CN102372940B - 用于喷墨印刷机正面的热稳定的疏油低附着涂层 - Google Patents

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Abstract

用于喷墨印刷头正面的涂层，其中所述涂层包括疏油低附着涂层。当所述疏油低附着涂层配置在喷墨印刷头正面表面时，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现出大于45°的接触角和小于约30°的低滑移角。在实施方式中，所述疏油低附着涂层是热稳定的，其中在印刷头装配和制造中，涂层在经受180°和320°之间的范围内或者大约该范围的高温以及100psi和400psi之间的范围内或者大约该范围的高压之后，表面接触角和滑移角几乎极少出现退化。

Description

用于喷墨印刷机正面的热稳定的疏油低附着涂层
技术领域
本发明总体上涉及喷墨印刷技术，特别地，涉及用于喷墨印刷机正面的热稳定的疏油低附着涂层。
背景技术
喷墨印刷机通过将来自于喷墨印刷头的液体墨的液滴喷射(jetting)或喷出(ejecting)到记录的衬底(例如，纸)上来生成图像。印刷头典型地具有其中限定有喷嘴开口的正面，通过喷嘴开口液体墨作为液滴喷射到记录的衬底上。
喷墨印刷头的正面可能因墨的润湿或者流淌(drooling)而被污染。这种污染能够导致或者促进喷墨印刷头的正面内的喷嘴开口的局部或完全阻塞。这种阻塞能够阻止墨滴从喷墨印刷头喷射出，导致尺寸不足或尺寸过大的墨滴从喷墨印刷头喷射出，改变射出的墨滴到记录的衬底的预期轨迹以及诸如此类，所有这些降低了喷墨印刷机的印刷质量。
喷墨印刷机的正面典型地涂有例如聚四氟乙烯(PTFE)(例如，)或者聚四氟乙烯烷氧基树脂(PFA)的材料，以保护它。象Maverick的当前的印刷头使用Xerox的固体墨而具有良好的初始性能。然而超过了使用寿命，性能降低且在标准喷墨温度时墨不能容易地滑过印刷头正面涂层。相反，墨趋向于附着印刷头正面涂层并沿印刷头正面涂层流动，留下残留的墨薄膜，从而部分或完全阻塞喷墨印刷头的正面内的喷嘴开口。此问题对UV中性墨更严重，由于初始阶段本身的流淌而导致印刷头故障。图1为印刷行程后在环绕喷嘴开口的正面的大部分区域上显示出UV-可固化墨湿化和污染的喷墨印刷头的正面的图片。因此防止流淌故障的疏油低附着涂层对提高稳健性和可靠性是重要的，且能够使未来UV中性墨的新的市场渗透成为可能。
通过采取清除和/或擦拭程序能将喷墨印刷头正面的污染最大限度减少一些。然而，这些程序可能不合意地消耗时间和/或使用过多数量的墨，从而缩减了喷墨印刷头的使用寿命。喷墨印刷头正面的污染也能够通过提供疏油低附着印刷头正面涂层来最大限度减少一些，疏油低附着印刷头正面涂层不会因为从印刷头的喷嘴开口喷出的墨而显著湿化。当被加热到在印刷头制作工艺中典型地遇到的温度时，公知的疏油低附着印刷头正面涂层的表面性质特征降至这样的程度，即不能依靠它们来使喷墨印刷头正面的污染最小化。
附图说明
图1为印刷行程后在具有聚四氟乙烯涂层的印刷头正面的喷嘴面积上方的UV中性墨的污染物的图片。
图2为依据本发明的一些实施方式的喷墨印刷头的剖视图。
图3-5依据本发明的一种实施方式阐释了形成图2所示的喷墨印刷头的过程。
图6阐释了疏油低附着涂层的重量损失百分比与温度的关系曲线。
具体实施方式
描述了一种用于喷墨印刷头正面的疏油低附着表面涂层，其中表面涂层包括疏油低附着聚合材料。当表面涂层配置于喷墨印刷头正面表面时，紫外线(UV)中性墨(本文也称作“UV墨”)的喷射滴或者固体墨的喷射滴对于表面涂层呈现低附着(lowadhesion)。墨滴对于表面的附着性可以通过测量墨滴的滑移角来决定(即当墨滴开始滑过表面而不留下残渣或污点时，表面相对于水平位置倾斜的角度)。滑移角越减小，墨滴和表面之间的附着性越低。如此处所使用的，术语“低附着”意味着当用紫外线固化中性墨或者固体墨测量时，相对于印刷头正面表面的小于30°的低的滑移角。在一些实施方式中，当用紫外线固化中性墨或者固体墨测量时低的滑移角为相对于印刷头正面表面约小于25°。在一些实施方式中，当用紫外线可固化中性墨或者固体墨测量时，低的滑移角为相对于印刷头正面表面约小于20°。在一些实施方式中，当用紫外线可固化中性墨或者固体墨测量时低的滑移角为相对于印刷头正面表面约大于1°(或大于约1°)。