JPH1086372A - Thermal ink jet print head having ink-resistant heat sink coat - Google Patents

Thermal ink jet print head having ink-resistant heat sink coat

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JPH1086372A
JPH1086372A JP22690697A JP22690697A JPH1086372A JP H1086372 A JPH1086372 A JP H1086372A JP 22690697 A JP22690697 A JP 22690697A JP 22690697 A JP22690697 A JP 22690697A JP H1086372 A JPH1086372 A JP H1086372A
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JP
Japan
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heat sink
ink
print head
substrate
channel
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP22690697A
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Japanese (ja)
Inventor
S Naaran Ram
ラム・エス・ナーラン
J Fuller Timothy
ティモシー・ジェイ・フュラー
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Original Assignee
Xerox Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To protect a heat sink from the corrosive effect of ink by mounting a print head on the heat sink including a metallic base plate on which coats of a polymer material are built up in an electrophoretic manner and which has at least partly electrical conductivity. SOLUTION: A print head 10 includes a channel plate 11 which is aligned with and adheres to a heater plate 12 and which is anisotropically etched. This print head 10 is allowed to adhere to a heat sink 35 having a zinc base plate 32 coated with polymer coats 34 built up on both the surfaces thereof. In this case, polyether sulfone coats built up in an electrophoretic manner are formed on the zinc base plate 32. Further, the polymer coats 34 are formed after a dicing step of dividing the individual print head 10. Accordingly, insulating layers 18 of a thick film made of a photosensitive polyimide, which are inserted between the heater plate 12 and the channel plate 11, are protected by the polymer coats 34.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エネルギを使用し
て、印刷ヘッドの内部に形成されるチャンネルの中に含
まれたインク小滴をオリフィスから記録材料の上に吐出
させるインクジェット印刷装置に関する。特に、本発明
は、印刷ヘッドのヒートシンク部分における高pHイン
クの腐食作用を防護する機能を改良したインクジェット
印刷ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet printing apparatus that uses energy to eject ink droplets contained in a channel formed inside a print head from an orifice onto a recording material. In particular, the present invention relates to an ink jet print head having an improved function of protecting the corrosive action of high pH ink on the heat sink portion of the print head.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット印刷技術において、印刷
ヘッドは、インク供給チャンバと連通する、インクが満
たされたチャンネルを一つ以上備えており、このチャン
ネルはノズルオリフィスとして形成された一端部を有す
る。インクは、吐出される前にノズルにおいてメニスカ
スを形成する。エネルギは、加熱抵抗器をパルス的に駆
動するか、チャンネルの壁へ圧電的に印加された力によ
って生成された熱の形態でインクチャンネルに印加さ
れ、ノズルから記録材料の上にインク小滴を吐出され
る。小滴が吐出された後、インクがチャンネルに補充さ
れ、メニスカスを再形成する。
BACKGROUND OF THE INVENTION In ink jet printing technology, a printhead includes one or more ink-filled channels in communication with an ink supply chamber, the channels having one end formed as a nozzle orifice. The ink forms a meniscus at the nozzle before being ejected. Energy is applied to the ink channel in the form of heat generated by the pulsed driving of a heating resistor or by the force applied piezoelectrically to the walls of the channel, causing the ink droplets from the nozzles onto the recording material. Discharged. After the droplet has been ejected, ink is replenished to the channel, reforming the meniscus.

【0003】インクは、サーマルインクジェットプリン
タにおける抵抗器ヒータ素子、或いは、圧電プリンタに
おける圧電板のいずれの場合でも、エネルギ発生器がエ
ネルギをインクへ移送できるように十分に接触して流れ
なければならない。使用されるインク(典型的にpH8
以上を有する)の腐食性のために、印刷ヘッドのインク
に敏感な部分は保護被覆で保護しなければならない。
[0003] Ink, whether a resistor heater element in a thermal ink jet printer or a piezoelectric plate in a piezo printer, must flow in sufficient contact so that the energy generator can transfer energy to the ink. The ink used (typically pH 8
Due to the corrosive nature of the above, the ink-sensitive parts of the printhead must be protected with a protective coating.

【0004】高pHインクの腐食作用を受けやすい印刷
ヘッドの他の領域は、サーマルインクジェットプリンタ
のダイを取り付けるために使用されるヒートシンクであ
る。ヒートシンクは、典型的には、印刷ヘッドのダイに
容易に付着する他の金属で被覆された亜鉛のような熱伝
導性の良い金属で作られ、ニッケルが典型的なヒートシ
ンク被覆である。被覆金属に関する問題は、自由電子対
を有するあらゆる物質と錯体が形成されることである。
水、アンモニア、アミノ基、イミノ基、水酸基、或い
は、チオール基は、自由電子対との錯化剤の例である。
従って、そのような基を含む一つ以上の成分を有するイ
ンクは、ヒートシンクと接触しているニッケル層を容易
に侵しうる。これは、通常の印刷動作中に常に起こる。
その結果、ヒートシンクは時間が経過すると腐食する。
ヒートシンクの外観が損われることとは別に、そのよう
な腐食の一層重大な局面は、基板からダイが離脱する恐
れがあることである。
[0004] Another area of the printhead that is susceptible to the corrosive effects of high pH inks is the heat sink used to attach the die of the thermal ink jet printer. The heat sink is typically made of a thermally conductive metal, such as zinc, coated with another metal that readily adheres to the printhead die, with nickel being the typical heat sink coating. A problem with coated metals is that they are complexed with any substance that has a free electron pair.
Water, ammonia, amino groups, imino groups, hydroxyl groups, or thiol groups are examples of complexing agents with free electron pairs.
Thus, inks having one or more components containing such groups can easily attack the nickel layer in contact with the heat sink. This always occurs during normal printing operations.
As a result, the heat sink corrodes over time.
Apart from impairing the appearance of the heat sink, a more serious aspect of such corrosion is the potential for detachment of the die from the substrate.

【0005】他に腐食の原因となりそうなものとして
は、湿気の存在の下におけるニッケルと亜鉛の間の電解
反応がある。
Another potential source of corrosion is the electrolytic reaction between nickel and zinc in the presence of moisture.

【0006】米国特許第4,391,933号(スカラ
他)は、約8から約20パーセントの溶媒と、不連続相
を形成するために溶媒に溶かされる約0.5から5パー
セントのエポキシ樹脂と、連続相としての約75から約
90%の沈殿剤と、化学量論的に過剰に約900%まで
エポキシ樹脂上でエポキシ及び水酸基と化学量論的に反
応するのに十分な量の乳化剤を含む乳濁液を開示してい
る。導電性の作用片を、乳濁液に浸された電極から、約
1/2から2インチ離して乳濁液内に置く。直流電流電
位を、作用片と電極の間に作用片を陽極として印加す
る。所望の厚さの被覆が作用片の上に堆積されるまで、
約50から約400ボルトで、約2から約50ミリアン
ペアが使用される。溶媒及び沈殿剤は、それぞれ、シク
ロヘキサノン、及び、メチルエチルケトン或いはイソブ
チルケトンのようなケトンが好ましい。エポキシ樹脂
は、平均分子量が約2000から約15,000のビス
フェノールAエポキシ樹脂が好ましい。乳化剤はアミン
であるのが好ましい。
US Pat. No. 4,391,933 (Scala et al.) Discloses about 8 to about 20 percent of a solvent and about 0.5 to 5 percent of an epoxy resin dissolved in the solvent to form a discontinuous phase. About 75 to about 90% of a precipitant as a continuous phase, and an emulsifier in an amount sufficient to cause a stoichiometric excess of about 900% to react stoichiometrically with the epoxy and hydroxyl groups on the epoxy resin. An emulsion comprising: The conductive working piece is placed in the emulsion about 1/2 to 2 inches from the electrode immersed in the emulsion. A direct current potential is applied between the working piece and the electrode with the working piece as the anode. Until the desired thickness of coating is deposited on the working piece
At about 50 to about 400 volts, about 2 to about 50 milliamps are used. The solvent and the precipitant are preferably cyclohexanone and a ketone such as methyl ethyl ketone or isobutyl ketone, respectively. The epoxy resin is preferably a bisphenol A epoxy resin having an average molecular weight of about 2,000 to about 15,000. The emulsifier is preferably an amine.

