硅掺杂油墨制剂制造技术

提供用于喷墨打印机的油墨组合物。所述油墨组合物包括载体介质、着色剂和硅掺杂剂。所述硅掺杂剂可包括硅酸、二氧化硅或硅酸盐。所述硅掺杂油墨减少和阻止打印头的硅基组分的蚀刻。硅掺杂油墨保护打印头组件免其受损，由此提高打印头的可靠性和增加打印头的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】硅掺杂油墨制剂交叉引用的相关申请无关于联邦资助的研究或开发声明无关于序列表等无
技术介绍
1.
本专利技术广泛涉及成像，更具体地，涉及能够防止打印头组件蚀刻的油墨组合物。2.相关技术说明对于喷墨打印机来说，坚固的且打印性能高的打印头是理想的。但是，油墨，例如颜料型油墨，往往在接触时随着时间蚀刻打印头的硅基组分。这些硅基组分可包括二氧化硅保护涂层和加热器芯片的硅基板。这些硅基组分的显著蚀刻可最终导致感光成像喷嘴板的分层、加热器芯片故障或打印头的加热器芯片电路的电互连的腐蚀，由此缩减打印头的使用寿命。为了防止芯片蚀刻，可将保护涂层或更耐腐蚀的薄膜应用于加热器芯片上。然而，保护性溶液在制造工序中难以施用且可阻碍加热器芯片的性能。因此，需要更好且更耐久的溶液。本专利技术人已发现通过用硅掺杂剂处理油墨能够减少或消除打印头组件的蚀刻。由此，需要提供油墨组合物，其防止打印头的硅基组分的蚀刻，以提高打印头的可靠性并确保打印头更长的使用寿命。总结本专利技术提供用于喷墨打印机的油墨组合物，以防止打印头的硅基组分的蚀刻。该油墨组合物包括载体介质、着色剂和硅掺杂剂。所述硅掺杂剂可包括选自包括硅酸、二氧化硅或硅酸盐的组。最优选的硅掺杂剂是硅酸。此硅掺杂油墨减少和防止打印头的硅基组分的蚀刻。硅掺杂油墨可保护打印头免其受损，由此提高打印头的可靠性和增加打印头的使用寿命。附图说明通过参考附图，本专利技术各种实施方案的上述和其它特征及优点、以及获得它们的方法将更加清楚和更易于理解，其中：图1为喷墨打印机的加热器芯片的示意图；图2是颜料型喷墨油墨对二氧化硅材料的蚀刻率的图形视图；图3是颜料型品红油墨制剂的硅饱和曲线的图形视图；和图4是本专利技术的油墨组合物对硅基材料的蚀刻性能的图形视图。具体实施方式应该理解的是，本专利技术并不限于下文描述或附图中示出的组件的构造和布置的具体细节。本专利技术可以是其它实施方案和以各种方式实践或进行。此外，理应明白的是本文中使用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被视为限制。本文中使用的“包括”，“包含”或“具有”及其变体是指包括其后列出的项目及其等同物以及额外的项目。另外，术语“一”和“一个”在此不表示对数量的限制，而表示存在至少一个所指项目。参考图1，示出喷墨打印机的加热器芯片的一部分的剖视图(未按比例)。加热器芯片通常包括半导体基底101，和沉积或生长在半导体基底101上的绝缘层102。可贯穿半导体基底101蚀刻成油墨通道(inkvia)108。可将电阻层104沉积在绝缘层102的一部分上。导电层103可沉积在电阻层104上并蚀刻，以为了在电源和接地导体之间所限定的加热电阻器112提供电源和接地导体。可在加热电阻器112和一部分导电层103上沉积钝化层105，以保护加热电阻器112避免其遭受流体腐蚀。然后在钝化层105上沉积空化层106以覆盖加热电阻器112。可在导电层103上覆盖另一绝缘介电层111，以在更上面的导电层(未示出)和导电层103之间提供绝缘。然后可在绝缘介电层111的顶部沉积保护涂层107，以保护在该加热器芯片上的顶部金属部(topmetallization)。将包括流体部件(flowfeature)109和喷嘴板110的流体结构部(fluidicstructures)设置在保护涂层107的顶部上。这些流体结构部可通过诸如激光烧蚀或使用可光成像的聚合物等常规技术来形成。半导体基底101典型地可以由硅制成，且厚度为约100至约800微米或以上。绝缘层102可以由二氧化硅、磷硅酸盐玻璃(PSG)、或硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)制成。绝缘层102的厚度可以为约3000至约8000埃。导电层103可以从导电金属中选择，包括但不限于金、铝、银、铜或类似物，且厚度为约4000至约15000埃。空化层106可典型地由钽(Ta)制成，且厚度为约1500至约8000埃。钝化层105可典型地由氮化硅(SiN)制成，厚度为约1000至约8000埃。