DE60015884T2

DE60015884T2 - Alkylsiloxanenthaltende Epoxidharzzusammensetzung, Verwendung als Oberflächenmodifizierungsmittel, Tintenstrahldruckkopf und Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsgerät

Info

Publication number: DE60015884T2
Application number: DE60015884T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Shimomura; Hiromichi Noguchi; Isao Imamura; Tamaki Sato
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-09-20
Filing date: 2000-09-19
Publication date: 2005-03-17
Anticipated expiration: 2020-09-20
Also published as: EP1085031B1; DE60015884D1; EP1085031A3; US6713128B2; US20030181623A1; EP1085031A2; US6586495B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Harzzusammensetzung, die geeignet ist, um die Oberfläche eines Materials zu behandeln, so daß sie wasser- und tinteabweisend wird, und insbesondere eine photohärtbare Epoxidharzzusammensetzung, die geeignet ist, um durch Bestrahlen mit UV-Strahlen eine gemusterte Filmschicht zu erzeugen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung und ein Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche, um die Oberfläche eines Grundmaterials zu behandeln, bei dem eine solche Zusammensetzung verwendet wird, sowie auch einen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, der behandelt wurde, damit er tintenabweisend wird, und auch eine Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die einen solchen Aufzeichnungskopf verwendet.
Einschlägiger Stand der Technik
Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche eines Grundmaterials, die wasserbeständig oder tintenabweisend sein muß, auf die ein wasserabweisendes Anstrichmittel aufgetragen wird, damit sie in dieser Hinsicht befriedigend ist, sind auf verschiedenen Gebieten der Industrie allgemein bekannt, und für diesen Zweck wurde eine Vielzahl von Harzmaterialien und Anstrichmitteln entwickelt.
Fluorolefine und fluorhaltige Anstrichmittel mit einer oder mehr als einer Perfluorgruppe im Molekül sind zum Beispiel sehr wärmebeständig und chemisch beständig und auch bemerkenswert beständig gegenüber Witterung, Wasser, Chemikalien und Lösungsmitteln. Außerdem zeigen sie gute Formtrenneigenschaften, eine gute Abriebfestigkeit und ein gutes Wasserabweisevermögen, so daß sie auf verschiedenen Gebieten Anwendung finden.
Inzwischen wird häufig gefordert, daß Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsköpfe, die geeignet sind, um Flüssigkeitstropfen durch kleine Ausstoßöffnungen auszustoßen und zu bewirken, daß diese an einem Aufzeichnungsmedium, wie einem Blatt Papier, haften, so daß darauf ein Bild aufgezeichnet oder erzeugt wird, kleinere Flüssigkeitstropfen ausstoßen können, mit einer höheren Schwingungsfrequenz des Kopfes betrieben werden können und eine größere Anzahl von Düsen aufweisen, damit eine höhere Leistung erreicht wird. Ein solcher Aufzeichnungskopf muß deshalb immer eine Düsenoberfläche aufweisen, die behandelt und modifiziert worden ist, damit der gleiche Zustand erhalten bleibt.
Laut der Ergebnisse intensiver Forschungsbemühungen der hier genannten Erfinder ist es jedoch problematisch, die Oberfläche einer Düse unter Verwendung irgendwelcher bekannter Materialien exakt selektiv oder in Form eines Musters zu behandeln, so daß die Tinte daran haften kann. Erstens liegt es daran, daß es, weil eine Substanz mit einer oder mehr als einer lichtempfindlichen funktionellen Gruppe im Molekül als Oberflächenbehandlungsmaterial verwendet werden mußte, um die Oberfläche der Düse in Form eines Musters zu behandeln, so daß sie wie ein Photoresist wirken kann, sehr schwierig ist, ein Molekül zu gestalten, das solche Gruppen aufweist und gleichzeitig eine wasserabweisende/tintenabweisende Wirkung zeigt.
Zweitens muß, wenn die Oberfläche der Düse mittels einer bekannten fluorhaltigen Substanz wirksam behandelt werden kann, die Filmschicht aus dieser Substanz eine Struktur aufweisen, die den Behandlungszustand der Oberfläche über längere Zeit beibehalten kann. Wenn eine solche Substanz zur Verfügung steht und verwendet werden kann, um die Oberfläche einer Düse in Form eines Musters zu behandeln, ist sie aus den nachstehend aufgeführten Gründen für die Behandlung eines Tintenstrahldruckkopfes sehr wertvoll.
Bei einem Tintenstrahlaufzeichnungssystem, bei dem für die Aufzeichnung Tintentropfen durch Düsen ausgestoßen werden, ist es sehr erwünscht, daß die Ausstoßöffnungen (-löcher) des Systems die folgenden charakteristischen Merkmale aufweisen.

(1) Der restliche Teil der außerhalb der Düse gebildeten Tintensäule, der zu Tropfen geworden ist, wird schnell in die Düse zurückgebracht.
(2) Die an der Oberfläche haftenden Tintentropfen können durch ein Reinigungsverfahren leicht weggewischt werden.
(3) Die Oberfläche läßt sich aufgrund der Kratzfestigkeit der Oberfläche schwer zerkratzen oder beschädigen, wenn diese beim Reinigungsverfahren weggewischt werden oder wenn das Aufzeichnungspapier entlang dieser Oberfläche bewegt wird.
(4) Beim wiederholten Prozeß der Tropfenbildung und des Nachfüllens der Tinte entsteht an der Stelle der Oberfläche der Düse ein Meniskus.
(5) Die Richtung, die zum Meniskus senkrecht ist, stimmt mit der des Ausstoßes der Tropfen überein.
(6) Die Grenzflächenspannung und somit der Kontaktwinkel der Tinte ist ausreichend groß, um bei einer geringen Oberflächenspannung der Tinte oder bei einem geringen Unterdruck einen Meniskus zu bilden.

