(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーコーティングを備える前面を有するインクジェット印字ヘッドであって、前記ポリマーコーティングが、架橋フッ素エラストマーと、前記架橋フッ素エラストマーにグラフト化した含フッ素シリコーンを含む、疎油性グラフト化ポリマーを含むことを特徴とする、インクジェット印字ヘッド。
【請求項２】
前記疎油性グラフト化ポリマーが、式ＩＩの構造を有する、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【化１】
0006521839.tif 000009
［式ＩＩにおいて、ＦＥはフッ素エラストマーであり、ＦＳはパーフルオロ化含フッ素シリコーンであり、Ｌは結合剤であり、ｍ、ｎ、およびｏは独立して１から１０の整数であり、Ｒ１とＲ２は、出現ごとに独立して、置換または非置換のＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ３とＲ４は、独立して、フッ素化されていてもよいＣ１−Ｃ６アルキルまたはフッ素化されていてもよいＣ１−Ｃ６アルコキシである。］
【請求項３】
前記ポリマーコーティングは、２９０℃および３５０ｐｓｉで安定であることを特徴とする、請求項１に記載のインクジェット印字ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、印刷装置の要素に使用されるコーティングに関する。具体的には、本開示の実施形態は、印字ヘッドの前面に使用される、疎油性濡れ防止コーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な固体インク印字ヘッド構造において、プリンタは、吐出部の列を備えるノズルプレートを有し、それを通ってインクは吐出部積層体を出る。いくつかの印字ヘッドシステムでは、ノズルプレートと吐出部積層体は、ステンレス鋼板を含むものの、最近では、これらの部品は、ポリイミド等の柔軟なポリマー層に置き換えられている。場合によっては、このポリイミドフィルムは、濡れ防止コーティングを施され、ステンレス鋼の開口板に接合され、続いて、レーザが、前記ポリイミドフィルム中に開口の配列を浸食する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
液だれノズル、印字ヘッドの前面の濡れとインクの接着は、画質の悪さとともに、噴射の欠けと間違いにつながる。液だれノズルは、印字ヘッドの内圧が特定の圧力を超えたとき、インクを滴らせる。ノズルが滴らせることなく維持できる圧力が高いほど、性能はより優れる。濡れは、印字ヘッドの前面が印字後も濡れたままの場合に生じる。印字ヘッドに残るこのインクは、ノズルをふさぐ可能性があり、ノズルの欠けと印字の間違いをもたらす。図１は、かかる汚染された印字ヘッドの写真を示している。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
これらの問題に対処する一つのやり方は、アクティブ・クリーニング・ブレードシステムの採用である。このシステムは、印字ヘッドからインクをパージし、ワイパーブレードが、その後、このインクを、該前面からふき取る。インクのパージは、典型的には、このシステムが噴射の欠けを検出した後、および、インクが凍結または固化し、縮み、かつ、システムに空気を引き込んだ際に出力が落ちた後に起こる。このインクパージは、汚れと閉じ込められた空気を吐き出し、ノズルをきれいにし、その後、ワイパーが該前面をきれいにする。
【０００５】
ワイパーブレードシステムと併せて、様々な濡れ防止コーティングが性能を改良するために使われている。現行のコーティングは、熱的およびインク安定性は良好であるが、機械的耐久性が、特に、かかるコーティングが、ワイパーブレードシステムと併せて使用されたときに設けられる要求に所望されうるものより低いという欠点がありうる。別の問題は、印字ヘッドの製造条件下でのコーティング安定性のために起こりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、汚染された印字ヘッドの前面の写真を示す。
【図２】図２は、印字ヘッド組立部品の側面図を示す。
【図３】図３は、本開示の実施形態に従って、図２の印字ヘッド組立部品を製造する過程の中間体構造の側面図を示す。
【図４】図４は、本開示の実施形態に従って、図２の印字ヘッド組立部品を製造する過程の別の中間体構造の側面図を示す。
【図５】図５は、本開示の実施形態に従って、図２の印字ヘッド組立部品を製造する過程のさらに別の中間体構造の側面図を示す。
【図６】図６は、グラフトを作成するための合成手順を示す。
