改善打印頭壽命的墨水的制作方法
【專利說明】改善打印頭壽命的墨水 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種噴墨墨水。其被開發(fā)主要W用于改善打印頭的壽命，特別是本申 請人的Menij et打印頭。
[0002] 發(fā)巧背景
[000引本申請人已開發(fā)相當多運用延伸跨過媒介寬度的固定式Memjet'K巧印頭的高速 噴墨打印機。相比之下，實質(zhì)上所有其它類型的噴墨打印機使用橫越該媒介寬度的掃描式 打印頭。
[0004] 相比于傳統(tǒng)類型的噴墨打印頭，高速頁面寬度打印必然對于打印頭的設(shè)計有另外 的需求。噴嘴裝置必須具有自冷卻設(shè)計、高墨水再填充速率及高熱效率。為此，本申請人已 開發(fā)一系列熱氣泡形成式打印頭（thermalbubble-化rmingprinthead),包括具有懸掛式 電阻式加熱器元件的那些（如例如在US6, 755, 509;US7, 246, 886;US7, 401，910 ;及US 7, 658, 977中所描述，運些專利的內(nèi)容通過引用并入本文中）及具有埋入式（"結(jié)合式"）電 阻式加熱器元件的那些（如例如在US7, 377, 623;US7, 431，431;US2006/250453 ;及US 7, 491，911中所描述，運些專利的內(nèi)容通過引用并入本文中）。 陽0化]具有懸掛式加熱器元件的噴嘴裝置提供從加熱器元件至墨水的有效率的熱傳遞W及自冷卻特征的優(yōu)點。然而，因懸掛式加熱器元件的強健性通常低于其結(jié)合式的對等物， 其經(jīng)受相對短的打印頭壽命的缺點。
[0006] 改善打印頭壽命的一種途徑是對加熱器元件涂覆一層保護涂層。例如，US 6, 719, 406 (讓予本申請人）描述具有保形保護涂層的懸掛式加熱器元件，其改善該加熱器 元件的強健性及改善打印頭壽命。然而，由于許多原因，不希望有保護涂層：其降低從電阻 式加熱器元件至周圍墨水的熱傳遞效率；其因此影響自冷卻特征；及其引入另外的MEMS制 造挑戰(zhàn)。
[0007] 因此，通常優(yōu)選的是在Memjet".打印頭中使用未經(jīng)涂覆（"裸"）的加熱器元件， 因而相應(yīng)地縮減打印頭壽命。在某種程度上，加熱器材料的選擇可減輕使用未經(jīng)涂覆的加 熱器元件的效果。例如，US7, 431，431描述使用自純化鐵侶氮化物加熱器元件，相比于本 領(lǐng)域中所使用的更常規(guī)的材料，其具有改善的壽命。然而，仍存在對改善M翔tljet?.打印頭 (并且特別是使用未經(jīng)涂覆的加熱器元件的那些）的壽命的需求。
[0008] 已發(fā)現(xiàn)特定墨水對于加熱器元件是特別具有侵蝕性。例如，已發(fā)現(xiàn)許多基于染料 的墨水腐蝕加熱器元件，造成打印頭壽命縮短。在多色打印頭（例如CMYK)中，打印頭壽命 在相當大程度上受到具有最短壽命的色彩通道的壽命限制。例如，若發(fā)現(xiàn)基于黑色染料的 墨水對于加熱器元件是特別具有腐蝕性，則當黑色通道故障時，即使所有其它色彩通道仍 運作良好，打印頭的壽命將由該黑色通道的壽命決定。
[0009] 本文中，噴嘴裝置的"故障"意指造成不可接受的打印質(zhì)量的液滴噴射特征的任何 改變。例如，故障可由液滴速度降低、差的液滴定向性或墨水不噴射而引起。此外，故障的 標準因不同顏色而不同。例如，黃色通道的打印質(zhì)量的降低可w比對應(yīng)的黑色通道的打印 質(zhì)量的降低更能忍受，因為黑色墨水對人眼是更可見的（即黑色墨水在白紙上具有較高的 亮度）。結(jié)合許多黑色染料的侵蝕性質(zhì)，此意味著就打印頭壽命而言，Memjet".打印頭中的 黑色通道通常是限制性色彩通道。
[0010] 將希望改善運用電阻式加熱器元件的打印頭的壽命。還將希望在不修改打印頭的 設(shè)計的情況下改善此類打印頭的壽命。
[0011] US2004/0179077描述尤其使用從f.表面活性劑W抑制噴墨打印頭的噴嘴 室中的玻璃結(jié)構(gòu)的腐蝕。
[0012] US6, 660, 072描述使用各種烘屬醇W抑制噴墨打印機的墨水遞送路徑中的鋼部 件腐蝕。僅發(fā)現(xiàn)具有末端乙烘及a-徑基的烘屬醇能有效抑制腐蝕。
[0013]US5, 709, 737特別描述作為在打印之后經(jīng)受微波干燥的噴墨墨水中的抗卷曲劑 (anti-州rlingagent)的對稱烘屬雙烷氧基醇。例示包含W從約5至20重量％的量的過 多抗卷曲劑的墨水。技術(shù)人員將理解乙氧基化抗卷曲劑應(yīng)W至少約10重量％的量添加至 墨水中W提供有效抗卷曲特征（參見例如US5, 356, 464,第9列，第3至9行）。大體上， 本領(lǐng)域?qū)τ谑褂肳增加墨水的總體毒性的量的添加劑有成見。由于抗卷曲劑必須W相對高 的濃度被添加W便是有效的，低毒性抗卷曲劑在商業(yè)墨水制劑中是普遍存在。