Der Grund dafür, daß Ausstoßöffnungen diese vielen vorstehend aufgeführten Merkmale aufweisen müssen, liegt darin, daß beim Haften einer Aufzeichnungsflüssigkeit, wie Tinte, an den oder in der Nähe der Ausstoßöffnungen die Richtung, in der die aus den Ausstoßöffnungen des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes ausgestoßenen Flüssigkeitstropfen fliegen, abweichen kann, so daß es problematisch wird, sehr genau zu drucken, und die Druckleistung des Systems beeinträchtigt wird. Es wurden Maßnahmen vorgeschlagen, um die Oberfläche einer Ausstoßöffnung und deren Nähe flüssigkeitsabweisend zu machen, damit verhindert wird, daß Flüssigkeit an der Ausstoßöffnung und deren Umgebung haftet, wodurch die daraus ausgestoßenen Flüssigkeitstropfen aus der richtigen Richtung abgelenkt werden. Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2–39944 offenbart zum Beispiel ein Oberflächenbehandlungsverfahren der Ausstoßöffnung mit einem Polymermaterial mit Fluoracetylgruppen und Silazangruppen, damit sie tintenabweisend wird.
Als Folge des zunehmenden Bedarfs an hochentwickelten Druckern, die für die Aufzeichnung von Bildern Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungssysteme verwenden, muß auch die für solche Aufzeichnungssysteme zu verwendende Aufzeichnungsflüssigkeit inzwischen weiterentwickelte charakteristische Merkmale aufweisen. Meistens ist die für diese Aufzeichnungssysteme zu verwendende Aufzeichnungsflüssigkeit chemisch so geregelt, daß sie basisch, mit einem pH-Wert von 7 bis 11, ist, damit sie stabil ist. Dann müssen die Druckerteile, die mit dieser Aufzeichnungsflüssigkeit in Kontakt kommen können, sehr alkali- und hydrolysebeständig sein.
Wenn eine ein polares organisches Lösungsmittel enthaltende Aufzeichnungsflüssigkeit mit dem wasserabweisenden Mittel verwendet wird und/oder die Aufzeichnungslösung einen solch hohen pH-Wert hat, kann jedoch das wasserabweisende Mittel, das auf die Oberfläche der Ausstoßöffnung aufgetragen wurde, um die vorstehend aufgeführten Anforderungen zu erfüllen, die Filmbildungsfähigkeit des Mittels und die starke Haftung des Mittels an der Oberfläche der Ausstoßöffnung stören, wenn es mit dem Lösungsmittel der Aufzeichnungsflüssigkeit und dem polaren organischen Lösungsmittel in Kontakt kommt, das für diese Aufzeichnungsflüssigkeit verwendet wird. Die Schicht aus dem wasserabweisenden Mittel kann dann abgelöst werden, wodurch das Wasserabweisungsvermögen der Oberfläche verlorengeht.
EP-A-O 942 024 offenbart eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung, die zumindest ein Alkylsiloxan enthaltendes Epoxidharz mit mindestens zwei Alkylsiloxangruppen und mindestens zwei cyclischen aliphatischen Epoxygruppen im Molekül, einen kationischen Polymerisationskatalysator und ein Acrylharz mit mindestens einer Epoxygruppe als Seitenkette umfaßt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Folglich liegt eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Siloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzung, die geeignet ist zur Verwendung als wasserabweisendes Mittel oder wasserabweisende Beschichtung und aufzutragen ist auf eine Werkstückfläche, welche in Kontakt kommen kann mit einer oder mehr als einer Lösung und/oder Materialien, wie polaren organischen Lösungen, die die Filmbildungswirkung und die Adhäsion des wasserabweisenden Mittels beeinträchtigen können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Siloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung bereitzustellen, die für die Oberflächenmodifizierungsbehandlung geeignet ist, damit die behandelte Oberfläche durchweg im gleichen Zustand bleibt. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes und einer Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung mit einem Druckkopf, auf dessen Düsenoberfläche keine Tinte haftet, da die Oberfläche des Grundmaterials des Kopfes mit einer Siloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzung behandelt wurde. Ein solcher Tintenstrahlaufzeichnungskopf und eine solche Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung bieten den Vorteil, daß keine Tinte an der Oberfläche des Druckkopfes haftet, wenn sie längere Zeit mit der Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) in Kontakt bleibt, so daß folglich die aus dem Druckkopf herausgeschossenen Tintentropfen eine hervorragende Genauigkeit in bezug auf den Aufprall zeigen und eine hervorragende Druckqualität liefern.
Gemäß dieser Erfindung können die vorstehend genannten Aufgaben und weitere Aufgaben der Erfindung gelöst werden, indem eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung gemäß Anspruch 1 bereitgestellt wird. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein schematischer Längsschnitt des Kopfes einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung entlang des Tintenströmungsweges des Kopfes.
2 ist ein schematischer Querschnitt des Kopfes der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung von 1.
3 ist eine schematische Perspektivansicht der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung.
4A, 4B, 4C, 4D und 4E sind schematische Darstellungen des Konzeptes des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Modifizieren einer Oberfläche, die dessen verschiedene Schritte zeigen.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nunmehr anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Ein bestimmtes Beispiel der vorstehend genannten polymeren Verbindung (A) ist die Verbindung (A-1) mit einer Struktureinheit, die mit den nachstehend aufgeführten Formeln (a-1) und (b-1) angegeben wird.
Wann immer es erforderlich ist, kann die erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung, die die polymere Verbindung (A) enthält, ferner als Kompatibilitätsmittel eine Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (B) enthalten.

(worin p eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist).
Zu bestimmten Beispielen der Verbindung (B) gehören 2,2-Bis(4-glycidyloxyphenyl)hexafluorpropan und eine Verbindung der nachstehenden Formel (B-1).
Für die Zwecke dieser Erfindung kann als Kompatibilitätsmittel auch eine Verbindung der nachstehenden allgemeinen Formel (C) verwendet werden.
Ein Beispiel der mit der allgemeinen Formel (C) angegebenen Verbindung ist 1,4-Bis(2-glycidyloxyhexafluorisopropyl)benzol (das heißt C-1).
Da die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung vom Epoxidharztyp ist, zeigt sie ein hervorragendes Haftungsvermögen an einer Vielzahl von Teilen und kann bei relativ niedrigen Temperaturen gehärtet werden, so daß sie nach dem Härten physikalisch hervorragend als Struktur wirkt. Da die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung außerdem eine Epoxidverbindung enthält, die Siloxangruppen enthält, zeigt sie eine deutlich bessere Beständigkeit gegenüber wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, insbesondere gegenüber polaren organischen Lösungsmitteln. Wenn ein wie vorstehend beschriebenes Kompatibilitätsmittel zugesetzt wird, macht es die Komponenten der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung sehr kompatibel, wodurch der Bereich der denkbaren Kombinationen von möglichen Komponenten erweitert wird.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung ist sehr gut geeignet, um die Oberfläche eines Grundmaterials selektiv in Form eines Musters zu behandeln, insbesondere unter Verwendung eines Oniumsalzes einer Lewis-Säure als Katalysator, das durch wirksame Energiestrahlen, aktiviert werden kann.
Die Oberfläche des Grundmaterials kann in Form eines Musters behandelt werden, indem auf das Grundmaterial eine Beschichtungsformulierung aufgetragen wird, die eine erfindungsgemäße Harzzusammensetzung enthält, die aufgetragene Beschichtungsformulierung getrocknet wird, die Formulierung anschließend mittels einer Maske mit wirksamen Energiestrahlen in Form eines Musters bestrahlt wird und die belichtete Formulierung mittels einer Entwicklungslösung entwickelt wird. Obwohl das vorstehend beschriebene Verfahren grundsätzlich dem des Photolithographieverfahrens ähnlich ist, wird für die Zwecke dieser Erfindung vorzugsweise ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung als Entwicklungslösung ausgewählt, das bzw. die geeignet für eine Harzzusammensetzung verwendet werden kann. Zu Beispielen der Entwicklungslösung, die für die Zwecke dieser Erfindung verwendet werden kann, gehören aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ester, Glycolether und irgendwelche Gemische davon.
Wenn die Oberfläche des Grundmaterials in Form eines Musters behandelt wird, wie es vorstehend beschrieben ist, wird die aufgetragene Beschichtungsformulierung außerdem nach dem Entwicklungsverfahren vorzugsweise erhitzt oder mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt, damit die Harzzusammensetzung vollständig härtet.
Wie vorstehend beschrieben kann die erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung geeignet als wasserabweisendes Mittel oder wasserabweisende Beschichtung, die auf den Bereich aufgetragen werden soll, der wahrscheinlich mit einer Lösung oder einer Substanz in Kontakt gebracht wird, die das Adhäsionsvermögen eines wasserabweisenden Mittels beeinträchtigen kann, wie einem polaren organischen Lösungsmittel, und auch als Material verwendet werden, das für eine wasserabweisend und tintenabweisend machende Behandlung der Oberfläche der Ausstoßöffnung eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes verwendet werden soll.
Wenn eine erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung bei einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung verwendet wird, bietet sie folglich Vorteile, zu denen eine selektive Modifizierung der Oberfläche unter Ausnutzung der Photopolymerisierbarkeit der Zusammensetzung, die hohe Genauigkeit des Mustererzeugungsverfahrens und eine Verbesserung der Vorrichtung aufgrund der besseren Haltbarkeit und Reibungsbeständigkeit des erzeugten gehärteten Films in bezug auf Haltbarkeit und Wasser- und Tintenabweisungsvermögen gehören, was zu einer deutlichen Verbesserung der dynamischen Eigenschaften führt, wozu die Meniskushaltekraft einer wäßrigen Tinte, das Reinigungsvermögen, die Genauigkeit der Richtung des Flüssigkeitsausstoßes, die Aufrechterhaltung eines kontinuierlichen Ausstoßes und die einfache Wiederaufnahme des Druckverfahrens nach einer Pause gehören. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung steht Meniskushaltekraft für den Effekt, daß die Fluidoberfläche der Tinte an der Düsenspitze durch die Oberflächenspannung zurückgehalten wird, während die vorbestimmte Position des Meniskus während des wiederholten Ausstoßverfahrens von Tintentropfen wiederhergestellt und aufrechterhalten wird. Wenn die Meniskushaltekraft nicht befriedigend hoch ist, treten Probleme auf, dazu gehört, daß die Tinte aus der Düsenspitze entweichen kann, und/oder daß sich der Meniskus zurückziehen kann, wodurch das Volumen jedes Tintentropfens abnimmt, so daß die Tinte im Extremfall überhaupt nicht mehr ausgestoßen werden kann.
Eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung, die mindestens ein Alkylsiloxan enthaltendes Epoxidharz mit zwei oder mehr als zwei Alkylsiloxangruppen und zwei oder mehr als zwei cyclischen aliphatischen Epoxygruppen im Molekül enthält, kann zum Beispiel eine polymere Verbindung (A) mit einer Struktureinheit mit den nachstehenden allgemeinen Formeln (a) und (b) sein.