如此处所使用的，在疏油低附着表面涂层已暴露于高温(例如温度在180℃和325℃之间的范围内，或者在约180℃和约325℃之间的范围内)和高压(例如压强在100psi(磅/平方英寸)和400psi之间的范围内，或者在约100psi和约400psi之间的范围内)并持续一段时间持续期(例如范围在10分钟至2小时之间或者范围在约10分钟至约2小时之间的时段)后，紫外线中性墨或固体墨的滴对于表面涂层呈现低附着，此时疏油低附着表面涂层为“热稳定的”。在一种实施方式中，在表面涂层已暴露于290℃(或约290℃)的温度、300psi(或约300psi)的压强并持续30分钟(或约30分钟)以后，表面涂层是热稳定的。因此，表面涂层能够在高温和高压下粘合到不锈钢孔支撑上，而没有任何退化。因此得到的印刷头能够预防墨污染，因为墨滴能够从印刷头正面滚落，而不留下残余物。
在一些实施方式中，印刷装置包括具有正面和施加在该正面的表面上的疏油低附着表面涂层的喷墨印刷头。该疏油低附着表面涂层包括配置的疏油低附着聚合材料，以便紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现大于45°(或者约大于45°)的接触角。在一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现大于55°(或者大于约55°)的接触角。在另一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现大于65°(或者约大于65°)的接触角。在一种实施方式中，呈现于紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂层之间的接触角没有上限。在另一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现小于150°(或者小于约150°)的接触角。在又一种实施方式中，紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴呈现小于90°(或者小于约90°)的接触角。当墨被填充进印刷头，需要将墨保持在喷嘴之内直至到了喷射该墨的时候。通常，墨接触角度越大流淌压强就越好(高)。流淌压强涉及当墨水罐(容器)的压强增大时孔板避免墨从喷嘴开口流出的能力。在一些实施方式中，涂层是热稳定的，且甚至在暴露于高温(例如温度在180℃和325℃之间的范围内，或者在约180℃和约325℃之间的范围内)和高压(例如压强在100psi和400psi之间的范围内，或者在约100psi和约400psi之间的范围内)并持续一段时间持续期(例如范围在10分钟至2小时之间或者范围在约10分钟至约2小时之间的时段)之后，也提供此性能，从而维持高的流淌压强。在一种实施方式中，涂层是热稳定的，且甚至在暴露于290℃(或者约290℃)的温度、300psi(或约300psi)的压强并持续30分钟(或者约30分钟)后，也提供此性能，从而维持高的流淌压强。有利地，此处所描述的疏油低附着表面涂层相对于紫外线可固化中性墨和固体墨结合提供低附着和高接触角，进一步提供改进了的流淌压强或者减少或消除墨从喷嘴流出的有益效果。
在一些实施方式中，疏油低附着表面涂层为反应混合物的反应产物，该反应混合物包括至少一种异氰酸酯和羟基(例如乙醇)官能化氟交联材料。在一种实施方式中，羟基官能化氟交联材料存在于范围在约30％重量比(或约30％重量比)到90％重量比(或约90％重量比)之间的反应混合物之内。乙醇和异氰酸酯的反应产物可以包括氨基甲酸乙酯(例如，聚氨基甲酸乙酯聚合物)。在一种实施方式中，羟基官能化氟交联材料包括至少一种聚全氟醚化合物。
合适的异氰酸酯包括单体的、低聚物的和聚合的异氰酸酯，包括(但不限于)那些通式R1-(NCO)n的，其中R1为烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、芳烷基、亚芳烷基、烷芳基或者亚烷芳基。
在一种实施方式中，R1为烷基或者亚烷基(包括直链的和支链的，饱合的和不饱合的，环状的和非环状的，以及取代的和未被取代的烷基和亚烷基，且其中例如氧、氮、硫、硅、磷或诸如此类的杂原子或者可能或者不可能存在于烷基或亚烷基中)。在一种实施方式中，烷基或亚烷基具有至少约8个碳原子。在另一种实施方式中，烷基或亚烷基具有至少约10个碳原子。在另一种实施方式中，烷基或亚烷基具有至少约12个碳原子。在一种实施方式中，烷基或亚烷基具有不超过约60个碳原子。在另一种实施方式中，烷基或亚烷基具有不超过约50个碳原子。在又一种实施方式中，烷基或亚烷基具有不超过约40个碳原子。然而，可以理解的是碳原子的数量可以超出这些范围。