【0007】米国特許第4,642,170号は、導電
性の基板上にポリスルホン或いはポリエーテルスルホン
の被覆を電気泳動的に堆積する方法を開示している。ア
ミンを含まない溶液をポリスルホン或いはポリエーテル
スルホンの有機溶媒内で形成する。その溶液を、同重量
部の重合体当たり約0.6重量部までの有機窒素を含む
重合体に対して非溶性の有機体と結合することによって
乳濁液を形成する。導電性基板と、基板の上で重合体の
堆積となる乳濁液の間に直流を印加する。この特許の開
示は、参照することにより本明細書に組み込まれる。
US Pat. No. 4,642,170 discloses a method for electrophoretically depositing a coating of polysulfone or polyethersulfone on a conductive substrate. A solution containing no amine is formed in an organic solvent of polysulfone or polyethersulfone. An emulsion is formed by combining the solution with an organic insoluble in a polymer containing up to about 0.6 parts by weight of organic nitrogen per part by weight of polymer. A direct current is applied between the conductive substrate and the emulsion that results in the deposition of the polymer on the substrate. The disclosure of this patent is incorporated herein by reference.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、イン
クの腐食作用からヒートシンクを保護するために印刷ヘ
ッドヒートシンクの上に耐インク被覆を形成するインク
ジェット印刷装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an ink jet printing apparatus for forming an ink resistant coating on a printhead heat sink to protect the heat sink from the corrosive effects of the ink.

【0009】発明の他の目的は、インク内のイオン及び
分子成分による化学的侵食に対して不活性である保護層
を提供することである。
[0009] Another object of the invention is to provide a protective layer that is inert to chemical attack by ionic and molecular components in the ink.

【0010】更なる目的は、良好な付着特性を有する耐
インク被覆を金属ヒートシンク上に形成することであ
る。
A further object is to form an ink resistant coating having good adhesion properties on a metal heat sink.

【0011】他の目的は、サーマルインクジェット印刷
ヘッドに使用可能なpH範囲を拡大することである。
Another object is to extend the pH range usable for thermal ink jet printheads.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】これら及び他の目的は、
金属ヒートシンクの上に、電気泳動的に堆積された有機
体の層を形成することによって実現される。一つの例に
おいては、ポリエーテルスルホンを含むコロイド状の乳
濁液を形成した。亜鉛ヒートシンク表面を溶液に浸し、
電界が印加された状態で、ポリエーテルスルホンの薄い
層を亜鉛表面上に電着させ、高インク耐性の付着被覆を
形成する。他の例においては、エポキシ樹脂のコロイド
状の乳濁液を形成し、エポキシ樹脂の薄い層を、亜鉛ヒ
ートシンク表面上に電気泳動的に被覆させ、高インク耐
性の付着被覆を形成する。別の実施態様においては、コ
ロイド状の乳濁液に熱伝導性の充填剤を添加して、熱伝
導性を増した被覆を形成する。
SUMMARY OF THE INVENTION These and other objects are to provide:
This is achieved by forming an electrophoretically deposited organic layer on a metal heat sink. In one example, a colloidal emulsion containing polyethersulfone was formed. Soak the zinc heat sink surface in the solution,
With an electric field applied, a thin layer of polyethersulfone is electrodeposited on the zinc surface to form a highly ink resistant adherent coating. In another example, a colloidal emulsion of epoxy resin is formed, and a thin layer of epoxy resin is electrophoretically coated on a zinc heat sink surface to form a high ink resistant adhesive coating. In another embodiment, a thermally conductive filler is added to the colloidal emulsion to form a coating with increased thermal conductivity.

【0013】更なる実施態様においては、ポリアリーレ
ンエーテルケトンの被覆が形成される。
[0013] In a further embodiment, a coating of polyarylene ether ketone is formed.

【0014】更なる実施態様においては、架橋結合のポ
リアリーレンエーテルケトン及び架槍結合のポリエーテ
ルスルホンの被覆が形成され、装置により強いインク耐
性を持たせる。
In a further embodiment, a coating of cross-linked polyarylene ether ketone and cross-linked polyether sulfone is formed to make the device more resistant to ink.

【0015】詳細には、本発明は、記録媒体上に記録液
体を放出するためのサーマルインクジェットプリンタに
関するものであって、前記記録液体を保持するための少
なくとも一つのチャンネルを含む印刷ヘッドと、記録媒
体上に前記記録液体を放出するための少なくとも一つの
ノズルと、前記チャンネル内のインクを選択的に加熱し
て前記チャンネル内のインクを前記ノズルから放出させ
るためのヒータ手段とを含み、前記印刷ヘッドが、その
上に重合体材料の被覆が電気泳動的に堆積された少なく
とも部分的に導電性である金属基板を含むヒートシンク
の上に取り付けられている。
More particularly, the present invention relates to a thermal ink jet printer for discharging a recording liquid onto a recording medium, comprising: a print head including at least one channel for holding the recording liquid; The printing method, comprising: at least one nozzle for discharging the recording liquid onto a medium; and heater means for selectively heating the ink in the channel to discharge the ink in the channel from the nozzle. A head is mounted on a heat sink that includes an at least partially conductive metal substrate having a coating of a polymeric material electrophoretically deposited thereon.