worin
x = 1 bis 50, y = 2 bis 100, n eine ganze Zahl von 2 bis 100 ist,
R1 und R₂ unabhängig voneinander N oder CH₃ sind,
R₃ und R₄ unabhängig voneinander CH₃ oder eine Phenylgruppe sind,
R₅ gleich CH₂, -CH₂CH₂- oder -CH₂CH(CH₃)- ist.
Bei der Verwendung mit einem Oligomer kann eine polymere Verbindung mit der vorstehend angegebenen Struktur die Anwendbarkeit einer tintenabweisenden Zusammensetzung deutlich verbessern und das Trocknungsvermögen und die Verarbeitbarkeit der durch Austreiben des Lösungsmittels erhaltenen Beschichtung verbessern. Mit anderen Worten wirkt die Verbindung auch als Bindemittel. Anders ausgedrückt wird die erfindungsgemäße Zusammensetzung für die Erzeugung eines Musters durch Belichten vorzugsweise mit einer Substanz verwendet, die eine bindende Wirkung hat.
Obwohl die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung als grundsätzlichen Bestandteil Alkylsiloxan enthält, kann sie vorzugsweise außerdem als Kompatibilitätsmittel eine Verbindung der allgemeinen Formel (B) oder (C) enthalten.

(worin p eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist)
Obwohl die mit der allgemeinen Formel (B) oder (C) angegebenen Verbindung Fluoratome enthält, ist die Kettenlänge des fluorhaltigen Teils des Moleküls relativ gering, und folglich verringert dieser Teil weder die Oberflächenenergie des Moleküls deutlich noch hat er irgendein deutliches Wasser- und Tintenabweisungsvermögen. Die als Kompatibilitätsmittel zu verwendende Verbindung kann durch eine Reaktion zwischen einem zweiwertigen Alkohol und Epichlorhydrin synthetisch erzeugt werden, die nach einem bekannten üblichen Verfahren erfolgen kann.
Wenn die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung für die Oberflächenbehandlung eines Grundmaterials verwendet wird, muß sie einen Polymerisationsinitiator enthalten, der als Katalysator für das Vernetzen des Alkylsiloxan enthaltenden Epoxidharzes wirkt. Der Polymerisationsinitiator kann geeignet aus Substanzen ausgewählt werden, die ein Epoxidharz vernetzen können. Da die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Epoxidharzzusammensetzung ist, kann sie polymerisiert werden, indem ein aromatisches oder aliphatisches Amin oder ein Säureanhydrid zugesetzt und die Zusammensetzung erhitzt/gehärtet wird.
Als Katalysator wird jedoch vorzugsweise ein Oniumsalz einer Lewis-Säure verwendet, da das in dieser Erfindung verwendete, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharz so gestaltet ist, daß es gegenüber einem Oniumsalz einer Lewis-Säure sehr reaktiv ist, das durch wirksame Energiestrahlen mit härtender Wirkung bei geringer Temperatur aktiviert werden kann. Wenn ein solcher Katalysator verwendet wird, kann die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung auch für ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche verwendet werden, um die Oberfläche eines Grundmaterials zu behandeln, so daß durch Photolithographie exakt und selektiv ein Muster darauf erzeugt wird und die Oberfläche des Grundmaterials modifiziert wird, besonders wenn letztere eine hohe Temperatur schlecht aushalten kann.
Zu Beispielen von Oniumsalzen einer Lewis-Säure, die für die Zwecke dieser Erfindung mit wirksamen Energiestrahlen aktiviert werden können, gehören Bis(4-tert.-butylphenyl)iodoniumsalz und OPTMER SP150 und OPTMER SP170 (Handelsbezeichnungen, von Asahidenka Kyogyo Kabushiki Kaisha erhältlich), die mit den entsprechenden nachstehenden Formeln angegeben werden.
OPTMER SP-150
Außerdem kann für die Zwecke dieser Erfindung auch "IRGACURE 261" (Handelsbezeichnung, von Chiba Speciality Chemicals Inc. erhältlich) verwendet werden, das die nachstehend gezeigte Strukturformel hat.
IRGACURE 261
Wenn die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung als Material für die Behandlung der Oberfläche eines Grundmaterials verwendet wird, enthält sie vorzugsweise ein Binderpolymer als schichtbildenden Bestandteil. Polymere, die für die Zwecke dieser Erfindung optimal verwendet werden können, sind Epoxidpolymere, die selbst an einer Vernetzungsreaktion teilnehmen können, wie Acrylharze, die durch Copolymerisieren von Acrylmonomeren mit einer oder mehr als einer Epoxygruppe als Seitenketten erhalten werden können (zum Beispiel die Verbindung (X) mit einer Struktureinheit mit den nachstehenden Formeln (d), (e) und (f)),
(wobei die Anteile von x, y und z 60, 30 und 10 betragen), Vinylpolymere, die durch Polymerisieren von Vinylmonomeren mit einer oder mehr als einer cyclischen aliphatischen Epoxygruppe als Seitenketten erhalten werden, und Polyetherpolymere mit cyclischen aliphatischen Epoxygruppen als Seitenketten (zum Beispiel EHPE 3150, Handelsbezeichnung, von Daicel Kagaku erhältlich). Wenn ein Polymer verwendet wird, das keine derartige Epoxygruppe aufweist, ist es bevorzugt, daß als Polymer ein Binderpolymer ausgewählt wird, so daß dessen physikalische Eigenschaften entsprechend seiner Verwendung geregelt werden können. Zu Beispielen solcher Binderpolymere, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, gehören polymere Verbindungen, die für die Verwendung als Allzweckbeschichtungen hergestellt worden sind, wie PKHC und PKHJ (Handelsbezeichnungen, von Union Carbide erhältlich), Poly(ethylen/vinylacetat), Phenolharz, Polycarbonatharz, Polyesterharz, Polyamidharz und ein lösliches Polyimidharz.
Wie vorstehend beschrieben enthält die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung zusätzlich zu einem Binderpolymer grundsätzlich (1) ein Alkylsiloxan enthaltendes Epoxidharz, (2) einen kationischen Polymerisationskatalysator und falls erforderlich (3) ein Kompatibilitätsmittel, wenn sie für die Oberflächenbehandlung eines Grundmaterials verwendet wird. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß das Kompatibilitätsmittel (3) vorzugsweise verwendet wird, da die Verbindungen der restlichen Komponenten untereinander eine relativ geringe Kompatibilität zeigen können und im allgemeinen, besonders wenn ein Oniumsalz einer Lewis-Säure verwendet wird, eine relativ hohe Polarität aufweisen.
Nachstehend wird das Mischungsverhältnis der Substanzen (1) bis (3) in dieser Zusammensetzung beschrieben. Erstens ist die Verbindung (2), die ein Härtekatalysator ist, vorzugsweise mit 0,5 bis 7 Teilen auf 100 Teile der Harzzusammensetzung enthalten. Zweitens ist das Kompatibilitätsmittel (3) mit 0 bis 80 Teilen auf 100 Teile der Harzzusammensetzung enthalten.
Wenn auch ein Oligomer verwendet wird, ist es unmöglich, das Mischungsverhältnis zu definieren, da es vom Erweichungspunkt und vom Umwandlungspunkt zweiter Ordnung des Oligomers und denen des Polymers abhängt. Das Verhältnis zwischen dem Oligomer und dem Polymer liegt jedoch im allgemeinen zwischen 10:90 und 90:10 (auf das Gewicht bezogen). Der Katalysator (2) ist mit 0,5 bis 7 Teilen auf 100 Teile der Epoxidharzkomponenten enthalten.
Die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung, die das vorstehend aufgeführte Mischungsverhältnis aufweist, kann geeignet für ein Oberflächenbehandlungsmittel zum Behandeln der Oberfläche eines Grundmaterials mittels Erwärmen oder Bestrahlen mit wirksamen Energiestrahlen verwendet werden. Dann härtet die erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung bei einer relativ niedrigen Temperatur leicht, wodurch eine gehärtete Substanz bereitgestellt wird, die sehr gut wasser- und ölabweisend ist und eine sehr gute Klebemittelbeständigkeit, chemische Beständigkeit und Abriebfestigkeit aufweist.
Bei der Behandlung der Oberfläche eines Grundmaterials wird die Harzzusammensetzung zuerst in einem organischen Lösungsmittel gelöst, das vom aromatischen Typ, vom Typ eines aliphatischen Kohlenwasserstoffs, vom Estertyp, vom Ethertyp oder vom Fluortyp sein kann, wodurch eine Beschichtungsformulierung erhalten wird, und die erhaltene Beschichtungsformulierung wird dann mittels einer Walzenbeschichtungsvorrichtung, einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung, einer Sprühbeschichtungsvorrichtung, durch Siebdruck, Tiefdruck oder ein anderes geeignetes Auftrags/Druckverfahren auf die Oberfläche des Grundmaterials aufgetragen. Wenn die Filmdicke der aufgetragenen Beschichtungsformulierung nur einige Mikrometer beträgt, kann vorzugsweise eine übliche Präzisionsauftragsvorrichtung, wie eine Walzenbeschichtungsvorrichtung, eine Schleuderbeschichtungsvorrichtung oder eine Spühbeschichtungsvorrichtung, verwendet werden.
