(57)【要約】      （修正有）【課題】インクジェット印刷ヘッド前面のためのコーティングを提供する。【解決手段】架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーを含み、３５０ｐｓｉまでの圧力で２９０℃の温度に加熱したとき、重量減少が約１５％未満であることによって示されるような高い熱安定性を有する、コーティングおよびビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とを含む反応剤混合物を基材にコーティングすることと；コーティングされた反応剤混合物を、第１の温度で硬化処理に付すこととを含む、プロセス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
インクジェット印刷ヘッド前面のためのコーティングであって、
架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーを含み、
３５０ｐｓｉまでの圧力で２９０℃の温度に加熱したとき、重量減少が約１５％未満であることによって示されるような高い熱安定性を有する、コーティング。
【請求項２】
架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーは、式Ｉを有する繰り返し単位を含み、
【化１】
2014172395.tif 000007
式中、ａは１０〜１０，０００の整数であり、ｂは、１〜１０００の整数である、請求項１に記載のコーティング。
【請求項３】
紫外線（ＵＶ）ゲルインク滴または固体インク滴が、約４０°より大きな接触角を示す、請求項１に記載のコーティング。
【請求項４】
約３０°未満の滑り角を有する、請求項１に記載のコーティング。
【請求項５】
６０分間で３００℃に加熱した後、コーティングの合計重量の１５％未満が失われる、請求項１に記載のコーティング。
【請求項６】
水約１．５〜約８インチの液垂れ圧を維持する、請求項１に記載のコーティング。
【請求項７】
架橋したフルオロシリコーンポリマーが、硬化したコーティングの合計重量の約１０〜約１００重量％の量で存在する、請求項１に記載のコーティング。
【請求項８】
インクジェット印刷ヘッド前面のためのコーティングであって、
架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーを含み、この架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーが、式Ｉを有する繰り返し単位を含み、
【化２】
2014172395.tif 000008
式中、ａは１０〜１０００の整数であり、ｂは、１〜５００の整数であり、ＵＶゲルインク滴または固体インク滴は、コーティングを少なくとも３０分間で２９０℃までの温度にさらした後のコーティング表面に対し、約４０°より大きな接触角を示す、コーティング。
【請求項９】
インクジェット印刷ヘッド前面のための撥油性濡れ防止コーティングを形成するプロセスであって、
ビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とを含む反応剤混合物を基材にコーティングすることと；
コーティングされた反応剤混合物を、第１の温度で硬化処理に付すことと
を含む、プロセス。
【請求項１０】
ビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とを約２０：１〜約５：１の重量比で反応させる、請求項９に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
インクジェットプリンタは、記録基材（例えば、紙）に、インクジェット印刷ヘッドからの液体インクの液滴を吐出または放出することによって画像を形成する。印刷ヘッドは、典型的には、内に画定されたノズル開口部を有する前面を有し、この前面を通り、液体インクが液滴として記録基材に放出される。
【背景技術】
【０００２】
インクジェット印刷ヘッドの前面は、インクの濡れまたは液垂れによって汚染されることがある。このような汚染は、インクジェット印刷ヘッドの前面にあるノズル開口部の部分的または完全な遮断を引き起こし、またはその原因となることがあり、インクジェット印刷ヘッドから、より小さなまたは過剰に大きいインク液滴を放出させ、記録基材に放出されるインク液滴の意図した軌跡を変えてしまうなどして、これらはすべて、インクジェットプリンタの印刷品質を悪化させる。
【０００３】
