Чернила для струйной печати

Чернила для струйной печати

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] В состав некоторых водных чернил для струйной печати входят крупные частицы металлооксидного пигмента, то есть частицы, у которых эффективный размер частицы составляет больше чем 100 нм. Примеры таких чернил включают чернила на основе пигмента TiO₂ и чернила на основе керамических пигментов. В некоторых случаях крупные частицы металлооксидного пигмента выпадают в осадок из водной среды чернил во время периода неиспользования, а в выпавшем осадке частицы агломерируются. Было обнаружено, что агломерация выпавших в осадок частиц пигмента влияет на долгосрочную пригодность к использованию чернил для струйной печати. Например, агломерированные частицы могут поставить под угрозу надежность работы струйного пера, например агломерированные частицы могут забивать сопла струйного пера во время печати.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0002] Признаки и преимущества примеров настоящего изобретения станут очевидными при обращении к последующему подробному описанию и чертежам, на которых одинаковые ссылочные позиции соответствуют аналогичным, хотя, возможно, и не идентичным компонентам. Для краткости, номера позиций или признаки, имеющие ранее описанную функцию, могут быть или не быть описаны в связи с другими чертежами, на которых они показаны.

[0003] На фигурах с 1A по 1C вместе схематично изображен пример способа изготовления пигмента, предназначенного для примера чернил для струйной печати по настоящему изобретению.

[0004] На фигурах 2A и 2B индивидуально схематично изображены примеры части частицы пигмента с прикрепленными к ее поверхности реакционно-способными молекулами диспергатора.

[0005] Фигура 3 представляет собой график, показывающий влияние агломерации частиц на гранулометрический состав непокрытых частиц металлооксидного пигмента в водной дисперсии чернил для струйной печати сразу после приготовления дисперсии и спустя четыре месяца после приготовления дисперсии.

[0006] Фигура 4 представляет собой график, показывающий влияние агломерации частиц на гранулометрический состав частиц металлооксидного пигмента примера чернил для струйной печати по настоящему изобретению сразу после приготовления дисперсии и спустя четыре месяца после приготовления дисперсии.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0007] Настоящее изобретение в целом относится к чернилам для струйной печати.

[0008] Примеры раскрытых здесь чернил для струйной печати включают пигмент, введенный в водную дисперсионную среду чернил. Пигмент включает частицы оксида металла и множество реакционно-способных молекул диспергатора, присоединенных к частицам оксида металла. Эти реакционно-способные молекулы диспергатора присоединены к частицам оксида металла посредством силанольных связывающих групп. В некоторых случаях дополнительные реакционно-способные молекулы диспергатора прикреплены к по меньшей мере некоторым из реакционно-способных молекул диспергатора, уже прикрепленных к частицам оксида металла. Эти дополнительные реакционно-способные молекулы диспергатора прикрепляются к молекулам диспергатора также посредством силанольных связывающих групп. Считается, что реакционно-способные молекулы диспергатора, прикрепленные к частицам оксида металла (то есть реакционно-способные молекулы диспергатора, которые либо непосредственно, либо опосредованно прикреплены к оксиду металла), образуют слой покрытия на поверхностях частиц оксида металла. Кроме того, полагают, что слой покрытия является относительно толстым. В одном примере предполагается, что этот слой толще, чем мономолекулярный слой.

[0009] Пигмент для чернил для струйной печати по настоящему изобретению включает покрытые частицы пигмента (то есть частицы оксида металла с прикрепленными к ним реакционно-способными молекулами диспергатора), по отдельности имеющие эффективный диаметр (предполагающий, что каждая частица не является правильной сферой) по меньшей мере 50 нм. В одном примере частицы оксида металла по отдельности имеют размер частицы (т.е. эффективный диаметр), составляющий в диапазоне от примерно 0,05 мкм (т.е. 50 нм) до примерно 5 мкм. В другом примере частицы оксида металла по отдельности имеют размер частицы, который составляет вплоть до примерно 3 мкм. Однако авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что скорость осаждения крупных частиц пигмента в чернилах для струйной печати по настоящему изобретению в значительной степени снижена, а агломерация частиц в осадке, образовавшемся в результате осаждения крупных частиц пигмента, практически полностью устранена. Считается, что это связано, по меньшей мере отчасти, с присутствием толстого слоя покрытия.

