DE60306212T2

DE60306212T2 - Epoxidharzzusammensetzung, Verfahren zur Oberflächenbehandlund, Tintenstrahlaufzeichnungskopf und Tintenstrahlaufzeichnungsaparat

Info

Publication number: DE60306212T2
Application number: DE60306212T
Authority: DE
Inventors: c/o Canon Kabushiki Kaisha Akihiko Shimomura; c/o Canon Kabushiki Kaisha Hiromichi Noguchi; c/o Canon Kabushiki Kaisha Isao Imamura
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2003-01-15
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2023-01-16
Also published as: EP1329473B1; US20030171504A1; ATE330980T1; KR100564851B1; CN1432602A; KR20030063163A; US6846520B2; CN100453592C; DE60306212D1; ES2263852T3; EP1329473A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bereich der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine härtende Epoxidharz-Zusammensetzung, welche eine Wasser abweisende und eine Tinten abweisende Oberflächenbehandlung ermöglicht. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Epoxidharz-Zusammensetzung, die dazu fähig ist, ein Filmmuster durch ultraviolette Bestrahlung zu bilden, und die ferner dazu fähig ist, einen gehärteten Film zu bilden, welcher selektiv durch einen Excimer-Laser entfernt werden kann. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Oberflächen-Behandlungsverfahren, welches die Harzzusammensetzung verwendet, sowie einen Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf, der einer Tinten abweisenden Behandlung mit der Epoxidharz-Zusammensetzung unterzogen wurde. Weiter bezieht sich die folgende Erfindung auf ein Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerät, welches den Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf verwendet.
Beschreibung des Standes der Technik
In verschiedenen Bereichen ist ein Verfahren zum Aufbringen einer Wasser abweisenden Beschichtung auf ein Element, von dem eine Wasserbeständigkeit und eine Tintenabweisung erwartet wird, um diese Eigenschaften zu erhalten, allgemein bekannt. Harzmaterialien und Beschichtungsmaterialien, die für das Verfahren verwendet werden, wurden entwickelt. Zum Beispiel sind Filme von Fluorpolyolefin und ein Fluorharz-Beschichtungsmaterial mit Perfluorgruppen thermisch und chemisch stabil, weisen eine exzellente Wetterbeständigkeit, Wasserbeständigkeit, chemischen Beständigkeit, Lösungsmittelbeständigkeit etc. auf und haben ferner exzellente Freisetzungseigenschaften, Abriebsfestigkeit und Wasserabweisung und werden für verschiedene Anwendungen breit gefächert verwendet.
In der Zwischenzeit wird von einem Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf, welcher für das Ausstoßen von flüssigen Tropfen wie Tintentropfen durch Ausstoßdüsen angepasst wurde, was dazu führt, dass die flüssigen Tropfen von einem Aufzeichnungsmedium wie einem Blatt Papier anhaften, um ein Bild darauf aufzuzeichnen oder zu erzeugen, in jüngster Zeit gefordert, dass er dazu fähig ist, kleinere flüssige Tropfen auszustoßen, mit einer höheren Betriebsfrequenz angetrieben zu werden und eine größere Anzahl von Düsen aufzuweisen, um die Aufzeichnungseigenschaften zu verbessern. Folglich wurde eine Behandlung zum Aufrechterhalten der Düsenoberfläche in dem gleichen Oberflächenzustand immer wichtiger. Es ist jedoch schwierig, die Oberfläche einer Düse selektiv zu behandeln oder die Oberfläche präzise in der Form eines Musters unter Verwendung bekannter Beschichtungsmaterialien zu behandeln, um die Anhaftung von Tinte zu verhindern. Dies hat zunächst den Grund, dass ein Material, welches hauptsächlich eine Verbindung mit einer photoempfindlichen funktionellen Gruppe aufweist, als Behandlungsmaterial für die Oberfläche verwendet werden muss, um die Oberfläche in der Form eines Musters zu behandeln, so dass das Material Eigenschaften wie ein Photolack aufweist, der zur Musterbehandlung geeignet ist. Aber es ist hochgradig schwierig, das Molekül einer solchen Verbindung so auszulegen, dass die Verbindung eine Wasserabweisung und eine Tintenabweisung zur gleichen Zeit zeigen.
Wenn zweitens die Düsenoberfläche mit einem bestehenden Fluorkohlenstoffmaterial behandelt werden kann, muss die Filmstruktur so ausgelegt werden, dass sie die Eigenschaften der Oberfläche für einen langen Zeitraum aufrecht erhält. Ein Material, das eine solche Muster-Oberflächenbehandlung ermöglicht mit den zuvor beschriebenen Eigenschaften, ist hochgradig wertvoll für die Oberflächenbehandlung eines Tintenstrahl-Druckkopfes, wie nachstehend beschrieben wird.
In einem Tintenstrahl-Aufzeichnungssystem nämlich, in welchem eine Tinte als Tropfen ausgestoßen wird, ist die Ausstoßöffnung (Düse) bevorzugt so ausgelegt, dass sie die folgenden Eigenschaften aufweist:

(1) Die rückständige Tinte aus Tintensäulen, welche zu Tropfen umgewandelt wurden, wird sofort in einer Düse zurückgehalten.
(2) Die Tintentropfen, die an der Düsenoberfläche anhaften, können schnell durch einen Reinigungsvorgang abgewischt werden.
(3) Die Düsenoberfläche weist eine exzellente Kratzbeständigkeit gegen den Reinigungsvorgang und die Papierübertragung auf.
(4) Bei der wiederholten Bildung von Tropfen und dem Auffüllen der Tinte wird ein Meniskus auf der Düsenoberfläche gebildet (s. Bezugszeichen 23 in 1).
(5) Die Ausstoßrichtung liegt im rechten Winkel zu dem Meniskus.
(6) Selbst mit einer Tinte, die eine niedrige Oberflächenspannung aufweist oder unter einem leicht negativen Druck steht, ist die Grenzflächenspannung, das heißt der Kontaktwinkel ausreichend, um den Meniskus zu bilden.

