特許 6554170 プリントヘッドの寿命を向上させるためのインク添加剤の組合せ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6554170

(24)【登録日】2019年7月12日

(45)【発行日】2019年7月31日

(54)【発明の名称】プリントヘッドの寿命を向上させるためのインク添加剤の組合せ

(51)【国際特許分類】

   C09D 11/38 20140101AFI20190722BHJP

   B41M 5/00 20060101ALI20190722BHJP

   B41J 2/01 20060101ALI20190722BHJP

   B41J 2/14 20060101ALI20190722BHJP

【ＦＩ】

   C09D11/38

   B41M5/00 120

   B41J2/01 501

   B41J2/14 205

   B41J2/14 613

【請求項の数】14

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2017-526535(P2017-526535)

(86)(22)【出願日】2015年10月21日

(65)【公表番号】特表2018-502940(P2018-502940A)

(43)【公表日】2018年2月1日

(86)【国際出願番号】EP2015074423

(87)【国際公開番号】WO2016078859

(87)【国際公開日】20160526

【審査請求日】2018年5月16日

(31)【優先権主張番号】62/081,713

(32)【優先日】2014年11月19日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】62/138,591

(32)【優先日】2015年3月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】512193425

【氏名又は名称】メムジェット テクノロジー リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001302

【氏名又は名称】特許業務法人北青山インターナショナル

(72)【発明者】

【氏名】チヴォル，デイヴィッド

(72)【発明者】

【氏名】フィールダー，サイモン

(72)【発明者】

【氏名】ジモナ，ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】バートン，クリストファー

(72)【発明者】

【氏名】プラシャ，ジョグナンダン

(72)【発明者】

【氏名】シェパード，ミシェル

(72)【発明者】

【氏名】ブレイク，イアン

(72)【発明者】

【氏名】マイオース，リチャード

(72)【発明者】

【氏名】グラッシー，リューク

【審査官】 櫛引 智子

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０６４９５２４３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００３／０１１６０６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００１−１８７８４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０１７６３６８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１９８２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１７３６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０２８５２８７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００２−３１７１３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０９Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水性系インクビヒクルと、
着色剤と、
グリセロールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート、エリトリトールエトキシレート、エリトリトールプロポキシレート、アラビトールエトキシレート、アラビトールプロポキシレート、マンニトールエトキシレート、マンニトールプロポキシレート、トリメチロールプロパンエトキシレート、トリメチロールプロパンプロポキシレート、ペンタエリトリトールエトキシレート、ペンタエリトリトールプロポキシレート、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンエトキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンプロポキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシド、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシドエトキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシドプロポキシレート、トリエタノールアミン、トリエタノールアミンエトキシレート、トリエタノールアミンプロポキシレート、エチレンジアミンエトキシレート、およびエチレンジアミンプロポキシレートからなる群から選択される第１の有機化合物を含むコゲーション防止添加剤と、
式（Ｂ）：
Ｒ^１−Ｃ≡Ｃ−（ＣＨ_２）_ｍＣＨ（Ｒ^２）−（ＯＣＨ_２Ｒ^３）_ｎ−ＯＨ （Ｂ）
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、Ｃ_１〜３アルキル、−（ＣＨ_２）_ｐＣＨ（Ｒ^４）（Ｒ^５）、および−（Ｃ≡Ｃ）−（ＣＨ_２）_ｐＣＨ（Ｒ^４）（Ｒ^５）からなる群から選択され、
Ｒ^２は、ＨおよびＣ_１〜３アルキルからなる群から選択され、
Ｒ^３は、−ＣＨ_２−および−ＣＨ（ＣＨ_３）−からなる群から選択され、
Ｒ^４は、ＨおよびＣ_１〜３アルキルからなる群から選択され、
Ｒ^５は、Ｈ、Ｃ_１〜３アルキル、−ＯＨ、および−（ＯＣＨ_２Ｒ^３）_ｑ−ＯＨからなる群から選択され、
ｍは、０、１、２、または３であり、
ｐは、０、１、２、または３であり、
ｎは、０または１〜５０の範囲内の整数であり、かつ
ｑは、１〜５０の範囲内の整数である）
で示されるアセチレン性化合物である第２の有機化合物を含む腐食防止添加剤と、
を含み、
前記第１および第２の有機化合物が互いと異なり、
前記腐食防止添加剤が１〜５ｗｔ．％の範囲内の量で存在し、
前記コゲーション防止添加剤と前記腐食防止添加剤とを組み合わせた量が１〜１０ｗｔ．％の範囲内であり、かつ
前記腐食防止添加剤と前記コゲーション防止添加剤との比が１：５〜５：１の範囲内であることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項2】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記コゲーション防止添加剤が、グリセロールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート、ポリエチレングリコール、およびトリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンからなる群から選択されることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項3】

請求項２に記載のインクジェットインクにおいて、前記コゲーション防止添加剤が、式（Ａ）：

（式中、
Ｒ^ｘ、Ｒ^ｙ、およびＲ^ｚは、水素およびメチルからなる群から独立して選択され、かつ
ｘ、ｙ、およびｚは、それぞれ、１〜５０の範囲内の整数である）
で示されるアルコキシル化グリセロール化合物であることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項4】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記水性系インクビヒクルが水と１種以上の共溶媒とを含むことを特徴とするインクジェットインク。

【請求項5】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記１種以上の共溶媒が、スルホラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリセロール、１，３−プロパンジオール、２−ピロリドン、およびＮ−メチル−２−ピロリドンからなる群から選択されることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項6】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記水性系インクビヒクルが１種以上の界面活性剤を含むことを特徴とするインクジェットインク。

【請求項7】

請求項３に記載のインクジェットインクにおいて、式（Ａ）で示されるアルコキシル化グリセロール化合物が０．５〜５ｗｔ．％の範囲内の量で存在することを特徴とするインクジェットインク。

【請求項8】

請求項３に記載のインクジェットインクにおいて、前記腐食防止添加剤の量が、式（Ａ）で示されるアルコキシル化グリセロール化合物の量の少なくとも１．５倍であることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項9】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記着色剤が染料および顔料からなる群から選択されることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項10】

請求項３に記載のインクジェットインクにおいて、Ｒ^ｘ、Ｒ^ｙ、およびＲ^ｚがそれぞれ水素であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝３〜３０であることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項11】

請求項１に記載のインクジェットインクにおいて、前記腐食防止添加剤が式（Ｃ）：
Ｒ^６−Ｃ≡Ｃ−（ＣＨ_２）（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ＯＨ （Ｃ）
（式中、
Ｒ^６は、−ＣＨ_２ＯＨおよび−ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）−ＯＨからなる群から選択される）
で示されることを特徴とするインクジェットインク。