【図７】図７は、本開示の実施形態に従う、典型的な疎油性グラフト化ポリマーの熱重量分析（ＴＧＡ）結果を示す。このＴＧＡ分析は、このコーティングが、約３３０℃まで、重量損失なく、熱的に安定であることを示している。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の実施形態は、架橋フッ素エラストマーをパーフルオロ化含フッ素シリコーンでグラフト変性することによって製造された、疎油性グラフト化ポリマー系の、熱的に安定で、機械的耐久性があり、低接着性のコーティングを提供する。この疎油性グラフト化ポリマーは、ポリウレタン系コーティングに対して、有利なおよび／または補完的な化学的性質を示しうる。実施形態において、コーティングとして使用される前記疎油性グラフト化ポリマーは、特に、印字ヘッドの前面にコーティングが塗布される、高解像度（ＨＤ）圧電印字ヘッド用途において有用でありうる。本開示の疎油性グラフト化ポリマーのコーティング、またはフィルムは、優れた熱安定性を有しながら、４５度を超える高インク接触角と、３５度を下回る低滑り角を示しうる。
【０００８】
さらに、かかるコーティングは、厚さと、２９０℃を超える温度への暴露後の質量損失が最小限でもありうるので、厳しい印字ヘッド製造条件下での使用に適している。本開示の疎油性グラフト化ポリマーを使用するコーティングは、耐久性があり、溶融インク中で２日間約１４０℃の温度への連続暴露にかけられても、長い保存期間を有しうる。前記疎油性グラフト化ポリマーコーティングは、固体インク、顔料インク、およびＵＶインクとともに使用でき、容易な洗浄と自己洗浄性を示しながら、高液だれ圧下で良好な性能を可能にしうる。最後に、前記疎油性グラフト化ポリマーは、流し塗り、金型押出し塗装、回転塗装、引き抜き棒塗装、スロット口金塗装等の簡単な塗装技術で必要なコーティングに形成でき、印字ヘッドの製造を容易にする。これら、および他の利点は、当業者にとって明らかであろう。
【０００９】
いくつかの実施形態では、前記コーティングは、含フッ素シリコーンセグメントを有する、アミノシラン架橋剤で架橋されたフッ素エラストマーを有し、含フッ素シリコーンが架橋フッ素エラストマーにグラフト化された、疎油性グラフト化ポリマーからなる。
【００１０】
ここで、「疎油性」という用語は、前記グラフト化ポリマーと併せて使われるとき、油、炭化水素、および、より一般的には有機化合物、特に、非極性有機化合物をはじく、前記グラフト化ポリマーの物性のことを言う。疎油性の性質は、溶剤系、固体インクジェット系、およびその他の顔料インクおよびＵＶ硬化性インク組成物による濡れをはじくために有用な、濡れ防止特性を授ける。前記疎油性の性質は、前記コーティングに、良好な接触角と滑り角特性を与え、高液だれ圧下での性能を促進しうる。
【００１１】
ここで、「グラフト化ポリマー」という用語は、２以上の作成済みのポリマーの化学的結合を言う。グラフト化は、ポリマー架橋の一つの形とみなすことができる。例えば、本開示のグラフトポリマーは、作成済みのフッ素エラストマーを、このフッ素エラストマーに共有結合的にグラフト化できる官能基を有する作成済みの含フッ素シリコーンを反応させることによって製造されうる。任意に、アミノシラン架橋剤が、前記フッ素エラストマーと含フッ素シリコーンを共有結合的に結合させてもよい。実施形態において、前記フッ素エラストマーを架橋するために使用される架橋剤は、グラフト構造に前記含フッ素シリコーンを付けるための連結点を与えることによって、二重の役割を果たす。
【００１２】
ここで、「フッ素エラストマー」という用語は、一般にエラストマーとして分類され、かなりの程度のフッ素化を含む任意の材料のことを言う。フッ素エラストマーは、合成含フッ素ゴム様ポリマーであり、典型的には、コポリマー／ターポリマーであり、高熱安定性、難燃性、腐食性媒体に対する耐性を特徴とする。実施形態において、前記フッ素エラストマーは（ＦＥ）は、フッ素含量が約６５％以上である。前記実施形態において、前記フッ素含量は、約５０から約９０％、または約６０からほとんど１００％の範囲であってよい。典型的な市販のフッ素エラストマーでは、一般的にフッ素含量は、約６６から約７０％の範囲である。
【００１３】