インクジェット印刷ヘッドの前面は、典型的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（例えば、Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標））またはペルフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）などの材料でコーティングされ、保護される。現行の印刷ヘッドは、Ｘｅｒｏｘ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販されるものを含め、固体インクに対し、良好な初期性能を有する。しかし、操作寿命が経過するにつれて、性能が悪化し、インクは、典型的なインク放出温度で、印刷ヘッド前面のコーティングの上を簡単に滑らなくなる。というよりも、インクは、固着し、印刷ヘッド前面コーティングを沿って流れる傾向があり、残留するインク膜が残り、インクジェット印刷ヘッドの前面にあるノズル開口部を部分的または完全に遮断することがある。図１は、ノズル開口部の周囲にある前面領域のほとんどを固体インクが濡らし、汚染していることを示す、印刷操作後のインクジェット印刷ヘッドの前面の写真である。したがって、液垂れによる欠陥を防ぐ撥油性濡れ防止コーティングは、堅牢性および信頼性を高め、将来の固体インクを新しく市場に浸透させるために重要である。
【０００４】
固体インクは、室温で固体であり、溶融したインクを基材に適用する高温で溶融するという特徴を有するインクである。固体インクは、一般的に、インク媒剤、１種類以上のワックス、任意要素の着色剤、１種類以上の任意要素の添加剤、例えば、粘度調整剤、酸化防止剤、可塑剤などを含む。ＵＶ硬化性インクは、一般的に、光開始剤パッケージ、硬化性担体材料、任意要素の着色剤、１種類以上の任意要素の添加剤、例えば、粘度調整剤、分散剤、相乗剤などを含む。ＵＶ硬化性相変化インク、ＵＶ硬化性インクのサブセットは、ゲル化剤と、場合により硬化性ワックスとをさらに含んでいてもよい。「硬化性」という用語は、例えば、重合可能な構成要素または組み合わせ、すなわち、例えば、遊離ラジカル経路、および／または放射線感受性の光開始剤を使用することによって重合が光開始される重合によって硬化し得る材料を指す。例えば、硬化性担体材料は、１種類以上の硬化性モノマーまたは硬化性ワックスであってもよい。
【０００５】
インクジェット印刷ヘッド前面の汚染は、パージングおよび／またはワイピング手順を採用することによって、ある程度は減らすことができる。しかし、これらの手順は、望ましくない程度まで時間を消費し、および／または過剰な量のインクを使用することによって、インクジェット印刷ヘッドの有用な寿命を短くすることがある。インクジェット印刷ヘッド前面の汚染は、印刷ヘッドのノズル開口部から放出されるインクで顕著に濡らされない撥油性濡れ防止印刷ヘッド前面コーティングを付与することによって、ある程度減らすこともできる。しかし、典型的には印刷ヘッド製造プロセスの際に遭遇する温度まで加熱すると、公知の撥油性濡れ防止印刷ヘッド前面コーティングに特徴的な表面特性は、インクジェット印刷ヘッド前面の汚染を最低限にすることに依存することができない程度まで悪化する。したがって、高い製造温度にさらされたときに表面特性を悪化させない熱的に安定な撥油性濡れ防止コーティングが、印刷ヘッドには必要である。
【０００６】
熱的に安定であることがわかっている他の撥油性印刷ヘッド前面コーティングは、シロキシフルオロ炭素（ＳＦＣ）を含み、２０１１年３月２２日に出願された米国特許出願第１３／０６９，３０４号、２０１１年１０月１７日に出願された米国特許出願第１３／２７５，２５５号、および米国特許公開第２０１２／００４４２９８号に開示されており、その全体が本明細書に参考として組み込まれる。これらのコーティングは、高い製造温度にさらされた後であっても、積み重ね中のインクおよびインクのエージング試験によって、例えば、高い接触角／低い滑り角などの良好な表面特性を示す。しかし、これらのコーティングは、製造し、印刷ヘッドに実装するのに高価な場合がある。また、これらのコーティングの熱安定性（熱重量分析（ＴＧＡ）スキャンにおける分解開始温度によって示されるような）は、印刷ヘッド製造温度の２９０℃よりわずかに高く、印刷ヘッド製造工程の信頼性および堅牢性を低くする場合がある。
【０００７】