【請求項12】

プリントの方法において、
請求項１に記載のインクをプリントヘッドのノズルチャンバーに供給する工程であって、各ノズルチャンバーが前記インクに接触した関連アクチュエーターを有する、工程と、
前記アクチュエーターの１つ以上を作動させて前記プリントヘッドからインクを吐出する工程と、
を含むことを特徴とする、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法において、各アクチュエーターが非被覆抵抗ヒーターエレメントを含むことを特徴とする方法。

【請求項14】

請求項１３に記載の方法において、前記ヒーターエレメントが、
チタン合金、
窒化チタン、および
チタン合金の窒化物
からなる群から選択される材料を含むことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はインクジェットインクに関する。それは、主に、プリントヘッドとくに本出願人のＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドの寿命を向上させるために開発されてきた。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、媒体幅全体に延在する固定Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドを利用する多くの高速インクジェットプリンターを開発してきた。これとは対照的に、実質的にすべての他の型のインクジェットプリンターは、媒体幅全体を横切る走査プリントヘッドを利用する。

【0003】

高速ページ幅プリンティングは、必然的に、従来型のインクジェットプリントヘッドと比較してプリントヘッドの設計にさらなる要求を突きつける。ノズルデバイスは、自己冷却設計、高いインク補充速度、および高い熱効率を有していなければならない。この目的のために、本出願人は、サスペンド抵抗ヒーターエレメントを有するもの（たとえば、米国特許第６，７５５，５０９号明細書、米国特許第７，２４６，８８６号明細書、米国特許第７，４０１，９１０号明細書、および米国特許第７，６５８，９７７号明細書（それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のもの）ならびに埋込み（「結合」）抵抗ヒーターエレメントを有するもの（たとえば、米国特許第７，３７７，６２３号明細書、米国特許第７，４３１，４３１号明細書、米国特許出願公開第２００６／２５０４５３号明細書、および米国特許第７，４９１，９１１号明細書（それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のもの）をはじめとする一連の熱バブル形成プリントヘッドを開発してきた。

【0004】

サスペンドヒーターエレメントを有するノズルデバイスは、ヒーターエレメントからインクへの効率的熱伝達および自己冷却特性の利点を提供する。しかしながら、サスペンドヒーターエレメントが典型的にはその結合カウンターパートほどロバストでないので、プリントヘッドの寿命が比較的短いという欠点を抱えている。

【0005】

プリントヘッドの寿命を向上させる一方法は、ヒーターエレメントを保護コーティングで被覆することである。たとえば、米国特許第６，７１９，４０６号明細書（本出願人に譲渡された）には、ヒーターエレメントのロバスト性を向上させるとともにプリントヘッドの寿命を向上させるコンフォーマル保護コーティングを有するサスペンドヒーターエレメントが記載されている。しかしながら、保護コーティングはいくつかの理由で望ましくない。すなわち、抵抗ヒーターエレメントから周囲のインクへの熱伝達効率を低下させるので、結果的に、自己冷却特性に影響を及ぼすとともにさらなるＭＥＭＳ製造課題をもたらす。

【0006】

したがって、一般に、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドでは非被覆（「ネイキッド」）ヒーターエレメントまたは少なくとも非常に薄い（たとえば５０ｎｍ未満の）コーティングを有するヒーターエレメントを利用することが好ましい。ある程度は、ヒーター材料の選択により非被覆ヒーターエレメントの使用の影響を軽減することが可能である。たとえば、米国特許第７，４３１，４３１号明細書には、窒化チタンなどのより従来型の材料と比較して寿命が向上したセルフパッシベート窒化チタンアルミニウムヒーターエレメントの使用が記載されている。それにもかかわらず、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドとくに非被覆ヒーターエレメントを利用するものの寿命を向上させる必要性が依然として存在する。

【0007】

ある特定のインクはヒーターエレメントに対してとくに攻撃的であることが判明した。たとえば、多くの染料系インクはヒーターエレメントを腐食してプリントヘッドの寿命を短くすることが判明した。マルチカラープリントヘッド（たとえばＣＭＹＫ）では、プリントヘッドの寿命は、かなりの程度まで、最も短い寿命を有するカラーチャネルの寿命によって決まる。たとえば、ブラック染料系インクがヒーターエレメントに対してとくに腐食性であることが判明した場合、ブラックカラーチャネルが故障すると、すべての他のカラーチャネルが依然として良好に機能したとしても、プリントヘッドの寿命はブラックチャネルの寿命によって決まるであろう。

【0008】

本発明との関連では、ノズルデバイスの「故障」とは、許容できないプリント品質をもたらす任意の液滴吐出特性の変化を意味する。たとえば、故障は、インクの液滴速度の低下、不十分な液滴の方向性、または非吐出により引き起こされうる。さらに、故障の基準はカラーから異なれば異なりうる。たとえば、ブラックインクはヒトの目にはより見えやすいので（すなわち、ブラックインクはホワイトペーパー上でより高いルミナンスを有するので）、イエローチャネルのプリント品質の低下はブラックチャネルのプリント品質の対応する低下よりも許容しうる。つまり、攻撃的な性質の多くのブラック染料と組み合わせた場合、Ｍｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッドのブラックチャネルは、典型的には、プリントヘッドの寿命に関して制限的なカラーチャネルである。

【0009】

抵抗ヒーターエレメントを利用するプリントヘッドの寿命を向上させることが望ましいであろう。

【0010】

２０１４年６月出願の米国特許出願第１４／３１０，２９８号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）には、プリントヘッドの寿命を向上させるためのエトキシル化ブチン−１，２−ジオールの使用が記載されている。

【0011】

米国特許第５，１８０，４２５号明細書には、プリントヘッドの寿命を向上させるためのエトキシル化グリセロール共溶媒を含む顔料系インク組成物が記載されている。

【0012】

２０１４年３月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９７１，９８５号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）には、プリントヘッドの寿命を向上させるためのある特定の染料と共溶媒との組合せが記載されている。

【発明の概要】

【0013】

第１の態様では、本発明は、
水性系インクビヒクルと、
着色剤と、
−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）−、−（ＣＨ_２ＣＨ（Ｍｅ）Ｏ）−、および−ＣＨ_２ＯＨからなる群から選択される少なくとも３つの部分を有する第１の有機化合物を含むコゲーション防止添加剤と、
少なくとも１つのアセチレン性部分を有する第２の有機化合物を含む腐食防止添加剤であって、アセチレン性部分には第３級α炭素原子も第４級α炭素原子もなんら存在しない、腐食防止添加剤と、
を含むインクジェットインクを提供する。

【0014】

本発明に係るインクジェットインクは、たとえば、コゲーション防止添加剤または腐食防止添加剤のいずれかを単独で含む同等のインクと比較して、プリントヘッドの並外れた寿命を提供する。したがって、２種の化合物はｉｎ ｓｉｔｕで相乗的に挙動することによりサーマルアクチュエーターを保護してその寿命を伸ばすことが、本発明者らにより結論付けられた。さらに、相乗的組合せは、プリントヘッドの目標寿命を達成するのに利用可能な腐食防止剤およびコゲーション防止剤の範囲を拡張する。添加剤の有用な組合せの範囲が拡張されるので、他のインク要件、たとえば、表面張力、粘度、脱水性能などを満たす配合ウィンドウがより広くなる。