[0010] В качестве примера, частицы пигмента могут образовывать пушистый осадок в течение периода неиспользования чернил для струйной печати, и такие частицы можно повторно легко диспергировать в водной среде чернил для струйной печати, например, с помощью встряхивания, перемешивания и тому подобного. В одном примере принтер для печати чернилами может быть оснащен некоторого рода аппаратными средствами повторного диспергирования для встряхивания, перемешивания или т.п. чернил для струйной печати перед печатанием. В другом примере производителем чернил может быть рекомендовано, например, вынуть из принтера чернильный картридж, содержащий чернила, и затем путем ручного встряхивания чернильного картриджа повторно диспергировать частицы в водной среде чернил. Может быть рекомендовано периодически выполнять такое ручное встряхивание, например, перед каждым заказом на печать. Считается, что для раскрытых здесь чернил встряхивание принтером или встряхивание вручную пользователем достаточно для повторного диспергирования осадка частиц в среду чернил. Это отличается от других композиций чернил, содержащих крупные и тяжелые частицы пигмента, где агломерация осадка частиц необратима, и частицы не могут быть легко и/или без труда повторно диспергированы в водную среду принтером или вручную пользователем.

[0011] Кроме того, легкость повторного диспергирования частиц в водной среде раскрытых здесь чернил для струйной печати, в сущности, приводит к улучшенной надежности струйного распыления чернил струйным пером во время печатания чернилами для формирования отпечатка.

[0012] Далее будут описаны примеры чернил для струйной печати. Как ранее упоминалось, чернила для струйной печати включают в себя пигмент, введенный в водную дисперсионную среду чернил. Используемый в настоящем документе термин «водная дисперсионная среда чернил» относится к воде и, возможно, к одному или более растворителям для формирования дисперсионной среды, в которую вводится пигмент для образования примеров чернил для струйной печати. Водная дисперсионная среда чернил может в одном примере включать воду с одной или более добавками или без добавок. В другом примере водная дисперсионная среда чернил включает сочетание воды и одного или более других растворителей с одной или более добавками или без добавок. Некоторые примеры добавок, которые можно вводить в водную дисперсионную среду чернил, включают поверхностно-активные вещества (ПАВ), связующие, буферы pH, биоциды и их комбинации. Другие добавки, которые можно вводить в водную дисперсионную среду чернил, включают модификаторы вязкости и комплексообразователи. Кроме того, поскольку присоединяемый к частице оксида металла диспергатор также фактически используется в чернилах для струйной печати в качестве антикоагулянта, возможно, может оказаться не целесообразным включать дополнительный антикоагулянт в водную дисперсионную среду чернил.

[0013] В одном примере в водную дисперсионную среду чернил можно включать один или более растворителей с целью понижения скорости испарения воды и/или регулирования некоторых свойств чернил, таких как вязкость, pH и поверхностное натяжение. В случаях, когда растворитель(ли) используется/используются, он(они) присутствует/присутствуют в количественном диапазоне от примерно 5 мас. % до примерно 15 мас. % от массы чернил для струйной печати.

[0014] Примеры растворителей включают алифатические спирты (например, первичные алифатические спирты с 30 атомами углерода или менее и вторичные алифатические спирты с 30 атомами углерода или менее), ароматические спирты (например, первичные ароматические спирты с 30 атомами углерода или менее и вторичные ароматические спирты с 30 атомами углерода или менее), диолы (например, 1,2-диолы с 30 атомами углерода или менее, 1,3-диолы с 30 атомами углерода или менее и 1,5-диолы с 30 атомами углерода или менее), простые эфиры гликолей (например, алкиловые простые эфиры этиленгликоля и алкиловые простые эфиры пропиленгликоля), простые полигликолевые эфиры (например, простые алкиловые эфиры полиэтиленгликоля, высшие гомологи простых алкиловых эфиров полиэтиленгликоля, простые алкиловые эфиры полипропиленгликоля и высшие гомологи простых алкиловых эфиров полипропиленгликоля), лактамы, формамиды (например, замещенные и незамещенные формамиды), ацетамиды (например, замещенные и незамещенные ацетамиды), длинноцепочечные спирты, этиленгликоли, пропиленгликоли, диэтиленгликоли, триэтиленгликоли, глицерин, дипропиленгликоли, простые бутиловые эфиры гликолей, полиэтиленгликоли, полипропиленгликоли, амиды, простые эфиры, карбоновые кислоты, сложные эфиры, органосульфиды, органосульфоксиды, сульфоны, производные спиртов, простой моноэтиловый эфир диэтиленгликоля (т.е. CARBITOL^TM от компании Dow Chemical Co.), простой монобутиловый эфир диэтиленгликоля (т.е. бутил CARBITOL^TM от компании Dow Chemical Co.), 2-этоксиэтанол (т.е. CELLOSOLVE^® от компании Dow Chemical Co.), производные простых эфиров, аминоспирты и кетоны. Некоторые конкретные примеры растворителей включают этоксилированный глицерин, 2-метил-1,3-пропандиол, 2-метил-2,4-пентандиол, 1,5-пентандиол, 2-пирролидон, 1-(2-гидроксиэтил)-2-пирролидон, 2-этил-2-гидроксиметил-1,3-пропандиол, диэтиленгликоль, 3-метоксибутанол, 1,3-диметил-2-имидазолидинон, 1,2-гександиол, 1,2-октандиол, 2,5-диметил-3-гексин-2,5-диол, триметилолпропан, 3-гексан-2,5-диол, сульфолан, 3-пиридилкарбинол и производные пиридина.