Der Grund, warum die vorstehenden Eigenschaften für die Ausstoßöffnung benötigt werden, ist, dass wenn eine Aufzeichnungsflüssigkeit wie eine Tinte an der Umgebung einer Öffnung anhaftet, die Ausstoß-(Flug-)Richtung der Tintentropfen, die aus der Öffnung ausgestoßen werden, abweicht, was es schwierig macht, hochgradig genaue Drucke zu erzeugen und was das Leistungsverhalten des Drucks beeinträchtig. Um die Anhaftung der Tinte in der Umgebung der Ausstoßöffnung zu verhindern, welche eine Abweichung der Ausstoßrichtung hervorruft, wurden Verfahren entwickelt, in welchen eine Oberfläche der Ausstoßöffnung einer Wasser abweisenden Behandlung unterzogen wird.
Zum Beispiel beschreibt das offengelegte japanische Patent Nr. 2-39944 ein Verfahren einer Tinten abweisenden Behandlung mit einem Polymer, das Fluoracetylgruppen und Silazangruppen aufweist.
Andererseits wird als Ergebnis einer steigenden Nachfrage für anspruchsvolle Drucker, welche Flüssigstrahl-Aufzeichnungssysteme zum Aufzeichnen von Bildern anwenden, für die zu verwendende Aufzeichnungsflüssigkeit für ein solches Aufzeichnungssystem ebenso gefordert, dass sie anspruchsvolle Eigenschaften zeigt. Häufig ist die zu verwendende Aufzeichnungsflüssigkeit für solche Aufzeichnungssysteme chemisch reguliert, so dass sie basisch mit einem pH-Wert von 7 bis 11 ist, um die Lösungsstabilität und Dispersionsstabilität des Gehalts weiter zu verbessern. Auf diese Weise muss ein strukturelles Material, welches hochgradig widerstandsfähig gegen Alkali und Hydrolyse ist, für ein Druckerelement verwendet werden. Ebenso erfordert die Miniaturisierung von flüssigen Tropfen, die aus dem Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf ausgestoßen werden, dass ein Wasser abweisender Film, der auf dem Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf gebildet wurde, eine feine Bearbeitbarkeit hat. Ein denkbares Verfahren zur feinen Bearbeitung eines gehärteten Films aus einem Epoxidharz ist ein Verfahren des Entfernens des gehärteten Films aus einem Epoxidharz durch selektive Bestrahlung mit einem Excimer-Laser. Wenn der gehärtete Film selbst jedoch eine niedrige Abriebseigenschaft aufweist, ist es schwierig, den gehärteten Film mit Präzision fein zu bearbeiten. Wenn zum Beispiel der gehärtete Film eine unzureichende Abriebseigenschaft aufweist, wird eine Abscheidung zwischen einem entfernten Anteil und einem nicht entfernten Anteil des Films erzeugt.
Wenn zusätzlich eine Aufzeichnungsflüssigkeit, die ein polares organisches Lösungsmittel enthält, oder eine Aufzeichnungsflüssigkeit, welche einen solchen hohen pH-Wert zeigt, verwendet wird, kann ein Wasser abweisendes Mittel, das zur Behandlung der Oberfläche der Ausstoßöffnung aufgetragen wurde, um die vorstehenden Anforderungen zu erfüllen, die Filmbildungseigenschaft des Mittels und die enge Anhaftung des Mittels an die Oberfläche der Ausstoßöffnung beschädigen, wenn diese in Kontakt mit dem Lösungsmittel der Aufzeichnungsflüssigkeit kommt, insbesondere einem polaren organischen Lösungsmittel der Aufzeichnungsflüssigkeit. Dann kann sich der Überzug des Wasser abweisenden Mittels ablösen, was zu einem Verlust der Oberflächen-Wasserabweisung führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Demzufolge ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Epoxidharz-Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die geeignet für ein Wasser abweisendes Mittel oder einen Wasser abweisenden Überzug verwendet werden kann, der auf eine Fläche eines Elements aufzutragen ist, die in Kontakt mit einer Lösung oder einem Material gebracht wird, dass eine Komponente wie ein polares organischen Lösungsmittel enthält, welches die Filmbildungsfähigkeit und die Anhaftung des Wasser abweisenden Mittels beschädigen kann, und die einen gehärteten Film mit exzellenter Mikroverarbeitbarkeit, zum Beispiel eine gute Laserabrasions-Eigenschaft aufweist.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Epoxidharz-Zusammensetzung zur Verfügung zu stellen, die für eine Oberflächen-Modifizierungsbehandlung zum Aufrechterhalten der behandelten Oberfläche in konstant dem gleichen Zustand angepasst wurde.
Es ist noch ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Oberflächen-Behandlungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das dazu fähig ist, präzise die Wasserabweisung auf eine vorbestimmte Fläche einer Oberfläche eines Elements durch Verwendung der Epoxidharz-Zusammensetzung zu verleihen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es einen Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf und ein Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerät zur Verfügung zu stellen, in welchem die Oberfläche eines Substrats mit der Epoxidharz-Zusammensetzung behandelt ist, so dass die Oberfläche einer Düse konstant in dem gleichen Oberflächenzustand aufrechterhalten werden kann, und so dass Tinte nicht an der Oberfläche eines Druckskopfes anhaftet, selbst wenn der Kopf für einen langen Zeitraum in Kontakt mit einem Aufzeichnungsmedium gebracht wird, wodurch eine hohe Präzision des Auftreffens der Punkte und eine langzeitstabile Aufrechterhaltung der Druckqualität ermöglicht wird.
Diese Ziele werden durch die vorliegende Erfindung erreicht, wie nachstehend beschrieben wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine Epoxidharz-Zusammensetzung ein Epoxidharz und einen kationischen Polymerisations-Katalysator. Das Epoxidharz weist in seinem Molekül mindestens zwei alizyklische Epoxidgruppen auf, mindestens eine Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mindestens eine Alkylsiloxangruppe und mindestens eine andere zyklische Gruppe als die alizyklische Gruppe, wie in Patentanspruch 1 definiert wird.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächen-Behandlungsverfahren die folgenden Schritte:

(i) den Schritt des Beschichtens einer Epoxidharz-Zusammensetzung auf die Oberfläche eines Substrats, um einen Film zu bilden.
(ii) Den Schritt des Bestrahlens des Films mit aktiven Energiestrahlen in einer positionsselektiven Art und Weise; und
(iii) den Schritt des Lösens eines Anteils des Films, welcher nicht durch die aktiven Energiestrahlen bestrahlt wurde in einer Flüssigkeit, die dazu fähig ist, den Film zu lösen.

In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Oberflächen-Behandlungsverfahren die folgenden Schritte:

(i) Den Schritt des Beschichtens einer Epoxidharz-Zusammensetzung auf die Oberfläche eines Substrats, um einen Film zu bilden.
(ii) Den Schritt des Härtens des Films durch Polymerisation.
(iii) Den Schritt des selektiven Entfernens eines Anteils des in Schritt (ii) gehärteten Films.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf einer Ausstoßöffnung zum Ausstoßen einer Flüssigkeit, wobei mindestens der Umfang der Ausstoßöffnung mit einem gehärteten Film aus der Epoxidharz-Zusammensetzung beschichtet ist.
In noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerät den zuvor beschriebenen Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung ist ein Epoxidharzsystem, und daher zeigt ein Film, der die Harzzusammensetzung umfasst, eine exzellente Anhaftung an verschiedenen Elementen und kann bei einer relativ niedrigen Temperatur gehärtet werden, um ein gehärtetes Produkt mit exzellenten physikalischen Eigenschaften als strukturelles Material bereitzustellen. Da darüber hinaus die Epoxidharz-Zusammensetzung eine Epoxidverbindung mit einer Alkylsiloxangruppe und einer Perfluoralkylgruppe enthält, ist der Film signifikant im Widerstand gegen wasserlösliche organische Lösungsmittel verbessert, insbesondere gegen polare organische Lösungsmittel. Der Film weist ebenso einen verbesserten Widerstand gegen Pigmentdispersions-Stabilisierer und dergleichen auf, die in einer auf Pigmenten beruhenden Tinte enthalten sind. Wenn darüber hinaus die Harzzusammensetzung einen Kompatibilisierer enthält, stellt der Kompatibilisierer die Kompatibilität zwischen den Komponenten der Harzzusammensetzung zur Verfügung, wodurch der Bereich der Komponentenmaterialien der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung erweitert wird.
Wenn der Film, der durch Beschichten und Trocknen der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung gebildet wurde, als Katalysator ein Oniumsalz einer Lewissäure enthält, welche mit einem aktiven Energiestrahl aktiviert wird, kann der Film in der Form eines Musters gehärtet werden. Nicht gehärtete Abschnitte des Films können dann entfernt werden, um die Oberflächenbehandlung eines Elements in der Form eines Musters zu ermöglichen.
Die Oberfläche eines Elements kann in der Form eines Musters durch ein Verfahren behandelt werden, welches Beschichten der Harzzusammensetzung auf das Substrat und dann Trocknen der Beschichtung, um einen Film zu bilden, Bestrahlen des Films mit aktiven Energiestrahlern durch eine Maske mit einem gewünschten Muster und dann Entfernen der ungehärteten Anteile des Films durch Entwicklung mit einem Entwickler umfasst. Obwohl die grundlegenden Schritte dieser Musterbehandlung die gleich sind wie in einem photolithographischen Verfahren, wird ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittel-Zusammensetzung, die für den Film geeignet ist, der die Harzzusammensetzung umfasst, als Entwickler ausgewählt. Als Entwickler können ein aromatischer Kohlenwasserstoff, ein Keton, ein Ester, Glycolester oder eine Mischung davon verwendet werden.
Bei der Oberflächenbehandlung in Form eines Musters unter Verwendung der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird ferner bevorzugt sogenanntes Nachhärten durch Erhitzen des Films oder Bestrahlen des Films mit aktiven Energiestrahlen nach der Entwicklung durchgeführt, um den Film aus der Harzzusammensetzung vollständig zu härten.
Folglich kann die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Wasser abweisendes Mittel oder Wasser abweisendes Beschichtungsmaterial verwendet werden, das auf eine Fläche aufgetragen wird, welche die Möglichkeit zum Kontakt mit einer Lösung oder einem Material aufweist, das eine Komponente wie ein polares organisches Lösungsmittel enthält, das die Anhaftung des Wasser abweisenden Mittels beschädigen kann. Ferner kann sie geeignet für eine Wasser abweisende und eine Tinten abweisende Behandlung der Ausstoßoberflächenöffnung des Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes verwendet werden.
Wenn nämlich die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf ein Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät angewendet wird, führen die Präzision der selektiven Behandlung zur Oberflächenmodifikation unter Verwendung optischer Polymerisierbarkeit, die Feststofffestigkeit des gehärteten Films, die Dauerhaftigkeit als Vorrichtung aufgrund der Reibungsfestigkeit und der hohe Grad an Wasserabweisung und Tintenabweisung zu Verbesserungen der Eigenschaften wie die Rückhaltung des Meniskus einer wässrigen Tinte, die Reinigungseigenschaft, die Präzision der Ausstoßrichtung eines Tropfens, die Ausdauer einer kontinuierlichen Ausstoßung, die Eignung zum Druckbeginn nach einer Pause etc.. Die Rückhaltung des Meniskus stellt die Eigenschaft dar, dass eine Tinte die Tintenoberfläche an der Düsenspitze durch Oberflächenspannung aufrecht erhält und hält einen Meniskus an einer vorbestimmten Position während des wiederholten Ausstoßens des Tropfens und stellt diesen wieder her. Mit einer niedrigen Rückhaltung des Meniskus leckt die Tinte von der Düsenspitze, der Meniskus neigt dazu, das Volumen des ausgestoßenen Tropfens zu verringern und im extremen Fall tritt ein Fehler beim Ausstoßen der Tintentropfen auf.
In der vorliegenden Erfindung wird eine zyklische Gruppe in das Epoxidharz eingeführt, und auf diese Weise kann ein gehärteter Film mit einer verbesserten Abriebseigenschaft mit zum Beispiel einem Excimer-Laser oder dergleichen erhalten werden. Folglich kann ein Wasser abweisender Film präzise an einer vorbestimmten Position auf der Oberfläche eines Elements gebildet werden.
Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen deutlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Querschnittsansicht, welche einen Hauptabschnitt eines Beispiels eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes zeigt.
2 ist eine perspektivische Ansicht eines Hauptabschnitts des in 1 gezeigten Kopfes.
3 ist eine Zeichnung, die ein Beispiel eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerätes einschließlich eines Vielfachkopfes zeigt.
4A bis 4C sind Zeichnungen, die jeweils Schritte eines Verfahrens zum Herstellen eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes der vorliegenden Erfindung zeigen.
5A bis 5E sind Zeichnungen, welche jeweils Schritte zeigen, die nach den in 4C gezeigten Schritte durchgeführt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung wird im Detail nachstehend unter Bezug auf eine bevorzugten Ausführungsform beschrieben.
Eine Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst ein Epoxidharz und einen kationischen Polymerisations-Katalysator mit mindestens zwei alizyklischen Epoxidgruppen, mindestens einer Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, mindestens einer Aklylsiloxangruppe und mindestens einer zyklischen Gruppe in seinem Molekül.
Die alizyklischen Epoxidgruppen, die Perfluoralkylgruppe und die zyklische Gruppe sind in verzweigten Ketten des Epoxidharzes vorhanden, und die Alkylsiloxangruppe ist in der Hauptkette des Epoxidharzes vorhanden. Beispiele des Epoxidharzes der vorliegenden Erfindung schließen Epoxidharze ein, die durch die folgende Formel (1) darstellt werden:
Formel (1)
In Formel (1) ist a eine ganze Zahl von 1 bis 50, b eine ganze Zahl von 1 bis 50, c eine ganze Zahl von 1 bis 50 und d eine ganze Zahl von 2 bis 100. Darüber hinaus ist jede Ziffer n1 bis n3 und n5 bis n7 eine ganze Zahl von 1 bis 5 und n4 eine ganze Zahl von 2 bis 200.
In Formel (1) sind R1, R4 bis R7, R10 und R15 unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen mit gerader Kette oder verzweigter Kette, R2, R3, R8 und R9 unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen mit gerader Kette oder verzweigter Kette, und eine Nitrilgruppe, und Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen mit einer geraden Kette oder einer verzweigten Kette, insbesondere eine Perfluoralkylgruppe mit 8 bis 10 Kohlenstoffatomen.
Darüber hinaus stellt Z eine zyklische Gruppe dar. Die zyklische Gruppe ist nicht begrenzt, solange sie die Abriebseigenschaft eines gehärteten Films des Epoxidharzes verbessern kann. Um zum Beispiel die Abriebseigenschaft mit einem Laser in einem ultravioletten Bereich zu verbessern, wird bevorzugt mindestens eine zyklische Gruppe eingeführt, die aus den Formeln (2) bis (9) nachstehend ausgewählt wurde.
Das Epoxidharz, das durch Formel (1) dargestellt wird, kann durch Copolymerisation von Perfluoralkylmethacrylat, eine Vinylverbindung mit einer zyklischen Gruppe, 3,4-Oxycyclohexylmethylmethacrylat und einem Azogruppen enthaltenden Polysiloxanamid mit einem geeigneten Monomerverhältnis gemäß eines herkömmlichen Verfahrens hergestellt werden. Das Epoxidharz kann kommerziell erhältlich sein.
Spezieller ausgedrückt kann das Epoxidharz durch Erhitzen, Lichtbestrahlung oder Erhitzen und Lichtbestrahlung einer Verbindung synthetisiert werden, die durch die Strukturformel (1)-i nachstehend in Koexistenz mit Vinylmonomeren, die durch die Strukturformeln (1)-ii, (1)-iii und (1)-iv dargestellt werden, um Radikalspezies zu erzeugen.
(Wobei R1 bis R14 gleich definiert sind wie R2, R3 und R8 und R9, n8 und n9 jeweils 0 darstellen oder eine ganze Zahl von 1 bis 6 und X ein Halogenatom ist).
(Wobei R1, R10, R15, n1 und n7 ebenso definiert sind wie in Formel (1)).
Eine Verbindung, welche durch die Formel (1)-i dargestellt wird, kann durch das Verfahren synthetisiert werden, das zum Beispiel in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-33053 offenbart wurde. Die Verbindung kann nämlich durch die Reaktion eines Diamins, das durch die Formel (1)-5 nachstehend dargestellt wird, und Dihalide erhalten werden, die durch die Formeln (1)-vi und (1)-vii nachstehend dargestellt werden.
Ein Beispiel des Epoxidharzes, das durch die Formel (1) dargestellt wird, ist ein Epoxidharz, das durch die Formel (10) nachstehend dargestellt wird. In Formel (10) sind R1, Z, n4 und a bis d ebenso definiert wie in Formel (1).
Formel (10)
Bevorzugt ist in dem Harz, das durch die Strukturformel (10) dargestellt wird, a 20 bis 50, b 5 bis 30, c 5 bis 40, d 20 bis 70, n4 20 bis 150 und das zahlengemittelte Molekulargewicht 8.000 bis 22.000.
Ein insbesondere bevorzugtes Beispiel A-1 des Epoxidharzes, das geeignet in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, wird durch die folgende Strukturformel dargestellt:
(A-1) Acrylepoxidharz mit einem zahlengemittelten Molekulargewicht von etwa 20.000 (A-1)
wobei die Monomereinheit a 30 Mol-% beträgt, die Monomereinheit b 15 Mol-%, die Monomereinheit c 15 Mol-% und die Monomereinheit d 40 Mol-%.
Ein anderes bevorzugtes Beispiel (A-2) des Epoxidharzes, das in der vorliegenden Erfindung geeignet verwendet werden kann, ist ein Acrylepoxidharz, in welchem in Formel (10) die Monomereinheit a 30 Mol-% eträgt, die Monomereinheit b 15 Mol-%, die Monomereinheit c 15 Mol-%, die Monomereinheit d 40 Mol-%, Z eine zyklische Gruppe ist, die durch Formel (9) dargestellt wird, n 100 ist und das zahlengemittelte Molekulargewicht etwa 20.000 beträgt.
In der vorliegenden Erfindung weist das durch Formel (1) dargestellte Epoxidharz bevorzugt ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von 8.000 bis 20.000 auf, und insbesondere bevorzugt ein zahlengemitteltes Molekulargewicht von 8.500 bis 20.000, um die Haltbarkeit der Wasser abweisenden Beschichtung sicherzustellen.
In der Struktur, die durch Formel (1) oder (10) dargestellt wird, wird eine 3,4-Epoxycyclohexylgruppe als alizyklische Epoxidgruppe gezeigt. Aber die alizyklische Gruppe ist nicht auf diese begrenzt, und eine Epoxycyclopropylgruppe und eine Epoxycyclopentylgruppe können eingeführt werden.
Das Epoxidharz kann unabhängig verwendet werden. Da das Harz ein hohes Molekulargewicht aufweist, wird das Harz bevorzugt mit einem Oligomer mit einem niedrigen Molekulargewicht des Harzes und einem Lösungsmittel gemischt, um die Leistungsfähigkeit der Beschichtung für eine mit der Harzzusammensetzung zu behandelnde Substanz und die Trocknungseigenschaft eines Films zu verbessern, nachdem das Lösungsmittel verdampft wurde, wodurch die Bearbeitbarkeit der Behandlung verbessert wird. Das Harz, das durch die Formel (1) oder ein anderes Harz mit hohem Molekulargewicht dargestellt wird, wird nämlich bevorzugt verwendet, um als Binder zu wirken. Das Harz, das durch Formel (1) oder ein anderes Harz mit hohem Molekulargewicht dargestellt wird, wird bevorzugt als Binder für eine Bestrahlungsarbeit in der Form eines Musters auf einem Harzfilm verwendet. Das Oligomer ist bevorzugt ein Harz mit einem niedrigen Molekulargewicht als das Harz, das durch Formel (1) dargestellt wird. Aber ein anderes Oligomer mit niedrigem Molekulargewicht kann ebenfalls verwendet werden.
Obwohl die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung hauptsächlich das Epoxidharz umfasst, das durch Formel (1) gezeigt wird, und den Katalysator, enthält die Harzzusammensetzung bevorzugt fernen einen Kompatibilisierer gemäß der Anforderung. Bevorzugte Beispiele des Kompatibilisierers schließen Verbindungen ein, die durch die folgende Formel (11) und/oder (12) dargestellt werden. Formel (11)
(worin p eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist).
Ein bevorzugtes Beispiel dieser Verbindung ist eine Verbindung mit p = 0, das heißt, 2,2-Bis(4-glycidyloxyphenyl)hexafluorpropan. Formel (12)
wobei q eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist, und

