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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Schutzschichten für Tintenstrahldruckköpfe und
insbesondere die Bereitstellung einer nicht benetzenden Schutzschicht
mit der Aufgabe, ein Trocknen und Ansammeln von Tinte um die Düsen dieser Druckköpfe zu vermeiden,
was ansonsten zu einer Störung
des Druckbetriebs führen
würde.
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Als
Tintenstrahldrucken wird eine berührungslose Technik bezeichnet,
mit der sich Bilder durch Ablagerung von Tintentropfen in Abhängigkeit von
digitalen Signalen auf einem Substrat (wie z.B. Papier, Transparentfolie,
Gewebe usw.) erzeugen lassen. Tintenstrahldrucker sind am Markt
weit verbreitet und werden u.a. von der industriellen Beschriftung
bis hin zur Erstellung von Desktop-Dokumenten und bildlichen Darstellungen
eingesetzt.
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Im
herkömmlichen,
kontinuierlichen Tintenstrahldruck werden elektrostatische Ladungstunnel verwendet,
die dicht an den Punkt angeordnet sind, an denen Tintentropfen zu
einem Strom geformt werden. Diese "Tunnel" beaufschlagen einige der Tropfen mit
einer elektrischen Ladung, so dass der resultierende Strom aus einer
Mischung geladener und ungeladener Tropfen besteht. Die geladenen
Tropfen werden durch das Vorhandensein von Ablenkplatten nach unten
abgelenkt, zwischen denen eine vorbestimmte elektrische Potenzialdifferenz
herrscht. Zur Aufnahme der geladenen Tropfen ist eine Rinne verwendbar,
während
die ungeladenen, nicht abgelenkten Tropfen ungehindert auf das Aufzeichnungsmedium
auftreffen können.
Wenn kein elektrisches Feld vorhanden ist, oder wenn der Tropfenabrisspunkt ausreichend
von dem elektrischen Feld entfernt ist (auch wenn ein Teil des Stroms
vor dem Tropfenabrisspunkt in einem elektrischen Feld vorhanden
ist), erfolgt keine Ladung, und sämtliche Tintentropfen treffen
auf das Aufzeichnungsmedium auf. Auf diese Weise moduliert die Stärke und
Distanz des elektrischen Feldes in Bezug zu dem Strom der Tintentropfen
die Dichte der Tintenablagerung auf dem Medium.
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Tinten
für Hochgeschwindigkeits-Tintenstrahldrucker
müssen
eine Reihe von besonderen Eigenschaften aufweisen. Derartige Tinten
müssen elektrisch
leitend sein und einen spezifischen elektrischen Volumenwiderstand
von unter 5.000 Ohm-cm und vorzugsweise von unter 500 Ohm-cm aufweisen. Um
eine gute Fluidität
durch kleine Düsen
zu ermöglichen,
müssen
diese Tinten eine Viskosität
im Bereich von 1 bis 15 cP bei 25°C
aufweisen. Typischerweise werden wasserbasierende Tinten verwendet, weil
deren inhärente
Leitfähigkeit
und Viskosität
in den für
die Betriebsfähigkeit
erforderlichen Bereich fällt.
Neben der Leitfähigkeit
und Fluidität
müssen
die Tinten über
längere
Zeiträume
stabil, kompatibel mit Tintenstrahlmaterialien, frei von Mikroorganismen, wischfest
nach dem Drucken, auf Papier schnell trocknend und nach dem Trocknen
wasserfest sein.
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Um
höhere
Drucke in höherer
Auflösung
und höherer
Qualität
zu erstellen, sind in den letzten Jahren die Öffnungen in den Druckköpfen von
Tintenstrahldruckern zunehmend kleiner geworden, so dass die Drucker
kleinere Tropfengrößen erzeugen können. Leider
sind diese kleineren Düsenöffnungen empfindlicher
gegenüber
der Ansammlung von Ablagerungen durch getrocknete, wasserbasierende
Tinten und andere Verunreinigungen. Derartige Ablagerungen können die
Größe und die
Anordnungsgenauigkeit des Tintentropfens beeinträchtigen und sogar die Düsenöffnung vollständig verschließen. Diese
Empfindlichkeit hat nach dem Stand der Technik die Entwicklung einer
Zahl von Vorrichtungen und Techniken gefördert, um derartige Ablagerungen
und infolge dessen verstopfte Düsen
zu vermeiden.