[0015] В качестве добавки водная дисперсионная среда чернил может включать pH буфер, т.е. химическое вещество, которое может быть использовано в чернилах для корректирования или иного регулирования значения pH чернил. Некоторые примеры pH буферов включают гидроксиды щелочных металлов и амины (например, гидроксид лития, гидроксид натрия и гидроксид калия), амины (например, триэтаноламин, диэтаноламин и диметилэтаноламин), соляную кислоту, лимонную кислоту и другие основания или кислоты, которые не мешают свойствам чернил, таким как оптическая плотность. Некоторые конкретные примеры pH буферов имеются в продаже от компании Sigma-Aldrich Co. (St. Louis, Missouri), и эти примеры включают 2-(N-морфолино)этансульфоновую кислоту (MES), 3-(N-морфолино)пропансульфоновую кислоту (MOPS), TRIZMA^®, 2-[бис(2-гидроксиэтил)амино]-2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиол(бис-трис), 3-(N-морфолино)-2-гидроксипропансульфоновую кислоту (MOPSO), 2-[[1,3-дигидрокси-2-(гидроксиметил)пропан-2-ил]амино]этансульфоновую кислоту (TES), 3-[[1,3-дигидрокси-2-(гидроксиметил)пропан-2-ил]амино]-2-гидроксипропан-1-сульфоновую кислоту (TAPSO), триэтаноламин (TEA), N-(2-гидрокси-1,1-бис(гидроксиметил)этил)глицин(TRICINE), [N,N-бис(2-гидроксиэтил)глицин] (BICINE), N-трис(гидроксиметил)метил-3-аминопропансульфоновую кислоту (TAPS) и N-(1,1-диметил-2-гидроксиэтил)-3-амино-2-гидроксипропансульфоновую кислоту (AMPSO) в форме кислоты или соли.

[0016] В одном примере в водную дисперсионную среду чернил может быть введен единственный буфер. В другом примере в дисперсионную среду чернил может быть введено сочетание двух или более буферов. Далее, в тех случаях, когда используется буфер или сочетание буферов, каждый буфер в отдельности может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 0,01 мас. % до примерно 1,0 мас. % от массы чернил.

[0017] Биоцид также можно добавлять в водную дисперсионную среду чернил, например, чтобы препятствовать росту микроорганизмов в чернилах. Примеры биоцидов включают соли бензоата, соли сорбата, представитель ряда NUOSEPT^®, доступного от Ashland Inc. (Covington, Kentucky), такого как NUOSEPT^® 495, представитель ряда UCARCIDE^TM, доступного от Dow Chemical Co. (Midland, Michigan), такого как UCARCIDE^TM 25, представитель ряда VANCIDE^®, доступного от RT Vanderbilt Co. (Norwalk, Connecticut), такого как VANCIDE^® MZ-96, и представитель ряда PROXEL^TM, доступного от Arch Chemicals (Norwalk, Connecticut). Если используется биоцид, то в одном примере биоцид присутствует в количественном диапазоне от примерно 0,05 мас. % до примерно 0,2 мас. % от массы чернил для струйной печати.

[0018] Одно или более поверхностно-активных веществ (ПАВ) могут использоваться в водной дисперсионной среде чернил, и примеры ПАВ включают анионные ПАВ, неионные ПАВ и цвиттерионные ПАВ. Некоторые примеры анионных ПАВ включают натриевые или калиевые соли жирных кислот с прямой цепью, натриевые или калиевые соли жирных кислот кокосового масла, натриевые или калиевые соли жирных кислот талового масла, соли аминов, ацилированные полипептиды, линейные алкилбензолсульфонаты, высшие алкилбензолсульфонаты, бензол, толуол, ксилол, кумолсульфонат, лигносульфонаты, нефтяные сульфонаты, N-ацил-N-алкилтаураты, парафиновые сульфонаты, вторичные н-алкансульфонаты, альфа-олефиновые сульфонаты, сложные эфиры сульфоянтарной кислоты, алкилнафталиновые сульфонаты, изоэтионаты, соли сложного эфира серной кислоты, сульфированные полиоксиэтилированные прямоцепочечные спирты, сульфированные триглицеридные масла, сложные эфиры фосфорной и полифосфорной кислоты и перфторированные анионные ПАВ.