在一种实施方式中，R1为芳基或者亚芳基(包括取代的和未被取代的芳基和亚芳基，且其中例如氧、氮、硫、硅、磷或诸如此类的杂原子或者可能或者不可能存在于芳基或亚芳基中)。在一种实施方式中，芳基或亚芳基具有至少约5个碳原子。在另一种实施方式中，芳基或亚芳基具有至少约6个碳原子。在一种实施方式中，芳基或亚芳基具有不超过约50个碳原子。在另一种实施方式中，芳基或亚芳基具有不超过约25个碳原子。在又一种实施方式中，芳基或亚芳基具有不超过约12个碳原子。然而，可以理解的是碳原子的数量可以超出这些范围。
在一种实施方式中，R1为芳烷基或者亚芳烷基(包括取代的和未被取代的芳烷基和亚芳烷基，其中芳烷基或者亚芳烷基的烷基部分可以是直链的或支链的，饱和的或不饱和的，环状的或非环状的，以及取代的或未被取代的，且其中例如氧、氮、硫、硅、磷或诸如此类的杂原子或者可能或者不可能存在于芳烷基或亚芳烷基的芳基或者烷基部分)。在一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基具有至少约6个碳原子。在另一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基具有至少约7个碳原子。在一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基具有不超过约60个碳原子。在另一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基具有不超过约40个碳原子。在又一种实施方式中，芳烷基或亚芳烷基具有不超过约30个碳原子。然而，可以理解的是碳原子的数量可以超出这些范围。
在取代的烷基、亚烷基、芳基、亚芳基、芳烷基、亚芳烷基，烷芳基，和亚烷芳基上的取代基可以为(但不限于)卤素原子、亚胺基、铵基、氰基、吡啶基、吡啶盐基、醚基、醛基、酮基、酯基、酰胺基、羰基、硫代羰基、硫酸基、磺酸基、硫醚基、亚砜基、磷化氢基、磷基、磷酸基、腈基、氢硫基、硝基、亚硝基、磺基、酰基、酸性酸酐基、叠氮基、偶氮基、氰氧基、异氰酸基、硫代氰酸基、异硫氰酸基、羧酸盐基，前述物质的混合物，或者诸如此类，其中两个或者两个以上的取代基可以结合在一起以形成环(ring)，且n为整数，代表异氰酸酯基的数目，例如在单体的异氰酸酯实例中为1、2、3或者等等，并且在聚合的异氰酸酯的实例中没有必要的上限。
二异氰酸酯的例子包括异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，其式为
2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)；二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(MDI)；氢化二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯(H12MDI)；四-甲基苯二甲基二异氰酸酯(TMXDI)；环己烷-1，6-二异氰酸酯(HDI)，其式为
OCN-(CH2)6-NCO
萘-1，5-二异氰酸酯；3，3’-二甲氧-4，4’-联苯基二异氰酸酯；3，3’-二甲基-4，4’-二甲基-4，4’-联苯基二异氰酸酯；亚苯基二异氰酸酯；4，4’-联苯基二异氰酸酯；2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯和2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯，其式为
四亚甲基二甲苯二异氰酸酯；4，4’-亚甲基双(2，6-二乙苯基异氰酸酯)；1，12-二异氰酸十二烷；1，5-二异氰酸基-2-甲基戊烷；1，4-二异氰酸丁烷；二聚物二异氰酸酯和亚环己基二异氰酸酯及其同分异构体；HDI的脲二酮二聚物；或者诸如此类，以及其混合物。三异氰酸酯或者它们的等价物的例子包括三苯基甲烷-4，4’，4”-三异氰酸酯；三(p-异氰酸基苯基)硫代磷酸盐；TDI的三羟甲基丙烷三聚物，或者诸如此类，TDI、HDI、IPDI的异氰尿酸盐三聚物，或者诸如此类，TDI、HDI、IPDI的缩二脲三聚物，或者诸如此类，以及其混合物。更高的异氰酸酯官能度的例子包括TDI/HDI的共聚物，或者诸如此类，和MDI低聚物，以及其混合物。在一些实施方式中，异氰酸酯部分可以为脲基甲酸盐改性MDI或者脲基甲酸盐改性MDI的聚合物。在一些实施方式中，异氰酸酯部分也可以为具有聚异氰酸官能度的全氟聚酯预聚物，如现有技术(美国专利No.4,863,986；美国专利No.4,704,420；美国专利No.6,071,564)中所描述并且作为Fluorobase-Z在商业上预先可获得。在一些实施方式中，可以获得名称为或的合适的异氰酸酯，例如从BayerMaterialsScience(Bayer材料科学)可获得的DesmodurDesmodurN或者诸如此类或者其混合物。