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Ein
Ansatz zur Lösung
des Verstopfungsproblems ist die Bereitstellung von Vorrichtungen
zum Aufbringen nicht benetzender Lösungsmittel auf den Druckkopf
zwischen den einzelnen Druckgängen,
um zu verhindern, dass sich Tinte um die Düsenöffnungen herum ansammelt. Beispielsweise
beschreiben Takahashi et al. in der britischen Patentanmeldung
GB2203994 einen Applikator
zum Aufbringen nicht benetzender Zusammensetzungen auf die Düsen auf der
Fläche
eines Druckkopfes eines Tintenstrahldruckers. Der Druckkopf, der über die
Fläche
einer Auflage hin- und herbewegbar ist, wird periodisch zu einem
Ende der Auflage bewegt, an dem der Applikator angeordnet ist. Der
Applikator umfasst ein herausfahrbares Kissen, das die Oberfläche des
Druckkopfes dann abwischt. In ähnlicher
Weise beschreiben Claslin et al. in der europäischen Patentanmeldung
0621136 eine Nasswisch-Wartungseinrichtung
für Tintenstrahldrucker
mit voller Breite. Hierzu ist ein Schlitten auf einer Schiene angeordnet,
auf der dieser entlang einer festen Bahn parallel zu einer Anordnung
von Düsenöffnungen
ver fährt,
die in der Oberfläche
eines Druckkopfes vorhanden sind. Auf dem Schlitten ist ein Applikator
angeordnet, um Flüssigkeit
auf die Düsenöffnungen
aufzubringen, sowie eine Saugeinrichtung, um die Öffnungen
abzusaugen. Der Applikator ist ein Docht aus Urethanfilz, durch
den Wasser gespeist wird. Kasugayama et al. beschreiben in
US-A-4,306,245 eine
Vorrichtung zur Säuberung
der Auswurfdüsen
eines Tintenstrahldruckkopfes. Wenn der Druckkopf zu einem Druckabtastbereich
verfährt,
werden die Düsen
zur Reinigung in einer Öffnung
entladen, die zu einem Tintenrückführungstank
führt.
Tinte, die sich um die Auswurfdüsen
abgelagert hat, wird dann von einem Flüssigkeitsabsorber abgerieben,
der in der Vorrichtung montiert ist.
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Ein
weiterer Ansatz zur Beseitigung oder zumindest zur Abschwächung der
Düsenverstopfungsproblematik
ist die Entwicklung neuer Tintenzusammensetzungen, die gegenüber Ablagerungen
um die Düsen
in dem Druckkopf weniger empfindlich sind. Beispielsweise beschreiben
Carlson et al. in
US-A-5,725,647 eine
pigmentierte Tinte aus einem wässerigen
Medium, die Dispergatoren zur Reduzierung der Ansammlung pigmentierter
Partikel aufweist, um die Ablagerung von Fremdstoffen auf Heizelementen
während
des Ausstoßvorgangs
zu reduzieren oder zu beseitigen. In ähnlicher Weise beschreiben
Yamashita et al. in
US-A-5,431,722 eine Tinte
für das
Tintenstrahldrucken, die Wasser, einen Farbstoff und ein wasserlösliches
Lösemittel
sowie ein Amin zur Reduzierung von Verstopfung und von ungleichmäßigem Ausstoßen enthält.
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Pan
et al. beschreiben in
US-A-5,350,616 eine
Verbundöffnungsplatte
für einen
Tintenstrahldruckkopf der eine benetzbare Metallschicht umfasst,
die chemisch an eine nicht benetzbare Schicht eines Polymermaterials über der
Außenseite
des Druckkopfes gebunden ist, um "Tintenpuddeln" zu beseitigen, das auf der Platte auftreten
kann und eine fehlerhafte Lenkung der Tintentropfen während des Ausstoßens erzeugt.