[0019] Некоторые примеры неионных ПАВ включают алкилфенолэтоксилаты, полиоксиэтиленаты, этоксилаты прямоцепочечных спиртов, полиоксиэтилированные полиоксипропиленгликоли, полиоксиэтилированные меркаптаны, длинноцепочечные сложные эфиры карбоновых кислот, глицериновые и полиглицериновые сложные эфиры природных и жирных кислот, пропиленгликоль, сорбит и полиоксиэтиленированные сложные эфиры сорбита, полиоксиэтиленовые сложные эфиры гликолей и полиоксиэтиленированные жирные кислоты, конденсаты алканоламина, алканоламиды, третичные ацетиленовые гликоли, полиоксиэтиленированные силиконы, N-алкилпирролидоны и алкилполигликозиды.

[0020] Некоторые примеры цвитерионных ПАВ включают бета-N-алкиламинопропионовые кислоты, N-алкил-бета-иминодипропионовые кислоты, имидазолинкарбоксилаты, N-алкилбетаины, оксиды аминов и сульфобетаины.

[0021] В одном примере, если ПАВ используется, то оно(они) присутствует/присутствуют в количественном диапазоне от примерно 0,01 мас. % до примерно 2,0 мас. % от массы чернил для струйной печати. В еще одном примере ПАВ присутствует/присутствуют в количественном диапазоне от примерно 0,1 мас. % до примерно 1 мас. % от массы чернил для струйной печати.

[0022] Дисперсионная среда чернил может дополнительно включать одно или более связующих, и эти связующие могут быть использованы для связывания чернил с носителем, на котором осуществляют печать чернилами. Связующее(ие), которые могут быть введены в водную дисперсионную среду чернил, имеет/имеют среднечисленную молекулярную массу, зависящую, по меньшей мере частично, от растворимости связующего в жидкой фазе чернил для струйной печати. В случае связующих, которые растворимы в дисперсионной среде чернил, связующие выбирают из тех, которые имеют среднечисленную молекулярную массу (MW) в диапазоне от примерно 200 MW до примерно 15000 MW. В случае связующих, которые нерастворимы в дисперсионной среде чернил (например, которые образуют эмульсию), связующие выбирают из тех, которые имеют среднечисленную молекулярную массу по меньшей мере 200 MW. Для нерастворимых связующих не существует определенного верхнего предела ограничения молекулярной массы. Связующее может быть выбрано из сложных полиэфиров, сложных полиэфиров-меланинов, сополимеров стирола-акриловой кислоты, сополимеров стирола-акриловой кислоты-алкилакрилатов, сополимеров стирола-малеиновой кислоты, сополимеров стирола-малеиновой кислоты-алкилакрилатов, сополимеров стирола-метакриловой кислоты, сополимеров стирола-метакриловой кислоты-алкилакрилатов, сополимеров стирола-неполных эфиров малеиновой кислоты, сополимеров винилнафталина-акриловой кислоты, сополимеров винилнафталина-малеиновой кислоты и их солей. В одном примере, если связующее(ие) используется/используются, то количество связующего(их) в чернилах составляет в диапазоне от примерно 0,1 мас. % до примерно 10 мас. % от массы чернил для струйной печати. В другом примере присутствующее в чернилах количество связующего(их) составляет в диапазоне от примерно 2 мас. % до примерно 6 мас. %.

[0023] Вода составляет остальное в дисперсионной среде чернил. В тех случаях, где дисперсионная среда чернил включает в себя воду и никаких растворителей, количество воды составляет от примерно 50 мас. % до примерно 99 мас. % от массы чернил. В тех случаях, где дисперсионная среда чернил включает в себя сочетание из воды и одного или более других растворителей, количество воды составляет в диапазоне от примерно 30 мас. % до примерно 98 мас. % от массы чернил.