适当的全氟聚醚化合物包括单-或二-羟基官能化单体的、低聚的和聚合的全氟聚醚化合物。合适的二羟官能化全氟聚醚化合物包括(但不限于)那些通式：
HO-(CH2CH2O)a-CH2-CF2O-(CF2CF2O)b-(CF2O)c-CF2-CH2-(OCH2CH2)a-OH
其中a为在0和20之间的范围内的整数，且b和c为在0-50之间的范围内的整数，但是b和c中的至少一个不为零。在一种实施方式中，合适的二-官能化全氟聚醚化合物可以用化学式表示：
HOCH2CF2O(CF2CF2O)b(CF2O)cCF2CH2OH
在一些实施方式中，可以获得名称为的合适的二羟官能化全氟聚醚化合物，例如从SolvaySolexis可获得的 或者诸如此类或者其混合物。
通过一个或者一个以上的异氰酸酯与一个或者一个以上的全氟聚醚化合物缩合，制备尿烷化合物、或者诸如此类或者其混合物的任何合适的反应条件可以用于制备疏油低附着印刷头正面涂层的聚合物。示例性地(尽管不是必要地)，在存在可选择的反应催化剂(例如二丁基二锡、新癸酸铋(III)、苯甲酸钴、醋酸锂、辛酸亚锡、三乙胺或者诸如此类)的情况下，反应可以在各种温度(例如，从约25℃到约160℃)条件下进行。其它典型的催化剂包括来自于RheineChemie的RC催化剂。
可以调整反应物的摩尔比，以便在反应中用摩尔数少许过量的乙醇完全消耗掉异氰酸酯官能度。反应物可以以任何顺序添加在一起和/或作为物理混合物添加到反应中。如果需要，反应条件和反应物添加的顺序由于数个原因可以被控制，例如提供可控的放热反应，当用酒精或类似混合物与二异氰酸酯起反应时使分子的分布合适。
当进行这些调整时，可以使用乙醇与(versus)胺类对异氰酸酯的不同反应，同样可以使用例如异佛尔酮二异氰酸酯的二异氰酸酯上的两个独立的异氰酸酯基团的不同反应。例如参考由InterscienceofNewYork(纽约电子期刊)出版于1962年的J.H.桑德斯和K.C.弗里希的“化学，第一部分聚氨酯”和奥林化学制品的异佛尔酮二异氰酸酯科技产品信息表，此两者中的每一个的公开都于此整体并入以作参考，以提供对化学品的进一步解释。通过使分子的分布如此合适化，能够控制制成品使其具有设计为专用的可控的粘度，具有玻璃态转变温度和/或熔点，具有从批到批的一致性能，或者诸如此类。
在一种实施方式中，反应条件可以在惰性气体(例如氩气或者氮气或者其它适当的气体)中实现，以防止反应产物氧化或者黄化，以及防止由于水分引起的不合需要的副反应。反应可以简洁执行(即没有溶剂)或者可以任选使用任何想要的或有效的溶剂。适当溶剂的例子包括二甲苯、甲苯、苯、氯苯、硝基苯、二氯苯、N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、环丁砜、己烷、氧杂环戊烷、乙酸丁酯、醋酸戊酯、HFE7200(3M)，HFE7500(3M)，Solvosol(Dow)和诸如此类，以及它们的混合物。另一种可以使用的示例性的溶剂是FCL52溶剂，其可从CytonixLLC获得。
其中异氰酸酯与例如酒精的化合物进行反应的反应也公开于例如公布号为2004/0077887的美国专利申请、专利号6,821,327的美国专利、公布号为2004/0082801的美国专利申请、公布号为2004/0167249的美国专利申请，和美国10/918,053和10/918,619中，其中每一个的公开于此整体并入以作参考。
此处公开的疏油低附着表面涂层可以作为用于喷墨印刷头的抗湿化印刷头的正面涂层使用，喷墨印刷头配置为将墨喷射到记录的衬底上。可以使用任何适宜的记录的衬底，包括例如4024纸、Series(图像系列)纸、Courtland4024DP纸、划线笔记本纸、证券纸、硅涂层纸，例如Sharp公司的硅涂层纸、JuJo纸、HammermillLaserprintPaper(锤磨机激光印刷纸)和诸如此类的普通纸，透明材料，纤维织物，纺织产品，塑料，聚合物薄膜，例如金属和木材的无机衬底和诸如此类。