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Leider
weisen alle zuvor genannten Lösungen
gegen ein Verstopfen der Düse
Nachteile auf. Beispielsweise erhöhen mechanische Wischvorrichtungen
die Komplexität
und den Aufwand zur Herstellung des Düsenstrahldruckers und können Tintenablagerungen,
die ein Verstopfen bewirken, nicht völlig zuverlässig vermeiden. Zwar lassen
sich einige der genannten Verstopfungsprobleme durch die Verwendung
verstopfungshemmender Tintenzusammensetzungen lindern, aber derartige
Tinten vermögen
das Problem nicht zur Gänze
zu vermeiden. Die Verwendung nicht benetzender Polymermaterialien
bietet zwar eine gewisse Abhilfe gegen das Verstopfungsproblem,
erzeugt aber andere Probleme. Wenn beispielsweise die gesamte Düsenplatte
aus einem derartigen Polymer gebildet wird, ist das Innere der Oberfläche der
resultierenden Düsen
nicht ausreichend benetzbar, was es schwierig macht, Tintentropfen
mit einheitlicher Größe durchgängig zu
modulieren. Außerdem
verringert sich die Haltbarkeit der resultierenden Düsenplatte,
da derartige Polymermaterialien weicher und weniger verschleißfest als
metallische Materialien sind. Und schließlich gibt es nur wenige Polymere,
die den hohen Temperaturen standhalten, die zur Herstellung von
Piezostellgliedern nötig
sind.
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Es
besteht daher Bedarf nach einer verbesserten Düsenplatte, die nicht auf der
Verwendung einer mechanischen Wischvorrichtung beruht, um Ablagerungen
von trockener Tinte in Nachbarschaft der Tintenstrahldüsen und
potenziellen Verstopfungen zu vermeiden. Die äußeren und inneren Seiten einer derartigen
Düsenplatte
könnten
aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung gebildet werden,
um die Haltbarkeit des Druckkopfes und die Benetzbarkeit der Düseninnenflächen zu
wahren. Zudem ist es wünschenswert,
den Druckkopf einfach unter Verwendung problemlos zugänglicher
und preiswerter Materialien herzustellen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Tintenstrahldruckkopf
bereitzustellen, der die zuvor genannten Verstopfungsprobleme in
Verbindung mit Tintenkopfplatten nach dem Stand der Technik vermeidet
oder zumindest mindert.
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Die
Erfindung sieht Tintenstrahldruckköpfe nach Anspruch 1 und 2 vor.
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Strukturell
betrachtet befindet sich die vorliegende Erfindung in einem Tintenstrahldruckkopf,
der eine Düsenplatte
mit einer äußeren Metallschicht umfasst,
die mit Düsen
zum Ausstoßen
von Tintentropfen versehen ist, sowie mit einer Beschichtung aus
einem nicht benetzenden Polymer, das chemisch an die Außenfläche der
Metallschicht der Platte gebunden ist.
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In
dieser Hinsicht umfasst das benetzende Polymer eine chemische Gruppe,
die ionisch oder koordinativ (dativ) an das die Düsenplatte
bildende Metall gebunden ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist das nicht benetzende Polymer ein Blockpolymer mit einem Kopf,
der die zuvor genannte chemisch bindende Gruppe umfasst und einen
hydrophoben Schwanz aufweist. Die die Beschichtung bildenden Polymere
ordnen sich inhärent
selbst zu einem dichten Array über
die gesamte äußere Fläche der
Metallschicht des Druckkopfes an, so dass sie eine stark gebundene,
nicht benetzende Schicht um die Nachbarschaft der Plattendüsen bilden,
die einer Ansammlung und Austrocknung von Tinte in diesen Bereichen
widersteht.
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Das
die Düsenplatte
bildende Metall kann eine Legierung aus Gold, Silber oder Cadmium
sein, und das Beschichtungspolymer kann eine chemische Gruppe umfassen,
die Schwefel, Selen oder Tellur enthält. Das die Düsenplatte
bildende Metall kann zudem eine Legierung aus der Gruppe sein, die
aus Aluminium, Silicon, Indium, Scandium, Hafnium, Titan und Zirkonium
besteht, und das Beschichtungspolymer kann Siloxangruppen enthalten.
Die Metallschicht kann ebenfalls aus einer Legierung gebildet sein,
die Platin, Palladium, Nickel, Cobalt oder Iridium umfasst, und
das Polymer kann eine anhängende oder
verkettete Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung zur chemischen
Bindung an die Oberfläche
der Düsenplatte
aufweisen.
