KR20040033303A - 유체 분사 카트리지와, 노즐 밀봉 테이프와, 노즐을분리가능하게 밀봉하는 방법 - Google Patents

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Abstract

유체 분사 카트리지(220)는 적어도 하나의 노즐(224)을 구비하는 이젝터 헤드(222)와, 적어도 하나의 노즐과 유체적으로 연결된 분사가능한 유체를 포함하는 유체 저장소(228)를 포함한다. 유체 분사 카트리지는 노즐과 접촉되고 노즐에 분리가능하게 접착된 열가소성 폴리머 필름(202)을 포함하는 테이프(200)를 구비하고 있다.

Description

유체 분사 카트리지와, 노즐 밀봉 테이프와, 노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법{THERMOPLASTIC POLYMER FILM SEALING OF NOZZLES ON FLUID EJECTION DEVICES AND METHOD}
지난 10년간, 잉크젯 프린터를 이용하는 전자 프린팅 기술과 같은 유체의 극미 조작의 실질적인 발전이 있어 왔다. 이러한 제품에서 입력 및 출력 노즐 또는 채널 양자의 가시적으로 확실한 밀봉을 유지할 수 있는 것이 매우 바람직하다.
미소 유체 채널에 강한 시일을 유지하는데 있어서 주요 문제점중 하나는 운반, 취급 및 저장 동안에 채널에서 유체가 누설하는 것을 방지하는 것 뿐만 아니라 이물질이 채널을 막거나 들어가는 것을 방지하는 것이다. 미소 유체 채널을 위한 시일의 필요한 역할은 채널 사이에서의 유체의 증발, 오염 및 상호혼합을 방지하는 것을 포함한다. 추가로, 입력 및/또는 출력 노즐 또는 채널상에 잔류하는 잔류물의 양을 최소화하면서 시일을 제거할 수 있는 것이 또한 바람직하다. 더욱이, 시일이 유체와 물질적으로 융화성인 것이 또한 바람직하다(즉, 시일은 시간의 경과에 의해 유체에 의해 악화되지 않는다).
잉크젯 프린트 카트리지는 미소 유체 채널을 밀봉할 때 실시자가 직면하는 문제점중 양호한 예를 제공한다. 신속하고 정확한 방법으로 잉크를 분배할 수 있는 광범위한 고효율 잉크젯 프린팅 시스템이 현재 사용되고 있다. 종래에, 잉크의 손실 및 잉크 분사 노즐의 막힘은 캡핑 장치를 이용하거나, 이들 대부분의 시스템에 있어서 감압성 테이프(a pressure sensitive tape : PSA)(예를 들면 미국 특허 제 5,414,454 호 참조)를 이용함으로써 방지된다. 그러나, 속도 및 이미지 품질의 지속적인 증가 개선을 제공하기 위해서는 잉크젯 프린팅 시스템에서 밀봉 기술을 개선하는 것이 대응적으로 필요하다.
전형적으로 유체 분사 카트리지는 하나 이상의 노즐을 포함하는 노즐 층의 배면에 부착된 기판에 유체적으로 결합된 유체 저장소를 포함하며, 상기 노즐을 통해 유체가 분사된다. 통상적으로, 기판은 저장소에 보유되는 유체를 분사하는데 필요한 힘을 발생하는 에너지 발생 요소를 포함한다. 광범위하게 사용되는 2개의 에너지 발생 요소는 서멀 레지스터와 압전 소자이다. 서멀 레지스터는 그 끊는점 이상으로 유체의 성분을 급속하게 가열하여 유체의 방울의 분사가 야기되게 한다. 압전 소자는 전압 펄스를 이용하여 유체상에 압축력을 발생하여 유체의 방울의 분사를 야기한다.
특히, 이미지 품질의 개선은 노즐의 사이즈의 감소 뿐만 아니라 잔류물에 대한 카트리지의 민감성을 증가시키는 잉크의 공식화의 복잡성 양자를 야기한다. 보다 작은 노즐은 시일이 제거될 때 노즐 영역에 잔류하는 모든 잔류물에 의한 막힘에 보다 민감하다. 또한, 노즐은 노즐 층이 세정될 때 서비스 스테이션 와이퍼에 의해 노즐내로 청소된 노즐 층상에 잔류하는 잔류물이 막히는 것에 보다 민감하다. 추가로, 이미지 품질의 개선은 잉크젯 잉크의 유기 함유량의 증가를 야기시켜서, 노즐을 밀봉하는 재료에 의해 겪게 되는 보다 부식 환경이 야기된다. 따라서, 보다 부식성 잉크에 의해 밀봉 재료의 악화는 재료 융화성 문제를 야기한다. 추가로, 프린트 속도의 개선은 증가된 프린트 넓이(swath)에서 야기되는 보다 큰 프린트헤드를 이용함으로써 통상적으로 얻어진다. 보다 큰 프린트헤드는 밀봉해야 할 노즐의 개수가 보다 많게 하며, 그에 따라 보다 큰 영역에 걸쳐서 누설 방지 시일을 유지해야 할 필요가 있다.