在一些实施方式中，印刷头包括正面，该正面具有配置在其表面上的疏油低附着涂层，疏油低附着涂层包括疏油低附着聚合材料，其中紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂层呈现出大于45°(或大于约45°)的接触角。在一些实施方式中，该接触角大于55°(或大于约55°)。在一些实施方式中，该接触角大于65°(或大于约65°)。在一实施方式中，呈现在紫外线中性墨的喷射滴或者固体墨的喷射滴与表面涂层之间的接触角没有上限。在另一实施方式中，该接触角小于150°(或小于约150°)。在又一种实施方式中，该接触角小于90°(或小于约90°)。该墨接触角越大，流淌压强就越高。流淌压强涉及当墨水罐(或容器)的压强增加时，孔板避免墨从喷嘴中流出的能力。在一些实施方式中，该涂层结合提供用于紫外线可固化中性墨和固体墨的低附着和高接触角，从而有利地影响流淌压强。在一些实施方式中，此处的涂层提供小于30°(或约小于30°)的滑移角(slidingangle)。在一些实施方式中，滑移角小于25°(或小于约25°)。在一些实施方式中，滑移角大于1°(或大于约1°)。接触角对滴尺寸很不敏感。但是，当将5-10微升滴的紫外线墨或者固体墨放置于表面涂层时，可以测量接触角。当将7-12微升滴的紫外线墨或者固体墨放置于表面涂层，可以测量滑移角。
在此处所描述的实施方式中，疏油低附着涂层是热稳定的，从而提供在1°和30°之间的范围内(或在约1°和约30°之间的范围内)的低滑移角和在45°和150°之间的范围内(或在约45°和约150°之间的范围内)的高接触角，即使暴露于高温(例如，在180℃和325℃之间的范围内的温度，或者在约180°和约325°之间的范围内的温度)和高压(例如，在100psi(psi)和400psi之间的范围内的压强，或者在约100psi和约400psi之间的范围内的压强)并持续时间持续期(例如，在10分钟和2小时之间的范围内的时段，或者在约10分钟和约2小时之间的范围内的时段)也是如此。在一种实施方式中，在暴露于290℃(或约290℃)的温度、300psi(或约300psi)的压强且持续30分钟(或约30分钟)后，疏油低附着涂层是热稳定的。高密度压强印刷头的制造需要高温、高压粘着剂粘合步骤。因此，对于正面涂层而言，能承受这样的高温和高压状况是符合需要的。此处所描述的处于高温和高压的疏油低附着表面涂层的稳定性与现在的印刷头制造工艺相匹配。
当疏油低附着表面涂层被涂覆到喷墨印刷头的正面上，疏油低附着表面涂层相对于从喷墨印刷头喷射的墨呈现足够的低附着性，以便疏油低附着涂层上剩余的墨滴能够以简单的、自洁的方式从印刷头滑落。例如灰尘、纸微粒等等的污染物，其有时在喷墨印刷头的正面发现，这些污染物可以由滑行的墨滴从喷墨印刷头的正面携带走。这样，疏油低附着印刷头正面涂层能够提供自洁、无污染的喷墨印刷头。
如此处所使用的，当墨和疏油低附着涂层之间的接触角在一种实施方式中大于约45°，和在另一种实施方式中大于约55°时，疏油低附着涂层相对于从喷墨印刷头喷射的墨能够呈现“足够的低可沾性”。
此处所公开的疏油低附着涂层可以作为疏油低附着印刷头正面涂层使用于任何适宜的喷墨印刷机(例如，连续的喷墨印刷机、热按需滴墨(DOD)喷墨印刷机和压电DOD喷墨印刷机)的喷墨印刷头。如此处所使用的，术语“印刷机”包括为任何目的执行印刷输出功能的任何装置，例如数字复印机、编辑机、传真机，多功能机以及诸如此类。
此处公开的疏油低附着涂层可以作为疏油低附着印刷头正面涂层用于配置为喷射任何适当的墨的喷墨印刷头(例如，含水的墨、可溶解的墨、UV-固化墨、热升华墨(dyesublimationink)、固体墨，等等)。一种适于与此处所公开的疏油低附着涂层一起使用的示例性的喷墨印刷头依据图2进行描述。
参考图2，根据本发明的一种实施方式的喷墨印刷头20包括支撑件22、粘合于支撑件22的喷嘴板24和疏油低附着涂层，例如疏油低附着涂层26。
支撑件22由任何适当的材料制成(例如不锈钢)且包括限定于其中的孔22a。孔22a可以与墨源(未示出)连通。喷嘴板24可以由任何适当的材料制成(例如聚酰亚胺)且包括限定于其中的喷嘴24a。喷嘴24a可以经由孔22a与墨源连通，以便来自于墨源的墨从印刷头20通过喷嘴24a喷射到记录用的衬底上。