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Die
Erfindung wird zwar mit Bezug auf einen piezoelektrischen Tintenstrahldruckkopf
beschrieben, aber sie ist auch mit thermischen Druckköpfen oder
anderen Arten von Tintenstrahldruckköpfen kompatibel, wie beispielsweise,
aber nicht abschließend,
Drop-on-Demand-Tintenstrahldruckern.
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Da
die äußere polymere
Beschichtung nicht benetzend ist, kann sich flüssige Tinte praktisch nicht an
der Düsenplatte
ansammeln, trocknen und die Düsen
verstopfende Ablagerungen bilden. Es wäre selbstverständlich möglich, die
gesamte Düsenplatte aus
einem nicht benetzenden Polymer herzustellen, aber diese Platten
weisen inhärent
keine benetzbare Innenfläche
für die
Tintenauswurfdüsen
auf, was wiederum die Zuverlässigkeit
und Lenkung des Druckbetriebs beeinträchtigt. Durch Verwendung einer
Metallschicht in der Düsenplatte
stellt die vorliegende Erfindung eine benetzbare Oberfläche für die Innenflächen der
Düsen bereit.
Die Verwendung einer Metallplatte anstelle einer Polymerschicht
liefert eine härtere
und haltbarere Düsenplatte.
Die chemische Bindung zwischen der Polymerbeschichtung und der Außenfläche der
metallischen Düsenplatte
erschwert zudem ein Abtragen der Beschichtung von der Oberfläche des
Metalls, falls zusätzliche
Wischeinrichtungen in Verbindung mit dem Druckkopf verwendet werden
sollten.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen
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1 eine
chemische Darstellung einer seitlichen Teilschnittansicht eines
erfindungsgemäßen, piezoelektrischen
Druckkopfes;
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2 eine
Vergrößerung einer
der Düsen des
Druckkopfes aus 1, die mit Tinte gefüllt ist;
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3 eine
Vergrößerung des
eingekreisten Bereichs der in 2 gezeigten
Tintenstrahldüsenplatte
in Nachbarschaft der Düsenbohrung,
welche in vergrößertem Maßstab das
Blockpolymer zeigt, das die nicht benetzende erfindungsgemäße Schicht
darstellt, und
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4 eine
Vergrößerung des
eingekreisten Bereichs aus 3 zur Darstellung
der Kopf- und Schwanzstruktur
der zur Ausbildung der erfindungsgemäßen Beschichtung verwendeten
Blockpolymere.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, wobei gleiche Bezugszeichen
gleiche Komponenten in sämtlichen
Figuren bezeichnen, umfasst der Tintenstrahldruckkopf 1 eine
Tintenstrahldüsenplatte 3 über einem
Träger 9.
Die Tintenstrahldüsenplatte 3 ist
aus einer äußeren Schicht
eines Metalls 5 gebildet, die über einem äußeren Substrat 7 angeordnet
ist. Die äußere Schicht
aus Metall 5 ist vorzugsweise aus einem rostfreien Metall
oder einer Metalllegierung gebildet, wie beispielsweise, aber nicht
abschließend, Gold,
Silber, Nickel, Cadmium, Platin, Palladium, Kobalt, Iridium, Aluminium,
Silicon, Indium, Zinn, Scandium, Hafnium, Zirconium oder Titan.
In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die äußere Schicht aus
Metall 5 vollständig
aus einem der zuvor genannten Metalle oder einer Legierung gebildet;
die äußere Schicht
aus Metall 5 kann jedoch auch aus einem Laminat gebildet
sein, das aus einer Außenschicht
aus einem oder mehreren der zuvor genannten Metalle besteht, die
eine (nicht gezeigte) Grundschicht oder ein anderes, möglicherweise
preiswerteres Metall bedecken. Ein wichtiger Aspekt ist hier, dass
mindestens die Außenschicht 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 aus einem der zuvor genannten Metalle oder einer
Legierung davon gebildet ist, vorzugsweise aus Gold oder Silber.
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Schicht 5 liegt über einem äußeren Substrat 7,
wie in der Fig. gezeigt. Das äußere Substrat 7 liegt über und
ist verbunden mit dem inneren Substrat 11 auf dem Träger 9.