現在知られている入手可能なフッ素エラストマーは、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンのコポリマー、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、およびテトラフルオロエチレンのターポリマー、および、プロピレンとテトラフルオロエチレンの交互共重合体を含む。かかるフッ素エラストマーは、ＶＩＴＯＮ（商標）（ＤｕＰｏｎｔ）、ＤＹＮＥＯＮ（商標）（３Ｍ）、ＦＬＵＯＲＥＬ（商標）（３Ｍ）、ＡＦＬＡＳ（商標）（３Ｍ）、およびＴＥＣＮＯＦＬＯＮ（商標）（Ｓｏｌｖａｙ  Ｓｏｌｅｘｉｓ）クラスの製品として市販されている。かかるフッ素エラストマーは、優れた耐溶剤性および耐油性を示しうるし、また、これらと同等の非フッ素化エラストマーと比べて、比較的高い温度耐性をも有しうる。前記実施形態において、前記フッ素エラストマー（ＦＥ）は、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロメチルビニルエーテル、およびそれらの混合物からなる群から選ばれたモノマー単位を含むポリマーでよい。いくつかのかかる実施形態では、前記フッ素エラストマーは、フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、およびヘキサフルオロプロピレンのターポリマーである。
【００１４】
実施形態において、前記フッ素エラストマー（ＦＥ）は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定した分子量が、約５０，０００から約７０，０００ダルトンの範囲である。実施形態では、前記フッ素エラストマーは、その引張強度に基づいて選択されうる。いくつかのかかる実施形態では、前記フッ素エラストマーの標準ＡＳＴＭ  Ｄ４１２Ｃで測定した引張強度は、約１５ｍＰａから約２５ｍＰａ、約２０から約２５ｍＰａ、または、約２２ｍＰａから約２５ｍＰａの範囲でよい。前記実施形態では、前記フッ素エラストマーは、特に、本開示の架橋構造に関与する能力のために選択される。
【００１５】
ここで、含フッ素シリコーンとは、かなりの程度のフッ素置換を有するシリコーンポリマーのことを言い、任意のフッ素化オリゴマー、ホモポリマー、またはコポリマーでよい。含フッ素シリコーンは、フッ素エラストマーと同等な化学安定性を示しうるし、また、同様の特性を示しうる。前記実施形態では、前記含フッ素シリコーンは、平均分子量が約１０ダルトンから約１０，０００ダルトンの範囲の、アルコキシシラン末端のシリコーンである。含フッ素シリコーンは、フッ素エラストマーと同様の撥溶剤性を有しながら、シラノールに結合する能力のために選択されうる。さらに、前記含フッ素シリコーン成分は、前記疎油性グラフト化ポリマーに良好な耐摩耗性を授けるために選択されうる。耐摩耗性は、特に、使用中継続的に前記コーティングと接触するであろうワイパーブレードを使用する印字ヘッドシステムで有用である。
【００１６】
限られた量の異なるポリマーを、この架橋方法を用いて、かかるポリマーにおける、前記アミノシラン架橋剤に含まれるアミンまたはトリメトキシ官能基と同様の官能基を利用して、フッ素エラストマーに組み込むことができる。一実施形態では、フッ素エラストマーは、アミノシランを備えるアルコキシ末端含フッ素シリコーンと反応し、ゾル・ゲル形成された相互貫入網目構造を広げる。かかるグラフト反応で使用できる前記含フッ素シリコーンセグメントは下記に示される。
【００１７】
【化１】
0006521839.tif 000002
【００１８】
末端アルコキシシラン基は、本開示の実施形態によれば、下流側のグラフト構造のために化学的なハンドルを与える。前記アルコキシシラン基のグラフト構造は、有機アルコールやシラノール等の水酸基を有する基材とともに完成することができる。シラノール結合パートナーは、本開示の疎油性グラフト化ポリマー等のシロキサン産物（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）への接近手段を与える。式ＩＩの化合物に使用される結合剤（Ｌ）は、パーフルオロ化アルキル等のフッ素化アルキルを含む、任意の置換または非置換Ｃ１−Ｃ６アルキルを含んでよい。結合剤Ｌは、主鎖含フッ素シリコーンに、末端酸素で、あるいは、いくつかの実施形態では、末端ケイ素または末端炭素原子につく能力のある任意の有機官能基をも含むことができる。連結のための結合剤Ｌにおける限定されない官能基としては、アルコキシシランおよび／またはクロロシラン等のシラン類；シラノール類；カルボン酸類；アミン類；カーバメート類；エステル類；エーテル類；および同様のものが挙げられる。
【００１９】
アルコキシシラン部分（Ｓｉ（ＯＲ）３）のＲ基は、同じか、または異なっていてもよい。Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、またはイソプロピルを含んでいてもよく、このうちいずれかが、フッ素置換を含めて、置換されていてもよい。Ｒは、水素であってもよい。いくつかの実施形態では、Ｒは、グラフト構造の製造における加水分解段階後は、水素である。式ＩＩにおいて、ｍ、ｎ、およびｏは、整数であり、上記のように、目的の分子量に基づいて選択される。実施形態では、ｍとｏは２から８の整数である。実施形態では、ｎは２から４の整数である。
