改善打印头寿命的墨水的制作方法
【专利说明】改善打印头寿命的墨水 发明领域
[0001] 本发明设及一种喷墨墨水。其被开发主要W用于改善打印头的寿命，特别是本申 请人的Menij et打印头。
[0002] 发巧背景
[000引本申请人已开发相当多运用延伸跨过媒介宽度的固定式Memjet'K巧印头的高速 喷墨打印机。相比之下，实质上所有其它类型的喷墨打印机使用横越该媒介宽度的扫描式 打印头。
[0004] 相比于传统类型的喷墨打印头，高速页面宽度打印必然对于打印头的设计有另外 的需求。喷嘴装置必须具有自冷却设计、高墨水再填充速率及高热效率。为此，本申请人已 开发一系列热气泡形成式打印头（thermalbubble-化rmingprinthead),包括具有悬挂式 电阻式加热器元件的那些（如例如在US6, 755, 509;US7, 246, 886;US7, 401，910 ;及US 7, 658, 977中所描述，运些专利的内容通过引用并入本文中）及具有埋入式（"结合式"）电 阻式加热器元件的那些（如例如在US7, 377, 623;US7, 431，431;US2006/250453 ;及US 7, 491，911中所描述，运些专利的内容通过引用并入本文中）。 阳0化]具有悬挂式加热器元件的喷嘴装置提供从加热器元件至墨水的有效率的热传递W及自冷却特征的优点。然而，因悬挂式加热器元件的强健性通常低于其结合式的对等物， 其经受相对短的打印头寿命的缺点。
[0006] 改善打印头寿命的一种途径是对加热器元件涂覆一层保护涂层。例如，US 6, 719, 406 (让予本申请人）描述具有保形保护涂层的悬挂式加热器元件，其改善该加热器 元件的强健性及改善打印头寿命。然而，由于许多原因，不希望有保护涂层：其降低从电阻 式加热器元件至周围墨水的热传递效率；其因此影响自冷却特征；及其引入另外的MEMS制 造挑战。
[0007] 因此，通常优选的是在Memjet".打印头中使用未经涂覆（"裸"）的加热器元件， 因而相应地缩减打印头寿命。在某种程度上，加热器材料的选择可减轻使用未经涂覆的加 热器元件的效果。例如，US7, 431，431描述使用自纯化铁侣氮化物加热器元件，相比于本 领域中所使用的更常规的材料，其具有改善的寿命。然而，仍存在对改善M翔tljet?.打印头 (并且特别是使用未经涂覆的加热器元件的那些）的寿命的需求。
[0008] 已发现特定墨水对于加热器元件是特别具有侵蚀性。例如，已发现许多基于染料 的墨水腐蚀加热器元件，造成打印头寿命缩短。在多色打印头（例如CMYK)中，打印头寿命 在相当大程度上受到具有最短寿命的色彩通道的寿命限制。例如，若发现基于黑色染料的 墨水对于加热器元件是特别具有腐蚀性，则当黑色通道故障时，即使所有其它色彩通道仍 运作良好，打印头的寿命将由该黑色通道的寿命决定。
[0009] 本文中，喷嘴装置的"故障"意指造成不可接受的打印质量的液滴喷射特征的任何 改变。例如，故障可由液滴速度降低、差的液滴定向性或墨水不喷射而引起。此外，故障的 标准因不同颜色而不同。例如，黄色通道的打印质量的降低可w比对应的黑色通道的打印 质量的降低更能忍受，因为黑色墨水对人眼是更可见的（即黑色墨水在白纸上具有较高的 亮度）。结合许多黑色染料的侵蚀性质，此意味着就打印头寿命而言，Memjet".打印头中的 黑色通道通常是限制性色彩通道。
[0010] 将希望改善运用电阻式加热器元件的打印头的寿命。还将希望在不修改打印头的 设计的情况下改善此类打印头的寿命。
[0011] US2004/0179077描述尤其使用從f.表面活性剂W抑制喷墨打印头的喷嘴 室中的玻璃结构的腐蚀。
[0012] US6, 660, 072描述使用各种烘属醇W抑制喷墨打印机的墨水递送路径中的钢部 件腐蚀。仅发现具有末端乙烘及a-径基的烘属醇能有效抑制腐蚀。
[0013]US5, 709, 737特别描述作为在打印之后经受微波干燥的喷墨墨水中的抗卷曲剂 (anti-州rlingagent)的对称烘属双烷氧基醇。例示包含W从约5至20重量％的量的过 多抗卷曲剂的墨水。技术人员将理解乙氧基化抗卷曲剂应W至少约10重量％的量添加至 墨水中W提供有效抗卷曲特征（参见例如US5, 356, 464,第9列，第3至9行）。大体上， 本领域对于使用W增加墨水的总体毒性的量的添加剂有成见。由于抗卷曲剂必须W相对高 的浓度被添加W便是有效的，低毒性抗卷曲剂在商业墨水制剂中是普遍存在。