【0016】また本発明は、サーマルインクジェット印
刷ヘッドが記録媒体上に記録液体を放出する印刷システ
ムに関するものであって、その印刷ヘッドは、前記記録
液体を保持するための少なくとも一つのチャンバと、記
録媒体上に液体を放出するための少なくとも一つのノズ
ルと、前記チャンバと前記ノズルとの間に液体流路を提
供するチャンネル手段と、前記チャンネル内に含まれる
液体にエネルギを導入するためのエネルギ発生手段と、
前記記録媒体上に前記ノズルを通して前記液体を定期的
に放出させるために前記エネルギ発生手段を選択的に付
勢するための手段とを含む内部構造を有し、印刷システ
ムは、前記印刷ヘッドが前記印刷ヘッドから熱を運び去
るための少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板
の表面に付着され、基板が付着表面上に被覆された薄い
重合体材料を有することを特徴とする。
The present invention also relates to a printing system in which a thermal ink jet print head discharges a recording liquid onto a recording medium, the print head comprising at least one chamber for holding the recording liquid, and a recording medium. At least one nozzle for discharging liquid onto a medium, channel means for providing a liquid flow path between the chamber and the nozzle, and energy generation for introducing energy to the liquid contained in the channel Means,
Means for selectively energizing the energy generating means for periodically discharging the liquid through the nozzles on the recording medium, wherein the printing system comprises: At least partially conductive heat sink substrate for transferring heat away from the print head, wherein the substrate has a thin polymeric material coated on the deposited surface.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明は、ホーキンス他への米国
再発行特許第32,572号、ホーキンス他への米国特
許第5,010,355号、フィッシャー他への米国特
許第4,851,371号及び、バローラへの米国特許
第5,297,336号に開示された形式のサーマルイ
ンクジェットプリンタと共に説明され、これらの特許の
開示は参照することにより全て本明細書に組み込まれ
る。以下に示されるように、本発明は他のタイプの印刷
ヘッド構造においても有用であることは言うまでもな
い。これらの特許に開示されているように、サーマルイ
ンクジェット印刷ヘッドは、異方的にエッチングされた
チャンネルウエハをヒーターウェハに一括して整合させ
て接着した後、付着されたウエハを個々の印刷ヘッドに
分離するダイシング工程を経て製造する。次いで、印刷
ヘッドはヒートシンクに接着され、そのヒートシンクは
印刷ヘッドへ電気的接続を行うドーターボードに同様に
接着される。図1は、本発明の原理による耐インク被覆
によって保護されたヒートシンクを有する印刷ヘッドの
断面図を示す。印刷ヘッド10は、ヒータプレート12
に整列されて付着された異方的にエッチングされたチャ
ンネルプレート11を含む。印刷ヘッドを、以下の例で
説明する方法で両表面上に堆積された重合体被覆34で
被覆された亜鉛基板32を有するヒートシンク35に付
着する。さらに、駆動回路及び電源(図示せず)へ接続
する電極ワイヤボンド13を有するドーターボード20
をヒートシンク35上に、取り付ける。チャンネルプレ
ート11は、入口15として作用する開口端部と異方的
にエッチングされた複数のチャンネル16を備えた、貫
通してエッチングされたリザーバ14を有する。チャン
ネル16の端部は、ノズル面29を通って開口し、傾斜
端部21で終わる。チャンネルの開口端部は、ノズル8
として作用する。ヒータプレートは、加熱素子25のア
レイと、チャンネルプレートに面したヒータプレート1
2の表面上に形成されたアドレス電極22を有する。加
熱素子と電極は、絶縁層27の上に形成され、他の絶縁
層28によって不動態処理される。好適な実施態様にお
いては、厚いフィルム絶縁層18は、ヒータプレートと
チャンネルプレートの間に挿入された10ミクロン厚の
感光性のポリイミドである。層18は、加熱素子を露出
させるためにパターン化され硬化され、これによりそれ
らを分離したピット26内に配置し、リザーバ14とイ
ンクチャンネル16との間にインク流バイパスピット2
4を形成する。層18は電極付着端子31を露出させる
ためにもパターン化される。パターン化ステップに続い
て、層18は硬化される。したがって、インクは、矢印
23によって示されるように、チャンネル21の閉塞端
部の回りをリザーバ14からチャンネル16に向かって
流れる。端子31は、ドーターボード電極13にワイヤ
ボンド30によって接続される。異方的にエッチングさ
れたチャンネル16は、三角形断面の領域を有し、ノズ
ル面29においてノズルを囲む材料は、三角形状のノズ
ルの二つの側面上のシリコンと第3の側面上の厚いフィ
ルム層の材料層である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to U.S. Pat. No. Re. 32,572 to Hawkins et al., U.S. Pat. No. 5,010,355 to Hawkins et al., And U.S. Pat. 371 and a thermal ink jet printer of the type disclosed in U.S. Pat. No. 5,297,336 to Barolla, the disclosures of which are incorporated herein by reference in their entirety. It will be appreciated that the invention is useful in other types of printhead configurations, as will be shown below. As disclosed in these patents, thermal inkjet printheads align and bond anisotropically etched channel wafers to heater wafers and then apply the attached wafers to individual printheads. It is manufactured through a dicing process for separating. The printhead is then glued to a heatsink, which is likewise glued to a daughter board that makes electrical connections to the printhead. FIG. 1 shows a cross-sectional view of a printhead having a heat sink protected by an ink-resistant coating according to the principles of the present invention. The print head 10 includes a heater plate 12
Anisotropically etched channel plate 11 aligned and attached to the substrate. The print head is attached to a heat sink 35 having a zinc substrate 32 coated with a polymer coating 34 deposited on both surfaces in the manner described in the following examples. Further, a daughter board 20 having electrode wire bonds 13 for connection to a drive circuit and a power supply (not shown)
Is mounted on the heat sink 35. The channel plate 11 has a through-etched reservoir 14 with an open end serving as an inlet 15 and a plurality of anisotropically etched channels 16. The end of the channel 16 opens through the nozzle face 29 and ends at the inclined end 21. The open end of the channel is
Act as The heater plate comprises an array of heating elements 25 and a heater plate 1 facing the channel plate.
2 has an address electrode 22 formed on the surface thereof. The heating elements and electrodes are formed on the insulating layer 27 and are passivated by another insulating layer 28. In the preferred embodiment, the thick film insulation layer 18 is a 10 micron thick photosensitive polyimide interposed between the heater plate and the channel plate. Layer 18 is patterned and cured to expose the heating elements, thereby placing them in separate pits 26 and providing ink flow bypass pit 2 between reservoir 14 and ink channel 16.
4 is formed. Layer 18 is also patterned to expose electrode attachment terminals 31. Following the patterning step, layer 18 is cured. Thus, ink flows from the reservoir 14 toward the channel 16 around the closed end of the channel 21, as indicated by the arrow 23. The terminal 31 is connected to the daughter board electrode 13 by a wire bond 30. The anisotropically etched channel 16 has a triangular cross-sectional area, and the material surrounding the nozzle at the nozzle face 29 comprises silicon on the two sides of the triangular nozzle and a thick film layer on the third side. Material layer.

【0018】通常の印刷モードにあるとき、インクはヒ
ートシンク32に接触するが、保護がないとヒートシン
ク32はインクの腐食作用を受けることになる。しかし
ながら、本発明にしたがい、層18は耐インク被覆34
で保護されている。被覆34は、個々の印刷ヘッドを分
離するダイシングステップの後に形成される。インク
は、いくつかの方法でヒートシンクと接触する。すなわ
ち、(1)ヒートシンクと印刷ヘッドの前面は非常に接
近しているので、印刷中、インクは毛細管現象によって
ヒートシンク上に連続的に流れる。(2)維持モードの
ときワイパーブレードが印刷ヘッドの正面を通過して過
剰インクを取り除くので、除去されたインクがヒートシ
ンクの前面に広がり、親水性の液体溜りになる。(3)
チャンネルインク補給のために使用されるヒートシンク
を通るインク通路経由でヒートシンクと接触する。
In the normal printing mode, the ink contacts the heat sink 32, but without protection, the heat sink 32 is subject to the corrosive action of the ink. However, in accordance with the present invention, layer 18 has an ink resistant coating 34
Protected. The coating 34 is formed after a dicing step that separates the individual print heads. The ink contacts the heat sink in several ways. (1) Since the heat sink and the front surface of the print head are so close, during printing, the ink flows continuously on the heat sink by capillary action. (2) In the maintenance mode, the wiper blade passes over the front of the print head and removes excess ink, so that the removed ink spreads over the front of the heat sink and becomes a hydrophilic liquid pool. (3)
It contacts the heat sink via an ink passage through the heat sink used for channel ink replenishment.

【0019】ここで、本発明の特定の実施態様について
詳細に説明する。これらの例は例示のためのものであ
り、本発明は、これらの例に述べられた材料、条件、或
いは、処理パラメータに限定されるものではない。
A specific embodiment of the present invention will now be described in detail. These examples are for illustration, and the invention is not limited to the materials, conditions, or processing parameters set forth in these examples.

【0020】[0020]

【実施例】【Example】

例I 付着したチャンネルとヒータウエハを個々の印刷ヘッド
にダイスした後、印刷ヘッドを、発明のインク保護被覆
を有するヒートシンクに付着させる。第1の実施態様に
おいては、0.25インチ厚の亜鉛基板32の上に、電
気泳動的に堆積された8ミクロン厚のポリエーテルスル
ホン被覆34が形成された。この特定の実施態様につい
ては、ポリエーテルスルホン(ニュージャージー州バウ
ンドブルック、Amoco社製、Victrex 30
0P、5.68グラム)を120mLのN−メチルピロ
リドン(NMP)中に溶解させた。次いでこの非導電性
溶液を、陰極として作用するステンレス鋼製のビーカー
内の約706mLのアセトンに急速に添加し、磁気攪拌
した。NMPを含むVictrex 300Pは、アセ
トンに僅かしか溶けない。その結果、負に帯電されたミ
セルから成る混濁したコロイド状の乳濁液が形成され
た。コロイド状の粒子は、直径が約1270Åで、各粒
子は約39esuの電荷を帯びていた。これらの粒子の
平均的な電気泳動的移動度は、8.2x10−5cm/
ボルト・秒であると判定され、粒子のゼータ電位は−2
1.3mVのオーダーであった。これらの乳濁液は、7
日間程度安定していた。上記のコロイド状の分散物中の
ミセルは、構造の一部として非常に大きな割合[しばし
ば50%も]のNMPを含んでいた。
Example I After dicing the deposited channels and heater wafers into individual printheads, the printheads are deposited on a heat sink with the inventive ink protective coating. In a first embodiment, an electrophoretically deposited 8 micron thick polyethersulfone coating 34 was formed on a 0.25 inch thick zinc substrate 32. For this particular embodiment, see Polyethersulfone (Amoco, Boundbrook, NJ, Victrex 30).
0P, 5.68 grams) was dissolved in 120 mL of N-methylpyrrolidone (NMP). This non-conductive solution was then rapidly added to about 706 mL of acetone in a stainless steel beaker acting as a cathode and magnetically stirred. Victrex 300P with NMP is only slightly soluble in acetone. The result was a cloudy colloidal emulsion consisting of negatively charged micelles. The colloidal particles had a diameter of about 1270 ° and each particle had a charge of about 39 esu. The average electrophoretic mobility of these particles is 8.2 × 10 −5 cm /
And the zeta potential of the particles is -2.
It was of the order of 1.3 mV. These emulsions contain 7
It was stable for about a day. The micelles in the colloidal dispersion described above contained a very large proportion (often as much as 50%) of NMP as part of the structure.

【0021】負に帯電されたミセルは、約50ボルトの
印加された電界の影響の下で、陽極(基板32)上に移
動し堆積する。印加された電界の下で通過するクーロン
量を測定することによって被覆の厚さを制御し、8から
9ミクロン厚さを有する、厳密に均一な被覆を得た。次
いで、基板を槽から引き出し、アセトンが蒸発するのに
足る時間だけ風乾した。その後、被覆を十分に硬化させ
るために、基板を、150℃の炉で16時間に渡って徐
々に加熱した。その後、ヒートシンクを、インクに浸
し、長期間50℃の炉内に放置した。次いで、ヒータを
インク槽から定期的に引き出し、脱イオン水の流水で洗
浄して部品からインクを取り除き、次いで、インクによ
る被覆上の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検査し
た。ポリエーテルスルホン被覆34を(Victrex
300P)を、7.5重量パーセントのBASF B
asacid Black X−34染料、10.5重
量パーセントのスルホラン、15重量パーセントのイミ
ダゾール、1重量パーセントのイミダゾール塩酸塩、及
び、66重量パーセントの水を含むアルカリインク内
で、50°Cで10日間試験した。この焼成期間を経て
も、被覆はインクによる影響を全く受けていなかった。
次いで、印刷ヘッド10を、シリコーンゴムをドープし
たエポキシ樹脂でヒートシンク30に付着させ、ドータ
ーボードを慣習的な方法でヒートシンク表面上に取り付
けた。
The negatively charged micelles migrate and deposit on the anode (substrate 32) under the influence of an applied electric field of about 50 volts. The thickness of the coating was controlled by measuring the amount of Coulomb passing under the applied electric field, resulting in a strictly uniform coating having a thickness of 8 to 9 microns. The substrate was then pulled out of the bath and air-dried for a time sufficient for the acetone to evaporate. Thereafter, the substrate was gradually heated in a 150 ° C. oven for 16 hours to fully cure the coating. Thereafter, the heat sink was immersed in the ink and left in a furnace at 50 ° C. for a long time. The heater was then pulled out of the ink reservoir periodically, washed with running deionized water to remove the ink from the parts, and then carefully examined under a microscope for evidence of erosion on the coating by the ink. Polyethersulfone coating 34 (Victrex
300P) with 7.5 weight percent of BASF B
Asacid Black X-34 dye, tested at 50 ° C for 10 days in an alkaline ink containing 10.5 weight percent sulfolane, 15 weight percent imidazole, 1 weight percent imidazole hydrochloride, and 66 weight percent water. did. After this firing period, the coating was not affected by the ink at all.
The print head 10 was then adhered to the heat sink 30 with an epoxy resin doped with silicone rubber, and the daughter board was mounted on the heat sink surface in a conventional manner.

【0022】例II 別の実施態様においては、分散物は熱伝導性の充填材を
含んで生成され、特に、1から50重量%のカーボンブ
ラックと10重量%のRegal 330が使用され
た。3〜10ミクロン厚のポリエーテルスルホン層が、
層34の上に形成された。この層は、例Iにおいて形成
された層よりも完璧に伝導性であり、ヒートシンクの効
率を増加させた。ダイヤモンド粉や雲母粉のような熱伝
導性充填剤をカーボンブラックの代わりに使用してもよ
い。鉄や銅の酸化物のような金属酸化物の使用は、アル
カリ性のインクで侵食されるという理由で除外した。
Example II In another embodiment, the dispersion was formed with a thermally conductive filler, in particular, 1 to 50% by weight of carbon black and 10% by weight of Regal 330 were used. A 3 to 10 micron thick polyethersulfone layer
Formed on layer 34. This layer was more completely conductive than the layer formed in Example I, increasing the efficiency of the heat sink. A thermally conductive filler such as diamond powder or mica powder may be used instead of carbon black. The use of metal oxides, such as iron and copper oxides, was excluded because they were eroded by alkaline inks.

【0023】ヒートシンクを耐インク被覆で覆うことの
利点は、上述した構造だけに限定されるものではなく、
インク腐食作用からヒートシンクを保護するために少な
くとも部分的に金属製であるヒートシンクを利用するあ
らゆる印刷ヘッドにおいても同様に有用である。
The advantage of covering the heat sink with an ink-resistant coating is not limited to the above-described structure.
It is equally useful in any printhead that utilizes a heat sink that is at least partially made of metal to protect the heat sink from the effects of ink corrosion.

【0024】例III 付着したチャンネルとヒーターウエハを個々の印刷ヘッ
ドにダイシングした後、印刷ヘッドを本発明のインク保
護被覆を有するヒートシンクに付着させる。0.25イ
ンチ厚の亜鉛基板の32の上には、電気泳動的に堆積さ
れた。0.5ミル厚のポリアミド−イミド被覆34が形
成された。例えば、その内容が参考としてここ組み込ま
れる米国特許第4,533,448号、第4,425,
467号、及び第4,425,474号に開示されてい
るように、導電性基板の上に重合体被覆を電気泳動的に
堆積することは、一般に知られている。この特定の実施
態様では、N−メチルピロリジノン(Amoco社製、
A1−830、11.24グラム)中の33固体%のポ
リアミド−イミド溶液を、76.43グラムのN−メチ
ルピロリジノンに溶解し、次いで、陰極として作用する
ステンレス鋼製のビーカー中のアセトニトリル(286
グラム)に添加して磁気攪拌した。コロイド状の乳濁液
が形成された。亜鉛ヒートシンクを、乳濁液に浸し、次
いで25ボルトの電界を10秒間印加して(陽極とし
て)正に荷電すると、樹脂フィルムの被覆が生じた。風
乾後、ポリアミド−イミドで被覆されたヒートシンクを
炉内で、50℃で15分間、100℃で15分間、15
0℃で15分間、200℃で15分間、250℃で15
分間加熱し、0.5ミル厚のフィルムを硬化硬化させ
た。その後、ヒートシンクをインクに浸し、長期間50
℃の炉内に放置した。次いで、ヒータをインク槽から定
期的に引き出し、脱イオン水の自由流の中で洗浄して部
品からインクを取り除き、次いで、インクによる被覆上
の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検査した。ポリ
アミド−イミド被覆34を、例Iで述べたタイプのイン
クの中でこのようにして50℃で10日間試験した。こ
の期間を経た後、被覆はインクによる影響を全く受けて
いなかった。次いで印刷ヘッド10を、シリコーンゴム
がドープされたエポキシを用いてヒートシンク30に付
着させ、ドーターボードを慣習的な方法でヒートシンク
表面上に取り付けた。
EXAMPLE III After dicing the deposited channels and heater wafers into individual printheads, the printheads are applied to a heat sink having the ink protective coating of the present invention. Electrodeposited electrophoretically on 32 of a 0.25 inch thick zinc substrate. A 0.5 mil thick polyamide-imide coating 34 was formed. For example, U.S. Patent Nos. 4,533,448 and 4,425, the contents of which are incorporated herein by reference.
It is generally known to electrophoretically deposit a polymer coating on a conductive substrate, as disclosed in U.S. Pat. No. 4,467,467 and 4,425,474. In this particular embodiment, N-methylpyrrolidinone (Amoco,
A1-830, 11.24 grams) of a 33% solids polyamide-imide solution in 76.43 grams of N-methylpyrrolidinone, then acetonitrile (286) in a stainless steel beaker acting as a cathode.
G) and magnetically stirred. A colloidal emulsion formed. The zinc heat sink was immersed in the emulsion and then positively charged (as an anode) by applying an electric field of 25 volts for 10 seconds, resulting in coating of the resin film. After air drying, the heat sink coated with polyamide-imide was placed in a furnace at 50 ° C. for 15 minutes, at 100 ° C. for 15 minutes,
15 minutes at 0 ° C., 15 minutes at 200 ° C., 15 minutes at 250 ° C.
Heated for 0.5 minutes to cure the 0.5 mil thick film. Then, immerse the heat sink in the ink for 50 hours.
It was left in a furnace at ℃. The heater was then periodically withdrawn from the ink reservoir and washed in a free stream of deionized water to remove the ink from the parts, and then carefully examined under a microscope for evidence of erosion on the coating by the ink. The polyamide-imide coating 34 was thus tested in an ink of the type described in Example I at 50 ° C. for 10 days. After this period, the coating had not been affected by the ink at all. The print head 10 was then attached to the heat sink 30 using silicone rubber-doped epoxy and the daughter board was mounted on the heat sink surface in a conventional manner.