Dann wird die auf die Oberfläche des Grundmaterials aufgetragene Beschichtungsformulierung gehärtet, indem sie erwärmt oder mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt wird. Die Quelle der wirksamen Energiestrahlen kann geeigneterweise eine Quecksilberlampe, die Licht mit einem großen Teil des Linienspektrums im Wellenlängenbereich von 200 bis 480 nm emittiert, eine Laser- oder eine Elektronenstrahlquelle sein. Wenn die Beschichtungsformulierung durch wirksame Energiestrahlen gehärtet wird, kann als Katalysator vorzugsweise ein optischer kationischer Katalysator verwendet werden, der beim Bestrahlen mit Licht eine Lewis-Säure freisetzt. Wenn die Beschichtungsformulierung andererseits durch Erwärmen gehärtet wird, kann eine Lewis-Säure, wie ein Bortrifluoridamin-Katalysator, zugesetzt werden.
Das vorstehend beschriebene Oberflächenbehandlungsverfahren kann ohne irgendein Problem selektiv und leicht mittels eines Verfahrens erfolgen, das einem Mustererzeugungsverfahren unter Verwendung eines Photoresists ähnelt, indem einfach der Gehalt der Bestandteile der Harzzusammensetzung so geregelt wird, daß durch das in der Harzzusammensetzung enthaltene Bindemittel eine feste Schicht erzeugt werden kann. Dann wird die Beschichtungsformulierung auf die Oberfläche des Grundmaterials aufgetragen, und das Lösungsmittel wird durch Trocknen entfernt. Danach wird die Oberfläche des Grundmaterials mit Hilfe von übereinander gelegten Masken oder in Form eines vorgegebenen Musters mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt und danach einem Entwicklungsverfahren unterzogen, wobei ein Entwickler vom Lösungsmitteltyp verwendet wird, der die Harzzusammensetzung lösen kann. Wenn die Bestrahlung mit wirksamen Energiestrahlen im Muster für das Härten nicht ausreicht, wird das Grundmaterial nach dem Entwicklungsverfahren vorzugsweise einem Nachhärteverfahren unterzogen. Die für dieses Nachhärteverfahren zu verwendende Energiequelle kann eine Heizvorrichtung, die geeignet ist, um Wärme oder Mikrowellen zu emittieren, oder eine Quelle für wirksame Energie sein, die geeignet ist, Elektronenstrahlen oder UV-Strahlen abzugeben.
Folglich bietet das erfindungsgemäße Oberflächenmodifizierungsverfahren den großen Vorteil, daß es die Oberfläche so behandeln kann, daß sie wasser- und ölabweisend wird, indem eine Überzugsschicht erzeugt wird, die fest an der Oberfläche des Grundmaterials haftet und einen befriedigenden Härte- und Haltbarkeitsgrad bietet. Damit ist es nunmehr möglich, die Oberfläche zu modifizieren, damit sie dauerhaft im gleichen Zustand bleibt, so daß die Düsenoberfläche, wenn sie bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet wird, dauerhaft im gleichen Zustand gehalten werden kann, und die Tinte nicht an der Oberfläche des Druckkopfes haftet, wenn sie längere Zeit in Kontakt mit der Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) bleibt. Das reine Ergebnis besteht darin, daß ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf bereitgestellt wird, der über lange Zeit eine bemerkenswert hohe Genauigkeit des Aufpralls bei punktartigen Tintentropfen und eine hohe Druckqualität sichern kann.
Wenn das erfindungsgemäße Oberflächenmodifizierungsverfahren bei einem Tintenstrahlaufzeichnungskopf verwendet wird, um dessen Düsenoberfläche mittels der erfindungsgemäßen Harzzusammensetzung zu behandeln, zeigt die behandelte Düsenoberfläche folglich solche Formtrenneigenschaften, daß keine Tinte dauerhaft daran haftet und die restliche Tinte, falls vorhanden, durch ein Reinigungsverfahren leicht entfernt werden kann. Insbesondere ist der bei einem herkömmlichen Tintenstrahlaufzeichnungskopf angeordnete Reinigungsmechanismus normalerweise so gestaltet, daß er die restliche Tinte mit einer Gummiklinge wegwischt, sie mit einer Pumpe absaugt oder einen Blindausstoß auf die Oberfläche des Kopfes an einer vom Aufzeichnungspapier entfernten Stelle vornimmt, um die restliche Tinte zu entfernen. Bei jeder dieser Maßnahmen wird jedoch nicht die gesamte mit dem Ausstoßdruck aus der Düse ausgestoßene Tintensäule in Tropfen umgewandelt, so daß einige winzige Tintentropfen unvermeidlich an der Düse oder in ihrer Nähe haften. Im Falle eines Tintenstrahlaufzeichnungskopfes, dessen Oberfläche nach dem erfindungsgemäßen Oberflächenmodifizierungsverfahren modifiziert worden ist, zeigt die Düse andererseits hervorragende Formtrenneigenschaften, und irgendwelche Tinte, die sonst an der Düsenoberfläche haftet, würde automatisch von der Oberfläche tropfen oder in die Düse zurückgezogen oder auf andere Weise von der Oberfläche entfernt, so daß der Tintenstrahlaufzeichnungskopf keinerlei nachteilige Wirkungen der restlichen Tinte aufweist.
Die 1 und 2 sind schematische Querschnitte eines grundsätzlichen Teils einer Ausführungsform eines Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes, der entsteht, wenn eine erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung aufgetragen wird. 1 ist ein schematischer Längsschnitt entlang des Tintenströmungsweges, und 2 ist ein Querschnitt, der die Fläche der Ausstoßöffnung zeigt.
Siehe 1 und 2; der Aufzeichnungskopf 13 umfaßt ein Grundteil 15, das ein Ausstoßenergie erzeugendes Element und ein Teil 14 trägt, das auf dem Grundteil 15 angeordnet ist und erzeugt worden ist, indem eine wärmehärtende Harzzusammensetzung und/oder eine durch wirksame Energiestrahlen härtende Harzzusammensetzung zu mindestens einem Strömungsweg geformt wurden und die Zusammensetzungen gehärtet wurden. Insbesondere umfaßt das Grundteil 15 eine Wärmespeicherschicht 19, eine wärmeerzeugende Widerstandsschicht 18 aus Metall, Elektroden 17-1 und 17-2 aus Aluminium und eine Schutzschicht 16, die in der vorstehend genannten Reihenfolge nacheinander auf einem Substrat 20 aus einem Material ausgebildet worden sind, das wirksam Wärme abgeben kann, wie Aluminium. Bei dieser Anordnung wird, wenn die Elektroden 17-1 und 17-2 elektrisch angeregt werden, das Ausstoßenergie erzeugende Element erwärmt, das in dem Bereich der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 18, der keine Elektroden trägt (oder dem mit n bezeichneten Bereich) ausgebildet ist, und die daraus freigesetzte Wärmeenergie wirkt auf die sich darüber befindende Aufzeichnungsflüssigkeit.
Für ein Aufzeichnungsverfahren wird die Aufzeichnungsflüssigkeit 21 bis zur Öffnung 22 aufgefüllt, die eine winzige Öffnung darstellt, die an einem Ende der Vertiefung 24 ausgebildet ist, und wenn die Elektroden 17-1 und 17-2 unter diesen Bedingungen entsprechend eines ihnen zugeführten Aufzeichnungssignals elektrisch angeregt werden, wird der mit n bezeichnete Bereich plötzlich erhitzt, so daß als Folge des Filmsiedens in der Aufzeichnungsflüssigkeit 21 eine Blase entsteht. Dann werden winzige Tropfen 24 der Aufzeichnungsflüssigkeit 21 unter dem Druck der Blase aus der Ausstoßöffnung 21 herausgeschleudert und gezwungen, zum Aufzeichnungsmedium 25 zu fliegen.
Im Falle eines erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes ist zumindest die Öffnung der Ausstoßöffnung auf der Ausstofläche mit einer gehärteten, Alkylsiloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzung versehen, die als wasser- und tintenabweisendes Mittel wirkt, so daß irgendeine Abweichung der Tropfen im Verhältnis zur Ausstoßrichtung wirksam vermieden werden kann, die sich durch die Adhäsion der Tropfen an der Ausstoßöffnung ergeben kann. Außerdem ist die gehärtete, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung stark haftend, und ihr Wasserabweisungsvermögen und ihre Haftfähigkeit werden nicht beeinträchtigt, wenn die Aufzeichnungsflüssigkeit ein organisches Lösungsmittel enthält, das ein polares organisches Lösungsmittel sein kann.
3 ist eine schematische Perspektivansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die einen Mehrfachkopf umfaßt, wie er in 2 gezeigt ist. Siehe 3; diese Ausführungsform umfaßt eine Klinge 61, die geeignet ist, als Wischteil zu wirken, und hat ein Ende, das mittels eines Klingenhalteteils starr befestigt ist, so daß sie einseitig eingespannt wirken kann. Die Klinge 61 befindet sich an einer Stelle, die bezüglich der Ruheposition des Aufzeichnungskopfes an den Aufzeichnungsbereich angrenzt. Außerdem ist es im Falle dieser Ausführungsform selbstverständlich, daß die Klinge 61 so gehalten wird, daß sie in die Bahn des Aufzeichnungskopfes ragt. In 3 bezeichnet die Bezugsziffer 62 eine Abdeckung, die sich in der Ruheposition des Aufzeichnungskopfes befindet und an die Klinge 61 angrenzend angeordnet ist. Sie kann sich in einer zur Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes senkrechten Richtung bewegen, so daß sie an die Ausstoßöffnung anstoßen und diese bedecken kann. Die Bezugsziffer 63 bezeichnet ein Tintenabsorptionsteil, das sich an einer Stelle befindet, die an die Klinge 61 angrenzt, und das so gehalten wird, daß es wie die Klinge 61 in die Bahn des Aufzeichnungskopfes ragt. Die Klinge 61, die Abdeckung 62 und das Tintenabsorptionsteil 63 bilden bei dieser Ausführungsform den Abschnitt 64 für die Wiederherstellung des Ausstoßes, und Feuchtigkeit und Schmutz werden durch die Klinge 61 und das Tintenabsorptionsteil 63 von der Fläche der Tintenausstoßöffnung entfernt.