[0014] 发巧概沐
[0015] 在第一方面中，提供了 一种喷墨墨水，该喷墨墨水包含：
[0016] 墨水载剂；
[0017] 着色剂；及
[0018] 具有烷氧基化径基的烘属化合物，其中该径基为伯径基或仲径基，且该烘属化合 物不具有亲脂性基团。
[0019] 根据第一方面的墨水展现比没有烘属化合物的相似墨水明显改善的打印头寿命。 通常，藉由使用根据第一方面的墨水可获得至少25%、至少50%、至少100%、至少200%或 至少300%的打印头寿命改善。此外，根据第一方面的墨水在该打印头的寿命期间对于打印 质量展现最小不良影响。此外，根据第一方面的墨水对于打印头中的喷嘴室的再填充速率 具有最小影响，因为烘属化合物具有最小或无表面活性（surfactancy)，并且因此对于该墨 水的整体表面张力具有最小影响。基本上，合意的墨水特征的已确立的平衡不被喷墨墨水 中包含烘属化合物显著改变，然而改善打印头中的喷嘴装置的耐久性。
[0020] 如本文中所使用的术语"烷氧基化"通常是指乙氧基化或丙氧基化衍生物，然而其 它烷氧基化形式当然在本发明范围内。通常，乙氧基化衍生物是优选的。
[0021] 如本文中所使用的术语"亲脂性基团"通常是指具有4或更多个碳原子（例如，4 至30个碳原子）的末端烷基。该末端烷基可为直链或支链。亲脂性基团的实例包括异下 基（如在Suifyno恃、44〇、Surfyn〇r465、Surfyn〇r48〇、Surfyn〇r485 等中所发现）、 壬基（如在Tergitol?NP-9中所发现）、四甲基下基（如在Triton?X-100中所发现）等。 此类亲脂性基团不存在于本发明中所使用的烘属化合物中。
[0022] 优选地，该烘属化合物包含至少一个乙氧基化伯径基。通常，一对乙氧基化径基烧 基位于中屯、烘属部分侧面。
[0023] 优选地，该烘属化合物具有式（A):
[0024]
阳02引其中：
[0026] Ri选自由W下组成的组出、C1 3烷基；及-畑2)。邸(的（R5);
[0027] R2选自由W下组成的组出及C1 3烷基； 阳0測 R3选自由W下组成的组：-邸2-及-邸(邸3)-;
[0029] R4选自由W下组成的组出及C1 3烷基；
[0030] R5选自由W下组成的组：-〇H及-(0CH2炒)q-OH;
[0031] m为 0、1、2 或 3;
[0032] n为 1 至 50 ;
[0033] P为 0、1、2 或 3;且
[0034] q为 1 至 50。
[0035] 优选地，R2及R4两者均为H。乙氧基化伯径基通常被优选用于最大化在墨水载剂 中的溶解度。
[0036] 优选地，R3为CH2,W使该烘属化合物为乙氧基化衍生物。
[0037] 优选地，Ri为-畑2)。邸棘）（R5)。因此，该烘属化合物通常为单乙氧基化或双乙氧 基化二醇。优选地，R5为-(〇CH2CH2)q-〇HW最大化该烘属化合物在墨水载剂中的溶剂化特 征。 阳03引优选地，m及P两者均为0。
[0039] 优选地，n为1至5且q为1至5。优选地，n及q两者均为1。
[0040] 通常，烷氧基化（例如乙氧基化）程度可被改变调节"该烘属化合物的溶解度 及其它特征（例如保湿性化umectancy))。例如，乙氧基化程度可根据特定打印头、墨水载 剂或打印媒介而调节。本领域技术人员例如从Surfynol?系列的表面活性剂熟悉具有不同 乙氧基化程度的化合物。
[0041] 优选地，该烘属化合物具有式度）：
[0042]
阳0创 其中：
[0044] R6选自由W下组成的组：-CH20H及-邸2 (0邸2邸2) -0H。
[0045] 如下文讨论，乙氧基化下烘二醇衍生物已证明在改善打印头寿命中特别有效。该 烘属化合物可为单乙氧基化下烘二醇衍生物、双乙氧基化下烘二醇衍生物或其混合物。本 发明中所使用的优选的烘属化合物为1，4-双（2-径基乙氧基）-2-下烘）。
[0046]