[0024] Пигмент, который введен в водную дисперсионную среду чернил, может присутствовать в количественном диапазоне от примерно 1 мас. % до примерно 40 мас. % от массы чернил для струйной печати. Пигмент преимущественно включает частицы оксида металла и/или частицы смешанного оксида металла с множеством прикрепленных к их внешней поверхности реакционно-способных молекул диспергатора. Оксиды металла включают оксиды единственного элемента, в то время как смешанные оксиды металла включают оксиды нескольких элементов. Следует понимать, что реакционно-способные молекулы диспергатора покрывают поверхности частиц оксида металла и/или частиц смешанного оксида металла в статистически случайном процессе. Таким образом, как правило, большинство частиц оксида металла и/или частиц смешанного оксида металла могут быть покрыты реакционно-способными молекулами диспергатора, в то время как намного меньшее количество частиц оксида металла и/или частиц смешанного оксида металла могут оставаться непокрытыми или могут быть покрыты очень небольшим количеством (например, мас. %) реакционно-способных молекул диспергатора по отношению к другим покрытым частицам оксида металла и/или покрытым частицам смешанного оксида металла. Более того, следует понимать, что статистически случайный процесс может не применяться идеально и что возможно, что все частицы оксида металла и/или частицы смешанного оксида металла будут покрыты реакционно-способными молекулами диспергатора.

[0025] В одном примере частицы оксида металла являются белыми частицами, такими как частицы TiO₂. В другом примере частицы оксида металла и/или частицы смешанного оксида металла выбраны из оксидов металла и/или смешанных оксидов металла, имеющих показатель преломления в диапазоне от примерно 1,6 до примерно 3,0, а в еще одном примере - оксидов металла и/или смешанных оксидов металла, имеющих показатель преломления в диапазоне от примерно 1,8 до примерно 2,8. Другие примеры оксидов металла или смешанных оксидов металла включают оксиды циркония (например, ZrO₂), оксиды алюминия (например, Al₂O₃), оксиды гафния (например, HfO₂), оксиды ниобия (например, Nb₂O₅), оксиды цинка (например, ZnO), оксиды диспрозия (Dy₂O₃), оксиды тантала (например, Ta₂O₅), оксиды иттрия (например, Y₂O₃), смешанные оксиды висмута (например, Bi₁₂SiO₂₀), смешанные оксиды свинца (например, PbTiO₃), смешанные оксиды стронция (например, SrTiO₃), смешанные оксиды циркония (например, ZrY₂O₅), смешанные оксиды алюминия (например, AlPO₄), смешанные оксиды бария (например, BaTiO₃) и т.д. Кроме того, размер каждой частицы оксида металла (с точки зрения эффективного диаметра, предполагая, что частицы оксида металла, скорее всего, не являются идеальными сферами) составляет в диапазоне от примерно 0,1 мкм до примерно 3 мкм, а в другом примере составляет в диапазоне от примерно 0,1 мкм до примерно 1 мкм. В еще одном примере размер каждой частицы оксида металла составляет в диапазоне от примерно 0,15 мкм до примерно 0,5 мкм.

[0026] Реакционно-способные молекулы диспергатора, которые присоединены (прикреплены) к частицам оксида металла и/или частицам смешанного оксида металла, растворимы в воде и являются молекулами, включающими гидрофильный сегмент и гидролизуемый алкоксисилановый фрагмент. В одном примере реакционно-способные молекулы диспергатора могут индивидуально включать единственный алкоксисилановый фрагмент, и этот алкоксисилановый фрагмент может быть присоединен к концевой части гидрофильного сегмента реакционно-способной молекулы диспергатора. В другом примере реакционно-способные молекулы диспергатора могут индивидуально включать один, два или, возможно, более алкоксисилановых фрагментов. Например, один алкоксисилановый фрагмент может быть расположен на концевой части гидрофильного сегмента, а другой(ие) алкоксисилановый(е) фрагмент/фрагменты может/могут быть расположен(ы) вдоль основной цепи гидрофильного сегмента. В другом случае гидрофильный сегмент может включать алкоксисилановый фрагмент, расположенный на каждой концевой части (например, один алкоксисилановый фрагмент на одном конце гидрофильного сегмента, а другой алкоксисилановый фрагмент на другом конце гидрофильного сегмента). В еще одном случае гидрофильный сегмент может включать алкоксисилановый фрагмент на одной концевой части, а другой алкоксисилановый фрагмент на другой концевой части, и еще один алкоксисилановый фрагмент, расположенный вдоль основной цепи гидрофильного сегмента. Считается, что реакционно-способные молекулы диспергатора могут включать более чем три алкоксисилановых фрагмента, и эти алкоксисилановые фрагменты могут распределяться вдоль основной цепи гидрофильного сегмента.