【００２０】
本開示の実施形態では、疎油性グラフト化ポリマーは、式ＩＩの化合物でよい。
【００２１】
【化２】
0006521839.tif 000003
【００２２】
式中、ＦＥはフッ素エラストマーであり、ＦＳは含フッ素シリコーンであり、Ｌは結合剤であり、ｍ、ｎ、およびｏは独立して１から１０の整数であり、Ｒ１とＲ２は、出現ごとに独立して、フッ素化されていてもよいＣ１−Ｃ６アルキルであり、Ｒ３とＲ４は、独立して、フッ素化されていてもよいＣ１−Ｃ６アルキルまたはフッ素化されていてもよいＣ１−Ｃ６アルコキシである。実施形態では、ｍとｏは、独立して３から８の整数であり、ｎは１から１０の整数である。実施形態では、結合剤Ｌは、上記のように、含フッ素シリコーンの末端ヒドロキシル官能性基に共有結合的に結合することの可能な官能基の末端となるＣ１−Ｃ６アルキルを含む。
【００２３】
任意のＣ１−Ｃ６アルキルまたはＣ１−Ｃ６アルコキシは、直鎖または分岐でよい。実施形態では、これらの基のどちらかが、塩素や臭素等の、フッ素以外のハロゲン置換を含めて任意に置換されていてもよい。当業者であれば、構造Ｉがポリマーであるため、構造Ｉに示される含フッ素シリコーンのすべての部位が実際にそのように置換されているわけでないことがわかるであろう。それ故、実施形態では、本開示の印字ヘッドコーティングは、構造Ｉと構造ＩＩＩの混合物を含みうる。
【００２４】
【化３】
0006521839.tif 000004
【００２５】
式中、各基は上に規定したように定義される。実施形態では、構造ＩＩＩは、少量の成分でよく、コーティング組成物の約１０重量％未満、または約５重量％未満、あるいは１重量％未満存在しうる。いくつかの実施形態では、構造ＩＩＩの化合物は、存在する場合、封鎖された潜在性シラノール基を有しうる。例えば、それらは、アルキル化剤で処理することによってアルコキシ基として封鎖されてもよい。
【００２６】
式ＩＩの化合物は、上記のフッ素エラストマー（ＦＥ）および含フッ素シリコーン（ＰＦＰＥ）を含む。この二種のポリマーは、架橋剤を用いて一つにされる。この架橋剤は、まずフッ素エラストマーをそれ自身と架橋させるために用いられうる。実施形態では、フッ素エラストマーは、アミノ官能化シランと架橋される。実施形態では、構造Ｉに示されているように、このアミノ官能化シランは、含フッ素シリコーンのための、グラフト結合点をも提供する。この実施形態では、このアミノ官能化シランは、ポリシロキサン（または単にシロキサン、構造ＩとＩＩＩでｎ＝１）の３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＯ８００、ＵＣＴ、ペンシルベニア州ブリストル、より入手可能）による末端封鎖に基づいていてもよい。当業者であれば、必須ではないものの、架橋剤がそれ自身、高度のフッ素化を具備しうることを高く評価するであろう。
【００２７】
いくつかの実施形態は、フッ素エラストマーをアミノ官能化シランで架橋し、アルコキシシラン末端の含フッ素シリコーンをこの架橋フッ素エラストマーにグラフト化することを含む、疎油性グラフト化ポリマーの製造法を提供する。いくつかのかかる実施形態では、かかる方法によって利用可能にされた前記疎油性グラフト化ポリマーは、上記構造Ｉの化合物を含みうる。前記実施形態では、架橋は、アルコキシシラン末端の含フッ素シリコーンの存在下で行われうる。主鎖に水素原子を有するフッ素エラストマーの架橋は、下記反応スキーム１のステップ１に示すように、前記フッ素エラストマーを脱フッ化水素させうると思われる。脱フッ化水素は、不飽和フッ素エラストマー中間体と、プロトン化アミノ官能化架橋剤を与える。前記アミンの塩基による再生（ステップ２）と、それに続く、不飽和間のアミン付加（ステップ３）は、パーフルオロ化含フッ素シリコーンでグラフト化される準備ができた架橋フッ素エラストマーを与える。グラフト化（ステップ４）は、構造Ｉの化合物を得るため、架橋剤および／またはアルコキシシラン末端の含フッ素シリコーンのアルコキシシランのアルコキシ基を加水分解することによって達成されうる。
【００２８】
ステップ１：（脱フッ化水素）
【００２９】
【化４】
0006521839.tif 000005
【００３０】
ステップ２：（アミンの再生）
【００３１】
【化５】
0006521839.tif 000006
【００３２】
ステップ３：（二重結合間のアミン付加）
【００３３】
【化６】
0006521839.tif 000007
【００３４】
スキーム１：架橋剤としてアミノ官能化含フッ素シリコーンを用いた、フッ素エラストマーの、アルコキシシラン末端パーフルオロ化含フッ素シリコーンとの架橋反応。
【００３５】