[0014] 發(fā)巧概沐
[0015] 在第一方面中，提供了 一種噴墨墨水，該噴墨墨水包含：
[0016] 墨水載劑；
[0017] 著色劑；及
[0018] 具有烷氧基化徑基的烘屬化合物，其中該徑基為伯徑基或仲徑基，且該烘屬化合 物不具有親脂性基團。
[0019] 根據(jù)第一方面的墨水展現(xiàn)比沒有烘屬化合物的相似墨水明顯改善的打印頭壽命。 通常，藉由使用根據(jù)第一方面的墨水可獲得至少25%、至少50%、至少100%、至少200%或 至少300%的打印頭壽命改善。此外，根據(jù)第一方面的墨水在該打印頭的壽命期間對于打印 質(zhì)量展現(xiàn)最小不良影響。此外，根據(jù)第一方面的墨水對于打印頭中的噴嘴室的再填充速率 具有最小影響，因為烘屬化合物具有最小或無表面活性（surfactancy)，并且因此對于該墨 水的整體表面張力具有最小影響?；旧?，合意的墨水特征的已確立的平衡不被噴墨墨水 中包含烘屬化合物顯著改變，然而改善打印頭中的噴嘴裝置的耐久性。
[0020] 如本文中所使用的術(shù)語"烷氧基化"通常是指乙氧基化或丙氧基化衍生物，然而其 它烷氧基化形式當然在本發(fā)明范圍內(nèi)。通常，乙氧基化衍生物是優(yōu)選的。
[0021] 如本文中所使用的術(shù)語"親脂性基團"通常是指具有4或更多個碳原子（例如，4 至30個碳原子）的末端烷基。該末端烷基可為直鏈或支鏈。親脂性基團的實例包括異下 基（如在Suifyno恃、44〇、Surfyn〇r465、Surfyn〇r48〇、Surfyn〇r485 等中所發(fā)現(xiàn)）、 壬基（如在Tergitol?NP-9中所發(fā)現(xiàn)）、四甲基下基（如在Triton?X-100中所發(fā)現(xiàn)）等。 此類親脂性基團不存在于本發(fā)明中所使用的烘屬化合物中。
[0022] 優(yōu)選地，該烘屬化合物包含至少一個乙氧基化伯徑基。通常，一對乙氧基化徑基燒 基位于中屯、烘屬部分側(cè)面。
[0023] 優(yōu)選地，該烘屬化合物具有式（A):
[0024]
陽02引其中：
[0026] Ri選自由W下組成的組出、C1 3烷基；及-畑2)。邸(的（R5);
[0027] R2選自由W下組成的組出及C1 3烷基； 陽0測 R3選自由W下組成的組：-邸2-及-邸(邸3)-;
[0029] R4選自由W下組成的組出及C1 3烷基；
[0030] R5選自由W下組成的組：-〇H及-(0CH2炒)q-OH;
[0031] m為 0、1、2 或 3;
[0032] n為 1 至 50 ;
[0033] P為 0、1、2 或 3;且
[0034] q為 1 至 50。
[0035] 優(yōu)選地，R2及R4兩者均為H。乙氧基化伯徑基通常被優(yōu)選用于最大化在墨水載劑 中的溶解度。
[0036] 優(yōu)選地，R3為CH2,W使該烘屬化合物為乙氧基化衍生物。
[0037] 優(yōu)選地，Ri為-畑2)。邸棘）（R5)。因此，該烘屬化合物通常為單乙氧基化或雙乙氧 基化二醇。優(yōu)選地，R5為-(〇CH2CH2)q-〇HW最大化該烘屬化合物在墨水載劑中的溶劑化特 征。 陽03引優(yōu)選地，m及P兩者均為0。
[0039] 優(yōu)選地，n為1至5且q為1至5。優(yōu)選地，n及q兩者均為1。
[0040] 通常，烷氧基化（例如乙氧基化）程度可被改變調(diào)節(jié)"該烘屬化合物的溶解度 及其它特征（例如保濕性化umectancy))。例如，乙氧基化程度可根據(jù)特定打印頭、墨水載 劑或打印媒介而調(diào)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員例如從Surfynol?系列的表面活性劑熟悉具有不同 乙氧基化程度的化合物。
[0041] 優(yōu)選地，該烘屬化合物具有式度）：
[0042]
陽0創(chuàng) 其中：
[0044] R6選自由W下組成的組：-CH20H及-邸2 (0邸2邸2) -0H。
[0045] 如下文討論，乙氧基化下烘二醇衍生物已證明在改善打印頭壽命中特別有效。該 烘屬化合物可為單乙氧基化下烘二醇衍生物、雙乙氧基化下烘二醇衍生物或其混合物。本 發(fā)明中所使用的優(yōu)選的烘屬化合物為1，4-雙（2-徑基乙氧基）-2-下烘）。
[0046]