绝缘介电层111可包含氮化硅、碳化硅、二氧化硅、旋涂玻璃(SOG)，或类似物。绝缘介电层111的厚度为约5000至约20,000埃。保护涂层107可典型地包括氧化硅或氮化硅，且厚度为约5000至10000埃。在打印操作中，通过油墨通道108来提供油墨并填充入加热器芯片的腔室中。如果油墨完全蚀刻所述保护涂层107，则顶部金属部将暴露于油墨，由此引起加热器芯片的电气故障。此外，它还将导致流体结构部的分层，从而降低液滴形成和油墨的喷出。为了提高喷墨打印机的打印头的可靠性使具有更长寿命，加热器芯片的组件应该是坚固的且耐油墨腐蚀或损坏。使用典型的颜料型油墨对硅晶片进行油墨浸泡测试，该测试显示喷墨油墨倾向于蚀刻硅基材料。图2示出在不同温度下青色(C)、品红(M)和黑色(M1K)的颜料型喷墨油墨在二氧化硅材料上的蚀刻速率。该二氧化硅刻蚀速率随温度的提高而增加。这可能表明，在将硅基材料长期暴露于油墨之后，所述硅基材料可被显著蚀刻，从而被损坏。喷墨油墨典型地含有载体介质和着色剂。该载体介质可以包括水、水溶性有机溶剂或它们的组合。该着色剂可以是水溶性染料、不溶性颜料或它们的组合。一种或多种湿润剂可包括在油墨中，所述湿润剂包括1,3-丙二醇、1-(2-羟乙基)-2-吡咯烷酮)、三羟甲基丙烷和多羟基化合物。市售的多羟基化合物可以是例如来自美国俄亥俄州位于托莱多的PerstorpPolyols,Inc.的3165。可将表面活性剂加入油墨以将表面张力调节至适当水平。表面活性剂可以是阴离子、阳离子，两性或非离子的。一种特别有用的非离子表面活性剂以商品名)456出售，其来自美国宾夕法尼亚州位于阿伦敦的AirProducts,Inc。可将聚合物分散剂加入油墨中。适于在本专利技术中使用的聚合物添加剂包括本领域已知的适于用作喷墨油墨制剂中的聚合物添加剂的任何阴离子、阳离子或非离子型聚合物。加入到油墨制剂中的聚合物添加剂的量必须不对油墨的性质，如粘度、稳定性和光密度产生负面影响。本专利技术的油墨组合物中含有的聚合物添加剂的量基于所述喷墨油墨组合物的整体总重量为约0.5％至约2％，最优选为约0.8％。所述聚合物添加剂是一种接枝共聚物，优选为通过自由基聚合方法制得的三元聚合物。它优选包含三种单体或组分：即亲水性组分、疏水性组分和保护性胶体组分。三种单体的比率可以变化。所述亲水性组分:疏水性组分:保护性胶体组分的优选比例可以为5:1:1至20:1:1，最优选15:1:1。这种聚合物添加剂及其聚合在转让给本申请受让人的US6,652,634和6,896,724中有更具体的描述。聚合物添加剂的亲水性组分优选为离子单体段，其可选自丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸或其它含酸单体。亲水段优选提供聚合物添加剂静电稳定性。特别优选的是甲基丙烯酸(MAA)。聚合物添加剂的疏水性组分优选含有非极性官能团。优选的提供富电子官能团的基团包括壬基苯基、一，二和三-苯乙烯苯酚、聚二甲基硅氧烷和甾(醇)基。这样的单体的实例包括但不限于：可聚合单官能乙烯基单体，其来自日本东京的ToagoseiCo.，商品名AronixM-117；单甲基丙烯酰丙基终止的聚二甲基硅氧烷，其来自日本东京的ChissoCorporation。非-硅氧烷基疏水单体可衍生自长链脂族基团、长链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种油墨组合物，用于减少打印头组件的蚀刻，其包括：载体介质；着色剂；和硅掺杂剂，其中所述硅掺杂剂以硅的量为至少30ppm被添加，所述硅掺杂剂使所述油墨组合物饱和有硅。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.25 US 13/468,4701.一种油墨组合物，其用于减少打印头组件的蚀刻，其包括：载体介质；着色剂；硅掺杂剂；和分散剂，并且，所述硅掺杂剂是硅酸盐，所述硅酸盐包括由铝的硅酸盐构成的硅酸盐，并且所述硅掺杂剂以硅的量为30ppm至70ppm被添加，所述硅掺杂剂使所述油墨组合物饱和有硅，所述分散剂是接枝共聚物，该接枝共聚物包含亲水性组分、疏水性组分以...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·W·德莱尔，关益民，恩基·洪，克里斯托弗·J·莫尼，何塞·P·萨克托阿圭拉尔，
申请(专利权)人：船井电机株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP