DE60301736T2

DE60301736T2 - Epoxidharzzusammensetzung, Verfahren zur Oberflächenmodifizierung, Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsapparat

Info

Publication number: DE60301736T2
Application number: DE60301736T
Authority: DE
Inventors: Akihiko Shimomura; Hiromichi Noguchi; Isao Imamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: CN1432600A; US7566758B2; DE60301736D1; EP1329472B1; KR20030063164A; US20030170401A1; EP1329472A1; CN1208388C; US7074273B2; US20060089466A1; ATE305947T1; KR100541903B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine härtbare Epoxyharz-Zusammensetzung, geeignet für eine Oberflächenbehandlung, um einer Oberfläche eines Gegenstandes eine wasserabstoßende Fähigkeit oder eine tintenabstoßende Fähigkeit zu vermitteln, insbesondere auf eine Epoxyharz-Zusammensetzung zum Erzeugen eines beschichteten Films (Beschichtung) in einem Muster durch UV-Bestrahlung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf ein Oberflächenbehandlungsverfahren unter Anwendung der Epoxyharz-Zusammensetzung; auf einen Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf, der für die tintenabstoßende Fähigkeit mit der Harzzusammensetzung behandelt worden ist; und auf eine Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung unter Anwendung des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes.
Stand der Technik
Im Allgemeinen sind auf vielen Anwendungsgebieten Verfahren bekannt für das Verleihen von Wasserbeständigkeit oder tintenabstoßender Fähigkeit bei einem Element, das wasserresistent oder tinteabstoßend gemacht werden soll, durch Anwendung eines wasserabstoßenden Lackes, und Harzmaterialien und Lacke wurden für diese Verfahren entwickelt. Beispielsweise ist die Beschichtung, erzeugt aus einem Anstrich vom Fluor- Typ mit einer Fluorpolyolefin-Gruppe oder einer Perfluor-Gruppe thermisch und chemisch ausreichend stabil, ist ausgezeichnet in der Wetterfestigkeit, der Wasserbeständigkeit, der chemischen Festigkeit, der Lösemittelbeständigkeit und dergleichen. Eine derartige Beschichtung hat eine hohe Form-Ablösbarkeit, Abriebfestigkeit und Wasserfestigkeit, und wird auf zahlreichen Anwendungsgebieten verwendet.
Andererseits werden Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsköpfe, die flüssige Tröpfchen über eine Ausstoßungsdüse auf einen Papierbogen oder ein ähnliches Aufzeichnungsmedium ausstoßen, um Aufzeichnen durchzuführen oder ein Bild zu erzeugen, verbessert hinsichtlich einer höheren aufzeichnenden Fähigkeit mit einer geringeren Größe eines flüssigen Tröpfchens, einer höheren Betriebsfrequenz, und einer größeren Anzahl an Düsen. Daher wird die Behandlung hinsichtlich des Beibehaltens des Oberflächenzustandes der Düsen in einem unveränderten Zustand zunehmend wichtig.
Allerdings ist es schwierig, eine Oberflächenbehandlung selektiv durchzuführen, um eine Tintenadhäsion an der Oberfläche der Düse zu verhindern oder präzise in einem Muster durchzuführen, infolge der unten angegebenen Gründe. Um dem vorstehend erwähnten Fluor-Typ-Anstrich die Fähigkeit wie der eines Fotoresists zu vermitteln, sollte der Anstrich hauptsächlich zusammengesetzt sein aus einer Substanz mit einer fotoempfindlichen funktionellen Gruppe, allerdings kann ein derartiges Molekül der Verbindung nicht ohne weiteres so gestaltet werden, um zusätzlich wasserabstoßend oder tinteabstoßend zu sein.
Des Weiteren, auch wenn die Oberflächenbehandlung in zufriedenstellender Weise durch Verwendung eines konventionellen Fluor-Typ-Materials hergestellt werden kann, sollte die beschichtende Struktur so gestaltet sein, um die Oberflächeneigenschaften über einen langen Zeitraum beizubehalten. Das Oberflächenbehandlungsmaterial, das die obigen Eigenschaften in einem Muster ergibt, ist in hohem Maße nützlich bei der Behandlung der Oberfläche eines aufzeichnenden Flüssigkeitsausstoßungskopfes (Tintenstrahldruckkopf), wie untenstehend erklärt.
Damit das tintenstrahlaufzeichnende System Aufzeichnen durch Ausstoßung von Tintentröpfchen durchführt, wird die Ausstoßungsdüse (Öffnung) vorzugsweise so gestaltet, dass sie die unten angegebenen Eigenschaften besitzt:

1. Die Tintensäule der verbleibenden nicht ausgestoßenen Tröpfchen kann in schneller Weise in die Düse zurückgeschoben werden.
2. Die Tintentröpfchen, die an der Oberfläche anhaften, können ohne weiteres durch eine reinigende Operation ausgefegt werden.
3. Die Tintentröpfchen, die an der Oberfläche anhaften, sollten beständig sein gegenüber Kratzen in der reinigenden Operation und Papierbogen-Auslieferung.
4. In der wiederholten Erzeugung von flüssigen Tröpfchen und in der Tintennachfüllung sollte ein Meniskus erzeugt werden an der Position der Düsenfläche („23" in 1).
5. Die Normalen-Linie des Meniskus sollte zur Richtung der Tröpfchenausstoßung gerichtet sein.
6. Die Grenzflächenspannung oder der Kontaktwinkel sollte ausreichend sein, auch für eine Tinte mit einer geringen Oberflächenspannung, oder sogar unter einer Bedingung eines geringen negativen Druckes.

Im Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf sollte die Ausstoßungsdüse die obigen Eigenschaften besitzen, weil die aufzeichnende Flüssigkeit wie eine Tinte, die am Rande der Düse anhaftet, eine Abweichung der Richtung der Ausstoßung (Flug) der flüssigen Tröpfchen verursachen wird, um das Drucken ungenau zu machen, und wird die Druckleistung in direkter Weise beeinträchtigen. Verfahren der Wasserabstoßungsbehandlung der Fläche der Ausstoßungsdüse sind bekannt zur Vermeidung von Adhäsion von Flüssigkeit bei oder um die Ausstoßungsdüse, so dass keine Abweichung der Ausstoßungsrichtung verursacht wird.
Ein Beispiel der Techniken des Standes der Technik ist eine tinteabstoßende Behandlung mit einem Polymer mit einer Fluoracetylgruppe und einer Silazangruppe (z.B. offengelegte japanische Patentanmeldung Nr.: 2-39944, usw.). Andererseits ist es angesichts des höheren Bedarfs nach Bildaufzeichnung mit einem Drucker vom Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungssystem erforderlich, dass die Eigenschaften der aufzeichnenden Flüssigkeit weiter verbessert werden. Da für das Erreichen einer höheren Auflösungsstabilität oder einer höheren Dispersionsstabilität des Inhalts eine derartige aufzeichnende Flüssigkeit gewöhnlich so formuliert ist, dass sie basisch ist (pH 7–11), werden die Elemente des Druckers vorzugsweise aus einem Konstruktionsmaterial mit einer hohen Alkalibeständigkeit und einer hohen Hydrolysebeständigkeit hergestellt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn, wie obenstehend erwähnt, im Falle, dass die aufzeichnende Flüssigkeit ein polares organisches Lösungsmittel enthält oder einen hohen pH-Wert besitzt, ein eine wasserabstoßende Fähigkeit vermittelndes Mittel angewendet wird, um eine Oberflächenbehandlung der Fläche der Ausstoßungsöffnung in der oben beschriebenen Absicht durchzuführen, und in Berührung kommt mit einem in der aufzeichnenden Flüssigkeit verwendeten Lösungsmittelbestandteil, insbesondere einem polaren organischen Lösungsmittelbestandteil, wird die Formbarkeit der resultierenden wasserabstoßenden Beschichtung oder deren Adhäsion an das beschichtete Element oft beeinträchtigt, so dass sich die wasserabstoßende Beschichtung ablöst, um einen Verlust an wasserabstoßender Fähigkeit der Fläche der Ausstoßungsöffnung zu verursachen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Epoxyharz-Zusammensetzung bereitzustellen, die geeignet ist für ein Mittel, das eine wasserabstoßende Fähigkeit vermittelt, oder einen wasserabstoßenden Anstrich, der verwendet werden soll an dem Teil, mit dem eine Lösung oder ein Material, das den Bestandteil enthält, der die Beschichtungsformbarkeit oder Beschichtungs-Adhäsion der wasserabstoßenden Beschichtung beeinträchtigen wird, wie ein polares Lösungsmittel, in Berührung kommt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Epoxyharz-Zusammensetzung bereitzustellen, die fähig ist, eine die Oberfläche modifizierende Behandlung durchzuführen, um den Oberflächenzustand in unveränderter Form beizubehalten.
Noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Oberflächenbehandlungsverfahren bereitzustellen, um einer Oberfläche eines Gegenstandes eine wasserabstoßende Fähigkeit mit Positionsselektivität zu vermitteln.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf bereitzustellen, in dem die Oberfläche eines Grundmaterials dessen mit der vorstehend erwähnten Epoxyharz-Zusammensetzung behandelt ist, um die Oberfläche der Düse in einem unveränderten Zustand beizubehalten und um die Adhäsion der Tinte an der Oberfläche des Druckkopfes zu verhindern, auch nach langfristigem Kontakt mit einem Aufzeichnungsmedium, um somit eine hohe Stoßpräzision der Punkte und eine hohe Druckqualität über eine lange Zeitdauer zu erreichen, und auch um eine Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung bereitzustellen unter Anwendung des aufzeichnenden Flüssigkeitsausstoßungskopfes.
Die obigen Aufgaben werden gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Epoxyharz-Zusammensetzung:

(i) ein erstes Epoxyharz, das in seinem Molekül besitzt mindestens eine Gruppe, die Wasserabweisung verleiht, und zwei oder mehr zyklische aliphatische Epoxygruppen, und das ein Molekulargewichts-Zahlenmittel, das von 8000 bis 22000 reicht, und eine Polydispersität, die von 3,5 bis 5,0 reicht, besitzt;
(ii) ein zweites Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabstoßung verleiht, und zwei oder mehr zyklische aliphatische Epoxygruppen besitzt, und mit einem Molekulargewichts-Zahlenmittel, das von 2500 bis 8000 reicht und einer Polydispersität, die von 1,5 bis 3,0 reicht; und
(iii) einen kationischen Polymerisationskatalysator.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst das Oberflächenbehandlungsverfahren die Schritte

(i) Erzeugen einer Beschichtung der Epoxyharz-Zusammensetzung auf einer Oberfläche eines Gegenstandes;
(ii) Bestrahlen der Beschichtung mit einer aktiven Energiestrahlung mit Positionsselektivität; und
(iii) Entfernen des Teils der Beschichtung, der nicht bestrahlt wurde mit der aktiven Energiestrahlung, durch Verwendung einer Flüssigkeit, die fähig ist, den Teil der Beschichtung, der nicht durch die aktive Energiestrahlung bestrahlt wurde, aufzulösen.

(i) Erzeugen einer Beschichtung der Epoxyharz-Zusammensetzung auf einer Oberfläche eines Gegenstandes;
(ii) Polymerisieren der Beschichtung, um Härten zu verursachen; und
(iii) Entfernen der gehärteten Beschichtung, erhalten in Schritt (ii), mit Positionsselektivität.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf mit einer Ausstoßungsdüse zum Ausstoßen einer Flüssigkeit mindestens am Rand der Ausstoßungsdüse mit der gehärteten Beschichtung der Epoxyharz-Zusammensetzung beschichtet.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt die Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung den vorstehend erwähnten Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf.
Die Beschichtung (gehärtetes Produkt), zusammengesetzt aus der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung besitzt eine ausgezeichnete Adhäsion an mehreren Arten von Materialien, ist härtbar sogar bei einer relativ geringen Temperatur, und besitzt als Konstruktionsmaterial ausreichende Eigenschaften. Des Weiteren besitzt die Beschichtung eine bemerkenswert verbesserte Beständigkeit gegenüber wasserlöslichen organischen Lösungsmitteln, insbesondere polaren organischen Lösungsmitteln, infolge der Einfügung des Epoxyharzes mit der Gruppe, die Wasserabweisung verleiht. Eine weitere Einfügung eines Kompatibilitätsvermittlers ergibt eine Kompatibilität zwischen den Komponenten in der Harzzusammensetzung, um den Bereich der Materialzusammensetzung der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung zu verbreiten.
Die Beschichtung, erzeugt durch Aufbringen und Trocknen der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die ein Onium-Salz einer Lewis-Säure, das im Stande ist, durch eine aktive Energiestrahlung aktiviert zu werden, kann in einem Muster gehärtet werden. Daher kann eine Oberfläche eines Gegenstandes in einem Muster oberflächenbehandelt werden durch Entfernen des nicht gehärteten Teils der Beschichtung.
Die Oberflächenbehandlung in einem Muster kann beispielsweise durchgeführt werden über die Schritte des Aufbringens einer Epoxyharz-Zusammensetzung auf einem Grundmaterial und Trocknen, um eine Beschichtung zu erzeugen, Anwenden einer aktiven Energiestrahlung über eine Maske in einem festgelegten Muster an der Beschichtung, und Durchführen einer Entwicklung mit einer entwickelnden Flüssigkeit, um den nicht gehärteten Teil der Beschichtung zu entfernen. Der Prozess dieser musternden Behandlung ist im Wesentlichen ähnlich der Fotolithografie. Die entwickelnde Flüssigkeit ist gewählt aus einem Lösungsmittel oder einer Lösungsmittelzusammensetzung, die geeignet ist für die Beschichtung, zusammengesetzt aus der Harzzusammensetzung. Die entwickelnde Flüssigkeit ist somit gewählt aus aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Glycolethern und dergleichen; und Gemischen davon.
Bei der Oberflächenbehandlung in einem Muster mit der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird sogenanntes „Nachhärten" vorzugsweise durchgeführt nach der Entwicklung, um das Härten der Beschichtung, zusammengesetzt aus der Harzzusammensetzung, zu vervollständigen. Das Nachhärten beinhaltet ein Erwärmen der Beschichtung oder eine Bestrahlung der Beschichtung mit einer aktiven Energiestrahlung. Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist eine Kombination aus einem ersten Epoxyharz mit einem relativ hohen Molekulargewicht und mit einer Gruppe, die Wasserabstoßung verleiht, und einem zweiten Epoxyharz mit einem relativ geringen Molekulargewicht, und mit einer Gruppe die Wasserabstoßung verleiht. Diese Kombination kann ausgezeichnete beschichtende Fähigkeiten und musternde Eigenschaften (eine hohe Bildauflösung und ein ausgezeichnetes Musterprofil ergebend) gewährleisten, sowie eine hohe wasserabstoßende Fähigkeit.
Daher ist die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung nützlich als Mittel zum Vermitteln einer Wasserabstoßung, oder als wasserabstoßender Anstrich zur Anwendung bei Teilen, die in Kontakt gebracht werden können mit einer Lösung oder einem Material, das einen Bestandteil enthält wie ein polares organisches Lösungsmittel, das die Haftfähigkeit der Wasserabstoßung beeinträchtigen wird. Diese Epoxyharz-Zusammensetzung ist auch nützlich zur Wasser- oder Tinte-Abstoßungsbehandlung der Fläche der Ausstoßungsöffnung des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes. Die Anwendung der Harzzusammensetzung vorliegenden Erfindung bei der Tintenstrahlaufzeichnungsvorrichtung ergibt die Effekte der selektiven Oberflächenmodifikation unter Verwendung von Foto-Polymerisierbarkeit, der hohen Präzision der Behandlung, der hohen Festkörperfestigkeit einer gehärteten Beschichtung, der hohen Beständigkeit der Vorrichtung infolge der verbesserten Reibfestigkeit. Die hohe Wasser- oder Tinten-Abstoßung verbessert die Fähigkeit des Zurückhaltens des Meniskus der wässrigen Tinten, die reinigende Fähigkeit, die Präzision der Richtung der Ausstoßung der flüssigen Tröpfchen, die Stabilität in der kontinuierlichen Ausstoßung, die Druckbeginn-Eigenschaften nach Unterbrechung des Druckens und andere Eigenschaften. Hierbei meint der Begriff „Fähigkeit des Zurückhaltens des Meniskus" die Eigenschaften des Zurückhaltens der Tintenoberfläche durch die Oberflächenspannung an der Spitze der Düse und des Zurückbringens und Aufrechterhaltens des Meniskus nach jeder wiederholten Ausstoßung von flüssigen Tröpfchen bei der vorgeschriebenen Position. Eine geringere Fähigkeit des Festhaltens kann ein Heraussickern der Tinte aus der Spitze der Düse verursachen, eine Abnahme des Volumens des ausgestoßenen Tintentröpfchen infolge der Rückwärtsbewegung des Meniskus, eine Unterbrechung der Tintenausstoßung in einem Extremfall, und andere Nachteile.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 veranschaulicht einen Aufbau des Hauptteils eines Beispiels des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes.
2 veranschaulicht eine Fläche einer Ausstoßungsdüse.
3 veranschaulicht ein Beispiel einer Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung mit einem Mehrfachkopf.
4A, 4B, 4C, 4D und 4E sind Zeichnungen zum Beschreiben des Verfahrens der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend ausführlich mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst mindestens:

(i) ein erstes Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabstoßung verleiht, und zwei oder mehr zyklische aliphatische Epoxygruppen besitzt, und mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel, das von 8000 bis 22000 reicht, und einer Polydispersität, die von 3,5 bis 5,0 reicht;
(ii) ein zweites Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabstoßung verleiht, und zwei oder mehrere zyklische aliphatische Epoxygruppen besitzt, und mit einem Molekulargewichts-Zahlenmittel, das von 2500 bis 8000 reicht, und einer Polydispersität, die von 1,5 bis 3,0 reicht; und
(iii) einen kationischen Polymerisationskatalysator.

Das vorstehend erwähnte erste Epoxyharz, das ein relativ hohes Molekulargewicht hat, verleiht der beschichtenden Flüssigkeit, die die Epoxyharz-Verbindung der vorliegenden Erfindung enthält, ausreichende Beschichtungseigenschaften hinsichtlich eines zu beschichtenden Gegenstandes, und verbessert die Verarbeitbarkeit der getrockneten Beschichtung nach der Verdampfung von Lösungsmittel. Andererseits dient das zweite Epoxyharz, das ein geringeres Molekulargewicht hat, als Oligomer, um der Beschichtung, aufgebaut aus der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, ausgezeichnete musternde Eigenschaften zu verleihen. Daher, wenn ein Mustern durchgeführt wird, ergibt die Beschichtung ein ausreichendes Muster mit hoher Auflösung und ausreichendem Profil. Wie obenstehend erklärt verleiht die Kombination des ersten Epoxyharzes, welches als ein Bindemittel dient, und des zweiten Epoxyharzes, das als ein Oligomer dient, die beide eine Gruppe, die Wasserabstoßung verleiht, besitzen, der schließlich erhaltenen gehärteten Beschichtung eine ausreichende Wasserabstoßung.
In der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff „Polydispersität" Mw/Mn (Mn bezeichnet ein Molekulargewichts-Zahlenmittel und Mw bezeichnet ein massegemitteltes Molekulargewicht).
Die ersten und zweiten Epoxyharze der obigen Epoxyharz-Zusammensetzung sind nicht in spezieller Weise eingeschränkt, vorausgesetzt, dass die Harze die obigen Bedingungen erfüllen. Allerdings besitzen das erste Epoxyharz und das zweite Epoxyharz vorzugsweise als eine bildende Einheit eine Monomereinheit, dargestellt durch Strukturformel (a), wie unten gezeigt, und mindestes eine Monomereinheit, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Monomeren, dargestellt durch Strukturformeln (b), (c) oder (d), unabhängig voneinander:
(a)
In der obigen Formel (a) bezeichnet R1 ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; R2 bezeichnet eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; und Z bezeichnet eine zyklische aliphatische Epoxygruppe. Die zyklische aliphatische Epoxygruppe schließt ein Epoxyzykloalkylgruppe, insbesondere Epoxyzyklohexyl-Gruppen, dargestellt durch die unten gezeigte Strukturformel, Epoxyzyklopentyl, Epoxyzyklobutyl und ähnliche Gruppen.
(b)
In der obigen Formel (b) bezeichnet R4 ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; R5 und R6 bezeichnet unabhängig voneinander eine Gruppe, gewählt aus Methyl und Phenyl; R7–R9 bezeichnen unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; n1 bezeichnet eine ganze Zahl von 1–5; und x bezeichnet eine ganze Zahl von 2–100.
(c)
In der obigen Formel (c) bezeichnet R10, R11, R16 und R17 unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom, eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen, oder eine Nitrilgruppe; R12–R15 bezeichnen unabhängig voneinander ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; n2, n3, n5 und n6 bezeichnen unabhängig voneinander eine ganze Zahl von 1–5; und n4 bezeichnet eine ganze Zahl von 2–200.
(d)
In der obigen Formel (d) bezeichnet R18 ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; n7 bezeichnet eine ganze Zahl von 1–5; und Rf bezeichnet eine Fluoralkylgruppe. Rf schließt ein eine lineare oder verzweigte Fluoralkylgruppe mit 6–12 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 8–10 Kohlenstoffatomen, von welchen insbesondere bevorzugt werden Perfluoralkylgruppen.
Spezielle Beispiele des ersten Epoxyharzes sind gezeigt durch die Strukturformel (A1-1) und (A1-2); und ein spezielles Beispiel des zweiten Epoxyharzes ist durch Strukturformel (A2-1) gezeigt. (A1-1)
wobei a/b = 5/3, Mn = 14000, und Polydispersität 4,0. (A1-2)
wobei a/d = 5/3, Mn = 15000, und Polydispersität 4,1, (A2-1)
wobei a/d = 3/1, Mn = 4000.
Das erste Epoxyharz und das zweite Epoxyharz, verwendet in der vorliegenden Erfindung, kann erhalten werden durch Copolymerisieren von Monomeren, die entsprechen den Monomereinheiten a-d bei einem festgelegten Monomerverhältnis durch ein konventionelles Verfahren. Beispielsweise kann ein Epoxyharz, das die Monomereinheiten (a) und (b) enthält, erhalten werden Copolymerisieren eines Monomers, dargestellt durch Strukturformel (a-1) unten und einem weiteren Monomer, dargestellt durch Strukturformel (b-1) unten.
(a-1)
(b-1)
Ein Epoxyharz, das die obigen Einheiten (a) und (c) enthält, kann hergestellt werden durch radikalisches Polymerisieren eines Monomers, dargestellt durch Strukturformel (c-1) in der Anwesenheit des Monomers, dargestellt durch die obige Strukturformel (a-1).
(c-1)
In der obigen Strukturformel (c-1) bezeichnen R19–R22 jeweils die gleichen Gruppen wie R10, R11, R16 und R17. Die Verbindung, dargestellt durch Formel (c-1) kann beispielsweise hergestellt werden durch das Verfahren, beschrieben in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-33053 (offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 61-252230); insbesondere durch Reaktion eines Diamins, dargestellt durch Formel (c-1-1) unten und Dihalogeniden, dargestellt durch Formeln (c-1-2) und (c-1-3) unten.
(c-1-1)
(c-1-2)
(c-1-3)
Ein Epoxyharz, das die Einheiten (a) und (d) enthält, kann erhalten werden durch Copolymerisieren eines Monomers, dargestellt durch die obige Formel (a-1) und eines weiteren Monomers, dargestellt durch Formel (d-1) unten.
(d-1)
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist hauptsächlich zusammengesetzt aus dem ersten Epoxyharz, dem zweiten Epoxyharz, und einem Katalysator, und enthält vorzugsweise einen zusätzlichen Kompatibilitätsvermittler, falls erforderlich. Der Kompatibilitätsvermittler wird beispielhaft dargestellt durch die Verbindungen, dargestellt durch die allgemeine Formel (1) unten und die allgemeine Formel (2) unten. Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise mindestens einen der Kompatibilitätsvermittler, dargestellt durch die allgemeinen Formeln (1) und (2).
(In der obigen Formel ist p eine ganze Zahl von 0–2)
Ein spezielles Beispiel der obigen Verbindung ist die Verbindung q = 0, d.h. 2,2-Bis(4-glycidyloxyphenyl)-hexalfluoropropan.
(In der obigen Formel ist q eine ganze Zahl von 0–2,
ist
oder
Ein spezielles Beispiel der obigen Verbindung ist die Verbindung q = 0, d.h. m-Bis[1-(2,3-epoxypropoxy)-2,2,2-trifluor-1-(trifluormethyl)ethyl)benzol.
Auch wenn die Verbindungen, dargestellt durch die obigen allgemeinen Formeln (1) und (2) Fluoralkylgruppen besitzen, besitzen die Verbindungen Ketten von kurzer Länge. Daher wird die Oberflächenenergie der erzeugten Beschichtung nicht beträchtlich verringert, so dass die wasserabstoßende Fähigkeit und die tintenabstoßende Fähigkeit nicht hoch sind. Die Verbindungen, dargestellt durch die obigen allgemeinen Formel (1) und (2) können hergestellt werden durch die Reaktion eines zweiwertigen Alkohols und Epichlorhydrin über einen konventionellen Prozess, wobei der zweiwertige Alkohol der allgemeinen Formel (1) oder (2) entspricht, allerdings nicht die Epoxy-enthaltende Endgruppe an beiden Enden besitzt.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung enthält einen Polymerisationsstarter als Katalysator zum Härten der Zusammensetzung. Der Katalysator (härtendes Mittel) wird gewählt aus Substanzen, die als Epoxyharz-härtende Mittel bekannt sind. Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann gehärtet werden durch Erwärmen der Beschichtung, erzeugt aus der Zusammensetzung mit einem aromatischen oder aliphatischen Amin, oder einem Säureanhydrid. Allerdings wird in der vorliegenden Erfindung die Harzzusammensetzung so gestaltet, dass sie gegenüber einem Onium-Salz einer Lewis-Säure, die fähig ist, durch eine aktive Energiestrahlung bei einer geringen Temperatur aktiviert zu werden, hoch reaktiv ist. Daher, durch Verwendung der Harzzusammensetzung, kann eine Oberfläche eines Grundmaterials selektiv durch Fotolithografie behandelt werden. Dies ist zur Oberflächenveränderung geeignet, insbesondere für eine die Wasserabstoßung vermittelnde Behandlung, der Oberfläche eines Gegenstandes, der keine ausreichende thermische Beständigkeit besitzt. Die Beispiele für den Katalysator schließen ein Bis(4-t-butylphenyl)iodoniumsalz; und „Optomer SP-150", „Optomer SP-170", „Optomer SP-172", „Opton CP-66", und „Opton CP-77" (Handelsnamen, Asahi Denka Kogyo K.K.).
Von den obigen Katalysatoren besitzt „Optomer SP-150" die chemische Struktur, gezeigt durch die unten angegebene Formel:
Katalysator 1: Optomer SP-150
„Optomer SP-170" besitzt die chemische Struktur, gezeigt durch die unten angegebene Formel.
Katalysator 2: Optomer SP-170
Andere geeignete Polymerisationsstarter schließen ein „Irgacure 261" (Handelsname, Ciba Speciality Co.) gezeigt durch die unten angegebene Strukturformel.
Irgacure 261
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann weiter enthalten ein zusätzliches Epoxypolymer, dass fähig ist, der quervernetzenden Reaktion beizusteuern durch sich selbst als Polymerbinder, zusätzlich zu dem vorstehend erwähnten ersten Epoxyharz: das zusätzliche Epoxypolymer schließt ein Acrylharze, hergestellt durch Copolymerisieren von Acrylmonomeren mit einer Epoxygruppe in der Seitenkette, Vinylpolymere, hergestellt durch Polymerisation eines Vinylmonomers mit einer zyklischen aliphatischen Epoxygruppe in der Seitenkette, Vinylpolymere, hergestellt durch Polymerisation eines Vinylmonomers mit einer zyklischen aliphatischen Epoxygruppe in der Seitenkette, Polyether-Polymere mit einer zyklischen aliphatischen Epoxygruppe in der Seitenkette (z.B. EHPE 3150, hergestellt durch Dicel Chem. Ind.) usw. Im Falle, dass ein zusätzliches Polymer verwendet wird, das keine Epoxygruppe besitzt, wird das zusätzliche Polymer gewählt unter Berücksichtung der Eigenschaften zur Verwendung der resultierenden Zusammensetzung. Ein derartiges Polymer schließt ein Polymerverbindungen für Anstriche für einen allgemeinen Zweck, wie Polymere von Epoxyharzen vom Bisphenol-Typ (z.B. „PKHC" und „PKHJ" (Handelsname, Union Carbide Co.)), Poly(ethylen/vinylacetat)harze, Phenolharze, Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polyamidharze, lösliche Polyamidharze.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst im Wesentlichen

A1: das erste Epoxyharz
A2: das zweite Epoxyharz
B: den kationischen Polymerisationskatalysator und wahlweise
C: den Kompatibilitätsvermittler.

Die bevorzugten Mischungsverhältnisse der Bestandteile A, B, und C in der Harz-Zusammensetzung sind unten gezeigt.
Zunächst wird der härtende Katalysator (B) verwendet in einer Menge von 0,5–7 Gewichtsteilen basierend auf 100 Gewichtsteilen der gesamten Epoxyharz-Zusammensetzung. Das Mischungsverhältnis des ersten Epoxyharzes (A1) zum zweiten Epoxyharz (A2) wird gewählt in Abhängigkeit von deren Erweichungspunkten und Glasübergangstemperaturen, im Allgemeinen reicht das Verhältnis A1:A2 von 10:90 bis 90:10 (Massenverhältnis), ist aber darauf nicht eingeschränkt. Weil diese Verbindungen weniger kompatibel sein können, und das Onium-Salz einer Lewis-Säure, welches der Katalysator ist, hoch polar ist, wird in vielen Fällen der Kompatibilitätsvermittler C in vorteilhafter Weise verwendet. Der Kompatibilitätsvermittler C wird vorzugsweise verwendet in einer Menge von 0–80 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des gesamten Epoxyharzes.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist geeignet zur Oberflächenbehandlung von Gegenständen durch Erwärmen oder durch aktive Energiestrahlung. Insbesondere wird bei der Behandlung die Harzzusammensetzung aufgelöst in einem Lösungsmittel wie aromatischen Kohlenwasserstoffen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Estern, Ethern, und Fluor-Typ-Lösungsmitteln, und die Lösung wird aufgebracht auf die Oberfläche eines Grundmaterials durch ein beschichtendes/druckendes Verfahren wie Walzbeschichten, Schleuderbeschichten, Sprühbeschichten, Druckgießbeschichten (Direktbeschichter), Siebdruck, und Gravurstreichen. Nach Aufbringen auf die Oberfläche des Grundmaterials wird die erzeugte Beschichtung gehärtet durch Erwärmen oder Bestrahlung mit aktiven Energiestrahlen. Eine geeignete aktive Energiestrahlung schließt ein UV-Strahlen mit einem Linienspektrum, das enthält eine hohe Quantität von hellen Linien im Wellenlängenbereich von 200 bis 480 nm, emittiert aus einer Quecksilberdampflampe, Laserstrahlen und Elektronenstrahlen.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise den vorstehend erwähnten Bindemittel-Bestandteil, und ist so formuliert, dass sie fähig ist, eine trockene, feste Beschichtung zu bilden. Eine Oberfläche eines Gegenstandes kann in einfacher Weise behandelt werden im Zuge einer die Wasserabstoßung vermittelnden Fähigkeit bei einer vorgeschriebenen Position der Oberfläche durch ein Verfahren, das dem der Fotoresist-Musterbildung ähnlich ist. In dieser Behandlung wird die Beschichtungsflüssigkeit, die die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält, aufgebracht auf eine Oberfläche eines Gegenstandes durch Beschichten oder ein ähnliches Verfahren; das Lösungsmittel wird entfernt, um eine trockene Beschichtung zu erzeugen; die Beschichtung wird bestrahlt mit einer aktiven Energiestrahlung über eine gemusterte Maske, oder in einem Muster bestrahlt; und danach wird eine entwickelnde Behandlung durchgeführt mit einem Lösungsmittel, das fähig ist, den nicht gehärteten Teil der Beschichtung aufzulösen. Wenn die Bestrahlung der gemusterten aktiven Energiestrahlung unzureichend ist, um ein vollständiges Härten durchzuführen, wird vorzugsweise eine Nachhärtungs-Behandlung durchgeführt nach der entwickelnden Behandlung. Das Nachhärten wird durchgeführt durch eine thermische Behandlung mittels Wärme, Mikrowellen, oder dergleichen, oder durch Bestrahlung einer aktiven Energiestrahlung wie Elektronenstrahlen und UV-Strahlen.
Die Oberflächenmodifizierung der vorliegenden Erfindung, wie obenstehend beschrieben, ermöglicht eine Behandlung für die Wasser- und/oder Öl-abstoßende Fähigkeit mit genügender Haftähigkeit und hoher Härte des Beschichtungsfilms, um das Grundmaterial in vorteilhafter Weise mit einer hohen Beständigkeit zu modifizieren. In einem weiteren Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes mit Positionsselektivität wird die Oberfläche des Gegenstandes beschichtet mit einer Beschichtung, erzeugt aus dem Epoxyharz der vorliegenden Erfindung; die Beschichtung wird gehärtet zu einer gehärteten Beschichtung; und danach wird die gehärtete Beschichtung in selektiver Weise entfernt durch Bestrahlen der gehärteten Beschichtung mit Excimer-Laser, oder dergleichen.
In einem Beispiel der Verwendung der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung für einen Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf (tintenstrahlaufzeichnender Kopf) wird eine Oberfläche einer Düse des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes behandelt mit der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, um die Oberfläche so zu behandeln, dass eine feste Adhäsion der Tinte an der Oberfläche der Düse verhindert wird, und die Tinte, die an der Oberfläche der Düse anhaftet, durch eine reinigende Behandlung mit ausreichender Freisetzbarkeit weggewischt werden kann.
Ein reinigender Mechanismus, der auf der Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung angebracht ist, führt ein Reinigen durch, durch Wischen der Tinte mit einer Kautschukklinge, Saugen der Tinte einer Pumpe, Ausstoßen der Tinte außerhalb eines aufzeichnenden Papierbogens, oder durch ein ähnliches Verfahren.
Allerdings wird bei all diesen Verfahren die Säule der Tinte, die durch den Ausstoßungsdruck nach außen gestoßen wird, nicht gänzlich verändert in die flüssigen Tröpfchen im Schritt des Erzeugens der flüssigen Tröpfchen, und einige der feinen Tintentröpfchen, die nicht ausgestoßen werden, werden am Rand der Düse anhaften. Wenn die nicht ausgestoßenen Tintentröpfchen spontan herausfallen, oder wiederholt in die Düse gesaugt werden, oder bereitwillig entfernt werden, können deren ungünstige Effekte auf die Ausstoßung der Tinte beseitigt werden.
Die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann eine Beschichtung erzeugen, die bei einer relativ geringen Temperatur härtbar ist, und die ausgezeichnet ist in der Wasser- und/oder Öl-Abstoßung, in der Haftfähigkeit an einem Grundmaterial, in der chemischen Beständigkeit und Abriebbeständigkeit.
1 und 2 zeigen den Hauptteil eines Beispiels des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes, an dem die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. 1 ist eine Schnittansicht, aufgenommen entlang des Weges des Tintenflusses. 2 veranschaulicht die Fläche der Ausstoßungsdüse.
Der aufzeichnende Kopf 13 ist aufgebaut aus einer Grundplatte 15, die versehen ist mit einer Ausstoßungsenergie-erzeugenden Vorrichtung und anderen Vorrichtungen, und einem Element, das erzeugt ist aus einem gehärteten Produkt einer wärmehärtbaren Harzzusammensetzung und/oder einer durch aktive Energiestrahlung härtbaren Harzzusammensetzung in einem festgelegten Muster, um mindestens einen Flussweg zu besitzen, und mit der Grundplatte in Laminierung verbunden ist.
Die Grundplatte 15 ist aufgebaut aus einem Grundmaterial 20, hergestellt aus einem Material mit guten Bestrahlungseigenschaften wie Aluminiumoxid, einer wärmesammelnden Schicht 19, einer wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 18, Elektroden 17-1, 17-2, und einer Schutzschicht 16, laminiert in der genannten Reihenfolge auf dem Grundmaterial. Bei Anwendung eines elektrischen Stromes über den Elektroden 17-1, 17-2, erzeugt ein Ausstoßungsenergie-erzeugendes Element, gebildet am Teil der wärmeerzeugenden Widerstandsschicht 18, wo die Elektrode nicht laminiert ist (der Teil in der Region, bezeichnet durch das Symbol „n") Wärme, und die thermische Energie wird an der darüber angeordneten Tinte angewandt.
Im aufzeichnenden Ablauf wird die Tinte 21 gefüllt in die Ausstoßungsöffnung (Düse) 22, die eine feine Endöffnung einer Furche 14 ist. In diesem Zustand erzeugt ein elektrischer Stromfluss über Elektroden 17-1, 17-2 in Entsprechung eines aufzeichnenden Signals in abrupter Weise Wärme im Bereich „n", um eine Blase in der Tinte 21, in Kontakt damit, durch Film-Verdampfung zu erzeugen, und die Tinte 21 wird ausgestoßen in Form von kleinen Flüssigkeitströpfchen 24 über die Ausstoßungsöffnung 22, einem Aufzeichnungsmedium 25 entgegen.
Im Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung wird die gehärtete Beschichtung, zusammengesetzt aus der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, erzeugt als ein Wasser- und/oder Tinten-abstoßendes Material mindestens am Rand der Öffnung 26 oder der Ausstoßungsöffnung der Ausstoßungsfläche 29 (2). Dies verhindert die Abweichung der Richtung der Ausstoßung des flüssigen Tröpfchens, verursacht durch Adhäsion des flüssigen Tröpfchens an der Fläche der Ausstoßungsöffnung. Weiter besitzt die gehärtete Beschichtung, zusammengesetzt aus der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, nicht nur ein hohes Adhäsionsvermögen an der Ausstoßungsfläche 29, sondern behält auch die Wasserabstoßung und das Haftvermögen bei, auch im Vorhandensein eines organischen Lösungsmittels, insbesondere eines polaren organischen Lösungsmittels in der Tinte.
3 zeigt ein Beispiel der Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung, versehen mit dem in 2 gezeigten Mehrfachkopf. In 3 wird eine Klinge 61 als ein wischendes Element gehalten an einem Ende der Klinge durch ein Klingehaltendes Element, um einen Ausleger zu bilden. Die Klinge 61 ist angeordnet an einer Position, die angrenzt an der aufzeichnenden Zone des aufzeichnenden Kopfes, und wird in diesem Beispiel gehalten, um in den Bewegungsweg des aufzeichnenden Kopfes herauszuragen. Eine Kappe 62 ist angeordnet an einer Ruheposition, angrenzend zur Klinge 61, und ist so aufgebaut, dass sie sich bewegt in der Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung des aufzeichnenden Kopfes, um mit der Fläche der Ausstoßungsdüse in Kontakt zu kommen, um die Düse zu bedecken.
Ein Tintenabsorptionsmittel 63 ist angeordnet an einer Position, angrenzend zur Klinge 61, und wird so getragen, dass es in den Bewegungsweg des aufzeichnenden Kopfes 65 herausragt, in einer Weise, die ähnlich der der Klinge 61 ist. Die Klinge 61, die Kappe 62, und das Tintenabsorptionsmittel 63 bilden eine Ausstoßungs-Wiedergewinnungs-Vorrichtung 64. Die Klinge 61 und das Tintenabsorptionsmittel 63 dienen dazu, Wasser, Staub und dergleichen von der Fläche der Tintenausstoßungsöffnung zu entfernen.
Ein aufzeichnender Kopf 65 zum Aufzeichnen durch ein Flüssigkeitsausstoßungs-System ist so aufgebaut, dass er eine Flüssigkeit wie eine Tinte durch eine energieerzeugende Einrichtung für die Ausstoßung, wie beispielsweise in 1 und 2 gezeigt, ausstößt. Ein Wagen 66 ist bereitgestellt zum Tragen und Bewegen des aufzeichnenden Kopfes 65. Der Wagen 66 ist gleitfähig verbunden mit einer Führungsschiene 67. Ein Teil des Wagens 66 ist verbunden (nicht in der Zeichnung gezeigt) mit einem Gurt 69, der angetrieben wird durch einen Motor 68. Auf diese Weise wird der Wagen 66 entlang der Führungsschiene 67 beweglich gemacht, zur aufzeichnenden Zone des aufzeichnenden Kopfes 65 und der daran angrenzenden Zone.
Durch eine Papierbogen-Ausgabeöffnung 51 zum Einfügen eines Aufzeichnungsmediums gibt eine Papierbogen-Ausgabewalze 52, angetrieben durch einen Motor (nicht in der Zeichnung dargestellt) ein Aufzeichnungsmedium aus. Mit einer derartigen Anordnung wird das Aufzeichnungsmedium der Position, entgegengesetzt zur Fläche der Ausstoßungsdüse des aufzeichnenden Kopfes, im Verlauf des Aufzeichnens zugeführt, und wird über Papierbogen-entladende Walzen 53 entladen.
Im obigen Aufbau, wenn der aufzeichnende Kopf 65 bei Vollendung des Aufzeichnens zur Ruheposition zurückkehrt, wird die Kappe 62 der Ausstoßungs-Wiedergewinnungs-Vorrichtung 64 außerhalb des Bewegungswegs des aufzeichnenden Kopfes 65 positioniert, und es wird ermöglicht, dass die Klinge 61 in den Bewegungsweg herausragt. Auf diese Weise wird die Fläche der Ausstoßungsöffnung des aufzeichnenden Kopfes 65 gewischt. Zum Abdecken der Fläche der Ausstoßungsöffnung des aufzeichnenden Kopfes 65 ragt die Kappe 62 heraus, entgegen dem Bewegungsweg des aufzeichnenden Kopfes.
Wenn der aufzeichnende Kopf 65 von der Ruheposition zur Position des Beginns des Aufzeichnens bewegt wird, werden die Kappe 62 und die Klinge 61 bei der gleichen Position beibehalten, wie im vorstehend erwähnten wischenden Schritt, um die Fläche der Ausstoßungsöffnung des aufzeichnenden Kopfes 65 auch in dieser Bewegung zu wischen. Der aufzeichnende Kopf wird zurückgeholt zur Ruheposition nicht nur bei Vollendung des Aufzeichnens und zum Zeitpunkt der Ausstoßungs-Wiedergewinnung, sondern wird zurückgeholt auch bei bestimmten Intervallen während dessen Bewegung in der aufzeichnenden Zone zum Aufzeichnen, um die wischende Operation durchzuführen.
Farbdrucken mit der Tintenstrahl-aufzeichnenden Vorrichtung kann durchgeführt werden durch Anwenden eines Aufzeichnungskopfes mit Ausstoßungsdüsen für Farben von Cyan, Magenta, Gelb, und Schwarz in Nebeneinanderstellung in einem aufzeichnenden Kopf, oder durch Anwenden von aufzeichnenden Köpfen, unabhängig voneinander für die jeweiligen Farben in Nebeneinanderstellung. Im Farbdrucken können die farbigen Tinten über eine gemeinsame Ausstoßungsöffnung ausgestoßen werden, oder können über separate Ausstoßungsöffnungen für die jeweiligen Farben gleichzeitig ausgestoßen werden, um zwei oder mehr Farben der Flüssigkeitströpfchen gleichzeitig auf dem Aufzeichnungsmedium abzuscheiden.
Die Oberfläche des Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung wird behandelt mit dem Behandlungsmaterial für die tintenabstoßende Fähigkeit, das die Epoxyharz-Verbindung der vorliegenden Erfindung enthält, um die chemischen Eigenschaften, wie später in den Beispielen gezeigt, zu besitzen. Daher wird die Tinte weniger daran anhaften, oder daran anhaftende Tinte kann ohne weiteres entfernt werden durch Reinigen mit einer reinigenden Reinigerklinge. Somit wird die Länge des kontinuierlichen Druckens ohne Unterbrechung in bemerkenswerter Weise verlängert.
Spezielle Beispiele zur Verwendung der Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind unten gezeigt. Für das Härten einer Beschichtung der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung durch eine aktive Energiestrahlung wird ein fotokationischer Katalysator, der eine Lewis-Säure durch Lichteinstrahlung freilässt, als Katalysator hinzugefügt, wohingegen beim Härten der Beschichtung durch Wärme eine Lewis-Säure wie Bortrifluorid-Amin als Katalysator hinzugefügt werden kann.
(Verfahren der Beschichtungserzeugung)
Zum Erzeugen einer Beschichtung wird die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung als eine beschichtende Flüssigkeit im Zustand einer Lösung in einem organischen Lösungsmittel verwendet. Eine dünne Beschichtung von mehreren Mikrometer Dicke kann erzeugt werden durch Aufbringen der beschichtenden Flüssigkeit mit einer konventionellen Präzisions-Beschichtungsvorrichtung wie einem Walzbeschichter, einem Schleuderbeschichter, einem Sprühbeschichter, und einem Druckgießbeschichter (direkte Streichmaschine). In einem weiteren Verfahren wird die obige beschichtende Flüssigkeit aufgebracht auf einen Freisetzungspapierbogen, um einen trockenen Film zu bilden, und danach wird der trockene Film übertragen auf die Oberfläche eines Grundmaterials, um daran anzuhaften, mittels einer Beschichtungsmaschine oder einer ähnlichen Vorrichtung, um eine Beschichtung auf der Oberfläche des Grundmaterials zu erzeugen.
Ein erstes Verfahren zum Behandeln der Oberfläche des Grundmaterials in einem Muster wird durchgeführt durch selektive Bestrahlung der Beschichtung mit einer aktiven Energiestrahlung über eine Maske mit einem festgelegten Muster, gefolgt von einer entwickelnden Behandlung mit einem Entwicklungsmittel, um den nicht gehärteten Teil der Beschichtung zu entfernen. Dieses Verfahren ist im Wesentlichen dem Fotolithografieverfahren ähnlich. In diesem Verfahren sollte der Entwickler ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittelzusammensetzung sein für die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung. Der geeignete Entwickler schließt ein aromatische Lösungsmittel, Ketone, Ester, Glycolether, und Gemische hiervon. Die Beschichtung wird vorzugsweise erwärmt oder wird bestrahlt mit einer aktiven Energiestrahlung, nachträglich nach der Entwicklung für das vollständige Härten der Beschichtung.
Ein zweites Verfahren zum Behandeln der Oberfläche des Grundmaterials in einem Muster wird nacheinanderfolgend durchgeführt über einen ersten Schritt (1) des Aufbringens der obigen beschichtenden Lösung auf ein Grundmaterial, und Trocknen zum Bilden einer Beschichtung; einen zweiten Schritt (2) des Härtens der Beschichtung durch eine übergreifende Bestrahlung mit einer polymerisationsfördernden aktiven Energiestrahlung; und einen dritten Schritt (3) des selektiven Entfernens des gehärteten Films an festgelegten Abschnitten durch Bestrahlung mit einer abbauenden aktiven Energiestrahlung. Eine geeignete polymerisationsfördernde aktive Energiestrahlung ist eine Ultraviolettstrahlung, die reich ist an Licht der Wellenlänge von 250 bis 480 um. Eine geeignete abbauende Energiestrahlung schließt ein Licht der Wellenlänge von 210 μm oder weniger, und Excimer-Laserstrahlung. Auch im obigen zweiten Verfahren wird die Beschichtung vorzugsweise unterzogen in jedem der Schritte einer Wärmebehandlung, oder einer polymerisationsfördernden Bestrahlung mit aktiver Energiestrahlung.
Wie obenstehend beschrieben ist die Epoxyharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung geeignet als ein die Wasserabstoßung verleihendes Mittel oder als ein wasserabstoßender Anstrich für die Anwendung bei einem Element, das in Kontakt gebracht werden soll mit einer Flüssigkeit oder einer Substanz, die das Haftvermögen des wasserabstoßenden Materials beeinträchtigt, wie polare organische Lösungsmittel, und ist auch geeignet zur Wasser- und/oder Tinten-abstoßenden Behandlung der Fläche der Ausstoßungsöffnung eines aufzeichnenden Flüssigkeitsausstoßungskopfes.
(Beispiele)
Die vorliegende Erfindung wird ausführlicher anhand von Beispielen und Vergleichsbeispielen beschrieben. Der Begriff „%" in der unteren Beschreibung ist massebezogen, es sei denn anders angegeben. Die Beispiele für den Aufbau oder die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung sind unten gezeigt. Das darin angegebene Verhältnis bezieht sich auf ein Gewichtsverhältnis eines Feststoffes.
(Zusammensetzung Beispiel 1)

Harz A1-1:A2-1:Katalysator 1 = 32:64:4 (verwendet in Beispiel 1 unten)

(Zusammensetzung Beispiel 2)

Harz A1-1:A2-1:Katalysator 2 = 47:47:6 (verwendet in Beispiel 2 unten)

(Zusammensetzung Beispiel 3)

Harz A1-2:A2-1:Katalysator 2 = 33:65:2 (verwendet in Beispiel 3 unten)

(Zusammensetzung Beispiel 4)

Harz A1-1:A2-1:C-1:Katalysator 2 = 35:30:30:5 (verwendet in Beispiel 4 unten) (Das obige Symbol „C-1" bezeichnet eine Verbindung der obigen allgemeinen Formel (1), in der p = 0, d.h. 2,2-Bis(4-glycidyloxyphenyl)hexafluorpropan).

BEISPIELE 1 bis 4
Die obigen Zusammensetzungsbeispiele 1 bis 4 wurden jeweils aufgelöst in einem gemischten Lösungsmittel, zusammengesetzt aus Ethylenglycoldimethylether und Toluol (Massenverhältnis 1:1) als Lösungsmittel, um Lösungen herzustellen bei Konzentration von 30 bis 40%. Die Lösungen wurden jeweils aufgebracht auf Silikonwafer-Grundplatten mit einem 5 μm dicken thermisch oxidierten Film in einer feuchten Dicke von 1–3 μm durch ein Schleuderrad. Die Grundplatten wurden getrocknet über einer heißen Platte bei 110°C für 5 Minuten, um das Lösungsmittel zu entfernen. Die resultierenden vier Grundplatten wurden jeweils bestrahlt mit UV-Strahlung bei einer integrierten Dosis 2 J/cm² durch eine UV-Bestrahlungsvorrichtung unter Anwendung einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe, und danach in einem Ofen erwärmt bei 150°C für 15 Minuten, um das Härten zu vollenden. Die vier Grundplatten wurden wie unten angegeben geprüft.
T1: Messung des Kontaktwinkels
Der statische Kontaktwinkel der Grundplatten wurde gemessen bei einer gewöhnlichen Temperatur unter Verwendung von Flüssigkeiten von reinem Wasser, einer wässrigen 10%igen Ölsäure-Lösung, einer wässrigen 20%igen Glycerinlösung und einer wässrigen 1%igen Lösung eines oberflächenaktiven Stoffes (Polyoxyethylen-Nonylphenylether, HLB = 10). Die Messung wurde durchgeführt unter Verwendung eines Kontaktwinkelmeters (CAX-150, Handelsname, Kyowa Interface Science Co., Ltd).
T2: Kontaktwinkel (fortgeschrittener und zurückgehender) Messung nach Eintauchen in wässriger Farbstofflösung
Die Grundplatten, die jeweils im Zuge einer Tintenabstoßung behandelt worden sind, wurde eingetaucht in eine wässrige 3 Gew.-% Lösung von wasserlöslichem Direct Black 168 (pH = 10,3) bei 60°C für 7 Tage, und die Grundplatten wurden gewaschen mit reinem Wasser und wurden getrocknet. Danach wurde der Kontaktwinkel der Flüssigkeiten, verwendet in der obigen Messung von T1, gemessen gemäß der Expansions-/Kontraktions-Methode unter Verwendung eines Kontaktwinkelmeters (CAX-150, Handelsname, Kyowa Interface Science Co., Ltd).
T3: Langfristiger kontinuierlicher Drucktest
Wie in 4A gezeigt, wurde eine Grundplatte 41 mit Elementen wie Ausstoßungsenergie-erzeugenden Elementen (nicht gezeigt in den Zeichnungen) beschichtet mit einem positiven Fotoresist (PMER AR-900, Handelsname, Tokyo Ohka Kogyo Co.) in einer Beschichtungsdicke von 30 μm durch Schleuderbeschichten. Die Beschichtung wurde in einem Ofen bei 90°C für 40 min. vorgebacken, um eine Resist-Schicht 42 zu bilden. Danach, wie in 4B gezeigt, wurde die Resist-Schicht bestrahlt mit einer aktiven Strahlung über eine vorgeschriebene Maske 43, um den bestrahlten Teil in einer entwickelnden Lösung löslich zu machen. Wie in 4C gezeigt, wurde der Resist entwickelt mit einer vorgeschriebenen entwickelnden Lösung, um Teile 44 entsprechend den Ausstoßungsöffnungen (Flusswege), die auf der Grundplatte erzeugt werden sollen, zurückzulassen. Danach, wie in 4D gezeigt, wurde eine Flussweg-bildende Materialschicht 45 laminiert in einer Schichtdicke von 100 μm, wobei das den Flussweg bildende Material ein Gemisch ist aus einem Hauptbestandteil, wie in Tabelle 1 gezeigt, und einem härtenden Mittel (Fujicure FXK, einem modifizierten aliphatischen Amin, Fuji Kasei Kogyo Co.) in einem Mischungsverhältnis von Hauptbestandteil/Härtungsmittel = 100/50 (Gewichtsverhältnis).
Tabelle 1: Aufbau des Hauptbestandteils der zweiteiligen Epoxyharz-Zusammensetzung
Nach der Laminierung der den Flussweg bildenden Materialschicht 45 (4D) wurde das laminierte Produkt stehen gelassen bei 25°C für 24 Std. und danach gehärtet durch Erwärmen bei 100°C für 2 Std. Das laminierte Produkt wurde eingetaucht in eine wässrige 3 Gew.-% Natriumhydroxidlösung, um das Resist-Muster 44 aufzulösen und zu entfernen. Das resultierende Produkt wurde gewaschen und getrocknet, um einen aufzeichnenden Flüssigkeitsausstoßungskopf zu erhalten. Auf die Fläche der Ausstoßungsdüse 46 (4E) der Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsköpfe erhalten wie oben, wurde die Epoxyharz-Zusammensetzungen der Beispiele 1 bis 4 jeweils aufgebracht, und wurden gehärtet durch UV-Bestrahlung bei einer Dosis von 8 J/cm² und Erwärmen bei 150°C für eine Stunde.
Über den Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsköpfen wurde eine Elektroverdrahtung gebildet. Dieser Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungskopf wurde angebracht an einem Drucker und wurde einem langfristigen kontinuierlichen Drucktest unterzogen durch Verwendung einer Tintenstrahltinte, zusammengesetzt aus reinem Wasser/Glycerin/Food Black bei (wasserlöslicher schwarzer Farbstoff)/N-Methylpyrrolidon = 70/15/3/12 (Massenverhältnis).
Im kontinuierlichen Drucktest wurden unter Verwendung von 100 Bögen von Druckpapier Muster zur Bewertung der gedruckten Buchstaben und der Genauigkeit des Stoßes des Tintentröpfchens gedruckt, und die Unregelmäßigkeit der Punkte in der zuletzt gedruckten Probe wurde bewertet gemäß dem unten gezeigten Auswertungsstandart. Die Auswertungsergebnisse sind unter dem Titel „T3-1" gezeigt.
Grad A: Keine Unregelmäßigkeit in der Punktposition mit guter Schärfe der Zeichen
Grad B: Geringe Unregelmäßigkeit in der Punktposition mit leichter Herabsetzung der Zeichenqualität
Grad C: Beträchtliche Unregelmäßigkeit in der Punktposition mit herabgesetzter Schärfe der Zeichen
Grad D: Mängel in den Punkten mit bemerkenswerter
Herabsetzung der Zeichenqualität
Die Adhäsion der Tinte auf der Fläche des verwendeten Druckkopfes wurde betrachtet und ausgewertet gemäß dem unteren Auswertungsstandart. Die Auswertungsergebnisse sind unter der Titellinie von „T3-2" gezeigt.
Grad A: Keine oder leichte Tintentröpfchen, die an der Fläche der Düse anhaften
Grad B: Kleine Tintentröpfchen, die an der Fläche der Düse anhaften
Grad C: Große Tintentröpfchen, die um die Ausstoßungsöffnung der Düse anhaften
Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse
VERGLEICHSBEISPIEL 1
Für die Behandlung der Oberfläche wurde Fluorad^TM FC-722 (Fluor-beschichtendes Mittel, Sumitomo-3M Co.) aufgebracht auf der Fläche der Ausstoßungsöffnung anstelle der Epoxyharz-Zusammensetzung, verwendet in Beispiel 1, und wurde getrocknet bei 100°C für 30 min. Eine Grundplatte wurde hergestellt unter den härtenden Bedingungen, in der gleichen Weise wie in Beispiel 1, und wurde bewertet bezogen auf die Einträge T1–T3 in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
VERGLEICHSBEISPIEL 2
Die Bewertung der Einträge T1–T3 wurde durchgeführt in der gleichen Weise wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass Bisphenol AF (die Struktur wie unten gezeigt) verwendet wurde anstelle des Epoxyharzes, verwendet in Beispiel 1. Tabelle 2 zeigt die Ergebnisse.
Strukturformel Bisphenol AF
Tabelle 2: Ergebnisse der Bewertung
Wie obenstehend angegeben, besitzt die Beschichtung, erzeugt aus der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, einen großen Kontaktwinkel, und wird für eine lange Zeit beibehalten. Auch nach langfristigem Kontakt mit einer Tinte verursacht die Oberfläche des Druckkopfes keine Tintenadhäsion, was zu einer hohen Genauigkeit des Punkt-Stoßes und zu einer hohen Druckqualität führt.
BEISPIEL 5
Vergleichsbeispiele 1 und 3, verwendet in Beispielen 1 und 3, wurden jeweils aufgebracht auf Polyethersulfongeformte Platten durch eine Schleuder und getrocknet, um eine trockene Dicke von etwa 2 μm zu erhalten nach der Lösungsmittelverdampfung. Die beschichteten Grundplatten wurden bestrahlt mit einer Hochdruck-Quecksilberdampflampe bei einer Gesamtdosis von 10 J/cm², um die Beschichtung durch Polymerisation zu härten. Auf dieser Grundplatte wurde ein Excimer-Laserstrahl der Wellenlänge von 195 μm, konvergiert zu einem Strahldurchmesser von 5 μm, von oberhalb der Beschichtung angewendet, um ein Düsenloch zu bilden. Die Bearbeitung für die Locherzeugung wurde in leichter Weise durchgeführt ohne Zersetzung eines Rückstandes am Randteil. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung insbesondere geeignet ist für die Verarbeitung mit einem UV-Laser.
(Effekt der Erfindung)
Wie obenstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung bereit eine Harzzusammensetzung, die geeignet ist als ein die Wasserabstoßung vermittelndes Mittel oder als ein wasserabstoßender Anstrich für die Anwendung an Teilen, die in Kontakt mit einer Lösung oder einem Material gebracht werden können, das einen Bestandteil enthält, der das Haftvermögen des die Wasserabstoßung vermittelnden Mittels beeinträchtigen wird. Die vorliegende Erfindung stellt bereit eine Harzzusammensetzung, die geeignet ist für eine die Oberfläche modifizierende Behandlung, um den Oberflächenzustand beständig beizubehalten.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner bereit einen Tintenstrahl-aufzeichnenden Kopf und eine Flüssigkeitsausstoßungs-Aufzeichnungsvorrichtung, die den aufzeichnenden Kopf verwendet, der eine Grundplatte besitzt, der behandelt worden ist mit der vorstehend erwähnten Harzzusammensetzung, um die Düsenoberfläche unverändert beizubehalten zur Vermeidung von Tintenadhäsion an der Oberfläche des aufzeichnenden Kopfes, auch nach einem langfristigen Kontakt mit einer Tinte, um auf diese Weise eine hohe Punktstoß-Genauigkeit und eine Druckqualität zu gewährleisten.
Eine Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf eine neue Epoxyharz-Zusammensetzung. Die Epoxyharz-Zusammensetzung umfasst (i) ein erstes Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabweisung verleiht, und zwei oder mehr zyklische aliphatische Epoxygruppen besitzt, und mit einem Molekulargewichts-Zahlenmittel von 8000 bis 22000 und einer Polydispersität, die von 3,5 bis 5,0 reicht, (ii) ein zweites Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabweisung verleiht, und zwei oder mehr zyklische aliphatische Epoxygruppen besitzt, mit einem Molekulargewichts-Zahlenmittel von 2500 bis 8000, und einer Polydispersität, die von 1,5 bis 3,0 reicht, und (iii) einen kationischen Polymerisationskatalysator.

Claims

Epoxyharz-Zusammensetzung, umfassend (i) ein erstes Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabweisung verleiht, besitzt, und zwei oder mehr cyclische aliphatische Epoxygruppen, und mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 8000 bis 22000, und einer Polydispersität von 3,5 bis 5,0; (ii) ein zweites Epoxyharz, das in seinem Molekül mindestens eine Gruppe, die Wasserabweisung verleiht, besitzt, und zwei oder mehr cyclische aliphatische Epoxygruppen, und mit einem Molekulargewicht-Zahlenmittel von 2500 bis 8000 und einer Polydispersität von 1,5 bis 3,0; und (iii) einem kationischen Polymerisationskatalysator.
Epoxyharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei die Wasserabweisung-verleihende Gruppe mindestens eine, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Perfluoralkylgruppen und Alkylsiloxangruppen ist.
Epoxyharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das erste Epoxyharz und das zweite Epoxyharz jeweils haben eine Monomereinheit, dargestellt durch die Strukturformel (a), und mindestens eine Monomereinheit, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Monomeren, dargestellt durch Strukturformeln (b), (c) oder (d): (a)
wobei R1 bezeichnet ein Wasserstoffatom, oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; R2 bezeichnet eine lineare oder verzweigte Alkylengruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; und Z bezeichnet eine cyclische aliphatische Epoxygruppe; (b)
wobei R4 bezeichnet ein Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; R5 und R6 unabhängig voneinander bezeichnen eine Gruppe, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Methyl und Phenyl; R7–R9 unabhängig voneinander bezeichnen Wasserstoffatom oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit 1–3 Kohlenstoffatomen; n1 bezeichnet eine ganze Zahl von 1–5; und x bezeichnet eine ganze Zahl von 2–100; (c)
wobei R10, R11, R16 und R17 unabhängig voneinander bezeichnen ein Wasserstoffatom, eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe von 1–3 Kohlenstoffatomen, oder eine Nitrilgruppe; R12–R15 unabhängig bezeichnen ein Wasserstoffatom, oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe von 1–3 Kohlenstoffatomen; n2, n3, n5 und n6 unabhängig voneinander bezeichnen eine ganze Zahl von 1–5; und n4 bezeichnet eine ganze Zahl von 2–200; (d)
wobei R18 bezeichnet ein Wasserstoffatom, oder eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe von 1–3 Kohlenstoffatomen; n7 bezeichnet eine ganze Zahl von 1–5; und Rf bezeichnet eine Fluoralkylgruppe.
Epoxyharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Epoxyharz-Zusammensetzung zusätzlich enthält, als Kompatibilitätsvermittler, mindestens eine Verbindung, gewählt aus der Gruppe bestehend aus Verbindungen, dargestellt durch die allgemeinen Formeln (1) oder (2):
(in der obigen Formel ist p eine ganze Zahl von 0–2) (d)
(in der obigen Formel ist q eine ganze Zahl von 0–2;
ist
oder
Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes, umfassend die Schritte (i) Erzeugen einer Beschichtung der Epoxyharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einer Oberfläche eines Gegenstandes; (ii) selektives Bestrahlen der Beschichtung mit einem wirksamen Energiestrahl; und (iii) Entfernen des Abschnitts der Beschichtung, der nicht mit dem wirksamen Energiestrahl bestrahlt worden ist, durch Verwendung einer Flüssigkeit, die fähig ist, den Abschnitt der Beschichtung, der nicht mit dem wirksamen Energiestrahl bestrahlt worden ist, aufzulösen.
Verfahren zum Behandeln einer Oberfläche eines Gegenstandes, umfassend die Schritte (i) Erzeugen einer Beschichtung der Epoxyharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auf einer Oberfläche eines Gegenstandes; (ii) Polymerisieren der Beschichtung und Härten der Beschichtung; und (iii) selektives Entfernen der Beschichtung, welche im Schritt (ii) gehärtet worden ist.
Flüssigkeitsausstoßungsaufzeichnungskopf mit einer Ausstoßungsöffnung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, wobei die Peripherie der Ausstoßungsöffnung mit einem gehärteten Film der Epoxyharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 bedeckt ist.
Flüssigkeitsausstoßungsaufzeichnungsvorrichtung, umfassend den Flüssigkeitsausstoßungsaufzeichnungskopf nach Anspruch 7.