【0015】

好ましくは、第１の有機化合物は、少なくとも６個、好ましくは少なくとも９個のエトキシレート基またはプロポキシレート基を有する。最大のエトキシル化度またはプロポキシル化度はとくに限定されるものではないが、第１の有機化合物は５０個までまたは１００個までのエトキシレート基またはプロポキシレート基を有しうる。

【0016】

好ましくは、コゲーション防止添加剤は、グリセロールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート、エリトリトールエトキシレート、エリトリトールプロポキシレート、アラビトールエトキシレート、アラビトールプロポキシレート、マンニトールエトキシレート、マンニトールプロポキシレート、トリメチロールプロパンエトキシレート、トリメチロールプロパンプロポキシレート、ペンタエリトリトールエトキシレート、ペンタエリトリトールプロポキシレート、ポリエチレングリコール（たとえば、ＰＥＧ２００、ＰＥＧ３００、ＰＥＧ４００、ＰＥＧ６００、ＰＥＧ１０００、ＰＥＧ２０００など）、ポリプロピレングリコール、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィン、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンエトキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンプロポキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシド、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシドエトキシレート、トリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンオキシドプロポキシレート、トリエタノールアミン、トリエタノールアミンエトキシレート、トリエタノールアミンプロポキシレート、エチレンジアミンエトキシレート、およびエチレンジアミンプロポキシレートからなる群から選択される。

【0017】

好ましくは、コゲーション防止添加剤は、グリセロールエトキシレート、グリセロールプロポキシレート、ポリエチレングリコール、およびトリス（ヒドロキシメチル）ホスフィンからなる群から選択される。

【0018】

好ましくは、コゲーション防止添加剤は、式（Ａ）：

（式中、
Ｒ^ｘ、Ｒ^ｙ、およびＲ^ｚは、水素およびメチルからなる群から独立して選択され、かつ
ｘ、ｙ、およびｚは、それぞれ、１〜５０の範囲内の整数である）
で示されるアルコキシル化グリセロール化合物である。

【0019】

好ましくは、Ｒ^ｘ、Ｒ^ｙ、およびＲ^ｚは、それぞれ、水素であり、かつｘ＋ｙ＋ｚ＝３〜３０である。式（Ｂ）で示される市販のアルコキシル化グリセロール化合物の好ましい例は、Ｌｉｐｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓから入手可能なＬｉｐｏｎｉｃ（登録商標）ＥＧ−１（当技術分野ではときには「ＬＥＧ−１」としても知られる）である。

【0020】

腐食防止添加剤は、一般に、アセチレン性基には第３級α炭素原子も第４級α炭素原子もなんら存在しないのでほとんどまたはまったく界面活性を有していない。

【0021】

好ましくは、腐食防止添加剤は、式（Ｂ）：
Ｒ^１−Ｃ≡Ｃ−（ＣＨ_２）_ｍＣＨ（Ｒ^２）−（ＯＣＨ_２Ｒ^３）_ｎ−ＯＨ （Ｂ）
（式中、
Ｒ^１は、Ｈ、Ｃ_１〜３アルキル、−（ＣＨ_２）_ｐＣＨ（Ｒ^４）（Ｒ^５）、および−（Ｃ≡Ｃ）−（ＣＨ_２）_ｐＣＨ（Ｒ^４）（Ｒ^５）からなる群から選択され、
Ｒ^２は、ＨおよびＣ_１〜３アルキルからなる群から選択され、
Ｒ^３は、−ＣＨ_２−および−ＣＨ（ＣＨ_３）−からなる群から選択され、
Ｒ^４は、ＨおよびＣ_１〜３アルキルからなる群から選択され、
Ｒ^５は、Ｈ、Ｃ_１〜３アルキル、−ＯＨ、および−（ＯＣＨ_２Ｒ^３）_ｑ−ＯＨからなる群から選択され、
ｍは、０、１、２、または３であり、
ｐは、０、１、２、または３であり、
ｎは、０または１〜５０の範囲内の整数であり、かつ
ｑは、１〜５０の範囲内の整数である）
で示されるアセチレン性化合物である。

【0022】

好ましくは、Ｒ^１は、Ｈ、Ｃ_１〜３アルキル、および−（ＣＨ_２）_ｐＣＨ（Ｒ^４）（Ｒ^５）からなる群から選択され、
好ましくは、Ｒ^５は、−ＯＨおよび−（ＯＣＨ_２Ｒ^３）_ｑ−ＯＨからなる群から選択され、
好ましくは、ｎは、１〜５０の範囲内の整数である。

【0023】

好ましくは、腐食防止添加剤は、式（Ｃ）：
Ｒ^６−Ｃ≡Ｃ−（ＣＨ_２）（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）ＯＨ （Ｃ）
（式中、
Ｒ^６は、−ＣＨ_２ＯＨおよび−ＣＨ_２（ＯＣＨ_２ＣＨ_２）−ＯＨからなる群から選択される）
で示される。

【0024】

式（Ｂ）および（Ｃ）で示される市販のアセチレン性化合物の好ましい例は、体系名１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）−２−ブチンを有するＢｕｔｏｘｙｎｅ（商標）４９７である。

【0025】

好ましくは、水性系インクビヒクルは水と１種以上の共溶媒とを含む。

【0026】

好ましくは、１種以上の共溶媒は、スルホラン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、グリセロール、１，３−プロパンジオール、２−ピロリドン、およびＮ−メチル−２−ピロリドンからなる群から選択される。いくつかの好ましい共溶媒の組合せは、２０１４年３月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９７１，９８５号明細書に記載されている。たとえば、スルホランと高次グリコール（たとえば、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコールなど）とを含む染料系インクは、いくつかの実施形態では利用しうる。

【0027】

好ましくは、水性系インクビヒクルは１種以上の界面活性剤を含む。界面活性剤の選択は、とくに限定されるものではなく、任意の非イオン性、陰イオン性、または陽イオン性の界面活性剤を含みうる。好適な界面活性剤の例は、より詳細に本明細書に記載されている。

【0028】

好ましくは、コゲーション防止添加剤は、０．５〜１０ｗｔ．％、または好ましくは０．５〜５ｗｔ．％、または好ましくは１〜３ｗｔ．％の範囲内の量で存在する。

【0029】

好ましくは、腐食防止添加剤は、０．５〜５ｗｔ．％、または好ましくは１〜５ｗｔ．％、または好ましくは０．５〜３ｗｔ．％の範囲内の量で存在する。

【0030】

好ましくは、腐食防止添加剤とコゲーション防止添加剤との比は１：５〜５：１の範囲内である。

【0031】

いくつかの実施形態では、コゲーション防止添加剤は高粘度を有し、許容可能な閾値を超えてインクの粘度が上昇しないように最小量のコゲーション防止添加剤を利用することが望ましい。好ましくは、コゲーション防止添加剤の量は、インクの粘度増加を最小限に抑えるために２ｗｔ．％以下である。