darstellt.
Ein bevorzugtes Beispiel dieser Verbindung ist eine Verbindung mit q = 0, das heißt, m-Bis-[1-(2,3-epoxypropoxy)-2,2,2-trifluor-1-(trifluormethyl)ethyl]benzen.
Die Verbindung, die durch Formel (11) oder (12) dargestellt wird, weist eine Fluoralkylgruppe auf. Daher hat der Film, der unter Verwendung einer solchen Verbindung gebildet wurde, eine kleine Wirkung, die Oberflächenenergie zu verringern und weist eine niedrige Wasserabweisung und Tintenabweisung aufgrund dieser kurzen Kettenlänge auf. Die Verbindung, die durch Formel (11) oder Formel (12) dargestellt wird, kann durch ein herkömmliches Verfahren durch Reaktion von zweiwertigem Alkohol und Epichlorhydrin entsprechend einer Verbindung, in welcher Gruppen, die Epoxidgruppen an beiden Enden enthalten, aus der Verbindung entfernt werden, synthetisiert werden, welche durch die allgemeine Formel (11) oder (12) dargestellt wird.
Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält einen Polymerisations-Initiator als Katalysator zum Härten der Harzzusammensetzung. In der vorliegenden Erfindung ist die Harzzusammensetzung insbesondere so ausgelegt, dass sie eine hohe Reaktivität mit einem Oniumsalz einer Lewissäure aufweist, welche durch aktive Energiestrahlen aktiviert werden, was ein Härten bei niedriger Temperatur ermöglicht. Folglich kann die Oberfläche eines Substrats selektiv durch ein photolithographisches Verfahren unter Verwendung der Harzzusammensetzung behandelt werden. Die Harzzusammensetzung ist für eine Oberflächenmodifikation eines Substrats geeignet, welches nicht einfach bei hoher Temperatur gehalten werden kann. Beispiele des Katalysators schließen Bis(4-tert-butylphenyl)iodoniumsalz, Optomer SP-150 und Optomer SP-170 (Handelsnamen, hergestellt von Asahidenka Kogyo Co., Ltd.) und dergleichen ein.
Die chemische Struktur von Optomer SP-150 wird durch die folgende Formel dargestellt:
Optomer SP-150
Die chemische Struktur von Optomer SP-170 wird durch die folgende Formel dargestellt:
Optomer SP-170
Zusätzlich kann Irgacure 261 (Handelsname, hergestellt von Chiba Specialty Co., Ltd.), welches durch die folgende Strukturformel dargestellt wird, und dergleichen ebenso als Polymerisations-Initiator verwendet werden.
Irgacure 261
Die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt mit einem Epoxidpolymer kombiniert, welches an der Vernetzungsreaktion selbst teilnehmen kann, als anderes Binderpolymer als das durch die Formel (1) dargestellte Harz. Beispiele eines solchen Polymers schließen ein Acrylharz, welches durch Copolymerisation eines Acrylmonomers mit einer Seitenketten-Epoxidgruppe erhalten werden kann, ein Vinylpolymer, das durch Polymerisation eines Vinylmonomers mit einer alizyklischen Epoxidgruppe in seiner Seitenkette erhalten werden kann, ein Polyesterpolymer mit einer alizyklischen Epoxidgruppe in seiner Seitenkette (zum Beispiel EHPE3150, hergestellt von Daicel Chemical Industries, Ltd.) und dergleichen ein. Wenn ein Polymer ohne eine solche Epoxidgruppe verwendet wird, werden die physikalischen Eigenschaften gemäß seiner Anwendung absichtlich gesteuert. Beispiele eines solchen Polymers schließen Polymerverbindungen für die allgemeine Anwendung zum Beschichten, wie Polymere von Bisphenolepoxidharzen (Handelsnamen PKHC und PKHJ, hergestellt von Union Carbide Co., Ltd.), Poly(ethylen/vinylacetat), Phenolharze, Polycarbonatharze, Polyesterharze, Polyamidharze, lösliche Polyimidharze und dergleichen ein.
Wie vorstehend beschrieben wurde, kann die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung die nachstehenden Komponenten in einem nicht polaren Lösungsmittel enthalten.

A: Epoxidharz;
B: kationischer Polymerisations-Katalysator; und
C: Kompatibilisierer, wenn notwendig.