[0027] Гидрофильный сегмент молекул диспергатора позволяет обычно нерастворимому пигменту диспергироваться в водной дисперсионной среде чернил. Гидрофильный сегмент имеет молекулярную структуру с гидрофильными фрагментами, чтобы соответствующим образом диспергировать пигмент в водной дисперсионной среде чернил. Считается, что размер гидрофильного сегмента и, таким образом, размер молекул диспергатора влияет на i) толщину покрытия из молекул диспергатора, формируемого на частицах оксида металла и/или частицах смешанного оксида металла, и ii) антиагломерационный эффект частиц оксида металла и/или частиц смешанного оксида металла в осадке чернил. Например, у дисперсии, включающей в себя длинноцепочечные полимерные диспергаторы (например, простые полиэфиры, большие чем 5 килодальтон (кДа) до 10 кДа), вязкость будет больше, чем у дисперсии, которая включает в себя диспергаторы с более короткими длинами цепей (например, неорганический фосфат). Эта повышенная вязкость может вредно влиять на надежность струйного распыления чернил из чернильно-струйного пера (например, в результате закупоривания сопла и т.д.). Однако эти типы длинноцепочечных полимерных диспергаторов склонны образовывать более толстые покрытия на поверхности частиц оксида металла, и это более толстое покрытие может уменьшить или даже предотвратить агломерацию частиц из осадка, образовавшегося во время периода неиспользования дисперсии. С другой стороны, дисперсия, включающая в себя малые молекулы диспергатора (например, неорганический фосфат), не будет оказывать фактически никакого вредного влияния на вязкость дисперсии и, таким образом, никакого вредного влияния на надежность струйного распыления дисперсии чернильно-струйным пером. Короткие молекулы диспергатора, однако, не образуют нужное толстое покрытие на частицах оксида металла, и такие частицы склонны агломерироваться при оседании частиц из жидкой фазы дисперсии.

[0028] Реакционно-способные молекулы диспергатора, покрывающие частицы оксида металла и/или частицы смешанного оксида металла в случае примеров чернил для струйной печати по настоящему изобретению, включают гидрофильный сегмент, выбранный из такого, который ведет себя как малые молекулы диспергатора с точки зрения вязкости, но также позволяет молекулам диспергатора образовывать желательно толстые покрытия на соответствующих поверхностях частиц оксида металла. Было обнаружено, что благодаря толстому покрытию, сформированному на поверхностях частиц оксида металла, агломерацию можно уменьшить или даже исключить. Также было обнаружено, что вязкость дисперсии такова, что дисперсия может легко вытекать струей из струйного пера, включая пьезоэлектрические струйные перья и тепловые струйные перья. В одном примере гидрофильный сегмент реакционно-способных молекул диспергатора является более крупным, чем неорганический фосфат, но не столь большим, как полимерный диспергатор.

[0029] В одном примере гидрофильный сегмент реакционно-способных молекул диспергатора имеет среднечисленную молекулярную массу (MW), составляющую в пределах от примерно 150 до примерно 10000. В другом примере MW гидрофильного сегмента реакционно-способных молекул диспергатора находится в пределах от примерно 150 до примерно 5000. В еще одном примере MW гидрофильного сегмента реакционно-способных молекул диспергатора находится в пределах от примерно 150 до примерно 3000. В одном конкретном примере MW гидрофильного сегмента реакционно-способных молекул диспергатора составляет примерно 192, а в другом конкретном примере MW гидрофильного сегмента реакционно-способных молекул диспергатора составляет примерно 230. Некоторые примеры гидрофильного сегмента включают молекулы, содержащие водорастворимые цепи простых полиэфиров, таких как, например, полиэтиленгликоль (PEG) или сополимеры PEG и полипропиленгликоля (PPG), где отношение PEG к PPG больше чем или равно 1. Другие примеры гидрофильного сегмента включают молекулы на основе углерода, содержащие анионные разновидности, например фосфонат или карбоксилат.

[0030] Гидролизуемый алкоксисилановый фрагмент является алкоксисилановой группой, присоединенной к гидрофильному сегменту реакционно-способной молекулы диспергатора, причем такая алкоксисилановая группа может легко гидролизоваться при растворении в водной среде (например, в водной дисперсионной среде чернил) с получением силанольной группы. Алкоксисилановый фрагмент является неионным или анионным и имеет общую структуру -Si(OR)₃, где R может быть H, CH₃, C₂H₅ или любым из примеров, предусмотренных ниже для R⁴, R⁵ или R⁶. Считается, что алкоксисилановые фрагменты с тремя или более атомами углерода менее желательны, отчасти потому, что было обнаружено, что чем длиннее/больше длина цепи алкоксисиланового фрагмента, тем более замедляется скорость гидролиза алкоксисилана и снижается его способность реагировать с поверхностью частиц оксида металла и/или смешанного оксида металла.