このように、上述の問題を避けて用いられる、従来の印刷ヘッド面プレートコーティングに変わるものが望ましい。このようなコーティングの利点は、印刷ヘッドに関連する欠陥が少なく、前面の寿命が長く、コーティングを生成するための製造費用が少ないことであろう。特に、圧電印刷ヘッドのための、堅牢性が高く信頼性のある濡れ防止コーティングは、有機系インクを用いた画質性能にとって特に重要である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書に示す実施形態によれば、印刷ヘッドアセンブリで使用するための新規組成物が提供される。
【０００９】
特に、本発明の実施形態は、インクジェット印刷ヘッド前面のためのコーティングであって、架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーを含み、３５０ｐｓｉまでの圧力で２９０℃の温度に加熱したときに重量減少が約１５％未満であることによって示されるような高い熱安定性を有するコーティングを提供する。
【００１０】
さらなる実施形態では、インクジェット印刷ヘッド前面のためのコーティングであって、架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーを含み、架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーが、式Ｉを有する繰り返し単位を含み、
【化１】
2014172395.tif 000002
式中、ａは１０〜１０００の整数であり、ｂは、１〜５００の整数であり、ＵＶゲルインク滴または固体インク滴が、コーティングを少なくとも３０分間２９０℃までの温度にさらした後のコーティング表面に対し、約４０°より大きな接触角を示す、コーティングを提供する。
【００１１】
さらに他の実施形態では、インクジェット印刷ヘッド前面のための撥油性濡れ防止コーティングを形成するプロセスであって、ビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とを含む反応剤混合物を基材にコーティングすることと；コーティングされた反応剤混合物を、第１の温度で硬化処理に付すこととを含む、プロセスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、印刷操作の後の、ＰＴＦＥコーティングを有する印刷ヘッドのノズル領域全体にわたる固体インクの汚染を示す写真である。
【図２】図２は、本発明の実施形態のインクジェット印刷ヘッドの断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態のヒドロシリル化反応によって生成される架橋したフルオロシリコーンポリマーの模式図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態のインクジェット印刷ヘッドのための熱的に安定な撥油性濡れ防止コーティングの熱安定性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態は、従来の面プレートが直面する多くの課題、例えば、液垂れまたは漏れを避けるために、印刷ヘッド面プレートのコーティングとして使用するための新規組成物を提供する。加えて、この新規組成物は、印刷ヘッド前面のための熱的に安定な撥油性濡れ防止コーティングと、これを作製する方法とを提供する。いくつかの実施形態では、コーティング組成物は、架橋したフッ素化室温加硫（ＲＴＶ）シリコーンを含む。フルオロシリコーンコーティングは、印刷ヘッド性能に望ましい特性を実証した。例えば、これらのフルオロシリコーンコーティングの空気中でのＴＧＡプロファイルは、コーティング組成物が並外れた熱安定性を有することを示す（３０〜３００℃で重量減少がわずか１％、分解の開始が３１６℃）。これらのコーティングは、積み重ね（２９０℃／３５０ｐｓｉ）およびシアンマゼンタイエローブラック（ＣＭＹＫ）インクの混合物に同様に１４０℃の条件で２日間浸した後に、良好な表面特性を保持する（高い接触角および低い滑り角の両方）。特に、これらのフルオロシリコーンコーティングは、２９０℃にさらした後の厚みおよび質量の減少が非常にわずかであることを示した。任意の濡れ防止コーティングは、印刷ヘッド製造工程の際に２９０℃にさらされ、これらの条件に耐え得ることが必要である。さらに、このようなコーティングは、圧電印刷ヘッドのための濡れ防止コーティングとして特に魅力的な候補であり得る。
【００１４】
表面に対するインク滴の接着は、インク滴の滑り角（すなわち、インク滴が、残渣または染みを残さずに表面を滑り始めるとき、水平位置に対して表面が傾いている角度）を測定することによって決定することができる。滑り角が小さいほど、インク滴と表面との接着性が小さい。本明細書で使用する場合、「接着性が小さい」とは、紫外線硬化性ゲルインクまたは固体インクを用い、印刷ヘッド前面表面を用いて測定したとき、約３０°未満の小さな滑り角を意味する。