Das bevorzugte Mischungsverhältnis dieser Komponenten A, B und C in der Harzzusammensetzung ist wie folgt.
Wenn die Komponente A zusammen mit einem Oligomer verwendet wird, hängt das Mischungsverhältnis von dem Erweichungspunkt und der Glasübergangstemperatur von jede der beiden Komponenten ab. Folglich ist das Verhältnis nicht allgemein begrenzt. Das Verhältnis von Oligomer zu Komponente A ist jedoch 10 : 90 bis 90 : 10 (Masseverhältnis). Das Verhältnis des Katalysators B in dem Bereich von 0,5 Masseteile bis 7 Masseteile relativ zu 100 Masseteile der gesamten Menge der Epoxidharzkomponenten. In einigen Fällen weist das Oligomer eine niedrige Kompatibilität mit dem Polymer auf, und folglich wird der Kompatibilisierer C bevorzugt verwendet.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird zum Behandeln der Oberfläche eines Substrats durch Erhitzen oder Benstrahlen mit aktiven Energiestrahlen verwendet. Im Speziellen wird die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung in einem aromatischen Lösungsmittel, einem aliphatischen Kohlenwasserstoff-Lösungsmittel, einem Ester-Lösungsmittel, einem Ether-Lösungsmittel, einem Fluorkohlenstoff-Lösungsmittel oder dergleichen gelöst. Die sich ergebende Lösung kann auf die Oberfläche des Substrats mit einer der verschiedenen Beschichtungs/Bedruckungsverfahren wie Walzenbeschichtung, Schleuderbeschichtung, Sprühbeschichtung, Siebdruck, Gravurdruck etc. beschichtet werden. Nachdem die Lösung auf die Oberfläche des Substrats beschichtet wurde, wird der gebildete Film durch Erhitzen oder durch Bestrahlung mit aktiven Energiestrahlen gehärtet. Als Quelle von aktiven Energiestrahlen für das Härten ist eine Quecksilberlampe, ein Laserstrahl, ein Elektrodenstrahl oder dergleichen bevorzugt, welcher große Mengen an strahlenden Linienspektren in den Bereich der Wellenlängen von 200 bis 480 nm enthält.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält bevorzugt die Binderkomponente und wird so hergestellt, dass sie einen trockenen Feststofffilm bildet. Ebenso kann die Epoxidharz-Zusammensetzung die selektive Oberflächenbehandlung des Substrats durch Musterung ähnlich einem Photolackverfahren erleichtern. In diesem Fall wird die Beschichtungslösung, welche die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung enthält, auf das Substrat beschichtet und dann das Lösungsmittel entfernt, um einen trockenen Film zu bilden. Dann wird der Film mit aktiven Energiestrahlen durch eine Maske mit einem geeigneten Muster oder durch Bestrahlen mit aktiven Energiestrahlen in der Form eines Musters bestrahlt und danach die ungehärteten Abschnitte des Films durch Entwickeln mit einem Lösungsmittelsystem entfernt, welches den Film lösen kann. Wenn die Bestrahlung mit energetischen Strahlen in der Form eines Musters zum Härten nicht ausreichend sind, wird eine Nachhärtung bevorzugt nach der Entwicklung durchgeführt. Als Energiequelle für die Nachhärtung wird Erhitzen mit einer Mikrowelle oder der gleichen oder Bestrahlen mit aktiven Energiestrahlen durch einen Elektronenstrahl, ultraviolette Strahlen oder dergleichen verwendet.
Das zuvor beschriebene Verfahren zur Modifizierung einer Oberfläche der vorliegenden Erfindung ermöglicht eine Wasser abweisende und Öl abweisende Behandlung mit exzellenter Filmanhaftung auf dem Substrat und Oberflächenhärte des Films. Folglich weist er große Vorteile auf, dass das Substrat so modifiziert werden kann, dass es eine exzellente Beständigkeit aufweist.
In einem Beispiel der Anwendung der Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung auf einen Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf, zum Beispiel einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf, wird die Düsenoberfläche des Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes mit der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung behandelt, um eine Oberfläche zu bilden, welche keine starke Anhaftung einer Tinte hervorruft, und welche gute Freisetzungseigenschaften aufweist, das Abwischen der Tinte durch einen Reinigungsvorgang erleichtert, die an der Düsenoberfläche anhaftet.
Als Reinigungsmechanismus, der an den Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf, zum Beispiel den Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf montiert ist, oder zum Beispiel ein Reinigungsverfahren der Tinte, die an der Öffnungsoberfläche des Tintenstrahl-Aufzeichnungskopfes anhaftet, wird mit einer Kautschukklinge abgewischt, die Tinte in einer Düse wird durch ein Pumpe abgesaugt oder die Tinte wird an eine andere Position als das Aufzeichnungsblatt ausgestoßen. Jedes dieser Verfahren kann das Phänomen jedoch nicht eliminieren, dass kleine Tropfen von überschüssiger Tinte an den Umfang der Düse anhaften, weil nicht die gesamte Tinte in Tintentropfen umgewandelt wird, wenn die Tintensäule, welche durch de Ausstoßdruck zurückgezogen wird, einen Tropfen bildet. Wenn folglich die kleinen Tropfen spontan heruntertropfen, in das Innere der Düse zurückgesaugt werden oder schnell entfernt werden, haben die Tropfen keinen Einfluss auf das Ausstoßen der Tinte.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung kann bei einer relativ niedrigen Temperatur gehärtet werden, um einen gehärteten Film mit exzellenter Wasserabweisung, Ölabweisung, Haftung am Substrat, chemische Beständigkeit und Reibungswiderstand zur Verfügung zu stellen.
Die 1 und 2 zeigen den Hauptabschnitt eines Beispiels der Konstruktion eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes, auf welchen die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann. 1 ist eine Querschnittsansicht, welche entlang eines Flusspfades einer Tinte aufgenommen wurde. 2 ist eine perspektivische Ansicht des in 1 gezeigten Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes. In 2 bezeichnet Bezugszeichen 27 eine Glasplatte und Bezugszeichen 28 ein Substrat, das ein Ausstoßenergie erzeugendes Element (nicht gezeigt) umfasst.
Der Aufzeichnungskopf 13, der in 1 gezeigt ist, umfasst ein Substrat 15, auf welchem ein Generator für eine Ausstoßenergie angeordnet ist, und ein Element 14, das auf das Substrat 15 durch Bilden eines vorbestimmten Musters aus einem gehärteten Produkt einer duroplastischen Harzzusammensetzung und/oder eines durch aktive Energiestrahlen härtende Harzzusammensetzung auflaminiert wurde, um mindestens einen Flusspfad zu bilden.
Das Substrat 15 umfasst eine Grundlage 20 aus einem Material mit einer hohen Wärmefreisetzungswirkung, wie Aluminiumoxid oder dergleichen, und eine Wärmespeicherschicht 19, eine exotherme Widerstandsschicht 18 aus einem Metall, Elektroden 17-1 und 17-2 aus Aluminium oder dergleichen und eine Schutzschicht 16, welche in dieser Reihenfolge auf die Oberfläche der Grundlage 20 auflaminiert sind. Durch Zuführen von Elektrizität zu den Elektroden 17-1 und 17-2 erzeugt das Ausstoßenergie erzeugende Element, das in einem Abschnitt (in dem Bereich, der durch das Bezugszeichen n in 1 gezeigt wird) der exothermen Widerstandsschicht 18, in welcher die Elektroden nicht gebildet sind, Wärme, um thermische Energie auf eine Tinte zu übertragen, die über dem Element angeordnet ist.
Beim Aufzeichnen, in dem Zustand, in welchem eine Tinte 21 dazu gebracht wird, eine Ausstoßöffnung (Öffnung) 22 als Mikroöffnung an der Spitze des Elements 14 zu füllen, wenn ein Strom durch die Elektroden 17-1 und 17-2 entsprechend einem Aufzeichnungssignal durchläuft, wird sehr schnell Wärme von dem Bereich n erzeugt und Bläschen treten in der Tinte 21 in Kontakt mit dem Bereich n aufgrund des Siedens des Films auf, um die Tinte 21 als Tropfen 24 aus der Öffnung 22 durch den Druck der Blasen auszustoßen. Folglich fliegen die Tropfen 24 in Richtung des Aufzeichnungsmediums 25.
In dem Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gehärteter Film 30, welcher die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst, als Wasser abweisendes und Tinten abweisendes Mittel in dem Umfang von mindestens den Düsenöffnungen 22 der Düsenoberfläche 29 (2) verwendet, wodurch die Tropfen daran gehindert werden, an der Oberfläche anzuhaften, so dass eine Abweichung in der Ausstoßrichtung der Tropfen verhindert wird. Zusätzlich zeigt der gehärtete Film, welcher die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst, nicht nur exzellente Anhaftung auf dem Substrat, sondern ruft ebenso keine Beeinträchtigung der Wasserabweisung und der Anhaftung hervor, selbst wenn Tinte ein organisches Lösungsmittel, insbesondere ein polares Lösungsmittel enthält.
3 zeigt ein Beispiel eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgeräts, das einen Vielfachkopf wie in 2 gezeigt, einschließt. In 3 bezeichnet Bezugszeichen 21 eine Klinge, die als Abwischelement dient, von dem ein Ende ein fixiertes Ende ist, das durch ein Klingenhalteelement befestigt ist, um den Zustand eines freitragenden Elements herzustellen. Die Klinge 61 ist an einer Position benachbart einem Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungskopfes angeordnet. In diesem Beispiel wird die Klinge 61 so gehalten, dass sie in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes hineinragt. Bezugszeichen 62 bezeichnet eine Kappe, die an einer Ruheposition benachbart der Klinge 61 angeordnet ist und im rechten Winkel zu der Bewegungsrichtung des Aufzeichnungskopfes bewegt wird, um die Düsenöffnungen in Kontakt damit zu verschließen.