Das innere Substrat 11 kann in ähnlicher Weise aus einem rostfreien
Metall gebildet sein, beispielsweise aus Edelstahl. Das innere Substrat 11 liegt
seinerseits über
einer Membranplatte 13, unter der sich ein piezoelektrischer
Wandler 15 befindet. Die Membranplatte 13 kann
aus einem rostfreien, flexiblen Metall gebildet sein, wie beispielsweise
Edelstahl oder Nickel oder einem nicht flexiblen, nicht metallischen
Material, wie Siliconnitrid.
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Wie
in 2 gezeigt, besteht die piezoelektrische Wandlerbaugruppe 15 aus
einer Mehrzahl von Wandlern 17. Jeder Wandler 17 enthält ein Stellglied 10,
das zwischen zwei Elektroden 21, 23 angeordnet ist.
Jeder Wandler 17 ist unter einer der Düsen 25 des Tintenstrahldruckkopfs 1 angeordnet.
Jede Düse 25 weist
eine Auslassbohrung 27 auf, die durch Bohren oder Stanzen
eines kreisförmigen
Lochs in der äußeren Schicht
aus Metall 5 in der Tintenstrahldüsenplatte 3 ausgebildet
wird. Jede der Düsen 25 weist
Innenwände 29 mit
einem kegelförmigen
Abschnitt 31 und einer Behältersektion 33 auf.
Weil jede der Komponenten 5, 7, 11 und 13 des
Tintenstrahldruckkopfs 1 aus Metall bestehen, haben die
Innenwände 29 jeder Düse 25 Metallflächen, die
diese vorteilhafterweise in Bezug auf wasserbasierende Tinten benetzbar
machen. Diese Benetzbarkeit ist erforderlich, um Luftblasen zu verdrängen und
zu entfernen, die sich, falls sie in den Düsen blieben, durch den durch
die piezoelektrische Wandlerbaugruppe 15 ausgeübten Druck verdichten
könnten,
was den einwandfreien Auswurf von Tintentropfen beeinträchtigen
würde.
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Die
Behältersektion 33 jeder
Düse 25 dient dazu,
ein kleines Tintenvolumen 37 zu speichern, das den Düsen 25 über eine
kleine (nicht gezeigte) Bohrung konstant zugeführt wird. Der kegelförmige Abschnitt 31 führt die
Tinte zur Auslassbohrung 27, sobald ein elektrisches Potenzial über die
Elektroden 21, 23 angelegt wird, die eine Biegung
des Stellglieds 19 bewirken. Die Membranplatte 13 überträgt durch ihre
Biegsamkeit die mechanische Energie, die durch das sich biegende
Stellglied erzeugt wird, effizient, so dass sich die Membranplatte 13 nach
innen wölbt, wodurch
ein hydraulischer Druck entsteht, der die Tinte 37 durch
die Auslassbohrung 27 ausstößt. Aufgrund der in wasserbasierenden
Tinten inhärent
vorhande nen Oberflächenspannung
bildet Tinte 37, die sich im Inneren der Düsen 25 befindet,
einen konvexen Meniskus 38 um die Auslassbohrung 27 jeder Düse 25.
Diese Oberflächenspannung
bewirkt ein Ausstoßen
der Tinte aus der Bohrung 27 in Form sphärischer
Tropfen, sobald die piezoelektrische Wandlerbaugruppe 15 Druck
in der im Inneren der Düsen 25 vorhandenen
Tinte 37 erzeugt.
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Wie
in 3 und 4 gezeigt, ist die nicht benetzende
Polymerbeschichtung 39 chemisch über der Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 gebunden. Die Polymerbeschichtung 39 wird
aus einem Polymer erzeugt, das aus einer chemischen Bindung mit
dem die Außenfläche bildenden
Metall der äußeren Schicht
aus Metall 5 erzeugt werden kann, das jedoch ebenfalls
nicht benetzend ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Polymerbeschichtung 39 aus
einem Blockpolymer 41 mit einem Kopf 43 gebildet,
der chemisch mit dem Metall reagiert, das die Außenfläche 40 bildet, jedoch
einen hydrophoben Schwanz 45 aufweist.
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Fachleute
werden wissen, dass der Maßstab der
in 3 und 4 dargestellten Blockpolymere 41 nicht
genau ist, und dass die Moleküle
gegenüber ihrer
wahren Größe zu Darstellungszwecken
deutlich vergrößert worden
sind.