【００１５】
ここに記載する実施形態は、インクジェット印刷ヘッド前面に使用可能な撥油性濡れ防止コーティングを含み、この表面コーティングは、撥油性で接着性が小さいポリマー材料を含む。インクジェット印刷ヘッド前面表面がこのようなコーティングを有する場合、吐出された紫外線（ＵＶ）ゲルインク（ＵＶインクとも呼ばれる）滴、または吐出された固体インク滴は、表面コーティングに対して低い接着性を示す。表面に対するインク滴の接着性は、インク滴の滑り角を測定することによって決定することができ、ここで、滑り角は、インク滴が、残渣または染みを残さずに表面を滑り始めるとき、水平位置に対して表面が傾いている角度である。滑り角が小さいほど、インク滴と表面との接着性が小さい。
【００１６】
紫外線硬化性ゲルインクまたは固体インクを用い、印刷ヘッド前面表面を表面として用いて測定した場合、ある実施形態では、小さな滑り角は、約２５°未満の値を有し、他の実施形態では、小さな滑り角は、約２０°未満の値を有する。さらに他の実施形態では、紫外線硬化性ゲルインクまたは固体インクを用い、印刷ヘッド前面表面を表面として用いて測定した場合、小さな滑り角は、約１°より大きい。
【００１７】
ここで使用する場合、撥油性濡れ防止コーティングは、表面コーティングが高温、例えば、１８０℃〜３２５℃の範囲または約１８０℃〜約３２５℃の範囲の温度、および、高圧、例えば、約１００ｐｓｉ〜約４００ｐｓｉまたは約１００ｐｓｉ〜約４００ｐｓｉに長い時間さらされた後に、紫外線ゲルインクまたは固体インク滴が表面コーティングに対し低い接着性を示すとき、「熱的に安定で」ある。長い時間は、１０分〜２時間の範囲、または約１０分〜約２時間の範囲であってもよい。
【００１８】
一実施形態では、表面コーティングは、表面コーティングが約２９０℃の温度、約３５０ｐｓｉの圧力に約３０分間さらされた後、熱的に安定である。表面コーティングは、劣化せずに高温高圧でステンレス鋼のアパーチャー留め具に接合され得る。したがって、得られた印刷ヘッドは、インク液滴が印刷ヘッド前面を転がり残渣を残さないようにすることができるため、インクの汚染を防ぐことができる。
【００１９】
ある実施形態では、印刷装置は、前面と、前面の表面に設けられた撥油性濡れ防止コーティングとを有するインクジェット印刷ヘッドを備えている。撥油性濡れ防止コーティングは、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴が、４０°より大きなもしくは約４０°、または４５°より大きなもしくは約４５°の接触角を示すように構成された撥油性で接着性が小さいポリマー材料を含む。一実施形態では、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴は、５５°より大きなもしくは約５５°の接触角を示す。別の実施形態では、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴は、６５°より大きなもしくは約６５°の接触角を示す。一実施形態では、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴と表面コーティングとの間で示される接触角に上限はない。別の実施形態では、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴は、１５０°未満または約１５０°の接触角を示す。さらに別の実施形態では、吐出された紫外線ゲルインク滴または吐出された固体インク滴は、９０°未満または約９０°の接触角を示す。
【００２０】
インクが印刷ヘッドに充填されたら、インクを放出するときまで、インクをノズル内に維持することが望ましい。一般的に、インクの接触角が大きいほど、液垂れ圧が良い（大きいことを意味する）。液垂れ圧は、インクタンクまたは容器の圧力が大きくなったときに、アパーチャープレートが、ノズル開口部からインクが飛び出すのを避ける能力に関する。飛び出すことなくより高い圧力を維持することは、印刷ヘッドのメンテナンスに必要であり、さらに、印刷命令が行われたときには、すばやい印刷を可能にする。
【００２１】
ある実施形態では、コーティングは、熱的に安定であり、高温、例えば、１８０℃〜３２５℃の範囲または約２５０℃〜約３００℃の範囲の温度、および、高圧、例えば、１００ｐｓｉ〜４００ｐｓｉまたは約２００ｐｓｉ〜約３５０ｐｓｉに、長い時間、１０分〜２時間または約３０分〜約６０分の範囲でさらされた後であっても、本明細書に開示されるような望ましい接触角および滑り角を維持することができる。これにより、高い液垂れ圧を維持する。