Darüber hinaus bezeichnet Bezugszeichen 63 einen Tintenabsorbierer, der benachbart zu der Klinge 61 bereitgestellt ist und so gehalten wird, dass er in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes in der gleichen Art und Weise wie die Klinge 61 hervorragt. Die Klinge 61, die Kappe 62 und der Tintenabsorbierer 63 bilden einen Ausstoß-Wiederherstellungsabschnitt 64 zum Entfernen von Feuchtigkeit, Staubteilchen und dergleichen von der Oberfläche der Tintenausstoßöffnung durch die Klinge 61 und den Tintenabsorbierer 63.
Bezugszeichen 65 bezeichnet einen Aufzeichnungskopf zum Aufzeichnen in einem Flüssigstrahlsystem, zum Beispiel mit einer Konstruktion, in welcher eine Tinte durch thermische Energie ausgestoßen wird, wie in den 1 und 2 gezeigt wird. Bezugszeichen 66 bezeichnet einen Schlitten zum Bewegen des Aufzeichnungskopfes 65, der darauf befestigt ist. Der Schlitten 66 greift gleitend in einen Führungsstab 67 und ist teilweise (in der Zeichnung nicht gezeigt) mit einem Gurt 69 verbunden, der durch einen Motor 68 angetrieben wird. Folglich kann der Schlitten 66 entlang des Führungsstabes 67 bewegt werden, das heißt, er kann zu dem Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungskopfes 65 und den benachbarten Bereichen davon bewegt werden.
Bezugszeichen 51 bezeichnet eine Papierzufuhrsektion, in welcher ein Aufzeichnungsmedium eingelegt wird. Bezugszeichen 52 bezeichnet eine Papierzufuhrwalze, die durch einen Motor angetrieben wird, der in der Zeichnung nicht gezeigt wird. Diese Konstruktion ermöglicht es, das Aufzeichnungsmedium an eine Position gegenüber der Ausstoßöffnungs-Oberfläche des Aufzeichnungskopfes zuzuführen und durch eine Papierausgabewalze 53 mit dem Fortschreiten der Aufzeichnung auszugeben.
In der zuvor beschriebenen Konstruktion, wenn der Aufzeichnungskopf 65 in seiner Ruheposition am Ende der Aufzeichnung zurückgeführt wird, wird die Kappe 62 des Kopf-Wiederherstellungsabschnitts 64 von dem Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 wieder behandelt, während die Klinge 61 in dem Bewegungspfad hervorragt. Als Ergebnis wird die Düsenoberfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt. Wenn der Aufzeichnungskopf 65 mit der Kappe 62 in Kontakt mit der Düsenoberfläche verschlossen wird, wird die Kappe 62 bewegt, so dass sie in den Bewegungspfad des Aufzeichnungskopfes 65 hineinragt.
Wenn der Aufzeichnungskopf 65 von der Ruheposition zu der Anfangsposition des Aufzeichnens bewegt wird, sind die Kappe 62 und die Klinge 61 in den gleichen Positionen wie zum Zeitpunkt des Abwischens. Als Ergebnis wird bei dieser Bewegung die Düsenoberfläche des Aufzeichnungskopfes 65 abgewischt. Der Aufzeichnungskopf 65 wird zu der Ruheposition zu den Zeitpunkten des Endes der Aufzeichnung und der Wiederherstellung bewegt, aber der Aufzeichnungskopf 65 wird ebenso zu der Ruheposition benachbart zu dem Aufzeichnungsbereich des Aufzeichnungskopfes an vorbestimmten Intervallen bewegt, wenn der Aufzeichnungskopf 65 in dem Aufzeichnungsbereich zum Aufzeichnen bewegt wird. Während dieser Bewegung wird die Ausstoßoberfläche ebenso abgewischt.
Bei Farbaufzeichnen kann das Tintenstrahl-Aufzeichnungsgerät einen Aufzeichnungskopf verwenden, in welchem Ausstoßöffnungen für Cyan-, Magenta-, gelbe und schwarze Tinten parallel angeordnet sind. Alternativ können Aufzeichnungsköpfe für die jeweiligen Farben parallel zueinander angeordnet sein. In diesem Fall kann jede der Farbtinten aus einer Ausstoßöffnung ausgestoßen werden, oder sie können simultan aus einer Vielzahl von Ausstoßöffnungen ausgestoßen werden, um mindestens zwei Tropfen der gleichen Farbe auf dem Aufzeichnungsmedium anzuhaften.
Der Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf der vorliegenden Erfindung wird einer Oberflächenbehandlung mit einem Material für Tinten abweisende Behandlung unterzogen, welches die zuvor beschriebene Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung aufweist. Es weist zudem die chemischen Eigenschaften auf, die nachstehend in den Beispielen beschrieben werden. Folglich wird eine Tinte weniger angehaftet oder die angehaftete Tinte kann leichter durch die Reinigungs-Abwischklinge entfernt werden, wodurch die wesentliche Rückhaltung eines Drucks signifikant verbessert wird.
Ein Beispiel des Verfahrens zum Verwenden der Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung wird beschrieben. Beim Härten eines Films, der die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst, mit aktiven Energiestrahlen, wie vorstehend beschrieben wurde, kann ein Photokationen-Katalysator, welcher eine Lewissäure durch Licht frei setzt, als Katalysator verwendet werden.
Filmbildungsverfahren
Die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, die in diesem Verfahren verwendet wird, wird in einem organischen Lösungsmittel gelöst und in der Form einer Beschichtungslösung verwendet. Mit einer Beschichtungsdicke von wenigen μm, kann ein herkömmliches Feinbeschichtungsgerät wie ein Walzenbeschichter, ein Schleuderbeschichter, ein Sprühbeschichter oder dergleichen verwendet werden. Alternativ kann die Beschichtungslösung auf ein Freisetzungsblatt beschichtet werden, um einen trockenen Film zu bilden, und der trockene Film kann an die Oberfläche eines Substrats unter Verwendung eines Laminators oder dergleichen gebunden werden, um einen Film auf der Oberfläche des Substrats zu bilden.
Ein erstes Verfahren zum Behandeln der Oberfläche des Substrats in der Form eines Musters kann durch selektives Bestrahlen des Films mit aktiven Energiestrahlen durch eine Maske mit einem vorbestimmten Muster und anschließendes Durchführen der Entwicklung mit einem Entwickler erreicht werden, um ungehärtete Abschnitte des Films zu entfernen. Obwohl diese grundlegenden Schritte die gleichen sind wie in photolithographischen Verfahren, muss ein Lösungsmittel oder eine Lösungsmittel-Zusammensetzung, die für den Film geeignet ist, der die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst, als Entwickler ausgewählt werden. Als Entwickler kann jedes von aromatischen Kohlenwasserstoffen, Ketonen, Estern, Glycolethern und dergleichen und Mischungen davon verwendet werden. Um den Abschluss der Härtungsreaktion des Films zu erreichen, wird bevorzugt Erhitzen oder Einstrahlung von aktiven Energiestrahlen als Nachhärtung nach dem Entwickeln durchgeführt.
Ein zweites Verfahren zum Behandeln der Oberfläche eines Substrats in der Form eines Musters, umfasst einen ersten Schritt (1) des Beschichtens der Beschichtungslösung auf das Substrat und Trocknen des Überzugs, um einen Film zu bilden, den zweiten Schritt (2) des Bestrahlens der ganzen Oberfläche mit aktiven Energiestrahlen, welche die Polymerisation beschleunigen, so dass der Film gehärtet wird, und den dritten Schritt (3) des Bestrahlens des Films mit abklingenden aktiven Energiestrahlen, um selektiv ein gewünschten Abschnitt des gehärteten Abschnitts des Films zu entfernen. Als aktive Energiestrahlen zum Beschleunigen der Polymerisation können ultraviolette Strahlen im Wellenlängenbereich von 250 bis 480 nm verwendet werden. Als abklingende aktive Energiestrahlen kann Licht bei Wellenlängen von 210 nm oder weniger, ein Excimer-Laser oder dergleichen verwendet werden. In dem zweiten Verfahren, um das Härten des Films abzuschließen, wird der Film bevorzugt, wärmebehandelt oder mit polymerisierenden aktiven Energiestrahlen in einem der Schritte bestrahlt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung als Wasser abweisendes Mittel oder Wasser abweisendes Beschichtungsmaterial nützlich, das auf einen Bereich aufgetragen wird, welcher in Kontakt mit einer Lösung oder einem Material kommen kann, das eine Komponente wie ein polares organisches Lösungsmittel enthält, welches die Anhaftung des Wasser abweisenden Mittels beeinträchtigt. Die Epoxidharz-Zusammensetzung kann ebenso für die Wasser abweisende und Tinten abweisende Behandlung der Ausstoßöffnungs-Oberfläche eines Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopfes verwendet werden.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird im weiteren Detail nachstehend in Bezug auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung stellt „%" Masse-% dar, wenn es nicht anderweitig angegeben wird. Beispiele der Konstitution der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung werden nachstehend beschrieben. In der nachstehenden Beschreibung bedeutet ein Verhältnis ein Masseverhältnis eines Feststoffgehalts, und die Harze A-1 und A-2 stellen jeweils die zuvor beschriebenen Harzbeispiele dar. Die Zusammensetzungen Beispiele 1 bis 8 wurden hergestellt.
Zusammensetzung Beispiel 1