전형적으로, 종래의 캡핑 장치는 유연한 재료(전형적으로 탄성중합체 또는 탄성 형태 재료)에 압력을 가하는, 즉 시일이 형성된 노즐에 대해 압축된 또는 가압된 기계적 구조체를 이용하여 잉크젯 노즐을 통상 밀봉한다. 그러나, 이들 장치는 카트리지 컨테이너에서 막힌 노즐 및 잉크의 흘림을 야기시킬 수 있는 진동, 거친 취급, 온도 및 습기 변동 등으로 인해 운반, 취급 및 저장 동안에 누출이 발생할 수 있다. 이러한 문제점은 다중 잉크를 포함하는 잉크 카트리지에서 야기되는 경우 악화되어, 프린트할 때 빈약한 칼라 묘사를 생성하는 잉크 혼합을 야기한다. 종래의 캡핑 장치가 보다 새로운 응집성 또는 부식성 잉크와 보다 융화성일 수 있지만, 증가된 프린트 넓이는 열적 팽창과, 프린트헤드 및 캡핑 장치 양자의 굽힘특성으로 인해서 누출의 경향이 증가된다.
다른 한편으로 종래의 PSA 테이프는 감압성 접착제를 이용하여 잉크젯 노즐을 밀봉하는 것이 통상적이다. PSA 테이프는 도 1에 개략적으로 도시된 노즐을 밀봉하는데 사용된 아크릴레이트계 감압성 점착제 층을 구비한 베이스 필름으로 구성되는 것이 일반적이다. 베이스 필름은 통상적으로 폴리에스터(PET) 또는 염화폴리비닐(PVC)이라고 하는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 제조되는 것이 통상적이다. 박형 PSA 테이프를 사용하면, 온도 및 습기 편위에 의해 야기되는 치수 변화로 인한 환경 변화에 저항하는 것이 개선되었다. 또한, PSA 테이프는 변화와 관련된 내구성의 일부 개선을 제공하며, 그에 따라 캡핑 장치와 관련된 문제점의 일부를 개선한다. 그러나, 돌기, 단차형 구조체 또는 불연속적인 표면과 같은 불균일한 표면상에 도포된 PSA 테이프는 PSA 테이프의 점진적인 박리 또는 들어올림을 야기시키며, 이에 의해 특히 보다 긴 시간 주기에 걸쳐서 누설이 야기된다. 또한, 단계적인 들어올림은 테이프와 노즐 플레이트 사이에 에어 포켓을 형성하여, 공기가 이 영역을 통해 유동하게 하여, 전기 트레이스를 보호하는 봉입재와 같은 재료와 반응 또는 부식한다. 궁극적으로, 이것은 전기 단락을 야기시키고, 프린트 카트리지가 고장날 것이다.
상술한 바와 같이 그리고 도 1에 단순화된 개략도로 도시된 바와 같이, 대부분의 PSA 테이프는 베이스 필름(11)과, 라이너(31) 및/또는 박리 층(41)(전형적으로 폴리디메틸실로산(polydimethylsiloxane : PDMS)으로 구성되는 것이 일반적이다. 사용 동안에, 라이너(31)는 제거되고 폐기된다. 접착 층(21)은 압력을 이용하여 노즐 층에 접착되어, 시일을 형성한다. 통상적으로, 접착 층은 저 분자 중량을 가진 많은 양의 작은 분자 첨가제를 구비한 엘라스토머 혼합물이다. 전형적으로, 첨가제는 가소제, 점착성부여제, 중합 촉매제 및 경화제를 포함한다. 이들 저 분자 중량 첨가제는 재료의 유리 전이 온도(Tg)를 변경시키고 점성을 제공하도록 주로 첨가된다.
이들 첨가제는 폴리머 분자 중량에 비해 분자 중량이 작기 때문에, 이들은 폴리머 주축의 경우보다 쉽게 잉크에 의해 접착 층에서 용해되고 잉크 성분과 반응한다. 모든 경우에, 저 분자 중량 재료가 잉크와 반응하거나 잉크에 의해 용해되면, PSA의 접착 층은 약한 점착 강도로 잔류되어, 테이프가 제거될 때 그 위에 잔류물이 잔류될 수 있다. 추가로, 이들 저 분자 중량 첨가제와 잉크 성분 사이의 반응은 침전 또는 아교질 재료의 형성을 유도하여, 노즐의 막힘을 더 야기시킬 수 있다.
또한, 이들 저 분자 중량 첨가제 및 잉크 성분의 반응은 베이스/접착 필름 계면의 약함의 상승을 부여할 수 있다. 따라서, 이러한 계면의 강도가 충분히 악화되면, 테이프의 접착 층은 사용자가 프린터에 카트리지를 삽입하기 전에 테이프를 당겨 제거하고자 할 때 프린트 카트리지상에 잔류할 것이다. 베이스 필름 뿐만 아니라 접착 필름 양자의 재료 융화성이 각 잉크에 대해서 주의깊게 선택된다. 잉크/첨가제 상호반응 뿐만 아니라 일반적인 잉크/폴리머 상호작용의 재료 융화성이 고려되어야 한다.