在所阐明的实施方式中，喷嘴板24通过介于中间的粘性材料28粘合于支撑件22。该粘性材料28可以作为热塑性粘合剂被提供，在粘合工艺中其能够融化以将喷嘴板24粘合到支撑件22上。典型地，喷嘴板24和疏油低附着涂层26在粘合工艺中也被加热。依据于形成热塑性粘合剂的材料，粘合温度可以在180℃和325℃之间的范围内(或者在约180℃和约325℃之间的范围内)。
当暴露于典型的粘合工艺中所遇到的温度或者其它高温，以及喷墨印刷头的制作中所遇到的高压工艺时，常规的疏油低附着涂层趋于退化。然而，当此处公开的疏油低附着涂层26被加热到粘合温度后，其呈现出相对于墨的足够的低附着性(通过低的滑移角来表明)和高接触角。因此，疏油低附着涂层26能够提供具有高流淌压强的自洁的、无污染的喷墨印刷头20。当暴露于升高的温度，疏油低附着涂层26在符合需要的表面性质方面(例如，包括低滑移角和高接触角)抵制实质退化的能力能够使喷墨印刷头在保持高流淌压强时具有自洁能力，从而可使用高温和高压工艺来制造。形成喷墨印刷头的示例性的工艺依据图2-5进行描述。
参考图3，喷墨印刷头(例如喷墨印刷头20)可以通过形成疏油低附着涂层(例如衬底32上的疏油低附着涂层26)的方式制得。衬底32可以由任何适当的材料制得，例如聚酰亚胺。
在一种实施方式中，疏油低附着涂层26可以通过在衬底32上首先涂覆如上所描述的包括至少异氰酸酯和至少全氟聚醚的化合物的反应混合物的方式制得。当反应混合物被施加于衬底32后，反应物在一起反应以形成疏油低附着涂层26。反应物可以通过例如固化该反应混合物的方式在一起反应。在一种实施方式中，反应混合物首先在约130℃的温度持续约30分钟到2小时的条件下固化，然后在约290℃的温度持续约30分钟到2小时的条件下进行高温后固化。
在一种实施方式中，可以使用任何适当的方法将反应混合物施加于衬底32，例如模挤压涂层、浸涂、喷涂、旋涂、浇涂、印记印刷和刀具技术。例如喷枪或自动化空气/液体喷射器的空气雾化装置可以用于喷射反应混合物。空气雾化装置可以安装于以相同模式运动的自动化往复机构以用均匀(或者实质均匀)数量的反应混合物覆盖衬底32的表面。刮墨刀的使用是另一项能够用于涂敷反应混合物的技术。在浇涂中，可编程的分配器用于涂敷反应混合物。
参考图4，衬底32经由粘性材料28粘合于孔支撑件22，得到图5所示的结构。在一种实施方式中，粘性材料28粘合于孔支撑件22，然后粘合于衬底32。在另一种实施方式中，粘性材料28粘合于衬底32，然后粘合于孔支撑件22。而在又一种实施方式中，粘性材料28同时粘合于衬底32和孔支撑件22。
在粘性材料28被提供作为热塑性粘合剂的实施方式中，通过在粘合温度和粘合压强下使热塑性粘合剂熔化并且使疏油低附着涂层26达到粘合温度和粘合压强，从而将粘性材料28粘合于衬底32和孔支撑件22。在一种实施方式中，粘合温度为至少约290℃。在一种实施方式中，粘合温度可以为至少约310℃。在另一种实施方式中，粘合温度可以为至少约325℃。在一种实施方式中，粘合压强为至少约100psi。在一种实施方式中，粘合压强可以为至少约300psi。
如图2所示，将衬底32粘合于孔支撑件22后，孔支撑件22可以在一项或一项以上的图案化工艺中用做掩膜以将孔22a延伸进粘性材料28。孔支撑件22也可以在一项或一项以上的图案化工艺中用做掩膜以在衬底32中形成喷嘴24a，从而形成图2所示的喷嘴板24。用于形成喷嘴24a的一项或者一项以上图案化工艺也可以应用到疏油低附着涂层26内以形成喷嘴开口26a，其中喷嘴开口26a与喷嘴24a连通。在一种实施方式中，孔22a可以通过激光消融图案化工艺或者类似方法延伸进粘性材料28。在一种实施方式中，喷嘴24a和喷嘴开口26a可以通过激光消融图案化工艺或者类似方法分别形成于衬底32和疏油低附着涂层26中。
现在将详细地描述特定的实施方式。这些例子的意图为说明性的，且权利要求并不限于这些实施方式中所陈述的材料、条件或者工艺参数。
例子
例1
将5.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5克的Desmodur3300(聚氨基甲酸酯类粘合剂)，1.0克的Desmodur3790(来自于Bayer)、0.05克的RC催化剂和85mL的FCL52溶剂(来自于Cytonix)混合于烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅拌30分钟，然后使用拉杆涂料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。涂层在烘箱中在130℃的温度条件下进行30分钟的第一固化处理。随后，涂层在熔炉中进行第二固化处理，即涂层以5℃/分钟的速度从室温倾斜升温至290℃，然后在290℃保持30分钟，从而形成涂层1。涂层的接触角和滑移角由来自于Dataphysics的OCA20角度计确定，该角度计由受控于计算机的自动液体施加系统、受控于计算机的倾斜主基板(TBU90E)和基于计算机的图像处理系统组成。