Harz A-1 : Optomer AP-170 = 96 : 4 (nachstehend in Beispiel 1 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 2

Harz A-1 : Optomer AP-170 = 94 : 6 (nachstehend in Beispiel 2 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 3

Harz A-1 : Optomer AP-170 : 1,4-Bis(2-hydroxyhexafluorisopropyl)benzen = 95 : 5 : 25 (nachstehend in Beispiel 3 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 4

Harz A-1 : Optomer AP-170 : 1,4-Bis(2-hydroxyhexafluorisopropyl)benzen : 2,2-Bis(4-Glycidyloxyphenyl)hexafluorpropan = 80 : 5 : 25 : 25 (nachstehend in Beispiel 4 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 5

Harz A-2 : Optomer AP-170 = 96 : 4 (nachstehend in Beispiel 5 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 6

Harz A-2 : Optomer AP-170 = 94 : 6 (nachstehend in Beispiel 6 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 7

Harz A-2 : Optomer AP-170 : 1,4-Bis(2-hydroxyhexafluorisopropyl)benzen = 95 : 5 : 25 (nachstehend in Beispiel 7 verwendet)

Zusammensetzung Beispiel 8

Harz A-2 : Optomer AP-170 : 1,4-Bis(2-hydroxyhexafluorisopropyl)benzen : 2,2-Bis(4-glycidyloxyphenyl)hexafluorpropan = 80 : 5 : 25 : 25 (nachstehend in Beispiel 8 verwendet)

Beispiele 1 bis 8
Jede der Zusammensetzungen Beispiel 1 bis 8 wurden zu Diethylenglycoldimethylether als Lösungsmittel zugegeben und darin gelöst, um eine 30 %ige bis 40 %ige Lösung zu bilden. Dann wurde jede der hergestellten Lösungen auf ein Silicium-Halbleiterscheiben-Substrat mit einem 5 μm dicken, thermisch oxidierten Film mit Hilfe eines Schleuderbeschichters aufgetragen, um eine Dicke von 1 bis 3 μm in einem feuchten Zustand zu ergeben. Dann wurde das Substrat auf einer Heizplatte für 5 Minuten bei 110 °C getrocknet, um das Lösungsmittel zu entfernen. Dann wurde das Substrat mit ultravioletten Strahlen zu einer akkumulierten Dosis von 2 J/cm² mit Hilfe eines Geräts zur Bestrahlung mit ultravioletten Strahlen unter Verwendung einer Hochdruck-Quecksilberlampe bestrahlt. Danach wurde das Substrat in einem Ofen für 15 Minuten auf 150 °C aufgeheizt, um die Härtungsreaktion abzuschließen. Die auf diese Weise gebildeten 8 Substrate wurden wie nachstehend beschrieben gemessen.
T1: Messung des Kontaktwinkels
Der statische Kontaktwinkel des gehärteten Films von jedem der Substrate wurde unter Verwendung von reinem Wasser, einer 10 %igen wässrigen Lösung von Oleinsäure, einer 20 %igen wässrigen Lösung von Gycerin und einer 1 %igen wässrigen Lösung eines oberflächenaktiven Mittels (Polyoxyethylennonylphenylether; HLB = 10) bei Raumtemperatur gemessen.
T2: Messung des Kontaktwinkels nach dem Eintauchen in eine Wasserdispersion von Farbstoff
Jedes der Substrate mit den gehärteten Filmen wurde bei 60 °C für 7 Tage in eine wässrige Lösung (pH = 10,3) eingetaucht, welche 5 % Ruß und 1 % Styren/Acrylsäure-Copolymer enthielt. Dann wurde jedes der Substrate mit reinem Wasser gereinigt, dann getrocknet und die Kontaktwinkel einer Tinte erneut durch das gleiche Verfahren wie in der vorher beschriebenen Messung T1 gemessen.
T3: Langzeitstabilität beim Drucken
Wie in den 4A bis 4C gezeigt wird, wurde ein positiver Photolack (Handlesname ODUR-1010, hergestellt von Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) zu einer Dicke von 13 bis 14 μm auf ein zu behandelndes Substrat 401 durch Schleuderbeschichten beschichtet, welches vorher mit Ausstoßenergie erzeugenden Elementen 402 etc. versehen worden war, um eine Widerstandsschicht 403 zu bilden, wie in 4C gezeigt wird. Dann wurde eine Epoxidharz-Zusammensetzung mit der in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzung mit einer Dicke von 25 μm als ein den Flusspfad bildendes Material 501 auf der Widerstandsschicht 403 abgeschieden, wie in 5A gezeigt wird.
Tabelle 1: Aufbau der Epoxidharz-Zusammensetzung
Nachdem die den Flusspfad bildende Materialschicht 105 abgeschieden worden war, wurde sie bei 80 °C auf einer Heizplatte für 3 Minuten getrocknet. Dann wurde eine Lösung von jedem der Beispiele 1 bis 4, welche jeweils die Zusammensetzungen Beispiele 1 bis 4 enthielten, auf die abgeschiedene Schicht durch Schleuderbeschichten aufbeschichtet, um einen Film 502 zu bilden, wie in 5B gezeigt wird. Die auf die Weise gebildeten erste (501) und zweite (502) photoempfindliche Harzschichten wurden mit ultravioletten Strahlen von 1,0 J/cm² durch eine Maske mit dem Muster eines Ausstoßöffnungs-Abschnitts unter Verwendung des Canon Maskenanalysators MPA600 bestrahlt, bei 90 °C für 4 Minuten wärmebehandelt und dann in einen Entwickler eingetaucht, der MIBK und Xylen mit einem Verhältnis von 2/3 enthielt, um die Ausstoßöffnungen 503 zu bilden (5C). Dann wurde, wie in 5D gezeigt wird, ein Tintenzufuhranschluss 504 an der Rückseite des Si-Substrats 401 durch anisotropes Ätzen gebildet. Die Photolackschicht 403 wurde abschließend entfernt, wie in 5E gezeigt wird. Darüber wurde die erste (501) und zweite (502) photoempfindliche Harzschicht bei 200 °C für 1 Stunde zum Zwecke des vollständigen Härtens der Schichten wärmebehandelt, um die Düsen zu vervollständigen (5E).
Die auf diese Weise erhaltenen Düsen wurden in einen Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf eingesetzt und elektrisch in einer vorbestimmten Art und Weise angeschlossen. Der Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf wurde in einen Drucker eingesetzt und eine Langzeitstabilitäts-Druckprüfung unter Verwendung einer Tintenstrahltinte durchgeführt, die reines Wasser, Glycerin, Food Black 2 (wasserlösliche schwarze Farbe) und N-Methylpyrrolidon mit einem Verhältnis von 20 : 15 : 3 : 12 (Masseteile) enthielt.
Die Druckbeständigkeitsprüfung wurde durch Drucken eines Dokuments und eines Musters zum Auswerten der Präzision des Auftreffens der Tinte auf 100 Blättern Papier durchgeführt. Abschließend wurde die Verlagerung der gedruckten Punkte unter Bezug auf einen Probedruck beobachtet. Die Ergebnisse werden in der Spalte T3-1 in Tabelle 2 gezeigt.
Bewertung A: die Positionen der Punkte wurden nicht versetzt und die gedruckten Buchstaben waren klar.
Bewertung B: die Positionen der Punkte waren leicht versetzt und die gedruckten Buchstaben nur leicht durch die Versetzung beeinflusst.
Bewertung C: die Positionen der Punkte waren bemerkenswert verschoben und die gedruckten Buchstaben waren nur undeutlich.
Zusätzlich wurde die Oberfläche jedes der verwendeten Auszeichnungsköpfe nach der Prüfung betrachtet, um die Tintenanhaftung auszuwerten. Die Ergebnisse werden in Spalte T3-2 in Tabelle 2 gezeigt.
Bewertung A: Tintentropfen wurden nur schwerlich auf der Düsenoberfläche beobachtet.
Bewertung B: kleine Tintentropfen wurden auf der Düsenoberfläche beobachtet.
Bewertung C: große Tintentropfen wurden in der Nähe des Ausstoßanschlusses der Düse beobachtet.
Vergleichsbeispiel 1
Jede der Messungen T1 bis T3 wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 mit der Ausnahme durchgeführt, dass Bisphenol AF (die nachstehende Struktur), welches ein fluorenthaltendes Epoxidharz ist, anstatt des Epoxidharzes von Beispiel 1 verwendet wurde. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Strukturformel Bisphenol AF
Vergleichsbeispiel 2
Anstatt der fluorenthaltenden Siliconarylepoxidharz-Zusammensetzung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wurde, wurde Flurorad TM FC-722 (Fluor enthaltendes Mittel, hergestellt von Sumitomo 3M) auf eine geformte Platte von Polyethersulfon unter Verwendung eines Schleuderbeschichters so beschichtet, dass die Dicke nach dem Verdampfen des Lösungsmittels etwa 2 μm war. Dann wurde die Oberfläche der sich ergebenden Beschichtung durch Trocknen bei 100 °C für 30 Minuten behandelt. Dann wurde diese Platte mit einem Excimer-Laser mit einer Wellenlänge von 195 μm bestrahlt, welche auf einen Strahldurchmesser von 5 μm angenähert wurde, von oben herab, um eine Düsenöffnung zu bilden. Die Öffnung konnte jedoch nicht zufriedenstellend gebildet werden und eine große Menge des Zersetzungsrückstandes wurde an der Kante erzeugt, so dass ein ungleichmäßiger Oberflächenzustand hervorgerufen wurde. Unter dieser Bedingung wurde ein Substrat durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 1 gebildet und die gleichen Auswertungen T1 bis T3 durch die gleichen Verfahren wie in Beispiel 1 durchgeführt. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie vorstehend beschrieben wurde, zeigt ein Film, der die Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung umfasst, einen großen Kontaktwinkel und exzellente Beständigkeit. Folglich neigt die Tinte nicht dazu, an der Oberfläche des Druckkopfes anzuhaften, selbst wenn die Oberfläche in Kontakt mit Tinte für einen langen Zeitraum gehalten wird. Als Ergebnis weisen die Tintentropfen eine exzellente Präzision beim Auftreffen auf und eine hohe Druckqualität kann für einen langen Zeitraum aufrecht erhalten werden.
Beispiel 9
Jede der Zusammensetzungen der Vergleichsbeispiele 1 und 3, welche jeweils in den Beispielen 1 und 3 verwendet wurden, wurde auf eine geformte Platte von Polyethersulfon unter Verwendung eines Schleuderbeschichters so beschichtet, dass die Dicke nach dem Verdampfen des Lösungsmittels etwa 2 μm war und dann getrocknet. Dann wurde diese Platte mit Licht mit einer Gesamtheit von 10 J/cm² aus einer Hochdruck-Quecksilberlampe bestrahlt, um Polymerisationshärten des Films durchzuführen. Dann wurde die Platte mit einem Excimer-Laser bei einer Wellenlänge von 150 μm bestrahlt, welcher auf einen Strahldurchmesser von 5 μm zusammengezogen war, von oben um eine Düsenöffnung zu bilden. Die Öffnung konnte zufriedenstellend gebildet werden und keine Zersetzungsrückstände wurden an der Kante erzeugt, so dass ein gut bearbeiteter Zustand hervorgerufen wurde. Als Ergebnis wurde gefunden, dass die Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung exzellente Eignung für das Bearbeiten mit einem ultravioletten Laser aufwies.
Beispiel 10
Eine Prüfung zum Formen der Düse wurde durch das gleiche Verfahren wie in Beispiel 9 unter Verwendung jeder der Epoxidharz-Zusammensetzungen durchgeführt, die jeweils in den Beispielen 4 und 6 verwendet wurden. Als Ergebnis konnte, wie in Beispiel 9, die Öffnung zufriedenstellend gebildet werden und es wurden keine Zersetzungsrückstände an der Kante erzeugt, so dass ein gut bearbeiteter Zustand hervorgerufen wurde.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Harzzusammensetzung zur Verfügung gestellt, welche als Wasser abweisendes Mittel oder Wasser abweisendes Beschichtungsmaterial geeignet ist, das auf einen Abschnitt aufgetragen werden kann, welcher dazu gedacht ist, in Kontakt mit einer Lösung und Substanz gebracht zu werden, die eine Komponente enthält, die die Filmbildungseigenschaften und die Haftung eines Wasser abweisenden Mittels beschädigen können. Ebenso wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Harzzusammensetzung zur Verfügung gestellt, welche eine Behandlung zur Oberflächenmodifizierung ermöglicht, die es möglich macht, den gleichen Oberflächenzustand aufrecht zu erhalten.
Darüber hinaus wird gemäß der vorliegenden Erfindung ein Tintenstrahl-Aufzeichnungskopf und ein Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerät zur Verfügung gestellt, in welchem die Oberfläche einer Düse in dem gleichen Oberflächenzustand gehalten werden kann durch Behandeln des Substrats mit der Harzzusammensetzung der vorliegenden Erfindung, so dass Tinte nicht an der Oberfläche eines Druckkopfes anhaften würde, selbst wenn er mit Kontakt mit der Kontakt mit der Tinte für einen langen Zeitraum war, wodurch die Präzision des Aufbringens von Punkten verbessert wird und die Druckqualität für einen langen Zeitraum aufrecht erhalten wird.
Ebenso kann die Epoxidharz-Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung einen Film zur Verfügung stellen, der exzellente Abriebseigenschaft, insbesondere eine Abriebseigenschaft mit einem Laser mit einer Anregungswellenlänge im ultravioletten Bereich umfasst. Folglich kann die vorliegende Erfindung geeignet für das Bilden eines Wasser abweisenden Films auf einer Oberfläche eines Elements verwendet werden, welches eine feine Bearbeitbarkeit benötigt.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Epoxidharz-Zusammensetzung, wie sie in den Ansprüchen definiert ist. Die Epoxidharz-Zusammensetzung enthält das Epoxidharz und einen kationischen Polymerisations-Katalysator.