【００２２】
一実施形態では、コーティングは、熱的に安定であり、約３００ｐｓｉの圧力で約２９０℃の温度に約３０分間さらされた後であっても、本明細書に開示されるような望ましい接触角および滑り角を維持することができ、高い液垂れ圧の維持を可能にする。有利なことに、本明細書に記載の撥油性濡れ防止コーティングは、紫外線硬化性ゲルインクおよび固体インクに低い接着性と高い接触角とを合わせて付与し、さらに、液垂れ圧を改良し、またはノズルからインクが飛び出るのを減らすか、もしくはなくすという利益を付与する。
【００２３】
一実施形態では、本開示のコーティングは、コーティングが２９０℃までの温度に少なくとも３０分間さらされた後の、コーティング表面とＵＶゲルインク滴または固体インク滴との接触角および滑り角を４０°より大きく維持することができる。
【００２４】
一実施形態では、本開示のコーティングは、コーティング表面とＵＶゲルインク滴または固体インク滴との接触角および滑り角を４０°より大きく、滑り角を３０°より小さく維持することができる。
【００２５】
一実施形態では、本開示のコーティングは、コーティング表面とＵＶゲルインク滴または固体インク滴との接触角および滑り角を５５°より大きく、滑り角を２０°より小さく維持することができる。
【００２６】
一実施形態では、本開示のコーティングは、コーティングを少なくとも１４０℃の温度で少なくとも２日間、溶融したＵＶゲルインクまたは固体インクに浸した後に、ＵＶゲルインク滴または固体インク滴との接触角および滑り角を維持することができる。
【００２７】
いくつかの実施形態では、架橋したジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーは、式Ｉを有する繰り返し単位を含み、
【化２】
2014172395.tif 000003
式中、ａは１０〜１０，０００の整数であり、ｂは、１〜１０００の整数である。さらなる実施形態では、ａは、１０〜５，０００の整数、または１０〜１，０００の整数である。さらなる実施形態では、ｂは、１〜５００の整数である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、撥油性濡れ防止コーティングは、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーとメチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤とのヒドロシリル化反応によって作製される、架橋したフルオロシリコーンポリマーを含む。
【００２９】
いくつかの実施形態では、架橋したフルオロシリコーンポリマーは、硬化したコーティングの合計重量の約１０〜約１００重量％、約２０〜約７０重量％、または約９５〜約１００重量％の量で存在する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーは、一般式
【化３】
2014172395.tif 000004
式中、ｍおよびｎは、約１〜約３００、約１０〜約２００、または約３０〜約１００の整数である；を有する。ビニル末端のフルオロシリコーンの１つの具体例は、Ｎｕｓｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＬＣから入手可能なＣＦ３５１０である。
【００３１】
いくつかの実施形態では、メチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤は、一般式
【化４】
2014172395.tif 000005
式中、ｍ（ｘ）およびｎ（ｙ）は、約１〜約１００、約１〜約３０、または約３０〜約９０の整数である；を有する。水素シロキサン架橋剤の１つの具体例は、Ｎｕｓｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ＬＬＣから入手可能なＸＬ  １５０である。
【００３２】
いくつかの実施形態では、架橋したフルオロシリコーンポリマーは、ビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とのヒドロシリル化反応から形成される。
【００３３】
ある実施形態では、撥油性濡れ防止コーティングは、図３に示されるように、ヒドロシリル化反応による、２成分、すなわち、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーとメチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤との白金触媒による付加硬化に基づく。