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Die
jeweilige Zusammensetzung des Blockpolymers 41 verändert sich
selbstverständlich
mit dem Metall oder den Metallen, die die Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 bilden. Wenn beispielsweise die Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 Gold oder Silber ist, kann das Blockpolymer 41 ein
thiol- oder sulfidhaltiges Polymer sein, wie ein Alkansulfid oder
Polystyrolthiol, die beide eine hohe Affinität gegenüber Silber oder Gold aufweisen,
und eine dicht gepackte Anordnung auf der Außenfläche 40 bilden, wobei
die Sulfidgruppen, die den Kopf 43 bilden, sich chemisch
an die Gold- oder Silberoberfläche
binden, und wobei die Kohlenwasserstoffgruppen, die den Schwanz 45 bilden,
sich von der Silberoberfläche
erstrecken wie ein dichter Wald aus Kohlenwasserstoffzweigen über einem Gold- oder Silberfeld.
Die resultierende Kohlenwasserstofffläche hat eine niedrigere Oberflächenenergie und
wird von der Tinte, die periodisch durch die Düsenbohrung 27 tritt,
nicht benetzt, wodurch sichergestellt ist, dass eingespritzte Tintentropfen
während des
Druckbetriebs auf eine saubere Oberfläche treffen und nicht durch
eine Schicht aus Tinte oder Tintenablagerungen. Die Polymere weisen
entweder anhängende
oder verkettete Schwefelgruppen auf und können alternativ hierzu Selen-
oder Tellergruppen zur Ausbildung des Kopfes 43 des Block polymers 41 besitzen.
Mit diesen Polymeren ist Cadmium zur Bildung der Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 ebenso verwendbar wie Gold oder Silber.
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Die
Gold-, Silber- oder Cadmiumfläche 40 ist durch
Ausbildung der gesamten äußeren Schicht
aus Metall 5 oder (wie zuvor erwähnt) durch Galvanisieren einer
Schicht des Metalls über
einem kostengünstigeren
rostfreien Metall durch chemisches Galvanisieren oder durch Aufdampfen
im Hochvakuum herstellbar. Die Polymerbeschichtung 39 kann
durch zahlreiche herkömmliche
Verfahren gebildet werden. Für
viele stark gebundene Polymere reicht es aus, die Oberfläche mit
einer Lösung
des Polymers zu benetzen und die Bindungen ausbilden zu lassen,
bevor der Überschuss
abgespült
wird. Das Aufdampfen im Hochvakuum eignet sich für Polymere mit niedriger Molmasse.
Das Laminieren des Polymers über
der Außenfläche 40 mithilfe
eines Trägersubstrats
stellt ein weiteres Verfahren zur Ausbildung der Beschichtung 39 dar.
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Viele
andere Metallarten lassen sich für
die Außenfläche 40 der
Tintenstrahldüsenplatte 3 verwenden,
beispielsweise Aluminium, Silicon, Indium, Zinn, Scandium, Hafnium
und Zirconium. Wenn derartige Metalle verwendet werden, kann das
die Polymerbeschichtung 39 bildende Polymer aus der Polymerfamilie
gewählt
werden, die anhängende
Siloxangruppen entweder im Kopf oder in der Hauptkette des Blockpolymers 41 aufweist.
Die Bindung zwischen der Außenfläche 40 und
dem Blockpolymer 41 erfolgt in einem solchen Fall durch
eine Silicon-Sauerstoff-Metallbindung.
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In
einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung kann die Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 aus Platin, Palladium, Nickel, Kobalt oder
Iridium gebildet werden. In einem solchen Fall wird das Polymer
aus der Gruppe der Polymere gewählt,
die anhängende
oder verkettete Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen aufweisen.
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In
allen Fällen
wird die Polymerbeschichtung 39 wegen der chemischen Bindung
zwischen der Polymerbeschichtung 39 und der Außenfläche 40 der äußeren Schicht
aus Metall 5 sicher über
der Außenfläche 40 gebunden.