在一种典型的静态接触角测量中，约5微升的十六烷或约3微升的UV墨(在典型的80℃的墨喷射温度)和1微升的固体墨(在典型的115℃的墨喷射温度)被轻轻地施加在涂层的表面上，且静态角由计算机软件(SCA20)测定且每一个报告的数据为5个以上(＞5)独立测量值的平均值。
通过使用含有十六烷、UV墨(在典型的80℃的墨喷射温度)和固体墨(在典型的115℃的墨喷射温度)的约10微升的滴，使用倾斜主基板TBU90E，以1°/秒的速度使主基板倾斜的方式进行滑移角测量。滑移角被定义为涂有聚酰亚胺的衬底的倾角，在这一角度测试滴(十六烷、UV墨或者固体墨)开始从涂有聚酰亚胺的衬底上滑落而不留下残渣或污点。
以下表格1概述了根据例1制备的涂层的接触角和滑移角的数据。
表格1
例2
将4.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5克的Desmodur3300，1.0克的Desmodur3790(来自于Bayer)、0.05克的RC催化剂和85mL的FCL52溶剂(来自于Cytonix)混合于烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅拌30分钟，然后使用拉杆涂料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。将涂层进行例1中所描述的第一固化处理和第二固化处理，从而形成涂层2。被涂覆的薄膜的接触角和滑移角再次使用例1中所描述的步骤来测定。以下表格2概述了根据例2制备的涂层的接触角和滑移角的数据。
例2
表格2
例3
将6.5克的Fluorolink-D(来自于Solvay-Solexis)、1.5克的Desmodur3300，1.0克的Desmodur3790(来自于Bayer)、0.05克的RC催化剂和85mL的FCL52溶剂(来自于Cytonix)混合于烧杯中。将这些物质在25℃条件下搅拌30分钟，然后使用拉杆涂料器将这些物质涂到聚酰亚胺衬底上。将涂层进行例1中所描述的第一固化处理和第二固化处理，从而形成涂层3。涂层的接触角和滑移角再次使用例1中所描述的步骤来确定。以下表格3概述了根据例3制备的涂层的接触角和滑移角的数据。
例3
表格3
例4
在例4中，涂层4根据例1中描述的操作来制备，涂层5根据例2中描述的操作来制备，以及涂层6根据例3中描述的操作来制备。然而，涂层4、5和6仅进行例1中所描述的第一固化处理。涂层4、5和6的表面性质由根据描述于例1中的操作的接触角测量值来确定。以下表格4概述了根据例4制备的涂层的接触角和滑移角的数据。
表格4
例5(比较的例子)
不锈钢印刷头使用美国专利No.5,867,189中描述的方法制备。使用电子束溅射技术使孔板涂覆有PFA，从而形成涂层7。涂层7的接触角和滑移角根据例1中的步骤测定，且数据概述于表格5中。相比之下，涂层7的接触角类似于涂层1-3的接触角；然而，涂层7的滑移角明显地大于涂层1-3的滑移角。低滑移角转化成墨滴和涂层表面之间的低附着，反之高滑移角转化成墨滴和涂层表面之间的高附着。
表格5
例6
通过将涂层1和涂层4在熔化的青色(cyan)、品红(magenta)、黄色和黑色的墨的混合物中在140℃条件下浸泡2天的方式执行墨老化实验。接触角和滑移角在墨老化之前和之后都是确定的。接触角和滑移角的数据概述于表格6中。该数据表明使用例1中的步骤制得的涂层更强健地抗墨老化。在例1中，涂层1在290℃的条件下持续半小时到2小时进行后固化，然而涂层4仅在130℃的条件下固化半小时。
表格6
例7
对于涂层1和4进行热重量分析(TGA)。将涂层1和4在已称重的铂平底锅中称重并使用TATGAQ500仪器在氧化(空气)环境中对其进行测试。将样本在45℃条件下维持10分钟使其平衡，然后在25毫升/分钟的空气流量下以每分钟10℃的速度将其加热。重量损失对温度的剖面图被记录下来且给出于图6所阐明的曲线图中。如图6所示，涂层1具有315℃的分解开始温度，在30℃-300℃之间仅有2％的重量损失。这表明涂层1具有好的热稳定性。相比之下，涂层4具有200℃的分解开始温度，在30℃-300℃之间有47％的重量损失，表明其具有差的热稳定性。