[0031] Желательно, чтобы каждая реакционно-способная молекула диспергатора, в целом, представляла собой столь короткую молекулу, чтобы эта молекула вносила очень малый вклад, если вообще вносила, в вязкость чернил для струйной печати. В одном примере короткая молекула диспергатора включает менее чем 20 сегментов ПЭГ с алкоксисилановыми фрагментами простого полиэфира или равное этому количество. Это особенно правильно при высоком удельном содержании пигмента (например, более чем 20 мас. %) в чернилах для струйной печати. В одном примере количество реакционно-способных молекул диспергатора находится в пределах от примерно 9 мас. % по отношению к мас. % оксида металла и/или смешанного оксида металла до примерно 100 мас. % по отношению к мас. % оксида металла и/или смешанного оксида металла. В другом примере количество реакционно-способных молекул диспергатора находится в пределах от примерно 10 мас. % до примерно 50 мас. %, а в еще одном примере количество реакционно-способных молекул диспергатора находится в пределах от примерно 30 мас. % до примерно 50 мас. % по отношению к мас. % оксида металла и/или смешанного оксида металла. Упомянутые выше диапазоны могут в некоторых случаях включать избыток диспергатора, который может улучшить надежность струйного распыления. Используемый здесь термин "избыток" относится к количеству реакционно-способных молекул диспергатора, которые не присоединены к частицам оксида металла и остаются в жидкой фазе дисперсии (т.е. остаются в растворе). Считается, что надежность струйного распыления можно улучшить с помощью избытка молекул диспергатора, потому что кремнийорганические аппреты молекул диспергатора имеют функциональность (например, функциональность полиэтиленгликоля), которая химически подобна тем добавкам для струйной печати (например, LEG-1), которые часто включаются в составы чернил для струйной печати для улучшения надежности струйного распыления. В одном примере чернила для струйной печати могут содержать примерно 30 мас. % пигмента TiO₂, причем реакционно-способные молекулы диспергатора составляют примерно 50 мас. % от пигмента TiO₂.

[0032] В одном примере реакционно-способная молекула диспергатора i) водорастворима, ii) имеет гидролизуемый алкоксисилановый фрагмент, и iii) имеет гидрофильный сегмент, содержащий водорастворимую полиэфирную цепь или анионные гидрофильные группы, такие как карбоксилатные группы и/или фосфонатные группы.

[0033] Пример структуры реакционно-способной молекулы диспергатора представлен ниже структурой (I). Считается, что эта структура реакционно-способной молекулы диспергатора, при присоединении к частицам оксида металла и/или смешанного оксида металла, позволит чернилам для струйной печати (которые также называться дисперсией оксида металла) быть распыляемыми струей из струйной печатающей головки. Пример структуры (I) представлен так:

(структура I)

где R¹, R² и R³ являются гидроксильными группами, линейными алкоксигруппами или разветвленными алкоксигруппами. В некоторых примерах R¹, R² и R³ являются линейными алкоксигруппами, имеющими от 1 до 5 атомов углерода. Кроме того, в других примерах R¹, R² и R³ представляют собой -OCH₃ или -OC₂H₅. R⁴ является водородом, линейной алкильной группой или разветвленной алкильной группой. В некоторых примерах R⁴ является алкильной группой, имеющей от 1 до 5 атомов углерода.

[0034] Кроме того, PE в алкоксисилановом диспергаторе структуры I является сегментом цепи олигомера простого полиэфира структурной формулы [(CH₂)_n-CH(R)-O]_m, присоединенным к Si через связь Si-C, где n представляет собой целое число в диапазоне от 0 до 3, m представляет собой целое число, большее или равное 2, а R является H или цепочечной алкильной группой. R в олигомере простого полиэфира также может быть цепочечной алкильной группой, имеющей от 1 до 3 атомов углерода, такой как CH₃ или C₂H₅. В некоторых примерах m представляет собой целое число в диапазоне от 2 до 30, а в других примерах m представляет собой целое число в диапазоне от 5 до 15. Сегмент цепи простого полиэфира PE может включать повторяющиеся звенья сегмента цепи PEG (-CH₂CH₂-O-) или комбинацию сегментов PEG и сегментов PPG (-CH₂-CH(CH₃)-O-). Считается, что полиэфирная цепь PE может включать повторяющиеся звенья одних только сегментов PPG, особенно, когда число сегментов PPG мало. Фактически PE образовывает гидрофильный сегмент диспергатора.

