DE60125505T2

DE60125505T2 - Verfahren zum säubern der düsenplatte eines tintenstrahldruckkopfes

Info

Publication number: DE60125505T2
Application number: DE60125505T
Authority: DE
Inventors: Ravi Rochester Sharma; Zhihao Rochester Yang; Kenneth R. Rochester Shull
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2000-12-18
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: EP1226948B1; EP1226948A1; JP2002210992A; US20020075347A1; US6547366B2; DE60125505D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Säuberungsverfahren für eine Düsenplatte eines Tintenstrahldruckkopfes zur Entfernung von Verunreinigungen von der Oberfläche desselben.
Tintenstrahldrucker sind in der Druckindustrie bekannt. Tintenstrahldrucker stellen nur eines von vielen verschiedenen, bisher entwickelten Drucksystemen dar, zu denen elektrofotografische Laserdrucker, elektrofotografische LED-Drucker, Matrixdrucker, Thermopapierdrucker, Filmbelichter, Thermowachsdrucker und Farbstoffdiffusions-Thermotransferdrucker zählen. Das Tintenstrahldrucken hat sich im Bereich des digital gesteuerten elektronischen Druckens aufgrund verschiedener Faktoren durchgesetzt, wie beispielsweise der berührungslose, geräuscharme Betrieb, die Verwendung von Normalpapier und die Vermeidung von Tonerübertragung und Tonerfixierung.
Allerdings besteht bei Tintenstrahldruckern das Problem, dass Schmutz und andere von dem Papier oder der Atmosphäre eingebrachte Verunreinigungen die Düsen der Düsenplatte verstopfen, was eine Fehllenkung der Tintentropfen oder eine Fehlfunktion der Düsen bewirkt, was wiederum die Bildqualität des gedruckten Bildes beeinträchtigt.
US-A-6,151,044 beschreibt die Verwendung einer Wischerlamelle zur Säuberung einer Düsenplatte eines Tintenstrahldruckkopfes. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, dass Schmutz oder Verunreinigungen von einer Düsenplatte ggf. nicht entfernt werden können, die Vertiefungen aufweist, in der sich Verunreinigungen ablagern könnten. Zudem kann ein wiederholtes Abwischen einen übermäßigen Verschleiß der Düsenplatte bewirken. Der Wischvorgang kann zudem Verunreinigungen in die Düsen drücken.
US-A-6,145,952 beschreibt die Verwendung einer hydrodynamischen Spülung der Oberfläche einer Düsenplatte eines Verunreinigungen aufweisenden Tintenstrahldruckkopfes. Bei diesem Verfahren besteht jedoch das Problem, dass Schmutz oder Verunreinigungen von einer Düsenplatte ggf. nicht entfernt werden können, die Vertiefungen aufweist, in denen sich Verunreinigungen ablagern könnten, außerdem könnten einige Verunreinigungen bleiben, die stark an der Oberfläche anhaften.
EP-A-0638426 beschreibt ein Verfahren zur Bereitstellung einer Abdeckung eines Tintenstrahldruckkopf-Düsenausgangs durch Aufbringen eines nicht vernetzten Elastomermaterials über der Oberfläche des Düsenausgangs, wodurch unregelmäßige Düsenausgangsflächen abgedichtet werden können, was eine Beschädigung während der Lagerung und des Transports des Druckkopfes verhindert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Säuberung eines Düsenkopfes eines Tintenstrahldruckkopfes bereitzustellen, das im Wesentlichen alle Verunreinigungen von der Oberfläche einer Düsenplatte eines Tintenstrahldruckkopfes beseitigt, wodurch sich dessen Leistung verbessert.
Diese und weitere Aufgaben werden mit der vorliegenden Erfindung gelöst, die ein Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen von einem Tintenstrahldruckkopf umfasst, der mit einer Düsenplatte mit einer Vielzahl von Düsen versehen ist, wobei das Verfahren folgendes umfasst:

a) Aufbringen eines wärmeaktivierbaren Haftmaterials auf der Oberfläche der an der Oberfläche Verunreinigungen aufweisenden Düsenplatte;
b) Beaufschlagen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials mit Wärme, damit dieses über die Oberfläche der an der Oberfläche Verunreinigungen aufweisenden Düsenplatte fließt, wodurch diese Verunreinigungen an dem wärmeaktivierbaren Haftmaterial haften, wobei das wärmeaktivierbare Haftmaterial ein thermisch reversibles Polymergel umfasst, das Poly(methylmethacrylat)-b-Poly(n-Butylacrylat)-b-Poly(methylmethacrylat) enthält;
c) Abkühlen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials zur Verfestigung des wärmeaktivierbaren Haftmaterials; und
d) Entfernen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials, an dem die Verunreinigungen haften.

Mithilfe der Erfindung werden Verunreinigungen praktisch und einfach von der Oberfläche einer Düsenplatte eines Tintenstrahldruckkopfes beseitigt, wodurch dessen Leistung verbessert wird.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
1 einen Querschnitt einer Düsenplatte 10 für einen Tintenstrahldruckkopf, auf dem sich Verunreinigungen und Haftmaterial befinden;
2 das Haftmaterial in Kontakt mit der Düsenplatte;
3 die Anwendung von Wärme; und
4 das Abziehen des Haftmaterials von der Düsenplatte, wodurch die Verunreinigungen entfernt werden.
Eine Düsenplatte für einen Tintenstrahldruckkopf umfasst vorzugsweise Silicium mit einer Anordnung von Öffnungen, durch die Tinte ausgestoßen wird. Die Öffnungen sind durch konventionelle Ätztechniken herstellbar. Die Düsenplatte kann zudem eine Metalloxid- oder Nitridbeschichtung aufweisen. Es sei darauf hingewiesen, dass andere Materialien neben Silicium, wie galvanoplastisch hergestelltes Nickel oder Polyimid, zur Herstellung der darunter liegenden Düsenplatte verwendbar sind, wie in der Technik bekannt. Weitere Metalle, wie Gold, Silber, Palladium und Kupfer, sind verwendbar, um die darunter liegende Düsenplatte zu beschichten. Wie vorstehend erwähnt, weist der verwendete Tintenstrahldruckkopf mehrere Düsen auf der Düsenplatte auf.
Das in der Erfindung verwendete wärmeaktivierbare Material umfasst ein thermisch reversibles Polymergel aus Triblock-Copolymeren aus Poly(methylmethacrylat)-b-Poly(n-Butylacrylat)-b-Poly(methylmethacrylat) (PMMA-PBA-PMMA). Es kann bei einer Konzentration von 3%–40% in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Ethanol, Propanol, Isopropanol, n-Butanol oder 2-Ethylhexanol verwendet werden. Eine Rezeptur eines thermisch reversiblen Polymers bildet ein Polymergel bei Raumtemperatur mit einem Youngschen Elastizitätsmodul von lediglich 2,5 × 10³ Pa (Mowery, C. L. et. al. "Adhesion of Thermally Reversible Gels to Solid Surfaces", Langmuir, 1997, 13, 6101). Bei einer erhöhten Temperatur, z.B. von 70°C, verhalten sich die Gelschmelzen und das Material wie eine viskose Flüssigkeit mit einer typischen komplexen Viskosität von 10 Pa·s bei 1 Hz. Wenn das Material bei der erhöhten Temperatur abkühlt, tritt die Erstarrung sehr schnell ein, so dass sich erneut ein Gel bildet. Die Hafteigenschaften des Gels werden in der zuvor genannten Quelle offengelegt.
Derartige Materialien können mit bekannten Tackifier- und Weichmachermaterialien kombiniert werden, um das gewünschte Maß an Haftung und Kohäsion zu erhalten.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird ein durch Wärme oder Licht initiiertes Vernetzungsmittel zu dem thermisch reversiblen Gel zugesetzt, um dieses durch Wärme- oder Lichteinwirkung aushärtbar zu machen. Nach dem Aushärten bildet das Gel ein robusteres Material mit verbesserter mechanischer Festigkeit, das ein besseres Abziehen von der Düsenplatte ermöglicht.
Beispiele für verwendbare, durch Wärme oder Licht initiierbare Vernetzungsmittel sind u.a. ethylenisch ungesättigte organische Verbindungen, die durch Strahlung oder Wärme aushärtbar sind. Diese Verbindungen enthalten mindestens eine endständige Ethylengruppe je Molekül und sind typischerweise Flüssigkeiten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden polyethylenisch ungesättigte Verbindungen mit zwei oder mehr endständigen Ethylengruppen je Molekül verwendet, wie ethylenisch ungesättigte Säureester aus mehrwertigen Alkoholen, z.B. Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritoltriacrylat oder Dipentaerythritolhydroxypentaacrylat.