上記のように、フッ素エラストマーの架橋は、パーフルオロ化含フッ素シリコーンの存在下で行われうる。いくつかのかかる実施形態では、前記アミノ官能化シランの、アルコキシシラン末端パーフルオロ化含フッ素シリコーンに対する比は、約０．５：１から約３：１、または、約１：１から約２：１の範囲である。いくつの実施形態では、前記比は、約１．５：１であってもよい。いくつかの実施形態では、前記アミノ官能化シランの、フッ素エラストマーに対する量は、約２ｐｐｈから約１０ｐｐｈの範囲である。いくつかの実施形態では、前記アミノ官能化架橋剤のパーフルオロ化含フッ素シリコーンとの接続は、フッ素エラストマーの架橋前に行われうる。任意の上記の過程は、触媒を用いて行われてもよく、反応は、任意に、高温で行われてもよい。典型的には、前記反応は、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等の有機溶媒中で行われるであろう。前記実施形態では、前記反応はすべて、ワンポットの並びで行われ、化学中間体の単離はしない。実施形態では、反応生産物は各種精製をして、あるいは精製なしで、直接コーティングを形成するために使用される。
【００３６】
いくつかの実施形態では、ポリマーコーティングを有する前面を備えるインクジェット印字ヘッドが提供され、前記ポリマーコーティングは、架橋フッ素エラストマーと、この架橋フッ素エラストマーにグラフト化した含フッ素シリコーンを含む、疎油性グラフト化ポリマーを含んでいる。いくつかのかかる実施形態では、疎油性グラフト化ポリマーは、構造Ｉの化合物を含む。
【００３７】
モデリングによって、優れた疎油性コーティングについてのインク接触角は、約４インチの液だれ圧仕様を維持するためには、そのコーティングの全寿命にわたって約４０度を超えるべきであるということが示されているが、より高い接触角は、より都合がよい。この前面コーティングは、理想的には、易／自己洗浄特性を可能にするため、低滑り角をも有し、これは、保守がいらないかまたは少なく、エンジン信頼性が高く、運転コストが低い印字ヘッドカートリッジにつながるであろう。低滑り角は、低インク接着の尺度であり、ノズル周りにインク残渣を残さずに、インクが前記表面からきれいにふき取られうることを示す。ノズル領域周りのいかなるインク残渣も、インクメニスカスを破壊する可能性があり、仕様値未満の圧力での液だれにつながりうる。同様に、いかなるコーティングも、理想的には、約２９０℃、３５０ＰＳＩで３０分等の積層プレスの厳しい製造条件後、これらの特性を維持する。いくつかの実施形態では、前記ポリマーコーティングは、インク接触角が約５０度以上で、インク滑り角が約３０度未満である。さらに、前記印字ヘッドの前面に使用されるポリマーコーティングは、２９０℃、３５０ｐｓｉで安定であり、製造を容易にすることを特徴としうる。
【００３８】
本開示の、疎油性低接着性表面コーティングは、濡れ防止印字ヘッド前面コーティングとして、記録基材にインクを噴出するように構成されたインクジェット印字ヘッド用に使用することができる。任意の適する記録基材を使用してもよく、普通紙、例えば、ＸＥＲＯＸ（登録商標）４０２４紙、ＸＥＲＯＸ（登録商標）Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｒｉｅｓ紙、Ｃｏｕｒｔｌａｎｄ  ４０２４  ＤＰ紙、罫線入りノート紙、ボンド紙、シリカコート紙、例えば、シャープ株式会社のシリカコート紙、十条製紙製の紙、Ｈａｍｍｅｒｍｉｌｌ  Ｌａｓｅｒｐｒｉｎｔ  Ｐａｐｅｒ、および同様のもの、透明材料、布帛、繊維製品、プラスチック、ポリマーフィルム、金属や木等の無機基材、および同様のものが挙げられる。
【００３９】
いくつかの実施形態では、前記印字ヘッドは、疎油性低接着性ポリマー材料を含む、疎油性低接着性コーティングを有する表面を備える前面を含み、紫外線ゲルインクの墳滴または固体インクの噴滴は、約５０度よりも大きな前記表面コーティングとの接触角を示す。いくつかの実施形態では、前記接触角は約５５度よりも大きく、あるいは、約６５度よりも大きい。一実施形態では、前記紫外線ゲルインクの墳滴または固体インクの噴滴と、前記表面コーティングの間に示される接触角には上限はない。別の実施形態では、前記接触角は、約１５０度未満、あるいは約９０度未満である。インク接触角が大きいほど、液だれ圧は高い。液だれ圧は、インクタンク（容器）の圧力が増したときに、前記開口板が、ノズルからのインクの滴りを防ぐ能力に関連している。いくつかの実施形態では、前記コーティングは、紫外線硬化性ゲルインクと固体インクに対して低接着性と高接触角を組み合わせて与え、これは前記液だれ圧に有利に影響する。いくつかの実施形態では、本明細書の前記コーティングは、約３０度未満の低滑り角を与える。いくつかの実施形態では、前記滑り角は、約２５度未満である。いくつかの実施形態では、前記滑り角は、約１度より大きい。接触角は、滴径にはほとんど影響を受けない。しかしながら、接触角は、５−１０マイクロリットルのＵＶインクまたは固体インク滴を前記表面コーティングに付着させて測定されうる。滑り角は、７−１２マイクロリットルのＵＶインクまたは固体インク滴を前記表面コーティングに付着させて測定されうる。