【0025】例IV 付着したチャンネルとヒーターウエハを個々の印刷ヘッ
ドにダイシングした後、印刷ヘッドを、本発明のインク
保護被覆を有するヒートシンクに付着させる。0.25
インチ厚の亜鉛基板32の上には、電気泳動的に堆積さ
れたエポキシ樹脂の10ミクロン厚の被覆34が形成さ
れた。この特定の実施態様では、エポキシ樹脂(テキサ
ス州ヒューストン、 Shell Chemical社
製、 Epon 1009、 2グラム)、トリエチレ
ンテトラミン(ウィスコンシン州ミルウォーキー、 A
ldrich Chemical Co.製、2グラ
ム)、及び、シクロヘキサノン(40mL)を85℃で
4時間加熱したところ、溶液は赤くなった。さらに40
mLのシクロヘキサノンを添加し、溶液を25℃まで冷
却させた。次いで、その結果生じた溶液を、陰極として
作用するステンレス鋼製のビーカー内のメチルイソブチ
ルケトン(280mL)に添加し、磁気攪拌した。この
ようにしてコロイド状の乳濁液を形成した。さらに56
0mLのシクロヘキサノンを添加した。亜鉛ヒートシン
クを、乳濁液に浸し、次いで25ボルトの電界を10秒
間印加して(陽極として)正に荷電すると、樹脂フィル
ムの被覆が生じた。風乾後、エポキシ樹脂で被覆された
ヒートシンクを炉内で、50℃で15分間、100℃で
15分間、150℃で15分間加熱し、10ミクロン厚
のフィルムを硬化させた。その後、ヒートシンクをイン
クに浸し、長期間50℃の炉内に放置した。次いで、ヒ
ータをインク槽から定期的に引き出し、脱イオン水の自
由流で洗って部品からインクを取り除き、次いでインク
による被覆上の侵食の証拠について顕微鏡で注意深く検
査した。エポキシ樹脂被覆34を、例Iで説明したタイ
プのインクの中でこのようにして50℃で10日間試験
した。この期間の後、被覆はインクによる影響を全く受
けていなかった。次いで印刷ヘッド10を、シリコーン
ゴムがドープされたエポキシを用いてヒートシンク30
に付着させ、ドーターボードを慣習的な方法でヒートシ
ンク表面上に取り付けた。
EXAMPLE IV After dicing the deposited channels and heater wafers into individual printheads, the printheads are deposited on a heat sink having the ink protective coating of the present invention. 0.25
A 10 micron thick coating 34 of an electrophoretically deposited epoxy resin was formed on an inch thick zinc substrate 32. In this particular embodiment, an epoxy resin (Shell Chemical, Houston, Tex., Epon 1009, 2 grams), triethylenetetramine (Milwaukee, Wis., A
ldrich Chemical Co. And 2 g) and cyclohexanone (40 mL) were heated at 85 ° C. for 4 hours and the solution turned red. Further 40
mL of cyclohexanone was added and the solution was allowed to cool to 25 ° C. The resulting solution was then added to methyl isobutyl ketone (280 mL) in a stainless steel beaker acting as a cathode and magnetically stirred. Thus, a colloidal emulsion was formed. 56 more
0 mL of cyclohexanone was added. The zinc heat sink was immersed in the emulsion and then positively charged (as an anode) by applying an electric field of 25 volts for 10 seconds, resulting in coating of the resin film. After air drying, the heat sink coated with the epoxy resin was heated in a furnace at 50 ° C. for 15 minutes, at 100 ° C. for 15 minutes, and at 150 ° C. for 15 minutes to cure a 10-micron thick film. Thereafter, the heat sink was immersed in the ink and left in a furnace at 50 ° C. for a long time. The heater was then withdrawn from the ink reservoir periodically, washed with a free stream of deionized water to remove the ink from the parts, and then carefully examined under a microscope for evidence of erosion on the coating by the ink. Epoxy resin coating 34 was thus tested in an ink of the type described in Example I at 50 ° C. for 10 days. After this period, the coating had not been affected by the ink at all. The print head 10 is then mounted on a heat sink 30 using epoxy doped with silicone rubber.
And the daughter board was mounted on the heat sink surface in a conventional manner.

【0026】例V Victrex(登録商標)ポリ(エーテルスルホン)
(デラウェア州ウィリントン、ICI America
s Inc.製、Grade300P)を、一般に承認
されたものとして使用してクロロメチル化し、4.5の
繰り返しユニット毎に一つのクロロメチル基を備えた、
以下の構造を有する重合体を生成した。
Example V Victorex® poly (ether sulfone)
(ICI America, Willington, Del.)
s Inc. Grade 300P) was used as a generally accepted product and chloromethylated, with one chloromethyl group per 4.5 repeating units.
A polymer having the following structure was produced.

【0027】[0027]

【化1】 コンデンサ、機械式攪拌器、及び、アルゴン取り入れ口
を備えた500mL、3ネックの丸底フラスコを、シリ
コーン油の槽内に置いた。ジメトキシメタン(45m
L)とメタノール(1.25mL)の混合物にアセチル
塩化物(35.3グラム)を加えてメチルアセタート中
にクロロメチルエーテルを溶かした溶液を生成した。こ
の溶液を、150mLの1,1,2,2−テトラクロロ
エタンで希釈し、次いでスズの四塩化物(0.3mL)
を注射器を用いて添加した。50℃の油槽温度までこの
溶液を加熱した後、ポリ(エーテルスルホン)(10グ
ラム)を125mLの1,1,2,2−テトラクロロエ
タンに溶かした溶液を急速に添加した。110℃に設定
された油槽温度で反応混合物を、加熱して還流させた。
加熱は16時間続けられ、次いでこの反応混合物を25
℃まで冷却させた。次いで、反応混合物をメタノール
(1ガロン)に添加し、ワーリングブレンダを使用して
重合体を沈殿させた。次いでその重合体を濾過し、真空
乾燥した。結果として生じた重合体(10グラム)は、
1H NMR分光技術を使用して同定したところ、4.
5の繰り返しユニット毎に、一つのクロロメチル基を有
していた。
Embedded image A 500 mL, 3-neck round bottom flask equipped with a condenser, mechanical stirrer, and argon inlet was placed in a silicone oil bath. Dimethoxymethane (45m
L) and methanol (1.25 mL) were added to acetyl chloride (35.3 grams) to produce a solution of chloromethyl ether in methyl acetate. The solution is diluted with 150 mL of 1,1,2,2-tetrachloroethane and then tin tetrachloride (0.3 mL)
Was added using a syringe. After heating the solution to an oil bath temperature of 50 ° C., a solution of poly (ether sulfone) (10 grams) in 125 mL of 1,1,2,2-tetrachloroethane was added rapidly. The reaction mixture was heated to reflux at an oil bath temperature set at 110 ° C.
Heating is continued for 16 hours, then the reaction mixture is
Allowed to cool to ° C. The reaction mixture was then added to methanol (1 gallon) and the polymer was precipitated using a Waring blender. The polymer was then filtered and dried under vacuum. The resulting polymer (10 grams)
3. Identified using 1H NMR spectroscopy technique;
Every 5 repeating units had one chloromethyl group.