【0032】

好ましくは、腐食防止添加剤の量は、コゲーション防止添加剤が式（Ａ）で示されるアルコキシル化グリセロール化合物である場合、コゲーション防止添加剤の量よりも多い。好ましくは、腐食防止添加剤の量は、コゲーション防止添加剤が式（Ａ）で示されるアルコキシル化グリセロール化合物である場合、コゲーション防止添加剤の量の少なくとも１．５倍または少なくとも２倍である。腐食防止添加剤の相対量を多くすると、プリントヘッドの最適寿命を提供することが示された。

【0033】

好ましくは、コゲーション防止添加剤と腐食防止添加剤とを組み合わせた量は、１〜１０ｗｔ．％または１〜５ｗｔ．％の範囲内である。プリントヘッドの寿命の有意な向上をもたらすのに必要とされる添加剤の全量が比較的少ないことは、本発明の利点である。したがって、これらの添加剤を使用しても、良好な液滴吐出性能、迅速なノズルチャンバー補充、効率的なプリントヘッドプライミングなどに必要とされるインク特性の全体的バランスに深刻な影響を及ぼさない。

【0034】

着色剤のタイプはとくに限定されるものではなく、染料であっても顔料であってもよい。本発明の有効性は、さまざまな着色インクの範囲により実証された。好適な着色剤の例は、より詳細に本明細書に記載されている。

【0035】

米国特許出願第１４／３１０，２９８号明細書に記載されるように、アセチレン性腐食防止添加剤はほとんどまたはまったく界面活性を有していないので、インクの表面張力に及ぼす影響は最小限に抑えられる。したがって、このアセチレン性化合物を添加しても、インクの性質の全体的バランスに及ぼす影響は最小限に抑えられるので、ある特定の表面張力および粘度のパラメーターの範囲内でインクを配合する場合にとくに有利である。

【0036】

第２の態様では、
以上に記載のインクをプリントヘッドのノズルチャンバーに供給する工程であって、各ノズルチャンバーがインクに接触した関連アクチュエーターを有する、工程と、
アクチュエーターの１つ以上を作動させてプリントヘッドからインクを吐出する工程と、
を含む、インクジェットプリントヘッドの寿命を向上させる方法が提供される。

【0037】

好ましくは、各アクチュエーターは抵抗ヒーターエレメントを含む。

【0038】

好ましくは、ヒーターエレメントは被覆されていない。

【0039】

好ましくは、ヒーターエレメントは、チタン合金（たとえば、ＴｉＡｌ合金）、窒化チタン、およびチタン合金の窒化物（たとえば、窒化チタンアルミニウム）からなる群から選択される材料を含む。

【0040】

好ましくは、プリントヘッドの各アクチュエーターは、少なくとも１．５億回の吐出、好ましくは少なくとも２億回の吐出、好ましくは少なくとも３億回の吐出、または好ましくは少なくとも４億回の吐出の寿命を有する。

【0041】

第３の態様では、
複数のノズルチャンバーを有するインクジェットプリントヘッドであって、各ノズルチャンバーが接触インクに対する関連アクチュエーターを有する、インクジェットプリントヘッドと、
ノズルチャンバーに流体連通するインクリザーバーであって、以上に記載のインクを含有するインクリザーバーと、
を含むインクジェットプリンターが提供される。

【0042】

第２および第３の態様の好ましい実施形態は以上から自明であろう。好ましい実施形態は、記載される場合、本発明のいずれかの特定の態様に限定することを意図するものではない。

【図面の簡単な説明】

【0043】

次に、単なる例にすぎないが、添付の図面を参照しながら本発明の種々の実施形態を説明する。

【0044】

【図1】図１は、サーマルインクジェットプリントヘッドの一部の斜視図である。

【図2】図２は、図１に示されるノズルアセンブリーの１つの側面図である。

【図3】図３は、図２に示されるノズルアセンブリーの斜視図である。

【図4】図４は、サーマルインクジェットプリントエンジンの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0045】

本発明者らは、インク配合物中の種々の添加剤を調べることによりプリントヘッドの寿命を向上させるという問題の解決策を探求してきた。以上で事前に示したように、プリントヘッドの設計のいかなる変更も回避できる可能性があるので、インク配合物はプリントヘッドの寿命を向上させるという問題の魅力的な解決策である。

【0046】

驚くべきことに、以上に規定したように水性系インクジェットインク組成物でコゲーション防止添加剤と腐食防止添加剤とを組み合わせることにより、プリントヘッドの寿命の並外れた向上が達成されたことが判明した。重要なこととして、この向上は、インク組成物に添加した場合、いずれかの添加剤単独で達成されたいずれの向上も上回る。したがって、コゲーション防止化合物と腐食防止化合物との間に相乗効果が存在すると結論付けられた。この相乗作用は、これまで先行技術にはどこにも提案されていない。この相乗効果を裏付ける実験観測は、より詳細に以下に記載されている。

【0047】

着色剤
本発明で利用されるインクは、染料系であっても顔料系であってもよい。

【0048】

インクジェット染料は当業者に周知であり、本発明は特定の型の染料になんら限定されるものではない。例として、本発明で使用するのに好適な染料としては、アゾ染料（たとえばフードブラック２）、金属錯体染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カルボニウム染料、キノン−イミン染料、キサンテン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料（ナフタロシアニン染料を含む）、および金属フタロシアニン染料（金属ナフタロシアニン染料を含む）、たとえば、米国特許第７，１４８，３４５号明細書に記載のもの（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）が挙げられる。