Wärmeinitiatoren, die in dem in der Erfindung verwendeten, durch Wärme aushärtbaren, wärmeaktivierbaren Haftmaterial verwendbar sind, werden beispielsweise in „Polymer Handbook", herausgegeben von J. Brandrup, E.H. Immergut, 3. Auflage, Wiley-Interscience, Teil II/1-II/59, beschrieben.
Lichtinitiatoren, die in dem lichtaushärtbaren, wärmeaktivierbaren und in der Erfindung verwendbaren Haftmaterial verwendet werden, werden beispielsweise in „Polymer Engineering and Science", 1983,23,1022 sowie in US-A-4,366,228; US-A-4,743,528; US-A-4,743,529; US-A-4,743,530; US-A-4,743,531; US-A-4,772,541 und US-A-5,151,520 beschrieben.
Lichtquellen, die für lichtaushärtbare, wärmeaktivierbare und in der Erfindung verwendbare Haftmaterialien geeignet sind, sind u.a. herkömmliche Lampen, Leuchtdioden, Laser oder direkt und/oder durch Faseroptik zugeführtes Licht.
Es gibt viele Möglichkeiten, Wärme auf wärmeaktivierbares Haftmaterial anzuwenden. Beispielsweise kann Wärme angewandt werden, indem die Düsenplatte in einen Ofen gesetzt wird, durch Verwendung einer Heizlampe, mittels einer Warmluftpistole usw.
Das wärmeaktivierbare Haftmaterial kann mithilfe verschiedener Verfahren auf die Oberfläche der Düsenplatte aufgebracht werden, u.a. durch Ausbreiten mit einem Applikator, durch Sprühen, Laminieren usw. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das wärmeaktivierbare Haftmaterial auf einen Träger aufgebracht, der ein Band bildet. Das Band kann dann auf die Oberfläche der Düsenplatte aufgebracht werden, dann wird Wärme, wie zuvor beschrieben, angewandt, worauf das Band von der Oberfläche abgezogen wird.
Die Zeichnung in 1 zeigt einen Querschnitt einer Düsenplatte 10 für einen Tintenstrahldruckkopf. Die Düsenplatte besitzt eine Anzahl von Öffnungen 20, durch die Tinte auf das nicht gezeigte Aufzeichnungselement ausgestoßen wird. Verunreinigungen 60 und 70 befinden sich auf der Oberfläche der Düsenplatte bzw. in der Öffnung. Haftmaterial 110 befindet sich auf einem Träger 100.
2 zeigt das Haftmaterial 110 in Kontakt mit der verunreinigten Düsenplatte.
3 zeigt die Anwendung von Wärme auf die Haftschicht, wodurch diese zerfließt und die Verunreinigungen umschließt.
4 zeigt das Abziehen des Haftmaterials von der Oberfläche der Düsenplatte, wodurch die Verunreinigungen mit abgenommen werden.
Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung.
Beispiel 1: Herstellung eines thermisch reversiblen Gels
2 g Triblock-Copolymer aus PMMA-PBA-PMMA mit einer gewichtsmittleren Molmasse Mw von 158.000 und einer Mw für den Mittelblock von 103.000 wird in 10 g Isopropanol bei 70°C gelöst. Nach Abkühlen der Lösung auf Raumtemperatur bildet diese ein lichtundurchlässiges Gel. Das Gel schmilzt bei Erwärmung auf über 65°C zu einer Flüssigkeit und wird bei Abkühlen zu einem Gel.
Beispiel 2: Herstellung eines thermisch reversiblen und aushärtbaren Gels
Das PMMA-PBA-PMMA aus Beispiel 1 wird in einem wärmevernetzbaren Mittel, 1 g Trimethylolpropantriacrylat, Sartomer^® SR351, (Sartomer Co.) und 9 g Isopropanol bei 70°C gelöst. Die Lösung bildet bei Abkühlung auf Raumtemperatur ein Gel, und das Gel schmilzt bei 65°C. Durch Anheben der Temperatur auf 70°C wurde die Polymerlösung entgast, und 10 mg des Benzoylperoxids wurden der Lösung zugegeben. Die Mischung wurde 2 Stunden bei einer Temperatur von 60°C gehalten und bildete einen weißen, gummiartigen festen Stoff. Der feste Stoff schmilzt nicht bei Temperaturen von über 70°C und ist in Isopropanol bei 70°C nicht löslich.
Beispiel 3: Säubern der Düsenplatte
Eine künstliche Verschmutzung aus submikroskopischem Aluminiumoxid und Siliciumdioxidteilchen, Papierfasern, Kupferphthalocyaninsulfonat-Tetranatriumsalz und Wasser wurde auf eine Testfläche aufgebracht und 4 Stunden bei 120°C eingebrannt, um eine „verunreinigte" Oberfläche zu erzeugen. Die eine Düsenplatte darstellende Testfläche ist ein Stück einer Siliciumscheibe mit einer nativen Oxidschicht. Das Haftmaterial aus Beispiel 1 wird auf die verunreinigte Oberfläche aufgebracht und auf 70°C erwärmt, damit das Haftmaterial zerfließt. Die Testfläche wurde auf Raumtemperatur abgekühlt, wodurch sich das Haftmaterial verfestigt. Das feste Gel wurde von der verunreinigten Oberfläche abgezogen, und die Oberfläche wurde unter einem Mikroskop untersucht. Es wurde festgestellt, dass dort, wo das Gel aufgebracht worden war, 99% der Verunreinigung entfernt worden waren.
Ähnliche Ergebnisse wurden unter Verwendung des Haftmaterials aus Beispiel 2 erzielt.