【００４０】
ここに記載の前記実施形態において、前記疎油性低接着性コーティングは、熱的に安定であり、それ故、高温、例えば約１８０℃から約３２５℃の範囲の温度、および約１００ｐｓｉから約４００ｐｓｉの範囲の高圧に、１５の長期間、例えば約１０分から約２時間の範囲の期間さらされた後でも、約１度から約３０度の範囲の低滑り角と約４５度から約１５０度の範囲の高接触角を与える。一実施形態において、前記疎油性低接着性コーティングは、約２９０℃の温度で、約３５０ｐｓｉの圧力に約３０分さらされた後、熱的に安定である。高密度圧電印字ヘッドの製造には、高温、高圧の接着剤接着段階を要する。前面コーティングには、これら高温高圧条件に耐えることが所望されるであろう。ここに記載された前記疎油性低接着性表面コーティングの、高温高圧での安定性は、現在の印字ヘッド製造法に適合する。
【００４１】
インクジェット印字ヘッドの前面に塗布された際、前記疎油性低接着性表面コーティングは、前記疎油性低接着性コーティング上に残ったインク液滴が、単純な、自己洗浄方式で印字ヘッドから滑り落ちることができるように、前記インクジェット印字ヘッドから噴出されたインクに対して、十分な低接着性を示す。インクジェット印字ヘッドの前面に見られることのあるほこり、紙の粒子等の汚染物質は、滑るインク液滴によって、前記インクジェット印字ヘッドの前面から取り除かれうる。前記疎油性低接着性印字ヘッド前面コーティングは、自己洗浄性で汚染のないインクジェット印字ヘッドを与えることができる。
【００４２】
ここで、前記疎油性低接着性コーティングは、インクと疎油性低接着性コーティングの間の接触角が、一実施形態で、約５０度より大きい、または、約５５度より大きいとき、インクジェット印字ヘッドから噴出されたインクに対して、「十分に低い濡れ性」を示すことができる。
【００４３】
本開示の疎油性低接着性コーティングは、連続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、および圧電ＤＯＤインクジェットプリンタ等の任意の適切なインクジェットプリンタのインクジェット印字ヘッド用の、疎油性低接着性印字ヘッド前面コーティングとして使用されうる。ここで、「プリンタ」という用語は、デジタル複写機、製本機械、ファクシミリ装置、多機能機等の、あらゆる目的のためのプリント出力機能を行うあらゆる装置を包含する。
【００４４】
本開示の、疎油性低接着性コーティングは、水性インク、溶剤インク、ＵＶ硬化性インク、昇華型染料インク、固体インク等のあらゆる適切なインクを噴出するように構成されたインクジェット印字ヘッド用の、疎油性低接着性印字ヘッド前面コーティングとして使用されうる。本開示の疎油性低接着性コーティングとともに使用するために適切な典型的なインクジェット印字ヘッドは、図２との関連で示される。
【００４５】
図２を参照すると、本発明の一実施形態に従うインクジェット印字ヘッド２０は、支持体２２、支持体２２に接着されたノズルプレート２４、および、疎油性低接着性コーティング２６等の疎油性低接着性コーティングを具備する。
【００４６】
支持体２２は、ステンレス鋼等の任意の適切な材料から形成され、かつ、その中に開口２２ａを具備する。開口２２ａは、インク源（図示せず）と連通していてもよい。ノズルプレート２４は、ポリイミド等の任意の適切な材料から形成されてよく、かつ、その中にノズル２４ａを具備してもよい。ノズル２４ａは、インク源からのインクが、印字ヘッド２０から記録基材に、ノズル２４ａを通して噴出可能なように、インク源と、開口２２ａを介して連通していてもよい。
【００４７】
前記図示された実施形態において、ノズルプレート２４は、支持体２２に、介在する接着材料２８によって接着される。この接着材料２８は、ノズルプレート２４を支持体２２に接着する接着処理の間に溶融しうる熱可塑性接着剤として設けられてもよい。典型的には、ノズルプレート２４と、疎油性低接着性コーティング２６もまた、前記接着処理の間に加熱される。前記熱可塑性接着剤が形成される材料によって、接着温度は、約１８０℃から約３２５℃の範囲でありうる。
【００４８】