【００３４】
いくつかの実施形態では、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーおよびメチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤、ならびに白金触媒を約１分〜約３０分、約３０分〜約１８０分、または約１８０分〜約５時間かけて一緒に混合することができる。
【００３５】
一般的に、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーとメチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤との重量比は、約１００：１〜約１：１、約７０：１〜約１０：１、または約２０：１〜約５：１である。
【００３６】
ヒドロシリル化反応の速度を高めるために、反応混合物に白金触媒を加えてもよい。白金触媒の例としては、限定されないが、クロロ白金酸およびその誘導体、例えば、Ｓｐｅｉｅｒ触媒、Ｋａｒｓｔｅｄｔ触媒、塩化白金−オレフィン錯体、白金シクロメチルビニルシロキサン、［ＰｔＣｌ２（シクロオクタジエン）］などが挙げられる。いくつかの実施形態では、触媒は、ヒドロシリル化反応において、約０．０１ｐｐｍ〜約１ｐｐｍ、または約１ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍ、または約１００ｐｐｍ〜約１０００ｐｐｍの量で存在する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマーまたはメチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤を、溶媒、例えば、トリフルオロトルエン、ペルフルオロアルカン、ペルフルオロフルオロケトン、ペルフルオロアルコール、フッ素化テトラヒドロフラン、フッ素化エーテル、Ｎｏｖｅｃ  ７２００（３Ｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｎｏｖｅｃ  ７５００（３Ｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ｎｏｖｅｃ  ７６００（３Ｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、ＦＣ−７５（３Ｍ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ）、Ａｓａｈｉｋｉｌｉｎ  ＡＫ−２２５（ＳＰＩ  Ｓｕｐｐｌｉｅｓ）、クロロホルム、塩化メチレン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、エーテル、酢酸ブチル、アセトン、およびこれらの混合物で希釈してもよい。いくつかの実施形態では、溶媒は、約１〜約９５重量％、または約１０〜約７０重量％、または約７５〜約９５重量％の量で存在していてもよい。
【００３８】
いくつかの実施形態では、コーティングは、水約１．５〜約８インチの液垂れ圧を維持するか、または水約２〜約８インチの液垂れ圧を維持するか、または水約２〜約６インチの液垂れ圧を維持する。
【００３９】
インクジェット印刷ヘッドの前面にコーティングすると、撥油性濡れ防止表面コーティングは、インクジェット印刷ヘッドから放出されるインクに対し、撥油性濡れ防止コーティングに残るインク液滴が、単純な自浄作用のある様式で印刷ヘッドから滑り落ちることができるように、十分に低い接着性を示す。塵、紙粒子などの汚染物質は、インクジェット印刷ヘッドの前面で時に見られるが、滑っているインク液滴によって、インクジェット印刷ヘッド前面から取り除くことができる。撥油性濡れ防止印刷ヘッド前面コーティングは、自浄作用があり、汚染物質がないインクジェット印刷ヘッドを提供することができる。
【００４０】
本明細書で使用する場合、撥油性濡れ防止コーティングは、インクと撥油性濡れ防止コーティングとの接触角が、一実施形態では、約４５°より大きく、別の実施形態では約５５°より大きいときに、インクジェット印刷ヘッドから放出されるインクに対し、「十分に低い濡れ性」を示すことができる。
【００４１】
本明細書に開示の撥油性濡れ防止コーティングを、任意の適切なインクジェットプリンタ、例えば、連続式インクジェットプリンタ、サーマルドロップオンデマンド（ＤＯＤ）インクジェットプリンタ、圧電式ＤＯＤインクジェットプリンタのインクジェット印刷ヘッドのための撥油性で接着性が小さい印刷ヘッド前面コーティングとして使用することができる。ここで使用する場合、「プリンタ」という用語は、任意の目的で印刷出力機能を発揮する、例えば、デジタル複写機、製本機、ファクシミリ機、多機能機械などの任意の装置を包含する。