【0049】

好適な染料の例としては、ＣＩダイレクトブラック４、９、１１、１７、１９、２２、３２、８０、１５１、１５４、１６８、１７１、１９４、および１９５、ＣＩダイレクトブルー１、２、６、８、２２、３４、７０、７１、７６、７８、８６、１４２、１９９、２００、２０１、２０２、２０３、２０７、２１８、２３６、および２８７、ＣＩダイレクトレッド１、２、４、８、９、１１、１３、１５、２０、２８、３１、３３、３７、３９、５１、５９、６２、６３、７３、７５、８０、８１、８３、８７、９０、９４、９５、９９、１０１、１１０、１８９、２２５、および２２７、ＣＩダイレクトイエロー１、２、４、８、１１、１２、２６、２７、２８、３３、３４、４１、４４、４８、８６、８７、８８、１３２、１３５、１４２、および１４４、ＣＩフードブラック１および２、ＣＩアシッドブラック１、２、７、１６、２４、２６、２８、３１、４８、５２、６３、１０７、１１２、１１８、１１９、１２１、１７２、１９４、および２０８、ＣＩアシッドブルー１、７、９、１５、２２、２３、２７、２９、４０、４３、５５、５９、６２、７８、８０、８１、９０、１０２、１０４、１１１、１８５、および２５４、ＣＩアシッドイエロー１、３、４、７、１１、１２、１３、１４、１９、２３、２５、３４、３８、４１、４２、４４、５３、５５、６１、７１、７６、および７９、ＣＩリアクティブブルー１、２、３、４、５、６、７、８、９、１３、１４、１５、１７、１８、１９、２０、２１、２５、２６、２７、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３７、３８、３９、４０、４１、４３、４４、および４６、ＣＩリアクティブレッド１、２、３、４、５、６、７、８、１１、１２、１３、１５、１６、１７、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２８、２９、３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４９、５０、５８、５９、６３、６４、および１８０、ＣＩリアクティブイエロー１、２、３、４、６、７、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、２２、２３、２４、２５、２６、２７、３７、および４２、ＣＩリアクティブブラック１、３、４、５、６、８、９、１０、１２、１３、１４および１８の、Ｐｒｏ−Ｊｅｔ（登録商標）ファーストシアン２（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ）、Ｐｒｏ−Ｊｅｔ（登録商標）ファーストマゼンタ２（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ）、Ｐｒｏ−Ｊｅｔ（登録商標）ファーストイエロー２（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ）、およびＰｒｏ−Ｊｅｔ（登録商標）ファーストブラック２（Ｆｕｊｉｆｉｌｍ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｃｏｌｏｒａｎｔｓ）が挙げられる。

【0050】

２０１４年３月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９７１，９８５号明細書に記載されるジスアゾ染料は、本発明のいくつかの実施形態では利用しうる。
一般に、かかる染料は、式：

（式中、
Ａは、−ＳＯ_３Ｍ、ニトロ、カルボキシル、ハロゲン、ヒドロキシル、アミノ、Ｃ_１〜４アルキルアミノ、Ｃ_１〜４アルコキシ、Ｃ_１〜４アルキル、Ｃ_１〜４ハロアルキル、シアノ、スルホンアミド、カルバモイル、Ｃ_１〜４アルキルアミド、およびＣ_１〜４アルコキシカルボニルからなる群から選択される０、１、２、３、４、または５個の置換基を有するＣ_６〜１４アリール基であり、Ｂは、−ＳＯ_３Ｍ、ニトロ、カルボキシル、ハロゲン、ヒドロキシル、アミノ、Ｃ_１〜４アルキルアミノ、Ｃ_１〜４アルコキシ、Ｃ_１〜４アルキル、Ｃ_１〜４ハロアルキル、シアノ、スルホンアミド、カルバモイル、Ｃ_１〜４アルキルアミド、およびＣ_１〜４アルコキシカルボニルからなる群から選択される０、１、２、３、４、または５個の置換基を有するＣ_６〜１４アリール基であり、各Ｍは、水素、リチウム、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、および第４級アンモニウムからなる群から独立して選択され、かつ式（Ｉ）で示される染料は、式−ＳＯ_３Ｍで示される少なくとも３個の基を含む）
で示される。

【0051】

好ましくは、Ａは、−ＳＯ_３Ｍ、ニトロ、カルボキシル、ハロゲン、ヒドロキシル、アミノ、Ｃ_１〜４アルコキシ、およびＣ_１〜４アルキルからなる群から選択される１、２、または３個の置換基を有するフェニル基またはナフチル基であり、かつＢは、−ＳＯ３Ｍ、ニトロ、カルボキシル、ハロゲン、ヒドロキシル、アミノ、Ｃ_１〜４アルコキシ、およびＣ_１〜４アルキルからなる群から選択される１、２、または３個の置換基を有するフェニル基またはナフチル基である。

【0052】

本発明で使用するのに好適な従来の顔料は、無機顔料であっても有機顔料であってもよい。従来の顔料の例は、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、チタンコバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、ジケトピロロ−ピロール、アントラキノン、ベンゾイミダゾロン、アントラピリミジン、アゾ顔料、フタロシアニン顔料（ナフトロシアニン顔料を含めて）、キナクリドン顔料、イソインドリノン顔料、ジオキサジン顔料、インダントレン顔料、ペリレン顔料、ペリノン顔料、チオインジゴ顔料、キノフタロン顔料、および金属錯体顔料である。

【0053】

好適な顔料の例としては、シアンＣＯＪ４５０（Ｃａｂｏｔ）、Ｄ７１Ｃ、およびＤ７５Ｃ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）、マゼンタＣＯＪ４６５（Ｃａｂｏｔ）、Ｄ７１Ｍ、Ｄ７５Ｍ、Ｄ７１ＰＶ１９（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）、ＨｏｓｔａｊｅｔマゼンタＥ−ＰＴ ＶＰ２６９０およびＨｏｓｔａｊｅｔマゼンタＥ５Ｂ−ＰＴ ＶＰ３５６５（Ｃｌａｒｉａｎｔ）、イエローＣＯＪ２７０およびＣＯＪ４７０（Ｃａｂｏｔ）、またはＤ７１Ｙ、Ｄ７１Ｙ１５５、Ｄ７５Ｙ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）、およびＨｏｓｔａｊｅｔイエロー４Ｇ−ＰＴ ＶＰ２６６９（Ｃｌａｒｉａｎｔ）、ブラックＣＷ１、ＣＷ２、ＣＷ３（Ｏｒｉｅｎｔ）またはＣＯＪ２００、ＣＯＪ３００、ＣＯＪ４００（Ｃａｂｏｔ）またはＳＤＰ１０００、ＳＤＰ２０００（Ｓｅｎｓｉｅｎｔ）、またはＤ７１Ｋ、Ｄ７５Ｋ、Ｄ７７Ｋ、Ｄ８０Ｋ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）およびＨｏｓｔａｊｅｔブラックのＯ−ＰＴ（Ｃｌａｒｉａｎｔ）、レッドＤ７１Ｒ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）、ブルーＤ７１Ｂ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ）が挙げられる。

【0054】

顔料は、表面改質顔料などの自己分散性顔料でありうる。表面改質は、陰イオン性基、陽イオン性基、または顔料表面の直接改質によるものでありうる。典型的な表面改質基は、カルボキシレート基およびスルホネート基である。しかしながら、陰イオン性ホスフェート基や陽イオン性アンモニウム基などの他の表面改質基もまた、使用しうる。

【0055】

好適な水性の表面改質顔料ディスパージョンの具体例は、Ｓｅｎｓｉｊｅｔ（登録商標）ブラックＳＤＰ２０００およびＳＤＰ１００（Ｓｅｎｓｉｅｎｔ Ｃｏｌｏｒｓ Ｉｎｃ．から入手可能）、ならびにＣＡＢ−Ｏ−ＪＥＴ（登録商標）２００、３００、２５０Ｃ、２６０Ｍ、および２７０Ｙ（Ｃａｂｏｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手可能）である。