Im Unterschied zu Klebebindungen, die durch van der Waalssche Kräfte entstehen (d.h.
elektrostatische Interaktionen zwischen Dipol und Dipol), wird die
Bindung zwischen der Polymerbeschichtung 39 und der Außenfläche 40 durch
einfache kovalente oder koordinative (dative) Bindungen gebildet,
die jeweils viel stärker
als van der Waalssche Kräfte
sind. Demnach schützt
die Polymerbeschichtung 39 die metallische Oberfläche der Tintenstrahldüsenplatte 3 vorteilhaft
vor physischem Abrieb, da sie sich nicht leicht abreiben lässt. Wie
in der Technik bekannt, kann der Abrieb der Außenfläche 40 der Tintenstrahldüsenplatten 3 durch
pigmentierte Partikel in den Tinten verursacht werden, da diese
durch die Auslassbohrung 27 in der äußeren Schicht aus Metall 5 zwangsausgestoßen werden. Ein
derartiger Abrieb kann durch staubhaltige Luft oder durch Wischvorgänge entstehen,
die während der
routinemäßigen Druckkopfreinigung
erfolgen. Der Schwanz 45 des Blockpolymers 41,
der die Polymerbeschichtung 39 darstellt, dient als Schutzschild zum
Schutz der metallischen Außenfläche 40 vor derartigem
Abrieb. Um die Abriebbeständigkeit
des Blockpolymers zu verbessern, kann jede der zuvor genannten Polymerketten
fluoriert werden, so dass ein "teflonartiges" Gegenstück des Polymers
entsteht.
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Die
folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der praktischen
Verwertung der vorliegenden Erfindung.
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Beispiel 1
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Eine
Silberoberfläche
wurde durch Aufdampfen einer Silberschicht auf einen Mikroskopglasträger aufgebracht.
Auf der Silberoberfläche
wurde im Schleuderbeschichtungsverfahren eine 5%ige Lösung des
Reaktionsprodukts aus Pentaerythritoltriacrylat und Ethylmercaptan
(1:1 Moläquivalente)
in Methylisobutylketon, das 0,5% Michler-Ketone als Fotosensibilisierer
enthielt, aufgetragen. Nach dem Trocknen wurde der beschichtete
Träger
einer Strahlung von 120 Einheiten einer Hochdruckquarzhalogenlampe
des Typs NuArc ausgesetzt, um die Acrylgruppen wirksam zu polymerisieren.
Nach dem Härten
wurde ein Tropfen Wasser auf die Oberfläche aufgebracht, der einen
sehr hohen Kontaktwinkel aufwies. Als der Mikroskopträger mit
dem Wassertropfen auf die Seite gelegt wurde, lief der Wassertropfen sauber
ab, ohne die Oberfläche
zu benetzen.
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Beispiel 2
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Beispiel
1 wurde wiederholt, aber als Metall wurde eine Mischung aus Palladium
und Platin verwendet. Das verwendete Polymer war vinylendständiges Polydimethysiloxan
von der Aldrich Chemical Company. Eine Strahlungshärtung war
nicht erforderlich. Nach dem Trocknen des Schleuderbeschichtungsauftrags
war das Polymer durch die Vinylgruppen an das Metall gebunden. Auch
hier bewirkte Wasser keine Benetzung der Oberfläche.
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Die
Erfindung ist zwar detailliert unter Bezug auf einen piezoelektrischen
Tintenstrahldruckkopf beschrieben worden, sie ist aber mit praktisch
jeder Art von Tintenstrahldruckkopf kompatibel, beispielsweise mit
Thermodruckköpfen.
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Beispiel 3
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Eine
Goldoberfläche
wurde durch Aufdampfen einer Goldschicht auf einen Mikroskopglasträger aufgebracht.
Auf der Goldoberfläche
wurde im Schleuderbeschichtungsverfahren eine 1%ige Lösung aus
(Mercaptopropyl)methyldimetbylsiloxan-Copolymer (Petrarch Systems,
Bartram Road, Bristol, Pennsylvania) in Toluol aufgetragen. Nach dem
Trocknen bewirkte Wasser keine Benetzung der Oberfläche.
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Beispiel 4
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Beispiel
3 wurde wiederholt, aber als Polymer wurde ein T-verzweigtes Copolymer
aus Polydimehylsiloxanmercaptopropyl von Petrarch Systems, Bartram
Road, Bristol, Pennsylvania, USA, mit 1% Konzentration in Toluol
verwendet.