【００４２】
本明細書に開示の撥油性濡れ防止コーティングを、任意の適切なインク、例えば、水性インク、溶媒インク、ＵＶ硬化性インク、染料昇華インク、固体インクなどを放出するように構成されたインクジェット印刷ヘッドのための撥油性で接着性が小さい印刷ヘッド前面コーティングとして使用することができる。本明細書に開示の撥油性濡れ防止コーティングとともに使用するのに適した例示的なインクジェット印刷ヘッドを、図２を用いて記載する。
【００４３】
典型的なインクジェット印刷ヘッド６０は、典型的には支持留め具２５に接合したノズルプレート３０を備えていてもよい。図２は、濡れ防止コーティング４０を有する印刷ヘッド吐出スタックの実施形態を示す。この実施形態では、撥油性の濡れ防止コーティング４０が、ノズルプレート３０に接合されている。ノズルプレートは、アパーチャー支持留め具２５に接合されたポリマー膜、例えば、ポリイミド膜であってもよい。
【００４４】
支持留め具２５は、ステンレス鋼などの任意の適切な材料から形成されており、本明細書に定義するアパーチャー５０を備えている。アパーチャー５０は、インク供給源（示さず）と連通していてもよい。ノズルプレート３０は、ポリイミドなどの任意の適切な材料から形成されていてよく、本明細書に定義するノズル５５を備えている。ノズル５５は、インク供給源からのインク４５が、印刷ヘッド６０からノズル５０を経て記録基材に吐出可能であるように、アパーチャー５０を介してインク供給源と連通していてもよい。
【００４５】
示されている実施形態では、ノズルプレート３０は、間にある接着剤材料３５によって支持留め具２５に接合されている。接着剤材料３５は、熱可塑性接着剤として与えられてもよく、接合プロセスの際に溶融し、ノズルプレート３０を支持留め具２５に接合することができる。典型的には、ノズルプレート３０および撥油性濡れ防止コーティング４０も接合プロセスの際に加熱する。熱可塑性接着剤が形成される材料に応じて、接合温度は、１８０℃〜３２５℃の範囲であってもよい。
【００４６】
従来の撥油性濡れ防止コーティングは、典型的な接合プロセスまたはインクジェット印刷ヘッドの製造の際に遭遇する他の高温高圧プロセスにさらされたとき、劣化する傾向がある。しかし、本明細書に開示の撥油性濡れ防止コーティング４０は、接合温度に加熱した後に、インクに対し、十分に低い接着性（低い滑り角によって示される）と高い接触角とを示す。撥油性濡れ防止コーティング４０は、高い液垂れ圧を有して、自浄作用があって汚染物質がないインクジェット印刷ヘッド６０を提供することができる。高温にさらされたときに撥油性濡れ防止コーティング４０が望ましい表面特性（例えば、低い滑り角および高い接触角を含む）において実質的な劣化に抵抗する能力によって、高い液垂れ圧を維持しつつ、自浄作用能を有するインクジェット印刷ヘッドを、高温高圧プロセスを用いて製造することができる。
【００４７】
一実施形態では、最初に、上述のように、ビニル基を含有するポリマーとＳｉ−Ｈ基を含有する架橋剤とを少なくとも含む反応剤混合物を適用することによって、基材に撥油性濡れ防止コーティングを形成してもよい。反応剤混合物を基材に適用した後、反応剤を一緒に反応させ、撥油性濡れ防止コーティングを形成する。反応剤を、例えば、反応剤混合物を硬化させることによって一緒に反応させることができる。一実施形態では、反応剤混合物を最初に約１６０℃で約６０分〜４時間硬化させる。別の実施形態では、反応混合物を室温で２４時間硬化させる。
【００４８】
一実施形態では、ダイ押出コーティング、浸漬コーティング、スプレーコーティング、スピンコーティング、フローコーティング、スタンプ印刷、ブレード技術などの任意の適切な方法を用い、反応剤混合物を基材３２に適用してもよい。空気噴霧デバイス、例えば、エアブラシまたは自動化空気／液体スプレーを使用し、反応剤混合物をスプレーすることができる。空気噴霧デバイスを、均一または実質的に均一な量の反応剤混合物を用いて基材３２の表面を覆うように均一なパターンで動く自動化往復機関に取り付けることができる。ドクターブレードの使用は、反応剤混合物を適用するために使用可能な別の技術である。フローコーティングでは、プログラム可能なディスペンサを用い、反応剤混合物を適用する。
【実施例】
【００４９】
実施例１
コーティング１