【0056】

インクジェットインク中の顔料粒子の平均粒子サイズは、任意選択的に５０〜５００ｎｍの範囲内である。

【0057】

顔料および染料は、単独またはそれらの２種以上の組合せのいずれかでインクジェットインクで使用しうる。

【0058】

インクビヒクル
本発明で使用されるインクビヒクルは、典型的には、少なくとも４０ｗｔ％の水、少なくとも５０ｗｔ％の水、または少なくとも６０ｗｔ％の水を含む従来の水性インクビヒクルである。通常、インクジェットインク中に存在する水の量は、４０ｗｔ％〜９０ｗｔ％または任意選択的に５０ｗｔ％〜７０ｗｔ％の範囲内である。

【0059】

インクビヒクルは、１種以上の共溶媒（保湿剤、浸透剤、湿潤剤などを含む）、界面活性剤、殺生物剤、金属イオン封鎖剤、ｐＨ調整剤、粘度調整剤などを含みうる。

【0060】

共溶媒は、典型的には水溶性有機溶媒である。好適な水溶性有機溶媒としては、Ｃ_１〜４アルキルアルコール、たとえば、エタノール、メタノール、ブタノール、プロパノール、２−プロパノールなど、グリコール、たとえば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ペンタエチレングリコールなど、グリコールエーテル、たとえば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルなど、ホルムアミド、アセトアミド、ジメチルスルホキシド、ソルビトール、ソルビタン、グリセロールモノアセテート、グリセロールジアセテート、グリセロールトリアセテート、およびスルホラン、またはそれらの組合せが挙げられる。

【0061】

共溶媒として使用しうる他の有用な水溶性有機溶媒としては、極性溶媒、たとえば、２−ピロリドン、Ｎ−メチルピロリドン、ε−カプロラクタム、ジメチルスルホキシド、モルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン、およびそれらの組合せが挙げられる。

【0062】

グリコール化合物のほかに、インクジェットインクは、インク組成物に保水性および湿潤性を付与するための湿潤剤または保湿剤として機能可能な他の高沸点水溶性有機溶媒を共溶媒として含有しうる。高沸点水溶性有機溶媒の例は、２−ブテン−１，４−ジオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルグリコール、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、トリプロピレングリコール、２０００以下の分子量を有するポリエチレングリコール、１，３−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール、イソブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、グリセロール、トリメチロールプロパン、エリトリトール、ペンタエリトリトール，およびそれらの組合せである。

【0063】

他の好適な湿潤剤または保湿剤としては、糖（単糖、オリゴ糖、および多糖を含む）およびそれらの誘導体（たとえば、マルチトール、ソルビトール、キシリトール、ヒアルロン酸塩、アルドン酸、ウロン酸など）が挙げられる。

【0064】

インクジェットインクはまた、記録媒体中への水性インクの浸透を加速のための浸透剤を共溶媒の１つとして含有うる。好適な浸透剤としては、多価アルコールアルキルエーテル（グリコールエーテル）および／または１，２−アルキルジオールが挙げられる。好適な多価アルコールアルキルエーテルの例は、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、エチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、エチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、トリエチレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、エチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、１−メチル−１−メトキシブタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｔ−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−ｎ−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノ−イソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテル、およびジプロピレングリコールモノ−ｎ−ブチルエーテルである。好適な１，２−アルキルジオールの例は、１，２−ペンタンジオールおよび１，２−ヘキサンジオールである。浸透剤はまた、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオールなどの直鎖状炭化水素ジオールからも選択しうる。グリセロールはまた、浸透剤としても使用しうる。

【0065】

典型的には、インク中に存在する共溶媒の全量は、約１０ｗｔ％〜６０ｗｔ％、または任意選択的に１５ｗｔ％〜５０ｗｔ％の範囲内である。

【0066】

インクジェットインクはまた、１種以上の界面活性剤、たとえば、陰イオン性界面活性剤、双性イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、またはそれらの混合物を含有しうる。有用な陰イオン性界面活性剤としては、スルホン酸型、たとえば、アルカンスルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸、アシルメチルタウリン、およびジアルキルスルホコハク酸、アルキル硫酸エステル塩、硫酸化油、硫酸化オレフィン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩、カルボン酸型、たとえば、脂肪酸塩およびアルキルサルコシン塩、ならびにリン酸エステル型、たとえば、アルキルリン酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル塩、およびグリセロリン酸エステル塩が挙げられる。陰イオン性界面活性剤の具体例は、ナトリウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムラウレート、およびポリオキシエチレンアルキルエーテルスルフェートアンモニウム塩である。

【0067】

双性イオン性界面活性剤の例としては、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクチルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ドデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−テトラデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−ヘキサデシルアミンオキシド、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−オクタデシルアミンオキシド、およびＮ（Ｎ−ジメチル−Ｎ−（Ｚ−９−オクタデセニル）−Ｎ−アミンオキシド）が挙げられる。

【0068】

非イオン性界面活性剤の例としては、エチレンオキシド付加体型、たとえば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、およびポリオキシエチレンアルキルアミド、ポリオールエステル型、たとえば、グリセロールアルキルエステル、ソルビタンアルキルエステル、および糖アルキルエステル、ポリエーテル型、たとえば、多価アルコールアルキルエーテル、ならびにアルカノールアミド型、たとえば、アルカノールアミン脂肪酸アミドが挙げられる。非イオン性界面活性剤の具体例は、エーテル、たとえば、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、およびポリオキシアルキレンアルキルエーテル（たとえば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル）、ならびにエステル、たとえば、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレンオレエートエステル、ポリオキシエチレンジステアレート、ソルビタンラウレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノオレエート、ソルビタンセスキオレエート、ポリオキシエチレンモノオレエート、およびポリオキシエチレンステアレートである。

【0069】

アセチレングリコール界面活性剤、たとえば、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、エトキシル化２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、３，６−ジメチル−４−オクチン−３，６−ジオール、または３，５−ジメチル−１−ヘキシン−３−オールを使用することも可能である。本発明で使用しうる非イオン性界面活性剤の具体例は、Ｓｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４６５およびＳｕｒｆｙｎｏｌ（登録商標）４４０（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃから入手可能）である。

【0070】

界面活性剤は、典型的には、０．０５ｗｔ．％〜２ｗｔ％または０．１〜１ｗｔ．％の範囲内の量で水性インクジェットインク中に存在する。

【0071】

水性インクジェットインクはまた、ｐＨ調整剤または緩衝剤、たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸リチウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸リチウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、シュウ酸ナトリウム、シュウ酸カリウム、シュウ酸リチウム、ホウ酸ナトリウム、四ホウ酸ナトリウム、フタル酸水素カリウム、および酒石酸水素カリウム、アンモニア、ならびにアミン、たとえば、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリス（ヒドロキシメチル）アミノメタン塩酸塩、トリエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ブチルジエタノールアミン、モルホリン、プロパノールアミン、４−モルホリンエタンスルホン酸、および４−モルホリンプロパンスルホン酸（「ＭＯＰＳ」）を含みうる。ｐＨ調整剤の量は、存在する場合、典型的には０．０１〜２ｗｔ．％または０．０５〜１ｗｔ．％の範囲内である。本発明で使用されるインクジェットインクは一般にアルカリ性である。