[0035] Другой пример структуры реакционно-способной молекулы диспергатора представлен ниже структурой (II):

(структура II)

где R⁵, R⁶ и R⁷ представляют собой водород, линейные алкильные группы или разветвленные алкильные группы. В некоторых примерах R⁵, R⁶, R⁷ являются линейными алкильными группами, имеющими от 1 до 3 атомов углерода в длине цепи, а в других примерах R⁵, R⁶ и R⁷ являются -CH₃ или -C₂H₅. R⁸ может быть любым из описанных выше примеров R⁴, а PE является тем же самым, как описано выше для структуры I.

[0036] Еще один пример структуры реакционно-способной молекулы диспергатора представлен ниже структурой III:

(структура III)

где R⁹, R¹⁰ и R¹¹ являются такими же, как R⁵, R⁶ и R⁷ соответственно из структуры II, представленной выше. (CH₂)_p является связывающей группой, где p представляет собой целое число в диапазоне от 3 до 8. Далее, R¹² является таким же, как R⁸ из структуры II и R⁴ из структуры I, и PE является таким же, как PE из структур I и II.

[0037] Каждая из указанных выше структур является полиэфирной алкоксисилановой реакционно-способной молекулой диспергатора. Некоторые конкретные примеры полиэфирных алкоксисиланов, которые могут использоваться в качестве реакционно-способных молекул диспергатора, включают: (CH₃O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-H, (CH₃CH₂O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-H, (CH₃O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-CH₃, (CH₃CH₂O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-CH₃, (CH₃O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-CH₂CH₃, (CH₃CH₂O)₃Si-(CH₂CH₂O)_m-CH₂CH₃, (CH₃O)₃Si-(CH₂CH(CH₃)O)_m-H, (CH₃CH₂O)₃Si-(CH₂CH(CH₃)O)_m-H, (CH₃O)₃Si-(CH₂CH(CH₃)O)_m-CH₃ и (CH₃CH₂O)₃Si-(CH₂CH(CH₃)O)_m-CH₃. Некоторые другие конкретные примеры полиэфирных алкоксисиланов, которые могут использоваться в качестве реакционно-способных молекул диспергатора, включают: HO(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, HO(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₂CH₃)₃, CH₃O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, CH₃O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₂CH₃)₃, C₂H₅O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, C₂H₅O(CH₂CH₂O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₂CH₃)₃, HO(CH₂CH(CH₃)O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃, HO(CH₂CH(CH₃)O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₂CH₃)₃, CH₃O(CH₂CH(CH₃)O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₃)₃ и CH₃O(CH₂CH(CH₃)O)_m-(CH₂)₃-Si(OCH₂CH₃)₃. В любом из предыдущих примеров переменная m может быть целым числом, равным 2 или больше. В некоторых примерах m представляет собой целое число в диапазоне от 2 до 30, а в некоторых примерах m является целым числом в диапазоне от 5 до 15.

[0038] Следует понимать, что каждая частица оксида металла и/или смешанного оксида металла пигмента включает гидроксильные группы на своей поверхности, и эти гидроксильные группы естественно образуются по реакции частицы оксида металла и/или смешанного оксида металла и воды. Каждая из гидроксильных групп будет реагировать с силанольной связывающей группой реакционно-способной молекулы диспергатора, химически присоединяя или связывая реакционно-способную молекулу диспергатора к поверхности частицы оксида металла и/или смешанного оксида металла или с этой поверхностью, таким образом формируя пигмент. Пример способа изготовления пигмента для чернил для струйной печати далее будет описан здесь в сочетании с фигурами 1A-1C.

[0039] Обращаясь теперь к фигуре 1A, частицы оксида металла и/или смешанного оксида металла с присоединенными к ним гидроксильными группами и реакционно-способные молекулы диспергатора с алкоксисилановым фрагментом добавляют к водной среде M. Частицы оксида металла и/или смешанного оксида металла с присоединенными к ним гидроксильными группами показаны на фигурах как P-OH, где P - частица. Реакционно-способные молекулы диспергатора с алкоксисилановым фрагментом показаны на фигуре как D-Si(OR)₃, где D - часть реакционно-способной молекулы диспергатора, включающая функциональность диспергатора (например, гидрофильный сегмент, включающий полиэфирную(ые) группу(ы), фосфонатную(ые) группу(ы) и т.д.), а Si(OR)₃ - алкоксисилановый фрагмент, где R может быть H, CH₃, C₂H₅ или любым из примеров, пр