Siehe weiterhin 3; die Bezugsziffer 65 bezeichnet den Aufzeichnungskopf dieser Ausführungsform, der für die Aufzeichnung mittels eines Flüssigkeitsstrahlsystems geeignet ist. Er kann typischerweise so gestaltet sein, daß er Aufzeichnungsflüssigkeit, wie Tinte durch Wärmeenergie ausstößt, wie es vorstehend anhand der 1 und 2 beschrieben ist. Die Bezugsziffer 66 bezeichnet einen Wagen, der den Aufzeichnungskopf 65 trägt und geeignet ist, diesen zu bewegen. Der Wagen 66 wird in einem gleitenden Eingriff in die Führung 67 gehalten und ist, obwohl nicht gezeigt, teilweise mit einem Antriebsriemen 69 verbunden, der von einem Motor 68 angetrieben wird. Mit dieser Anordnung kann der Wagen 66 entlang des Führungsschaftes 67 bewegt werden, so daß der Aufzeichnungskopf 65 zum Aufzeichnungsbereich und einen daran angrenzenden Bereich bewegt werden kann.
Die Bezugsziffer 51 bezeichnet einen Zuführungsabschnitt, um dem Aufzeichnungskopf 65 das Aufzeichnungsmedium zuzuführen, und die Bezugsziffer 52 bezeichnet eine Zuführungswalze, die von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben wird. Mit dieser Anordnung wird das Aufzeichnungsmedium zu einer Position befördert, die der Fläche der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes gegenüberliegt, und mit der Zuführungswalze 53 allmählich nach außen geführt, wenn das Aufzeichnungsverfahren abläuft.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Abdeckung 62 des Abschnittes 64 für die Wiederherstellung des Ausstoßes aus der Bahn des Aufzeichnungskopfes 65 zurückgezogen wird, die Klinge 61 jedoch weiterhin in die Bahn ragt, wenn ein Aufzeichnungsvorgang beendet ist und der Aufzeichnungskopf 65 zur Ruheposition zurückkehrt. Dadurch wird die Fläche der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes zum Reinigen abgewischt. Außerdem wird die Abdeckung 62 so bewegt, daß sie in die Bahn des Aufzeichnungskopfes 65 ragt, wenn sie an die Fläche der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes 65 anstoßen soll, um die Ausstoßöffnung abzudecken.
Die Abdeckung 62 und die Klinge 61 werden gezwungen, für das Abwischverfahren wieder die vorstehend beschriebenen entsprechenden Positionen einzunehmen, wenn der Aufzeichnungskopf 65 aus der Ruheposition in die Position für den Start eines Aufzeichnungsvorganges bewegt wird. Dadurch wird die Fläche der Ausstoßöffnung während der Bewegung des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt.
Es wird darauf hingewiesen, daß die Bewegung des Aufzeichnungskopfes zur Ruheposition nicht nur am Ende eines Aufzeichnungsvorganges und zum Zeitpunkt der Wiederherstellung des Ausstoßes, sondern auch in bestimmten Zeitabständen während der Bewegung des Aufzeichnungskopfes zum Aufzeichnungsbereich stattfindet, der sich neben der Ruheposition befindet, so daß das vorstehend beschriebene Abwischverfahren jedesmal wiederholt wird, wenn der Aufzeichnungskopf in die Ruheposition zurückkehrt.
In einer Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung, die für die Farbaufzeichnung geeignet ist, können in einem einzigen Aufzeichnungskopf Ausstoßöffnungen für Cyan, Magenta, Gelb und Schwarz in einer Reihe angeordnet sein. In einer anderen Ausführungsform können sie sich in entsprechenden Aufzeichnungsköpfen befinden, die ebenfalls in einer Reihe angeordnet sind. In jedem Fall kann die Tinte jeder Farbe aus einer einzigen Ausstoßöffnung oder gleichzeitig aus einer Mehrzahl von Ausstoßöffnungen ausgestoßen werden. Außerdem kann sie so angeordnet sein, daß zwei oder mehr als zwei Tropfen der gleichen Farbe gleichzeitig auf das Aufzeichnungsmedium auftreffen.
Da der erfindungsgemäße Tintenstrahlaufzeichnungskopf einem Oberflächenbehandlungsverfahren unterzogen wird, das die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung verwendet, die die vorstehend beschriebenen Komponenten enthält und das Tintenabweisungsvermögen bewirkt, zeigt die behandelte Oberfläche die hier später anhand der Beispiele beschriebenen chemischen Eigenschaften, und die Tinte für Tintenstrahlverfahren würde nur schwer daran haften. Anders ausgedrückt kann die an der Oberfläche haftende Tinte, falls überhaupt vorhanden, mit der reinigenden Wischerklinge leicht weggewischt werden, so daß die Druckqualität merklich verbessert wird, und diese bessere Qualität lange Zeit aufrechterhalten werden kann.
Nunmehr werden nachstehend bestimmte Verfahren ausführlich beschrieben, um die Oberfläche des Grundmaterials der Ausstoßöffnung eines erfindungsgemäßen Tintenstrahlaufzeichnungskopfes in Form eines vorgegebenen Musters zu behandeln.
Gemäß einem ersten Oberflächenbehandlungsverfahren in Form eines vorgegebenen Musters wird eine Beschichtungsformulierung, die eine erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung enthält, auf das Grundmaterial aufgetragen (4A) und dann unter Verwendung einer Maske oder in Form des vorgegebenen Musters selektiv mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt (4B). Danach wird die Oberfläche einem Entwicklungsverfahren unterzogen, wobei eine Entwicklungslösung verwendet wird (4C). Obwohl die Behandlungsschritte dieses Verfahrens grundsätzlich mit denen eines Photolithographieverfahrens identisch sind, kann für die Entwicklungslösung vorzugsweise ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung gewählt werden, die für die aufgetragene Harzzusammensetzung geeignet ist. Zu Beispielen von Substanzen, die für die Entwicklungslösung verwendet werden können, gehören aromatische Kohlenwasserstoffe, Ketone, Ester, Glycolether und irgendwelche Gemische davon. Nach dem Entwicklungsverfahren wird die Beschichtung vorzugsweise erwärmt oder mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt, um die chemische Reaktion der Harzzusammensetzung vollkommen abzuschließen.
Ein zweites erfindungsgemäßes Oberflächenbehandlungsverfahren in Form eines vorgegebenen Musters umfaßt (1) einen Schritt, bei dem eine Beschichtungsformulierung, die eine erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung enthält, auf die Oberfläche des Grundmaterials aufgetragen wird, (2) einen Schritt, bei dem die gesamte Oberfläche Wärme oder wirksamen Energiestrahlen ausgesetzt wird, um die Polymerisation zu fördern und die Zusammensetzung zu härten, und (3) einen Schritt, bei dem die Oberfläche mit abklingenden wirksamen Energiestrahlen bestrahlt wird, um die gehärtete Zusammensetzung selektiv von den gewünschten Stellen zu entfernen. Typischerweise wird eine UV-Strahlenquelle verwendet, die geeignet ist, um ergiebig Strahlen mit einer Wellenlänge von 250 bis 480 Millimikron zu emittieren, wodurch die wirksamen Energiestrahlen erzeugt werden, die die Polymerisation fördern. Als Quelle der abklingenden wirksamen Energiestrahlen wird typischerweise ein Excimer-Laser verwendet, der geeignet ist, Strahlen mit einer Wellenlänge von weniger als 210 Millimikron zu emittieren. Beim zweiten Verfahren ist es erwünscht, die Oberfläche in irgendeinem der vorstehend aufgeführten Schritte mit wirksamen Energiestrahlen zu bestrahlen, um das Wärmebehandlungsverfahren und das Polymerisationsverfahren zu fördern.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben, kann die erfindungsgemäße, Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung geeignet als wasserabweisendes Mittel oder wasserabweisende Beschichtung, das bzw. die auf die Stelle aufgetragen wird, die wahrscheinlich mit einer Lösung oder einer Substanz, wie einem polaren organischen Lösungsmittel, in Kontakt kommt, die die Haftfähigkeit des wasserabweisenden Mittels beeinträchtigen kann, und auch als Material verwendet werden, um die Fläche der Ausstoßöffnung des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes zu behandeln, so daß sie wasser- und tintenabweisend wird.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben.
Beispiele 1 bis 4
Zuerst wurden die vier mit den nachstehend aufgeführten entsprechenden Formeln angegebenen Verbindungen als Harzzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 hergestellt (Zusammensetzungsbeispiele 1 bis 4). Es wird darauf hingewiesen, daß die nachstehend aufgeführten Verhältnisse die auf das Gewicht der entsprechenden Feststoffkomponenten bezogenen sind.