【0028】例VI 86グラムのN−メチルピロリジノンに4グラムの重合
体を溶解した溶液を504mLのアセトンに磁気攪拌し
ながら添加して、クロロメチル化ポリスルホン(例Vで
説明したように用意した)のコロイド状の乳濁液から成
る電着槽を生成する。乳濁液を、陰極になる400mL
のステンレス鋼のビーカーへ移した。亜鉛ヒートシンク
を、被覆槽に浸し、陽極(作用片)として使用した。直
流100ボルトを電極に荷電すると、電流は30秒で初
期値の8ミリアンペアから1ミリアンペアへ低下した。
重合体で被覆されたヒートシンクを、槽から取り出し、
150℃で30分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に
浸し、30秒間、直流100ボルトで荷電したところ、
電流は1ミリアンペアから0.01ミリアンペアまで低
下した。次いで、被覆されたヒートシンクを、150℃
で30分間加熱した。被覆されたヒートシンクを再度電
気泳動槽に浸し、直流100ボルトに30秒間付勢し
た。被覆片を槽から取り出し、150℃で16時間加熱
した。ヒートシンクは、インクジェットの設計に要求さ
れる入り込んだ形状や割れ目を覆う架橋ポリ(エーテル
スルホン)のピンホールのない10ミクロンの被覆を有
していた。亜鉛ヒートシンクをクロロメチル基なしのポ
リ(エーテルスルホン)の電着乳濁液を用いて繰り返し
電着させると、電着膜は焼きひびが入って割れ、修復す
るのは困難であった。クロロメチル基を有する電着され
たポリ(エーテルスルホン)は、メチレン架橋の形成
と、150℃での加熱による塩化水素酸の損失によって
硬化した。ポリ(エーテルスルホン)フィルムの架橋に
より、ひび割れが防止され、電着を反復して行えるよう
になる。
Example VI Chloromethylated polysulfone (prepared as described in Example V) was added to a solution of 4 grams of polymer in 86 grams of N-methylpyrrolidinone in 504 mL of acetone with magnetic stirring. To produce an electrodeposition bath consisting of a colloidal emulsion of 400 mL of the emulsion to be the cathode
Transferred to a stainless steel beaker. A zinc heat sink was immersed in the coating bath and used as the anode (working piece). When the electrodes were charged with 100 volts DC, the current dropped from an initial value of 8 mA to 1 mA in 30 seconds.
Remove the polymer-coated heat sink from the bath,
Heated at 150 ° C. for 30 minutes. When the heat sink was immersed in the tank again and charged with 100 VDC for 30 seconds,
The current dropped from 1 mA to 0.01 mA. The coated heat sink was then heated to 150 ° C.
For 30 minutes. The coated heat sink was immersed again in the electrophoresis bath and energized for 30 seconds to 100 VDC. The coated piece was taken out of the bath and heated at 150 ° C. for 16 hours. The heat sink had a 10 micron pin-hole free cross-linked poly (ether sulfone) pinhole covering the entangled shapes and fissures required for ink jet design. When a zinc heat sink was repeatedly electrodeposited using an electrodeposition emulsion of poly (ether sulfone) without chloromethyl groups, the electrodeposited film cracked due to burning and was difficult to repair. The electrodeposited poly (ether sulfone) with chloromethyl groups was cured by the formation of methylene bridges and the loss of hydrochloric acid upon heating at 150 ° C. Crosslinking of the poly (ether sulfone) film prevents cracking and allows for repeated electrodeposition.

【0029】例VII バレット(Barrett)トラップ、コンデンサ、機
械式攪拌器、アルゴン取り入れ口、及び、ストッパを備
えた1リットル用、3−ネックの1リットル用丸底フラ
スコを、シリコーン油槽内に置いた。4,4’−ジクロ
ロベンゾフェノン(Aldrich社製、50グラ
ム)、ビスフェノールA(Aldrich社製、48.
96グラム)、カリウム炭酸塩(65.56グラム)、
無水N,N−ジメチルアセトアミド(300mL)、及
びトルエン(55mL)をフラスコに加え絶えず攪拌し
ながら175℃(油槽設定温度)まで加熱した。48時
間後に、反応混合物を濾過し、メタノール(2ガロン)
の中へ沈殿させ、水(1ガロン)、次いでメタノール
(1ガロン)で洗浄した。重合体をろ過し、真空乾燥し
て、77.4グラムの重合体を回収した。コンデンサ、
機械式攪拌機及びアルゴン取り入れ口を備えた500−
mLの3ネック丸底フラスコをシリコーン油槽内に置い
た。メチルアセタートとクロロメチルエーテルの溶液
を、ジメトキシメタン(45mL)とメタノール(1.
25mL)の混合物にアセチル塩化物(35.3グラ
ム)を添加することによって生成した。その溶液を15
0mLの1,1,2,2−テトラクロロエタンで希釈
し、次いで、注射器でスズの四塩化物(0.3mL)を
添加した。溶液を50℃の油槽温度まで加熱した後、1
25mLの1,1,2,2−テトラクロロエタン中にポ
リ(アリーレンエーテルケトン)(10グラム)を含む
溶液を急速に添加した。反応混合物を、110℃の油槽
温度設定で加熱し、還流させた。加熱は16時間続けら
れ、次いで、反応混合物を25℃まで冷却させた。次い
で、ワーリング(Waring)ブレンダを使用して反
応混合物を、メタノール(1ガロン)に添加して重合体
を沈殿させた後、濾過し、真空乾燥した。結果として生
じた重合体(10グラム)は、1H NMR分光測定法
を使用して測定したところ、繰り返しユニット毎に1.
5のクロロメチル基を有していた。ゲル浸透クロマトグ
ラフィーを使用して測定したところ重合体は、Mn 1
2,000、Mpeak 26,000、Mw 41,
000、及び、Mz 97,000を有していた。重合
体は、次の構造を有していた。
Example VII A 1 liter, 3-neck, 1 liter round bottom flask equipped with a Barrett trap, condenser, mechanical stirrer, argon inlet, and stopper was placed in a silicone oil bath. . 4,4′-dichlorobenzophenone (manufactured by Aldrich, 50 grams), bisphenol A (manufactured by Aldrich, 48.
96 grams), potassium carbonate (65.56 grams),
Anhydrous N, N-dimethylacetamide (300 mL) and toluene (55 mL) were added to the flask and heated to 175 ° C. (oil bath set temperature) with constant stirring. After 48 hours, the reaction mixture was filtered and methanol (2 gallons)
And washed with water (1 gallon) followed by methanol (1 gallon). The polymer was filtered and dried under vacuum to recover 77.4 grams of polymer. Capacitors,
500- with mechanical stirrer and argon inlet
An mL 3-neck round bottom flask was placed in the silicone oil bath. A solution of methyl acetate and chloromethyl ether was diluted with dimethoxymethane (45 mL) and methanol (1.
(25 mL) mixture was added by adding acetyl chloride (35.3 grams). 15
Dilute with 0 mL of 1,1,2,2-tetrachloroethane, then add tin tetrachloride (0.3 mL) via syringe. After heating the solution to an oil bath temperature of 50 ° C.,
A solution of poly (arylene ether ketone) (10 grams) in 25 mL of 1,1,2,2-tetrachloroethane was added rapidly. The reaction mixture was heated to reflux at an oil bath temperature setting of 110 ° C. Heating was continued for 16 hours, then the reaction mixture was allowed to cool to 25 ° C. The reaction mixture was then added to methanol (1 gallon) using a Waring blender to precipitate the polymer, then filtered and dried under vacuum. The resulting polymer (10 grams) was measured using 1H NMR spectroscopy, and was measured for 1 unit per repeat unit.
It had 5 chloromethyl groups. The polymer was found to have Mn 1 as determined using gel permeation chromatography.
2,000, Mpeak 26,000, Mw 41,
000 and Mz 97,000. The polymer had the following structure.

【0030】[0030]

【化2】 例VIII クロロメチル化ポリ(アリーレンエーテルケトン)(例
VIIで説明したように用意した)のコロイド状の乳濁
液から成る電着槽は、86グラムのN−メチルピロリジ
ノン中に4グラムの重合体を含む溶液を、磁気攪拌しな
がら504mLのアセトンに添加することによって生成
した。この乳濁液を、陽極になる400mLのステンレ
ス鋼製のビーカーに移した。亜鉛ヒートシンクを、被覆
槽に浸し、陰極(作用片)として使用した。電極に直流
100ボルトを印加すると、電流は1分間にわたって4
0ミリアンペアの初期値から10ミリアンペアに低下し
た。重合体被覆されたヒートシンクを槽から取り出し、
150℃で30分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に
浸し、直流100ボルトを60秒間印加した。その間、
電流は10ミリアンペアから1ミリアンペアに低下し
た。次いで、被覆されたヒートシンクを150℃で30
分間加熱した。再度、被覆されたヒートシンクを電気泳
動槽に浸し、60秒間直流100ボルトに付勢した。被
覆片を槽から取り出し、150℃で16時間加熱した。
ヒートシンクは、インクジェットの設計によって要求さ
れる入り込んだ形状や割れ目を覆う、ピンホールのない
架橋ポリ(アリーレンエーテルケトン)の8ミクロンの
被覆を有していた。クロロメチル基を有する電着された
ポリ(アリーレンエーテルケトン)は、メチレン架橋の
形成と、150℃での加熱による塩化水素酸の損失によ
って硬化した。ポリ(アリーレンエーテルケトン)フィ
ルムの架橋はひび割れを防止し、電着を反復して行うこ
とを可能にする。
Embedded image Example VIII An electrodeposition bath consisting of a colloidal emulsion of chloromethylated poly (arylene ether ketone) (prepared as described in Example VII) contains 4 grams of polymer in 86 grams of N-methylpyrrolidinone. Was prepared by adding to 504 mL acetone with magnetic stirring. This emulsion was transferred to a 400 mL stainless steel beaker that served as the anode. A zinc heat sink was immersed in the coating bath and used as a cathode (working piece). When 100 VDC is applied to the electrodes, the current is 4
It dropped from an initial value of 0 mA to 10 mA. Remove the polymer-coated heat sink from the bath,
Heated at 150 ° C. for 30 minutes. The heat sink was immersed again in the bath, and 100 VDC was applied for 60 seconds. in the meantime,
The current dropped from 10 mA to 1 mA. The coated heat sink was then heated at 150 ° C. for 30 minutes.
Heated for minutes. Again, the coated heat sink was immersed in the electrophoresis bath and energized to 100 VDC for 60 seconds. The coated piece was taken out of the bath and heated at 150 ° C. for 16 hours.
The heat sink had an 8 micron coating of pinhole-free crosslinked poly (arylene ether ketone) covering the entangled features and cracks required by the ink jet design. Electrodeposited poly (arylene ether ketone) with chloromethyl groups was cured by the formation of methylene bridges and loss of hydrochloric acid upon heating at 150 ° C. Crosslinking of the poly (arylene ether ketone) film prevents cracking and allows repeated electrodeposition.

