粘度和表面张力，同时更呈现出宽大的色域和高品质的色彩影像，而大大提升列印品质。
实施例
本发明所提供的组合色料的三色墨水组合物，包含了(以下％为重量％)：
(1)1.0％直接性蓝色染料199(direct blue 199)(来自科莱恩)
   1.0％酸性蓝色染料9(acid blue 9)(来自科莱恩)
   1.0％直接性蓝色染料87(direct blue 87)(来自orient)
   4.0％PEG 200(polyethylene glycol 700)(来自U.C.C.)
   4.0％2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)(来自ISP)
   4.0％2-乙基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇(来自Lancaster)
   2.0％表面活性剂13-S-5(来自中日合成)
   2.0％表面活性剂13-S-7(来自中日合成)
   3.0％表面活性剂OT-75(来自KYOWA)
   0.5％表面活性剂465(来自air product)
   1.0％1，4-丁二醇(来自Lancaster)
   1.0％1，6-己二醇(来自Lancaster)
   0.5％杀菌剂SL-700(来自KYOWA)
   去离子水
(2)2.0％活性红色染料158(reactive red 158)(来自拜耳)
   0.5％活性红色染料159(reactive red 159)(来自拜耳)
   1.0％酸性红色染料(acid magenta 92)(来自orient)
   4.0％PEG 200(polyethylene glycol 700)(来自U.C.C.)
   4.0％2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)(来自ISP)
   4.0％2-乙基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇(来自Lancaster)
   2.0％表面活性剂13-S-5(来自中日合成)
   2.0％表面活性剂13-S-7(来自中日合成)
   3.0％表面活性剂OT-75(来自KYOWA)
   0.5％表面活性剂465(来自air product)
   1.0％1，4-丁二醇(来自Lancaster)
   1.0％1，6-己二醇(来自Lancaster)
   0.5％杀菌剂SL-700(来自KYOWA)
   去离子水
(3)3.5％的酸性黄色染料(acid yellow 23)(来自拜耳)
   0.7％直接性黄色染料(direct yellow 86)(来自拜耳)
   4.0％PEG 200(polyethylene glycol 700)(来自U.C.C.)
   4.0％2-吡咯烷酮(2-pyrrolidone)(来自ISP)
   4.0％2-乙基-2-(羟甲基)-1，3-丙二醇(来自Lancaster)
   2.0％表面活性剂13-S-5(来自中日合成)
   2.0％表面活性剂13-S-7(来自中日合成)
   3.0％表面活性剂OT-75(来自KYOWA)
   0.5％表面活性剂465(来自air producet)
   1.0％1，4-丁二醇(来自Lancaster)
   1.0％1，6-己二醇(来自Lancaster)
   0.5％杀菌剂SL-700(来自KYOWA)
   去离子水
将上述的三色墨水组合物喷墨于市售一般纸张的色域显示于图1。所使用的纸张为市售一般纸张(plain paper)，所使用的喷墨列印机为市售专用喷墨列印机。
比较例1～3
比较例1～3为提供对照实验的组合色料的三色墨水组合物，分别来自于市售惠普(Hewlett-Packard)C6578彩色墨水匣的墨水(比较例1)、爱普生(Epson)193彩色墨水匣的墨水(比较例2)、利盟(Lexmark)12A1980彩色墨水匣的墨水(比较例3)。
将上述市售彩色墨水匣的墨水喷墨于市售一般纸张的色域显示于图2～4。所使用的纸张为市售一般纸张(plain paper)，所使用的喷墨列印机为市售专用喷墨列印机。
图5为实施例与比较例1～3的色域对比图。由图5可知，本发明的喷墨墨水组合物可提供宽大的色域，优于市售的彩色墨水匣。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。