(Zusammensetzungsbeispiel 1) A-1 : Katalysator 1 = 96 : 4
(Zusammensetzungsbeispiel 2) A-1 : Katalysator 2 = 94 : 6
(Zusammensetzungsbeispiel 3) A-1 : Katalysator 2 : B-1 = 95 : 5 : 25
(Zusammensetzungsbeispiel 4) A-1 : Katalysator 2 : B-1 : C-1 = 80 : 5 : 25 : 25 (A-1 ): mit Struktureinheiten, wie sie nachstehend mit (a-1) und (b-1) aufgeführt sind.

Katalysator 1: OPTMER SP-150
Katalysator 2: OPTMER SP-170
Kompatibilitätsmittel: (B-1)
Auswertung
Zuerst wurden die in den Beispielen 1 bis 4 erhaltenen Harzzusammensetzungsbeispiele 1 bis 4 verwendet und jeweils in ein gemischtes Lösungsmittel aus Diethylenglycoldimethylether/Toluol (1:1) gegeben, bis die Harzzusammensetzung eine Konzentration von 30 bis 40 Gew.-% aufwies, wodurch mehrere Beschichtungsformulierungen hergestellt wurden. Dann wird jede hergestellte Beschichtungsformulierung mittels einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung bis zu einer Dicke im feuchten Zustand von 1 bis 3 μm auf ein Substrat aus einem Silicium-Wafer aufgetragen, das einen 5 μm dicken thermisch oxidierten Film aufweist. Danach wird das Substrat 5 Minuten auf einer Heizplatte bei 110°C erhitzt, um es zu trocknen und das Lösungsmittel zu entfernen. Dann wurde das Substrat mit einer UV-Bestrahlungsvorrichtung unter Verwendung einer Hochspannungs-Quecksilberlampe mit UV-Strahlen bis zu einer akkumulierten Dosis von 2 J/cm² bestrahlt. Danach wurde das Substrat 15 Minuten in einem Ofen auf 50°C erwärmt, um die Vernetzungsreaktion abzuschließen.
Die Substrate mit den in der vorstehend beschriebenen Weise behandelten Oberflächen wurden beobachtet, um den modifizierten Zustand der Oberfläche festzustellen, und unter Anwendung folgender Bewertungssysteme ausgewertet.
(T1: Messung des Kontaktwinkels)
Der statische Kontaktwinkel T1 jedes Substrates wurde bei Raumtemperatur unter Verwendung von reinem Wasser, einer 10 %-igen wäßrigen Oleinsäurelösung, einer 20 %-igen wäßrigen Glycerinlösung und einer 1 %-igen wäßrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels (Polyoxyethylennonylphenylether; HLB = 10) gemessen. Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Ergebnisse.
(T2: Messung des Kontaktwinkels von Tinte nach dem Eintauchen in eine wäßrige Farbstofflösung)
Eine 3 %-ige wäßrige Lösung (pH = 10,3) von Direct Black 168, das ein wasserlöslicher Farbstoff ist, wurde als Tinte verwendet, und es wurde der Kontaktwinkel (T2) der Tinte gemessen. Außerdem wurden die Substrate, die so behandelt worden waren, daß sie tintenabweisend waren, sieben Tage in Tinte mit 60°C getaucht. Danach wurden die Substrate mit reinem Wasser gewaschen und getrocknet, und deren Kontaktwinkel (T2) der Tinte wurden erneut gemessen. Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Ergebnisse.
(T3: Langzeittest der Druckstabilität)
Ein Photoresist vom Positiv-Typ PMERAR-900 (Handelsbezeichnung, von Tokyo Ouka Company erhältlich) wurde durch Schleuderbeschichtung bis zu einer Dicke von 30 μm auf jedes zu behandelnde Grundteil 41 aufgetragen, auf dem vorher ein Ausstoßenergie erzeugendes Element und andere Elemente angebracht worden waren, wie es in 4A gezeigt ist, und dann wurde das Grundteil 40 Minuten in einem Ofen bei 90°C vorgetrocknet, wodurch eine Resistschicht 42 erzeugt wurde. Die Resistschicht 42 wurde dann mittels einer Maske 43 selektiv mit UV-Strahlen bestrahlt, wodurch ein Resistmuster 44 erzeugt wurde, wie es in den 4A und 4B gezeigt ist. Dann wurde ein Gemisch, das erhalten worden war, indem ein grundsätzliches Mittel, wie es nachstehend gezeigt ist, und ein Härter (Fujicure FXK830 (modifiziertes aliphatisches Amin); Handelsbezeichnung, von Fujikasei Kogyo Kabushiki Kaisha erhältlich) in einem Verhältnis von grundsätzlichem Mittel/Härter = 100 : 50 gemischt wurden) bis zu einer Filmdicke von 100 μm auf das Resistmuster aufgetragen, wie es in 4D gezeigt ist. Tabelle 1 zeigt die Zusammensetzung des für diesen Test verwendeten grundsätzlichen Mittels.
Tabelle 1 Epoxidharzzusammensetzung vom Zweikomponententyp – Grundsätzliche Komponenten
Nach dem Auslegen der den Streömungsweg bildenden Materialschicht 45 in der vorstehend beschriebenen Art und Weise wurde jede Probe 24 Stunden bei 25°C in der Atmosphäre belassen und danach 2 Stunden bei 100°C thermisch gehärtet. Die erhaltene mehrschichtige Struktur wird dann in eine wäßrige Lösung getaucht, die 3 Gew.-% Natriumhydroxid enthält, um das Resistmuster 44 zu lösen und zu entfernen, wie es in 4E gezeigt ist, und danach gespült und getrocknet, wodurch ein Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf mit einem Strömungsweg 46 erhalten wurde.
Dann wurden die Alkylsiloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 auf die Flächen der Ausstoßöffnungen der erhaltenen Proben des Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopfes aufgetragen. Danach wurde die Zusammensetzung auf jeder Probe gehärtet, indem sie mit UV-Strahlen bis zu einer akkumulierten Dosis von 8 J/cm² bestrahlt und 1 Stunde bei 150°C gehärtet wurde.
Dann wurde jeder Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf, dessen Oberfläche behandelt worden war, auf einem Drucker befestigt und entsprechend elektrisch angeschlossen. Dann wurde der Flüssigkeitsstrahlaufzeichnungskopf einem Langzeittest der Druckstabilität unterzogen, wobei eine Tinte verwendet wurde, die für den Tintenstrahl geeignet ist und reines Wasser, Glycerol, Abzugsruß 2 (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff) und N-Methylpyrrolidon in einem Verhältnis von 70 : 15 : 3 : 12 (auf das Gewicht bezogen) enthielt. Der Test wurde durchgeführt, indem auf 100 Blatt Papier ein Dokument und ein Muster gedruckt wurden, die für die Auswertung der Genauigkeit des Aufpralls geeignet sind. Schließlich wurde die Verschiebung der gedruckten Punkte anhand eines Probedrucks beobachtet. Für die Auswertung wurde das Bewertungssystem verwendet, das nachstehend aufgeführt ist. Tabelle 2 zeigt in der Spalte T3-1 die erhaltenen Ergebnisse.