【0031】例IX 本発明は、他のタイプの金属基板のインク腐食を防止す
るためにも使用できる。一例として、ニッケル−銅(合
金42)基板をクロロメチル化ポリ(アリーレンエーテ
ルケトン)とクロロメチル化ポリ(エーテルスルホン)
で電気泳動的に被覆した。合金42の部品を、0.1重
量パーセント固体で調製したZ6020、Z6030、
Z6040、または、Z6076(Dow Corni
ngが市販している)から成る粘着助触媒の溶液に浸
し、次いで、100℃で10分間加熱した。クロロメチ
ル化ポリ(アリーレンエーテルケトン)を用いて例VI
IIで説明したようにして調製した電着槽内に浸した合
金42の部品から1〜3センチメートル離れたところ
に、二つのアルミニウム電極を設置した。合金42部品
の陰極電着の場合、50〜100ボルトの定電圧で十分
であった。直流80ボルトを90秒印加すると電着され
たフィルムが得られ、250℃で2時間硬化させた後の
このフィルムの厚さは10ミクロンであった。電流は、
電着プロセスの間、60ミリアンペアから20ミリアン
ペアまで減少した。粘着助触媒を使用しない場合の電着
フィルムは、260℃で2時間の熱エージングで合金4
2を接着することができなかった。合金42の部品を、
例VIで説明したようにして調製したクロロメチル化ポ
リ(エーテルスルホン)槽で同様に電着した。合金42
の部品の陽極電着は、作用片から1〜3センチメートル
離れた平行な電極(陰極)を用いて行なった。直流10
0ボルトで90秒以内に20のミクロン厚のフィルムが
得られた。フィルムは、被覆槽から引き出された後に、
150℃で1時間加熱された。電着されたフィルムは、
ひびがなく、pH10のインクに対して腐食耐性があっ
た。
EXAMPLE IX The present invention can also be used to prevent ink corrosion of other types of metal substrates. As an example, a nickel-copper (alloy 42) substrate is made of chloromethylated poly (arylene ether ketone) and chloromethylated poly (ether sulfone).
And electrophoretically coated. Alloy 60 parts were prepared at 0.1 weight percent solids, Z6020, Z6030,
Z6040 or Z6076 (Dow Corni
ng is commercially available) and then heated at 100 ° C. for 10 minutes. Example VI Using Chloromethylated Poly (arylene ether ketone)
Two aluminum electrodes were placed 1 to 3 cm away from the alloy 42 part immersed in the electrodeposition bath prepared as described in II. For cathodic electrodeposition of Alloy 42 parts, a constant voltage of 50-100 volts was sufficient. Application of 80 volts DC for 90 seconds resulted in an electrodeposited film, which after curing at 250 ° C. for 2 hours, had a thickness of 10 microns. The current is
During the electrodeposition process, it was reduced from 60 mA to 20 mA. The electrodeposited film without the use of the co-catalyst was obtained by heat aging at 260 ° C. for 2 hours.
2 could not be glued. Alloy 42 parts
Electrodeposition was similarly performed in a chloromethylated poly (ether sulfone) bath prepared as described in Example VI. Alloy 42
The anodic electrodeposition of the component was performed using a parallel electrode (cathode) 1 to 3 cm away from the working piece. DC 10
A 20 micron thick film was obtained within 90 seconds at 0 volts. After the film is pulled out of the coating tank,
Heated at 150 ° C. for 1 hour. The electrodeposited film
No cracks and corrosion resistance to pH 10 ink.

【0032】例X 繰り返しユニットにつき1.5のクロロメチル基を有す
るポリ(アリーレンエーテルケトン)(例VIIIで説
明したようにして作られた10グラム)を含むN−メチ
ルピロリドン(71mL)をアクリル酸ナトリウム
(5.71グラム)と1週間攪拌した。反応混合物を遠
心分離機にかけ、上澄みを、重合体を沈殿させるために
ワーリング(Waring)ブレンダを使用してメタノ
ール(3リットル)に添加し、重合体を濾過し、この重
合体を水(1リットル)、次いでメタノール(1リット
ル)で洗浄した。繰り返しユニットにつき0.75のア
クリル酸エステル基及び0.75のクロロメチル基を有
する真空乾燥された重合体は、以下の構造を有してい
た。
EXAMPLE X N-methylpyrrolidone (71 mL) containing poly (arylene ether ketone) having 1.5 chloromethyl groups per repeat unit (10 grams made as described in Example VIII) was converted to acrylic acid Stirred with sodium (5.71 grams) for one week. The reaction mixture is centrifuged, the supernatant is added to methanol (3 liters) using a Waring blender to precipitate the polymer, the polymer is filtered and the polymer is washed with water (1 liter). ) And then washed with methanol (1 liter). The vacuum dried polymer having 0.75 acrylate groups and 0.75 chloromethyl groups per repeat unit had the following structure:

【0033】[0033]

【化3】 例XI (例Xで説明したようにして調製した)アクリロイル化
−クロロメチル化ポリ(アリーレンエーテルケトン)の
コロイド状の乳濁液から成る電着槽は、4グラムの重合
体を含む86グラムのN−メチルピロリジノン中の溶液
を磁気攪拌しながら504mLのアセトンに添加して生
成した。乳濁液を、陽極になる400mLのステンレス
鋼のビーカーに移した。亜鉛ヒートシンクを被覆槽に浸
し、陰極(作用片)として使用した。電極を直流100
ボルトに荷電すると、電流は1分間にわたり約40ミリ
アンペアの初期値から約10ミリアンペアに低下した。
重合体被覆されたヒートシンクを槽から取り出し、15
0℃で30分間加熱した。ヒートシンクを再び槽に浸
し、60秒間直流100ボルトで荷電すると、電流は1
0ミリアンペアから1ミリアンペアに低下した。次い
で、被覆されたヒートシンクを150℃で30分間加熱
した。再度、被覆されたヒートシンクを電気泳動槽に浸
し、直流100ボルトで60秒間付勢し、槽から取り出
し、150℃で30分間加熱した。直流100ボルトで
の電着プロセスをさらにもう一度1分間実施し、被覆さ
れた作用片を150℃で30分加熱した。直流100ボ
ルトでの第5回目の最後の電着を60秒間実行した。被
覆された断片はを槽から取り出し、150℃で16時間
加熱した。ヒートシンクは、インクジェットの設計によ
って要求される入り込んだ形状や割れ目を覆う、ピンホ
ールのない架橋ポリ(アリーレンエーテルケトン)の8
ミクロンの被覆を有していた。亜鉛基板上の被覆の全て
のピンホール欠陥を除去するために合計5つの電着が必
要であった。アクリル酸エステル基の電気的な重合化に
由来すると思われる重合体の架橋が、電着の間に発生し
た。さらに樹脂の架橋が熱硬化期間中に発生した。
Embedded image Example XI An electrodeposition bath consisting of a colloidal emulsion of acryloylated-chloromethylated poly (arylene ether ketone) (prepared as described in Example X) was prepared using 86 grams of 4 grams of polymer. A solution in N-methylpyrrolidinone was added to 504 mL of acetone with magnetic stirring to form. The emulsion was transferred to a 400 mL stainless steel beaker that served as the anode. A zinc heat sink was immersed in the coating bath and used as a cathode (working piece). 100 DC electrodes
Upon charging the volts, the current dropped from an initial value of about 40 mA to about 10 mA over one minute.
The polymer coated heat sink was removed from the bath and
Heat at 0 ° C. for 30 minutes. When the heat sink is immersed in the bath again and charged with 100 VDC for 60 seconds, the current becomes 1
It dropped from 0 mA to 1 mA. The coated heat sink was then heated at 150 ° C. for 30 minutes. Again, the coated heat sink was immersed in the electrophoresis bath, energized with 100 VDC for 60 seconds, removed from the bath, and heated at 150 ° C. for 30 minutes. The electrodeposition process at 100 VDC was performed once more for another minute and the coated working piece was heated at 150 ° C. for 30 minutes. A fifth and final electrodeposition at 100 VDC was performed for 60 seconds. The coated pieces were removed from the bath and heated at 150 ° C. for 16 hours. The heat sink is a pinhole-free, cross-linked poly (arylene ether ketone) 8 that covers the entangled shapes and fissures required by the inkjet design.
It had a micron coating. A total of five electrodepositions were required to remove all pinhole defects in the coating on the zinc substrate. Crosslinking of the polymer, which may have resulted from the electrical polymerization of the acrylate groups, occurred during the electrodeposition. Further crosslinking of the resin occurred during the thermosetting period.