【0072】

水性インクジェットインクはまた、殺生物剤、たとえば、安息香酸、ジクロロフェン、ヘキサクロロフェン、ソルビン酸、ヒドロキシ安息香酸のエステル、ナトリウムデヒドロアセテート、１，２−ベンチアゾリン−３−オン（Ａｒｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能な「Ｐｒｏｘｅｌ（登録商標）ＧＸＬ」）、３，４−イソチアゾリン−３−オン、または４，４−ジメチルオキサゾリジンを含みうる。殺生物剤の量は、存在する場合、典型的には０．０１〜２ｗｔ．％または０．０５〜１ｗｔ．％の範囲内である。

【0073】

水性インクジェットインクはまた、金属イオン封鎖剤、たとえば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を含有しうる。

【0074】

インクジェットプリントヘッド
本発明に係るインクは、主にサーマルインクジェットプリントヘッドに関連した使用に供されるが、他の型のプリントヘッド、とりわけ、アクチュエーターがインクに接触するものにも使用しうる。完全性を期すために、次に、米国特許第７，３０３，９３０号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載される本出願人のサーマルインクジェットプリントヘッドの１つの簡単な説明をたどる。

【0075】

図１を参照すると、複数のノズルアセンブリーを含むプリントヘッドの一部が示されている。図２および３は、これらのノズルアセンブリーの１つを側断面図および破断斜視図で示している。

【0076】

各ノズルアセンブリーは、シリコンウエハ基材２上にＭＥＭＳ製造技術により形成されたノズルチャンバー２４を含む。ノズルチャンバー２４は、ルーフ２１と、ルーフ２１からシリコン基材２まで延在するサイドウォール２２と、により規定される。図１に示されるように、各ルーフは、プリントヘッドの吐出面を横切って延在するノズルプレート５６の一部により規定される。ノズルプレート５６およびサイドウォール２２は、ＭＥＭＳ製造時にフォトレジストの犠牲足場を覆うようにＰＥＣＶＤにより堆積された同一の材料で形成される。典型的には、ノズルプレート５６およびサイドウォール２１は、二酸化ケイ素や窒化ケイ素などのセラミック材料で形成される。これらの硬質材料は、プリントヘッドのロバスト性に関して優れた性質を有し、それらが本質的に親水性であることは、毛管作用によりノズルチャンバー２４にインクを供給するうえで有利である。

【0077】

ノズルチャンバー２４の細部に戻ると、ノズル開口２６は各ノズルチャンバー２４のルーフ内に規定されていることが分かるであろう。各ノズル開口２６は一般に楕円形であり、関連ノズルリム２５を有する。ノズルリム２５は、プリント時に液滴の方向性を支援し、さらには少なくともある程度までノズル開口２６からのインクのフラッディングを低減する。ノズルチャンバー２４からインクを吐出するためのアクチュエーターは、ノズル開口２６の下に位置決めされかつピット８を横切ってサスペンドされたヒーターエレメント２９である。電流は、基材２の下側ＣＭＯＳ層の駆動回路に接続された電極９を介してヒーターエレメント２９に供給される。電流がヒーターエレメント２９を流れると周囲のインクが急速に過熱されてガスバブルが生成されるので、ノズル開口２６を介してインクが押し出される。ヒーターエレメント２９をサスペンドすることにより、ノズルチャンバー２４のプライミング時にインク内に完全に浸漬される。こうすると、より少ない熱が下側基材２中に散逸し、より多くの入力エネルギーがバブル生成に使用されるので、プリントヘッドの効率を向上する。典型的には、ヒーターエレメントは、金属または伝導性セラミック材料を含む。好適な材料の例としては、窒化チタン、窒化チタンアルミニウム、およびチタンアルミニウム合金が挙げられる。

【0078】

図１で最も明確に分かるように、ノズルは、列をなして配置され、列に沿って長手方向に延在するインク供給チャネル２７は、列の各ノズルにインクを供給する。インク供給チャネル２７は、各ノズルに対してインク入口通路１５にインクを送り、インク導管２３を介してノズル開口２６の側方からノズルチャンバー２４にインクを供給する。

【0079】

かかるプリントヘッドを製造するためのＭＥＭＳ製造プロセスは、米国特許第７，３０３，９３０号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に詳細に記載されている。

【0080】

サスペンドヒーターエレメントを有するプリントヘッドの動作は、本出願人の米国特許第７，２７８，７１７号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に詳細に記載されている。

【0081】

本出願人はまた、埋込みヒーターエレメントを有する熱バブル形成インクジェットプリントヘッドを記載してきた。かかるプリントヘッドは、たとえば、米国特許第７，２４６，８７６号明細書および米国特許出願公開第２００６／０２５０４５３号明細書（それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。

【0082】

本発明のインクジェットインクは、以上に記載のように、本出願人のサーマルインクジェットプリントヘッドと組み合わせて最適に機能する。しかしながら、その使用は本出願人の熱プリントヘッドに限定されるものではない。本明細書に記載のインクは、他の型の熱バブル形成インクジェットプリントヘッド、圧電プリントヘッド、およびサーマルベンドアクチュエートプリントヘッド（たとえば、米国特許第７，９２６，９１５号明細書、米国特許第７，６６９，９６７号明細書、および米国特許出願公開第２０１１／００５０８０６号明細書（それらの内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のもの）などで使用しうる。

【0083】

完全性を期すために、本出願人のサーマルインクジェットプリントヘッドが組み込まれたインクジェットプリンターは、たとえば、米国特許第７，２０１，４６８号明細書、米国特許第７，３６０，８６１号明細書、米国特許第７，３８０，９１０号明細書、および米国特許第７，３５７，４９６号明細書（それらのそれぞれの内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されている。

【0084】

図４は、本出願人の米国特許第８，０６６，３５９号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるサーマルインクジェットプリンター用のプリントエンジン１０３を示している。プリントエンジン１０３は、ページ幅プリントヘッドを含む取外し可能なプリントカートリッジ１０２と、ユーザーが交換可能なインクカートリッジ１２８のバンクと、を含む。各カラーチャネルは、典型的には、プリントヘッドに供給されるインクの静水圧を調整するために、それ自体のインクリザーバー１２８と、対応する圧力調整チャンバー１０６と、を有する。したがって、プリントエンジン１０３は、５つのインクリザーバー１２８と、５つの対応する圧力調整チャンバー１０６と、を有する。典型的には、この５チャネルプリントエンジン１０３で利用されるインクチャネル（「カラーチャネル」）は、ＣＭＹＫ_１Ｋ_２である。インクチャネル順序は、米国特許出願公開第２０１３／００７００２４号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載されるように、プリントヘッドのノズルプレートにおける好ましいインクカラー混合効果を最適化するように配置しうる。たとえば、シアン（Ｃ）を最も下流に位置決めし、かつイエロー（Ｙ）を最も上流に位置決めする場合、ＹＫ_１ＭＫ_２Ｃのインクチャネル順序を利用しうる。