Claims

Epoxidharz-Zusammensetzung, welche ein Epoxidharz und einen kationischen Polymerisations-Katalysator umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz mindestens zwei alizyklische Epoxidgruppen, eine Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Alkylsiloxangruppe und eine andere zyklische Gruppe als die zwei alizyklischen Epoxidgruppen in einem Molekül des Harzes aufweist, wobei die alizyklischen Epoxidgruppen, die Perfluoralkylgruppe und die zyklischen Gruppen in einer verzweigten Kette des Epoxidharzes und die Alkylsiloxangruppe in der Hauptkette des Epoxidharzes vorhanden sind.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei das Epoxidharz durch die Formel (1) dargestellt wird:
wobei a eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, b eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, c eine ganze Zahl von 1 bis 50 ist, d eine ganze Zahl von 2 bis 100 ist, n1 bis n3 und n5 bis n7 jeweils eine ganze Zahl von 1 bis 5 sind, n4 eine ganze Zahl von 2 bis 200 ist, R1, R4 bis R7, R10 und R15 unabhängig ein Wasserstoffatom oder eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen sind, R2, R3, R8 und R9 unabhängig ein Wasserstoffatom ist, eine gerade oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen oder eine Nitrilgruppe sind, Rf eine Perfluoralkylgruppe mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen ist, und Z eine zyklische Gruppe darstellt.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die zyklische Gruppe mindestens eine ist, die aus der Gruppe ausgewählt wurde, die durch die Formeln (2) bis (9) dargestellt wird:
Die Epoxidharz-Zusammensetzung nach Anspruch 2, wobei das Epoxidharz durch Formel (10) dargestellt wird:
Die Epoxidharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der kationische Polymerisations-Katalysator ein Oniumsalz einer Lewis-Säure umfasst.
Die Epoxidharz-Zusammensetzung nach Anspruch 5, welche ferner mindestens eine Verbindung umfasst, die durch die Formel (11) oder (12) dargestellt wird:
wobei p eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist,
wobei q eine ganze Zahl von 0 bis 2 ist und

darstellt.
Oberflächen-Behandlungsverfahren zur selektiven Behandlung einer Oberfläche eines Substrats, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (i) Beschichten einer Epoxidharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf die Oberfläche eines Substrats, um einen Film zu bilden; (ii) selektives Bestrahlen des Films mit aktiven Energiestrahlen; und (iii) Lösen eines unbestrahlten Anteils des Films in einer Flüssigkeit, die dazu fähig ist, den Film zu lösen, um den Anteil zu entfernen.
Oberflächen-Behandlungsverfahren zum selektiven Behandeln einer Oberfläche eines Substrats, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (i) Beschichten einer Epoxidharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 auf die Oberfläche eines Substrats, um einen Film zu bilden; (ii) Härten des Films durch Polymerisation; und (iii) selektives Entfernen eines Anteils des Films, der in dem Schritt (ii) gehärtet wurde.
Flüssigstrahl-Aufzeichnungskopf, welcher eine Ausstoßdüse zum Ausstoßen einer Flüssigkeit umfasst, wobei mindestens die Umgebung der Ausstoßdüse mit einem gehärteten Film einer Epoxidharz-Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 beschichtet ist.
Flüssigstrahl-Aufzeichnungsgerät, welches einen Flüssigstrahlaufzeichnungskopf nach Anspruch 9 umfasst.