Claims

Verfahren zur Entfernung von Verunreinigungen (60, 70) von einem Tintenstrahldruckkopf, der mit einer Düsenplatte (10) mit einer Vielzahl von Düsen versehen ist, wobei das Verfahren folgendes umfasst: a) Aufbringen eines wärmeaktivierbaren Haftmaterials (110) auf der Oberfläche der an der Oberfläche Verunreinigungen aufweisenden Düsenplatte; b) Beaufschlagen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials mit Wärme, damit dieses über die Oberfläche der an der Oberfläche Verunreinigungen aufweisenden Düsenplatte fließt, wodurch diese Verunreinigungen an dem wärmeaktivierbaren Haftmaterial haften, wobei das wärmeaktivierbare Haftmaterial ein thermisch reversibles Polymergel ist, das Poly(methylmethacrylat)-b-Poly(n-Butylacrylat)-b-Poly(methylmethacrylat) enthält; c) Abkühlen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials zur Verfestigung des wärmeaktivierbaren Haftmaterials; und d) Entfernen des wärmeaktivierbaren Haftmaterials, an dem die Verunreinigungen haften.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das wärmeaktivierbare Haftmaterial zudem mit Druck beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das wärmeaktivierbare Material ein organisches Lösungsmittel enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das wärmeaktivierbare Material zudem ein thermisch aushärtbares Material oder ein lichtaushärtbares Material enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, worin das wärmeaktivierbare Material zudem ein Vernetzungsmittel enthält.
Verfahren nach einem der vorausgehenden Ansprüche, worin das wärmeaktivierbare Haftmaterial auf einem Träger angeordnet ist, der ein Band bildet, welches über der Oberfläche der an der Oberfläche Verunreinigungen aufweisenden Düsenplatte aufgebracht wird, und wobei die Beseitigung des wärmeaktivierbaren Haftmaterials samt der daran haftenden Verunreinigungen durch Abziehen des Bandes von der Düsenplatte erfolgt.