従来の疎油性低接着性コーティングは、典型的な接着処理の間に直面する温度、または、インクジェット印字ヘッドの製造中に直面するその他の高温高圧処理にさらされると、劣化しがちである。しかしながら、本開示の、疎油性低接着性コーティング２６は、前記接着温度に加熱された後、インクに対して、低滑り角で示される十分な低接着性と、高接触角を示す。疎油性低接着性コーティング２６は、自己洗浄性で汚染のない、高液だれ圧のインクジェット印字ヘッド２０を提供することができる。疎油性低接着性コーティング２６の、高温暴露時の低滑り角と高接触角を含む、所望の表面特性における実質的な劣化に耐える能力は、高温高圧処理を用いて製造される、高液だれ圧を維持しながら自己洗浄能力を備えるインクジェット印字ヘッドを可能にする。インクジェット印字ヘッドの形成方法の実施形態は、図２−５との関連で示される。
【００４９】
図３を参照すると、インクジェット印字ヘッド２０等のインクジェット印字ヘッドは、基材３２上に、疎油性低接着性コーティング２６等の疎油性低接着性コーティングを形成することによって形成されうる。基材３２は、ポリイミド等の任意の適切な材料から形成されてもよい。
【００５０】
一実施形態では、疎油性低接着性コーティング２６は、最初に、上記のように、１以上のフッ素エラストマーと、１以上の含フッ素シリコーン化合物を含む反応混合物を、塗布することによって基材３２に形成されうる。前記反応混合物が基材３２に塗布された後、前記反応物を互いに反応させて疎油性低接着性コーティング２６を形成する。前記反応物は、例えば、前記反応混合物を硬化させることによって、互いに反応しうる。
【００５１】
一実施形態では、前記反応混合物は、金型押出し塗装、浸漬塗装、吹付塗装、回転塗装、流し塗り、スタンプ印刷、およびブレード技術等の任意の適切な方法で基材３２に塗布されうる。エアブラシ等の空気噴霧装置または、自動空気／液体噴霧器が、前記反応混合物を噴霧するのに使用できる。前記空気噴霧装置は、一様な量の前記反応混合物で基材３２の表面を覆うために、一様の様式で移動する自動レシプロケータに取り付けてもよい。ドクターブレードの使用は、前記反応混合物を塗布するために使用できる別の技術である。流し塗りでは、プログラム制御可能なディスペンサが、前記反応混合物を塗布するために用いられる。
【００５２】
図４を参照すると、基材３２は、開口支持体２２に、接着材料２８を介して接着され、図５に示される構造をもたらす。一実施形態では、接着材料２８は、基材３２に接着される前に、開口支持体２２に接着される。別の実施形態では、接着材料２８は、開口支持体２２に接着される前に、基材３２に接着される。さらに別の実施形態では、接着材料２８は、基材３２と開口支持体２２に同時に接着される。
【００５３】
接着材料２８が熱可塑性接着剤として設けられた実施形態では、接着材料２８は、基材３２と開口支持体２２に、前記熱可塑性接着剤を接着温度と接着圧力で溶融させ、かつ疎油性低接着性コーティング２６を接着温度と接着圧力にかけることによって、接着される。一実施形態では、前記接着温度は、約２９０℃以上である。一実施形態では、前記前記接着温度は、約３１０℃以上でありうる。別の実施形態では、前記接着温度は、約３２５℃以上でありうる。一実施形態では、前記接着圧力は約１００ｐｓｉ以上である。一実施形態では、前記接着圧力は、約３００ｐｓｉ以上でありうる。
【００５４】
基材３２を開口支持体２２に接着後、開口支持体２２は、図２に示されるように、１以上のパターン形成過程中のマスクとして、開口２２ａを接着材料２８に伸ばすために使用されうる。開口支持体２２は、１以上のパターン形成過程中のマスクとして、ノズル２４ａを基材３２に形成するためにも使用して、図２に示されるノズルプレート２４を形成してもよい。ノズル２４ａを形成するために用いられた前記１以上のパターン形成過程は、疎油性低接着性コーティング２６内にノズル開口部２６ａを形成するためにも適用されてもよく、ノズル開口部２６ａは、ノズル２４ａと連通する。一実施形態では、開口２２ａは、レーザ切断パターン形成過程および同様のものによって接着材料２８に伸ばされうる。一実施形態では、ノズル２４ａとノズル開口部２６ａは、それぞれ、基材３２と疎油性低接着性コーティング２６に、レーザ切断パターン形成過程および同様のものによって形成されうる。
【実施例】
【００５５】
疎油性グラフト化ポリマー（Ａ）の合成
図６に準拠して、４０で、フッ素エラストマーをケトン溶媒に溶解し（パートＡ）、これをフッ素エラストマーと呼ぶ。それと同時に、４２で、アルコキシシラン末端含フッ素シリコーンとアミノ架橋剤（パートＢ）を一晩回転にかけ、これをここでは含フッ素シロキサンと呼ぶ。これら溶液を両方得た後、４４で、前記含フッ素シロキサンを前記フッ素エラストマーにゆっくりと加え、その後触媒を加える。一実施形態では、前記触媒は、ＭｇＯ／ＣａＯである。この混合物はその後回転に２時間かけ、４６で、印字ヘッドの前面として用いられるポリマー基材に塗布した。一実施形態では、前記コーティングは、ポリイミドに、引き抜き棒塗装される。前記コーティングは、また、流し塗りで塗布されてもよい。溶媒が蒸発すると、４８で、このポリマーフィルムを、４５０°Ｆ以下の高温で２４時間以下等で、オーブン硬化する。この硬化過程は、他の硬化条件も含んでいてもよい。