【0085】

インクカートリッジ１２８の少なくとも１つは、本明細書に記載のインクジェットインクを含みうる。図４には種々のコンポーネント間の流体接続が示されないが、たとえば、米国特許第８，０６６，３５９号明細書（その内容は参照により本明細書に組み込まれる）に記載のフルイディクスシステムに従って好適なホースでこれらの接続を行いうることは分かるであろう。

【実施例】

【0086】

実験の部
以下に記載の方法に従って加速プリントヘッド寿命試験を行った。

【0087】

改変プリンティング装置で操作するために、サスペンド非被覆抵抗ヒーターエレメントを備えたノズルデバイスを有するＭｅｍｊｅｔ（登録商標）プリントヘッド集積回路（ＰＨＩＣ）を個別に取り付けた。インクに暴露されるヒーターエレメント材料は窒化チタンアルミニウムである。

【0088】

１１ｋＨｚの周波数でインクを吐出するようにデバイスを動作させた。アクチュエーションパルス幅を制御して、それ以外は改変されていないプリンターで動作をレプリケートした。テストパターンを周期的にプリントし、目視検査によりデバイスの健全性を決定した。プリント品質が所定の閾値を下回ったら、ＰＨＩＣは、その寿命の終りに達成したとみなして試験を停止する。プリントヘッドの寿命の指標となるように、プリントヘッド故障時の吐出回数を記録した。

【0089】

ブラックインク
表１に記載されるようにブラックインクを配合し、使用前に濾過した（０．２ミクロン）。

【0090】

以上に記載の改変プリンティング装置でブラックインク１および比較ブラックインク２〜４を試験し、標準化プリント品質テストパターンの目視検査により判断してプリントヘッドが故障する前の吐出回数を決定した。これらの加速プリントヘッド寿命試験の結果は表２に示されている。

【0091】

表２から、添加剤を有していないベースラインインク（比較ブラックインク２）は故障前にドロップレットを約１．７億回吐出したことが分かる。これは、２０１４年３月２８日出願の米国仮特許出願第６１／９７１，９８５号明細書で報告された類似のインクの性能と一致している。

【0092】

比較ブラックインク３でエトキシル化グリセロール（「ＬＥＧ−１”）を添加したとき、プリントヘッドの寿命の相対的向上（２．４億回の吐出）が観測された。同様に、比較ブラックインク４でエトキシル化ブチンジオール（Ｂｕｔｏｘｙｎｅ（商標）４９７）を添加したとき、プリントヘッドの寿命の相対的向上（２．６億回の吐出）が観測された。これは、米国特許出願第１４／３１０，２９８号明細書に報告される予想インク性能とほぼ一致している。

【0093】

しかしながら、ブラックインク１でエトキシル化グリセロールおよびエトキシル化ブチンジオールを添加したとき、プリントヘッドの寿命の並外れた向上が観測された。とくに、プリントヘッドの寿命は、両方の添加剤の組合せにより約２．５倍の４．２５億回の吐出に増加した。したがって、添加剤は、ｉｎ ｓｉｔｕで相乗的に挙動することによりプリントヘッドのヒーターエレメントを保護して寿命を向上させると結論付けられた。相乗的挙動は、先行技術からも単独の各添加剤の性能からも予測できなかった。

【0094】

マゼンタインク
表１および２は、一連の同等のブラックインク配合物でプリントヘッド寿命性能の向上に関してエトキシル化グリセロールとエトキシル化ブチンジオールとの相乗効果を実証する。一連のマゼンタインク配合物でプリントヘッドの寿命の最適化を調べた。

【0095】

表３に記載されるようにマゼンタインクを配合し、使用前に濾過した（０．２ミクロン）。

【0096】

以上に記載の改変プリンティング装置でマゼンタインク１〜８および比較マゼンタインク１を試験し、標準化プリント品質テストパターンの目視検査により判断してプリントヘッドが故障する前の吐出回数を決定した。これらの加速プリントヘッド寿命試験の結果は表４に示されている。

【0097】

表３および４から、マゼンタインク３および４は、エトキシル化ブチンジオールの量がエトキシル化グリセロールの量よりも多い場合に優れた性能を示したことが分かる。プリントヘッドの最適寿命に関して、エトキシル化ブチンジオールの量は、好ましくは、エトキシル化グリセロールの量の少なくとも１．５倍または少なくとも２倍である。さらに、エトキシル化グリセロールの量は、好ましくは３ｗｔ．％未満または２ｗｔ．％未満であり、典型的には０．５〜３ｗｔ．％のまたは０．５〜２ｗｔ．％範囲内である。エトキシル化ブチンジオールの量は、好ましくは少なくとも１ｗｔ．％であり、典型的には１〜５ｗｔ．％の範囲内である。

【0098】

表３および４から、ＰＥＧ３００は、腐食防止添加剤としてのエトキシル化ブチンジオールと組み合わせるとコゲーション防止添加剤として優れた性能を示したことも分かる。Ｌｉｐｏｎｉｃ（登録商標）ＥＧ−１をＰＥＧ３００で置き換えると、腐食防止添加剤に対するコゲーション防止添加剤の量がより多く必要になった。

【0099】

シアンインク
一連のシアンインク配合物でプリントヘッドの寿命の最適化を調べた。表５に記載されるようにシアンインクを配合し、使用前に濾過した（０．２ミクロン）。

【0100】

以上に記載のプリントヘッド寿命試験で比較シアンインク１〜３およびシアンインク１を試験した。結果は表６に示されている。

【0101】

表５および６から、エトキシル化ブチンジオールとエトキシル化グリセロールとを含有するシアンインクのみがプリントヘッドの寿命の有意な向上を示したことが分かる。

【0102】

表７に示されるシアンインク配合物で一連の他のコゲーション防止添加剤を試験した。

【0103】

以上に記載のプリントヘッド寿命試験で比較シアンインク４およびシアンインク２〜６を試験した。結果は表８に示されている。

【0104】

表７および８から、エトキシル化ブチンジオールとさまざまな他の選択肢のコゲーション防止添加剤との組合せを含有するシアンインクはプリントヘッドの寿命の有意な向上を示したことが分かる。

【0105】

以上から、さまざまな着色染料系インクでかなりの向上が観測されたことが理解されよう。類似の向上は顔料系インクでも観測された。したがって、本明細書に記載の添加剤の組合せの驚くべき有利な効果は、一連のインクに普遍的に適用可能であると考えられ、特定の着色剤またはインクビヒクルになんら限定されるものではない。

【0106】

当然ながら、本発明は単なる例により説明されてきたにすぎず、添付の特許請求の範囲で規定される本発明の範囲内で細部の変更を行いうることは分かるであろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】