Bewertung A: Keine Verschiebung der Positionen der Punkte. Die gedruckten Schriftzeichen waren deutlich.
Bewertung B: Leichte Verschiebung der Positionen der Punkte. Die gedruckten Schriftzeichen waren von dieser Verschiebung nur geringfügig beeinflußt.
Bewertung C: Beträchtliche Verschiebung der Positionen der Punkte. Die gedruckten Schriftzeichen waren kaum deutlich.
Bewertung D: Eine beträchtliche Anzahl von Punkten fehlte. Die gedruckten Schriftzeichen waren von schlechter Qualität.

Außerdem wurde die Oberfläche jedes für den Langzeittest der Druckstabilität verwendeten Aufzeichnungskopfes nach dem Test beobachtet, und die Haftung der Tinte wurde unter Anwendung des nachstehend aufgeführten Bewertungssystems ausgewertet. Tabelle 2 zeigt in der Spalte T3-2 die erhaltenen Ergebnisse.

Bewertung A: Auf der Düsenoberfläche konnten kaum Tintentropfen beobachtet werden.
Bewertung B: Auf der Düsenoberfläche konnten kleine Tintentropfen beobachtet werden.
Bewertung C: An der oder in der Nähe der Ausstoßöffnung der Düse konnten große Tintentropfen beobachtet werden.