例8
在模拟印刷头制造的粘合剂粘合步骤的脱机测验中，涂层1和4经受高压和高温的粘合步骤，例如，在290℃、300psi条件下持续30分钟。接触角和滑移角在粘合步骤之前和之后都是确定的。接触角和滑移角的数据概述于表格8中。涂层1的接触角和滑移角被发现没有改变，然而观察到了涂层4的退化。
表格8
例9(根据此处所公开的实施方式使用疏油低附着涂层制造印刷头)
使用激光消融技术，首先在涂覆有聚酰亚胺薄膜的低附着涂层(例如例1中的涂层1)上制造一系列喷嘴。然后将聚酰亚胺薄膜对齐到不锈钢孔支撑件，并使用290℃的高温粘合剂在300psi的压强下将聚酰亚胺薄膜粘合到不锈钢孔支撑件上并保持半小时。然后得到的包括具有低附着涂层(涂层1)的孔板的孔组件被连接且粘合到喷射堆栈/PZT组件和歧管，得到印刷头。得到的印刷头的正面呈现出与涂层1的正面相同的表面性质。

Claims (10)

1.用于喷墨印刷头正面的涂层，其中所述涂层包括：
疏油低附着涂层，其中在所述涂层暴露于至少200℃的温度并持续至少30分钟后，紫外线(UV)中性墨的滴或者固体墨的滴呈现与所述涂层的表面小于30°的滑移角，
其中所述疏油低附着涂层包括：
第一异氰酸酯化合物；和
羟基官能化氟-交联材料，
其中所述羟基官能化氟-交联材料包括至少一种下述通式定义的二羟全氟聚醚化合物：
HO-(CH2CH2O)a-CH2-CF2O-(CF2CF2O)b-(CF2O)c-CF2-CH2-(OCH2CH2)a-OH
其中a为在0和20之间的范围内的整数，且b和c为在0-50之间的范围内的整数，但是b和c中的至少一个不为零。
2.根据权利要求1所述的涂层，其中所述第一异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，氢化的MDI，四-甲基二甲苯二异氰酸酯，萘二异氰酸酯，亚环己基二异氰酸酯，三甲基六亚甲基二异氰酸酯，二(4-异氰酸基环己基)甲烷，HDI、IPDI、TDI和MDI中的一个或者一个以上的单体二异氰酸酯中的脲二酮二聚物，HDI、IPDI和TDI中的一个或者一个以上的单体二异氰酸酯中的环化三聚合异氰脲酸酯及其混合物。
3.根据权利要求1所述的涂层，其中所述第一异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的聚合物。
4.根据权利要求1所述的涂层，其中所述第一异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的低聚物。
5.根据权利要求1所述的涂层，其中所述第一异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的共聚物。
6.根据权利要求1所述的涂层，其中所述疏油低附着涂层进一步包括不同于所述第一异氰酸酯化合物的第二异氰酸酯化合物。
7.根据权利要求6所述的涂层，其中所述第二异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)，甲苯二异氰酸酯(TDI)，六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，氢化的MDI，四-甲基二甲苯二异氰酸酯，萘二异氰酸酯，亚环己基二异氰酸酯，三甲基六亚甲基二异氰酸酯，二(4-异氰酸基环己基)甲烷，HDI、IPDI、TDI和MDI中的一个或者一个以上的单体二异氰酸酯中的脲二酮二聚物，HDI、IPDI和TDI中的一个或者一个以上的单体二异氰酸酯中的环化三聚合异氰脲酸酯及其混合物。
8.根据权利要求6所述的涂层，其中所述第二异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的聚合物。
9.根据权利要求6所述的涂层，其中所述第二异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的低聚物。
10.根据权利要求6所述的涂层，其中所述第二异氰酸酯化合物选自以下物质中的至少一种：含有异氰酸酯官能团的共聚物。
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