【0034】ここに開示した実施態様は好適なものであ
るが、各種の代替案、修正案、その変形或いは改良を当
業者により行い得ることは、この教示から理解されるで
あろう。適当な重合体を、ポリスルホン、ポリアミド、
ポリイミド、ポリアミド−イミド、エポキシ樹脂、ポリ
テーテルイミド、ポリアリーレンエーテルケトン、クロ
ロメチル化ポリアリーレンエーテルケトン、アクリロイ
ル化ポリアリーレンエーテルケトン、及び、クロロメソ
ール化ポリエーテルスルホン、及び、アクリロイル化ポ
リエーテルスルホン、ポリスチレン、及び、これらの混
合物からなるグループから選択された他の重合体で置換
することができる。
While the embodiments disclosed herein are preferred, it will be understood from this teaching that various alternatives, modifications, variations and improvements may be made by those skilled in the art. Suitable polymers include polysulfone, polyamide,
Polyimide, polyamide-imide, epoxy resin, polyterimide, polyarylene ether ketone, chloromethylated polyarylene ether ketone, acryloylated polyarylene ether ketone, and chlorometholated polyethersulfone, and acryloylated polyethersulfone, polystyrene And other polymers selected from the group consisting of these mixtures.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 サーマルインクジェットプリンタの拡大断面
図であり、ヒートシンク表面上に電気泳動的に形成され
た耐インク性重合体被覆層を有するヒートシンクを示
す。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a thermal ink jet printer showing a heat sink having an ink resistant polymer coating layer electrophoretically formed on the heat sink surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

8 ノズル 10 印刷ヘッド 11 チャンネルプレート 12 ヒータプレート 13 電極ワイヤボンド 14 リザーバ 15 入口 16 チャンネル 18 絶縁層 20 ドーターボード 21 傾斜端部 22 アドレス電極 23 矢印 24 インク流バイパスピット 25 加熱素子 26 ピット 27 絶縁層 28 絶縁層 29 ノズル面 30 ワイヤボンド 31 電極付着端子 32 亜鉛基板 34 重合体被覆 35 ヒートシンク 8 Nozzle 10 Print Head 11 Channel Plate 12 Heater Plate 13 Electrode Wire Bond 14 Reservoir 15 Inlet 16 Channel 18 Insulating Layer 20 Daughter Board 21 Inclined End 22 Address Electrode 23 Arrow 24 Ink Flow Bypass Pit 25 Heating Element 26 Pit 27 Insulating Layer 28 Insulation layer 29 Nozzle surface 30 Wire bond 31 Electrode attachment terminal 32 Zinc substrate 34 Polymer coating 35 Heat sink

フロントページの続き (72)発明者 ティモシー・ジェイ・フュラー アメリカ合衆国 ニューヨーク州 14534 −4023 ピッツフォード レイルロード ミルズロード 67Continued on the front page (72) Inventor Timothy Jay Fuller New York, USA 14534-4023 Pittsford Railroad Mills Road 67

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 記録媒体上に記録液体を放出するための
サーマルインクジェットプリンタであって、 前記記録液体を保持するための少なくとも一つのチャン
ネルを含む印刷ヘッドと、 記録媒体上に前記記録液体を放出するための少なくとも
一つのノズルと、 前記チャンネル内のインクを選択的に加熱して前記チャ
ンネル内のインクを前記ノズルから放出させるためのヒ
ータ手段とを含み、 前記印刷ヘッドが、その上に重合体材料の被覆が電気泳
動的に堆積された少なくとも部分的に導電性である金属
基板を含むヒートシンクの上に取り付けられているサー
マルインクジェットプリンタ。
1. A thermal inkjet printer for discharging a recording liquid onto a recording medium, comprising: a print head including at least one channel for holding the recording liquid; and discharging the recording liquid onto the recording medium. At least one nozzle for heating the ink in the channel to cause the ink in the channel to be ejected from the nozzle, the printhead having a polymer thereon. A thermal ink jet printer wherein a coating of material is mounted on a heat sink comprising an at least partially conductive metal substrate electrophoretically deposited.
【請求項2】 サーマルインクジェット印刷ヘッドが記
録媒体上に記録液体を放出する印刷システムであって、
印刷ヘッドが、 前記記録液体を保持するための少なくとも一つのチャン
バと、 記録媒体上に液体を放出するための少なくとも一つのノ
ズルと、 前記チャンバと前記ノズルとの間に液体流路を提供する
チャンネル手段と、 前記チャンネル内に含まれる液体にエネルギを導入する
ためのエネルギ発生手段と、 前記記録媒体上に前記ノズルを通して前記液体を定期的
に放出させるために前記エネルギ発生手段を選択的に付
勢するための手段とを含む内部構造を有し、印刷システ
ムは、前記印刷ヘッドが前記印刷ヘッドから熱を運び去
るための少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板
の表面に付着され、基板が付着表面上に被覆された薄い
重合体材料を有することを特徴とする印刷システム。
2. A printing system in which a thermal inkjet printhead discharges a recording liquid onto a recording medium, comprising:
A print head comprising: at least one chamber for holding the recording liquid; at least one nozzle for discharging the liquid onto a recording medium; and a channel for providing a liquid flow path between the chamber and the nozzle. Means for introducing energy into the liquid contained in the channel; and selectively energizing the energy generating means for periodically discharging the liquid through the nozzle onto the recording medium. Means for attaching the printhead to the surface of an at least partially conductive heat sink substrate for transferring heat away from the printhead, the substrate comprising: A printing system having a thin polymeric material coated thereon.
【請求項3】 ヒートシンク基板にインクジェット印刷
ヘッドを付着させる方法であって、 (a)少なくとも部分的に導電性のヒートシンク基板を
用意し、 (b)重合体材料の帯電されたミセルを含む電気めっき
槽を準備し、 (c)第1の電極として作用するヒートシンク基板と、
第2の電極を槽の中に置き、 (d)ヒートシンク基板の表面上に重合体の被覆が所望
の厚さまで電気泳動的に堆積するのに十分な時間だけ電
極を横切って電界を印加し、 (e)乳濁液から基板を取り出して、被覆されたヒート
シンク基板を乾燥し、 (f)被覆された基板表面に印刷ヘッドを接着させるス
テップを含む方法。
3. A method of depositing an ink jet print head on a heat sink substrate, comprising: (a) providing an at least partially conductive heat sink substrate; and (b) electroplating comprising charged micelles of a polymeric material. Providing a bath, (c) a heat sink substrate acting as a first electrode;
Placing a second electrode in the bath; and (d) applying an electric field across the electrode for a time sufficient to electrophoretically deposit the polymer coating on the surface of the heat sink substrate to a desired thickness; (E) removing the substrate from the emulsion, drying the coated heat sink substrate, and (f) adhering the printhead to the coated substrate surface.
JP22690697A 1996-08-29 1997-08-22 Thermal ink jet print head having ink-resistant heat sink coat Withdrawn JPH1086372A (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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US70591496A 1996-08-29 1996-08-29

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