Vergleichsbeispiel 1
Für die Oberflächenbehandlung wurde auf die Fläche der Ausstoßöffnung des Aufzeichnungskopfes Fluorad^® FC-722 (Fluorbeschichtungsmittel, von Sumitomo 3M erhältlich) anstelle der Alkylsiloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzung der Beispiele aufgetragen und 30 Minuten bei 100°C getrocknet. Ein Grundteil wurde unter den vorstehend aufgeführten Härtungsbedingungen hergestellt, und für die Auswertung wurden T1 bis T3 wie im Falle der Beispiele beobachtet. Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Werte.
Vergleichsbeispiel 2
Eine Zusammensetzung, die unter Verwendung von Bisphenol F mit der nachstehend gezeigten chemischen Struktur hergestellt worden war, das ein fluorhaltiges Epoxidharz ist, wurde wie im Falle der Beispiele bezüglich T1 bis T3 ausgewertet. Tabelle 2 zeigt die erhaltenen Werte.
Wie anhand von Tabelle 2 deutlich zu erkennen ist, zeigte die erfindungsgemäße Harzzusammensetzung einen großen Kontaktwinkel und eine hervorragende Stabilität. Außerdem haftet die Tinte nicht an der Oberfläche, die mit der Zusammensetzung behandelt worden ist, wenn die Oberfläche lange Zeit mit der Tinte in Kontakt blieb, so daß die Tintentropfen einen hervorragenden Genauigkeitswert beim Aufprall zeigten, und der Aufzeichnungskopf, dessen Oberfläche mit der Harzzusammensetzung behandelt worden war, konnte lange Zeit eine hohe Druckqualität beibehalten.
Beispiel 5
Die Zusammensetzung von Beispiel 1 und die von Beispiel 3 wurden mit einer Schleuderbeschichtungsvorrichtung bis zu einer Filmdicke von etwa 2 um, die nach dem Verdampfen des Lösungsmittels festgestellt wurde, auf entsprechend geformte Grundplattenteile aus Polyethersulfon aufgetragen. Dann wurden die Grundteile für die Zwecke der Polymerisation mit einer Hochspannungs-Quecksilberlampe bis zu einer gesamten akkumulierten Dosis von 10 J/cm² mit Lichtstrahlen bestrahlt. Danach wurden die Grundteile von oben mit einem Excimer-Laserstrahl bestrahlt, der eine Wellenlänge von 195 Millimikron aufwies und konvergiert worden war, so daß er einen Durchmesser des Strahls von 5 μm aufwies, wodurch eine Düsenöffnung erzeugt wurde. In jedem dieser Grundteile wurde eine befriedigende Öffnung erzeugt, wobei am Rand ein geringer Zersetzungsrest zurückblieb. Dadurch wurde bestätigt, daß die erfindungsgemäße Epoxidharzzusammensetzung mit einem UV-Laser befriedigend bearbeitet werden kann.
Wie vorstehend ausführlich beschrieben, wird gemäß dieser Erfindung eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung bereitgestellt, die geeignet als wasserabweisendes Mittel oder wasserabweisende Beschichtung verwendet werden kann, das bzw. die vorteilhaft auf Bereiche aufgetragen werden kann, die wahrscheinlich mit Lösungen und Substanzen in Kontakt kommen, die eine oder mehr als eine Komponente enthalten, die die Filmbildungseigenschaft und die Haftung eines üblichen wasserabweisenden Mittels beeinträchtigen können.
Außerdem wird gemäß dieser Erfindung eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung bereitgestellt, die geeignet ist, die Oberfläche eines Grundmaterials zu modifizieren, so daß es dauerhaft den gleichen Oberflächenzustand zeigt.
Außerdem wird gemäß dieser Erfindung ein Tintenstrahlaufzeichnungskopf mit einer Düsenoberfläche bereitgestellt, die dauerhaft den gleichen Zustand der Oberfläche zeigt, so daß die Tinte nicht an der Oberfläche des Aufzeichnungskopfes haftet, wenn er lange Zeit mit der Aufzeichnungsflüssigkeit (Tinte) in Kontakt bleibt und die daraus ausgestoßenen Tintentropfen folglich einen hervorragenden Wert für die Genauigkeit beim Aufprall zeigen. Ein solcher Tintenstrahlaufzeichnungskopf kann lange Zeit eine hohe Druckqualität zeigen. Schließlich wird gemäß dieser Erfindung eine Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung bereitgestellt, die einen solchen Aufzeichnungskopf aufweist.

Claims

Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung, umfassend zumindest ein Alkylsiloxan enthaltendes Epoxidharz mit zwei oder mehr als zwei Alkylsiloxangruppen und zwei oder mehr als zwei cyclischen aliphathischen Epoxygruppen im Molekül sowie einen kationischen Polymerisationskatalysator, wobei das Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharz eine polymere Verbindung (A) mit einer Struktureinheit ist, die mit den nachstehenden allgemeinen Formeln (a) und (b) angegeben wird:
worin x = 1 bis 50, y = 2 bis 100, n eine ganze Zahl von 2 bis 100 ist, R₁ und R₂ unabhängig voneinander H oder CH₃ sind, R₃ und R₄ unabhängig voneinander CH₃ oder eine Phenylgruppe sind, R₅ gleich CH₂, -CH₂CH₂- oder -CH₂CH(CH₃)- ist, wobei die Harzzusammensetzung ferner ein Acrylharz mit einer oder mehr als einer Epoxygruppe als Seitenkette umfaßt, wobei das Acrylharz aus drei Struktureinheiten besteht, die mit den nachstehenden Formeln (d), (e) und (f) angegeben werden:
Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung nach Anspruch 1, die ferner als Kompatibilitätsmittel eine Verbindung enthält, die die nachstehend aufgeführte allgemeine Struktur (B) oder (C) hat:
(worin p eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist)
Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche, um die Oberfläche eines Grundteils selektiv zu behandeln, umfassend: einen ersten Schritt, bei dem eine eine Harzzusammensetzung enthaltende Beschichtungsformulierung auf die Oberfläche des Grundteils aufgebracht wird und die Beschichtungsformulierung getrocknet wird, einen zweiten Schritt, bei dem die gesamte Oberfläche mittels einer Maske oder in Form eines Musters mit wirksamen Energiestrahlen bestrahlt wird, einen dritten Schritt, bei dem die Teile der Harzzusammensetzung, die nicht mit den wirksamen Energiestrahlen bestrahlt wurden, mit einer Flüssigkeit, die für das Auflösen der Harzzusammensetzung geeignet ist, gelöst und entfernt werden, und einen vierten Schritt, bei dem, falls erforderlich, ein Nachhärteverfahren durchgeführt wird, wobei die Harzzusammensetzung eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 ist.
Verfahren zum Modifizieren einer Oberfläche, um die Oberfläche eines Grundteils selektiv zu behandeln, umfassend: einen ersten Schritt, bei dem eine eine Harzzusammensetzung enthaltende Beschichtungsformulierung auf die Oberfläche des Grundteils aufgebracht wird und die Beschichtungsformulierung getrocknet wird, einen zweiten Schritt, bei dem die Harzzusammensetzung durch Bestrahlen mit Wärme oder UV-Strahlen polymerisiert und gehärtet wird, einen dritten Schritt, bei dem die Harzzusammensetzung mit einem Excimer-Laser selektiv entfernt wird, und einen vierten Schritt, bei dem, falls erforderlich, ein Nachhärteverfahren durchgeführt wird, wobei die Harzzusammensetzung eine Alkylsiloxan enthaltende Epoxidharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 ist.
Tintenstrahlaufzeichungskopf, der eine Ausstoßöffnung zum Ausstoßen von Aufzeichnungsflüssigkeit aufweist und zumindest am Loch der Ausstoßöffnung mit einer gehärteten Schicht einer Alkylsiloxan enthaltenden Epoxidharzzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 beschichtet ist.
Tintenstrahlaufzeichungsvorrichtung, umfassend einen Tintenstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 5.