潜在的なインクジェット印刷ヘッド前面基材への撥油性濡れ防止コーティングの評価のために、コーティングを以下のように調製した。代表的な反応において、Ｎｕｓｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから入手可能なＣＦ３５１０（ビニル末端のジメチルメチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー）３．６３ｇおよびＮｕｓｉｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙから入手可能なＸＬ  １５０（メチル水素メチルトリフルオロプロピルシロキサンポリマー架橋剤）０．４１ｇを丸底フラスコ内に測り入れた。次いで、酢酸エチル溶媒２９ｇをこのフラスコに加え、内容物をＮ２下、６１℃で２４時間撹拌した。得られた配合物を、０．００５ｍｉｌのドローバーコーターを用いポリイミド基材にコーティングした。濡れた膜を１６０℃で４時間硬化させ、均一で欠陥のない濡れ防止コーティングを得た。
【００５０】
評価
空気中でのＴＧＡ分解プロファイルによっても、図４に示すように、これらのコーティングのきわめて高い熱安定性が確認される。典型的な熱重量分析（ＴＧＡ）実験において、コーティング片を炉内で加熱し、分解に起因する重量減少を温度に対してプロットした。重量減少％が少ないことは、熱的な安定性が高いコーティングであることを示す。これらのコーティングは、３１６℃まででわずか１％の重量減少を示し、このことは、印刷ヘッド製造の際に遭遇するであろう条件で熱安定性が高いことを示した。別の例では、オーブン中、コーティングを３００℃で６０分間維持した。このコーティングは、３００℃／６０分後の重量減少がわずか３％であり、このことは、熱安定性が高いことを示した。コーティングの熱堅牢性は、印刷ヘッド製造プロセスの際に約２００℃〜約３１５℃の温度に約１５分〜約１２０分さらされるときに必要である。まとめると、本発明の実施形態のコーティングは、３００℃に６０分間加熱した後、コーティングの合計重量の１５％未満が減少する。
【００５１】
固体インクに対する表面特性について、コーティングを評価した。結果を以下の表１に与える。これらのコーティングは、印刷ヘッド製造のプレス接着性接合サイクルを模倣する積み重ね条件（Ｔｅｆｌｏｎカバーレイを用い、２９０℃／３５０ｐｓｉ）の後、高い接触角を維持していた。さらに、積み重ねたコーティングは、２日間／１４０℃／ＣＹＭＫインク浸漬エージング後、高い接触角を維持していた。このコーティングは、低い滑り角を示しており、このことは、インク接着性が低いことを示した。３０°未満の滑り角は、典型的には、インクが低い接着性を有し、残渣を残すことなく表面からきれいに取り除かれることを示す。さらに、試験材をインク浸漬試験から引き出したとき、インクはきれいに取り除かれており、コーティングにおいてインク残渣は観察されなかった。このことは、インクが、印刷ヘッドメンテナンスサイクルの際にワイパーブレードによってきれいにふき取られ得ることを示唆する。
【表１】
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【００５２】
まとめ
本発明の実施形態は、熱に安定であり、機械的に堅牢な、撥油性濡れ防止コーティングのための新規組成物、およびこのコーティングを調製するための手順を提供する。本発明の実施形態は、圧電印刷ヘッドに特によく適していることが実証された。濡れ防止コーティングは、優れた熱安定性を有しつつ、望ましい高いインク接触角と低い滑り角とを示す。これらのコーティングは、さらに、２９０℃の温度にさらした後、非常に小さい厚みおよび質量減少を示す。
【００５３】
元々提示されており、補正されてもよい特許請求の範囲は、現時点では予想できないか、または認められていないものを含め、例えば、出願人／特許権者およびその他から生じ得る本明細書に開示する実施形態および教示の改変、変更、修飾、改良、等価物、実質的な等価物を包含する。特許請求の範囲に明らかに列挙されていない限り、特許請求の範囲の工程または構成要素は、明細書または任意の他の特許請求の範囲から、任意の特定の順序、数、位置、大きさ、形状、角度、色または材料であると暗示されるべきではなく、またはほのめかされるべきではない。
【００５４】
本明細書で参照するあらゆる特許および明細書は、具体的に、また完全に、その全体が本明細書に参考により組み込まれる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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