【００５６】
この過程の特定の実施形態では、フッ素エラストマー（ＴＥＣＮＯＦＬＯＮ（登録商標）ＦＫＭ（Ｐ９５９）、ソルベイスペシャルティポリマーズ、ジョージア州アルファレッタ）の１７．５％溶液を、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）と約１重量ｐｐｈのＦＣ４４３０（３Ｍ）とＡＫＦ２９０（ワッカー）に溶解することによって得た。界面活性剤は、フッ素エラストマーと、離形層／定着部材に塗布された油の間に相溶性を与えることができ、ピンホール／フィッシュアイ欠陥を防止すると考えられている。次に、モル比１．５：１の、アミノ架橋剤とアルコキシシラン末端含フッ素シリコーンをＭＩＢＫ中で混合し、一晩回転させた。この実施例では、３種の異なる処方を、（１）架橋剤：含フッ素シリコーン（０．８６ｍＭ：０．５７ｍＭ）、（２）架橋剤：含フッ素シリコーン（１．７１ｍＭ：１．１３ｍＭ）、（３）架橋剤：含フッ素シリコーン（２．５６ｍＭ：１．７０ｍＭ）で試した。１６−１８時間後、４４での混合として、パートＢをパートＡに滴下した。パートＢのパートＡへの添加が完了した時点で、ゾル中の、ＭＩＢＫ混合物のＭｇＯ／ＣａＯ９％原液等の、触媒溶液を加え、この混合物を、デビルシェーカーで５分間激しく振動させ、得られた混合物を、表面特性測定用のポリイミド基材に引き抜き棒塗装した。これらを室温で一晩硬化させ、オーブンに移し、２１８℃で４時間保った。
【００５７】
疎油性グラフト化ポリマーの特性評価：図７に示すように、空気中でのＴＧＡ分解結果は、このコーティングが、３３０℃までは安定であることを示している。コーティングは、インクに対する表面特性について評価された。結果を以下の表１に示す。
【００５８】
【表１】
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【００５９】
表に示すように、これら表面特性は、現在の対照コーティングに匹敵する。これらコーティングは、印字ヘッド製造で採用される、プレス接着剤接着サイクルを想定した、２９０℃／３５０ＰＳＩでのテフロン（登録商標）のカバーレイを用いての積層条件後、高接触角を維持していた。同様に、積層コーティングは、溶融ＣＹＭＫインクをつけて１４０℃で２日後、高接触角を維持していた。滑り角は、対照よりも若干高かったが、インクは表面からきれいに滑落し、使用時、易洗浄を可能にするには十分に低いと思われる。さらに、この典型的な疎油性グラフト化ポリマーは、これらコーティングの長期性能に要求される、機械的耐久性を持つことが期待されている。これらコーティングは、流し塗り手法を通して、拡大することが可能であり、これらグラフト化ポリマーを用いた流し塗りの実証はされている。
【００６０】
空気中でのＴＧＡ分解結果は、このコーティングが、３００℃までは安定であることを示している。これらコーティングは、表面特性について評価し、結果を上の表１に示す。これらコーティングは、印字ヘッド製造の、プレス接着剤接着サイクルを想定した、２９０℃および３５０ＰＳＩでのテフロン（登録商標）のカバーレイを用いての積層条件後、接触角を維持していた。同様に、積層コーティングは、１４０℃の溶融固体インクに浸漬して２日後も、高接触角を維持していた。滑り角は、現行のコーティングよりも若干高いが、それでもなお、洗浄は容易である。インク浸漬実験から試験片を取り出したとき、インクはきれいに落下し、インク残渣は、コーティングには見られなかった。
【００６１】
フッ素エラストマー−含フッ素シリコーングラフトコーティングは、熱的に安定で、機械的耐久性があり、疎油性の低接着性コーティングである。これらの処方は、この分野で使用される他のコーティングとは全く別の化学的性質を有している。これらコーティングは、熱安定性を有しながら、高インク接触角と、低滑り角を有する。これらフィルムは、硬化後、その表面に油は観察されない。これらコーティングは、ごく薄い厚みと、２９０℃の温度暴露後のごく少ない質量損失をも示す。
【００６２】
これらコーティングが、所望の表面特性を維持しながら、油を見せず、極めて高い熱安定性を有するという事実は、それらを、高解像度圧電プリント用途のための、濡れ防止コーティングに対する魅力的な選択肢にする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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