유체를 분사하는데 사용된 방법과 상관없이, 일단 유체 분사 카트리지가 제조되고, 유체로 충전되고, 그리고 시험되면, 누설을 방지하고, 유체의 증발을 감소시키고, 그리고 유체의 오염을 차단하도록 노즐 또는 노즐들을 밀봉할 필요가 있다. 따라서, 실시자는, 특정 유체 분사 카트리지에 대한 운반, 취급 및 저장 요구조건에 부합하도록 캠핑 장치(보다 큰 잉크 강도), PSA 테이프(보다 양호한 밀봉 특성) 및 잉크 공식화의 변경 사이의 곤란한 선택에 종종 직면한다.
따라서, 유체 누설, 증발, 오염 및 채널 사이의 상호혼합을 방지할 뿐만 아니라 쉽게 제거가능한 동시에 다양한 노즐 플레이트상에 잔류하는 잔류물을 최소화하면서 다양한 잉크와 융화성인 밀봉 시스템이 당 업자들이 개발하고 있다.
발명의 요약
유체 분사 카트리지는 적어도 하나의 노즐을 구비하는 이젝터 헤드와, 적어도 하나의 노즐과 유체적으로 연결된 분사가능한 유체를 포함하는 유체 저장소를 포함한다. 유체 분사 카트리지는 노즐과 접촉되고 노즐에 분리가능하게 접착된 열가소성 폴리머 필름을 포함하는 테이프를 구비하고 있다.
본 발명은 일반적으로 유체 분사 장치상의 노즐을 밀봉하는 것에 관한 것이며, 특히 유체 분사 장치의 노즐을 밀봉하는 열가소성 폴리머 필름에 관한 것이다.
도 1은 PSA 테이프의 구조체를 개략적으로 도시하는 사시도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분사 카트리지 및 테이프의 사시도,
도 3은 본 발명의 변형 실시예에 따른 테이프의 사시도,
도 4a는 본 발명의 변형 실시예에 따른 테이프의 단면도,
도 4b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 테이프의 단면도,
도 4c는 본 발명의 변형 실시예에 따른 테이프의 단면도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유체 분사 카트리지의 노즐을 밀봉하는 방법의 흐름도,
도 6은 본 발명의 변형 실시예에 따른 유체 분사 카트리지의 노즐을 밀봉하는 방법의 사시도,
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 변형 실시예에 따른 유체 분사 카트리지의 노즐을 밀봉하는 방법의 사시도,
도 8은 본 발명의 변형 실시예에 따른 전자 비임 조사량의 작용으로서 테이프의 박리 강도의 그래프.
본 발명의 특징은 PSA 테이프의 밀봉 특성을 유지하는 동시에 또한 캡핑 장치의 잉크 강성을 유지하는 열가소성 폴리머 필름을 이용하는 것이다. 첨가제의 사용을 최소화하면서 보다 높은 밀봉 온도 및 압력을 이용함으로써, 실시자는 열가소성 폴리머 필름의 잉크 공식화 및 밀봉 특성을 최적화할 수 있다. 따라서, 본 발명은 잉크 융화성이 최적화된 열가소성 폴리머 필름을 이용하며, 또한 보다 높은 밀봉 온도 및 압력을 이용하여 유체 분사 카트리지의 노즐 둘레에 강한 시일을 형성한다.
열가소성 폴리머 필름은, 약 35℃ 이상의 융해점, 바람직하게 약 60℃ 내지 약 150℃의 융해점, 가장 바람직하게 약 70℃ 내지 약 120℃의 융융점을 가진 열가소성 결정상 또는 반-결정상 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머일 수 있다. 추가로, 열가소성 폴리머 필름은 또한 바람직하게 미국 재료시험 협회(American Society for Testing and Material : ASTM) 표준 D1238에 따라 약 0.5 내지 약 5.0g/분의 융해율, 보다 바람직하게 약 0.5 내지 약 1.0g/분의 융해율을 갖고 있다. 그러나, 약 0.5 내지 약 50g/분의 범위의 융해율을 가진 열가소성 폴리머 필름이 이용될 수 있다. 열가소성 폴리머 필름은 기계적으로 강하고, PSA 보다 광범위한 유체 저항성의 이점을 갖고 있으며, 첨가제를 거의 또는 전혀 함유하지 않고, 전형적으로 PSA 보다 낮은 수증기 투과율을 갖고 있다. 추가로, 열가소성 폴리머 필름은 유체 분사 장치상의 급작스런 구조적 특징부 둘레에 잘 부합한다. 보다 중요하게, 열가소성 폴리머 필름은 상이한 밀봉 온도, 압력 및 시간을 이용함으로써 접착 특성을 조절할 수 있는 능력을 제공하며, 그에 따라 상이한 유체 분사 카트리지에 대한 밀봉 특성을 최적화한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 유체 분사 카트리지(220)의 예시적인 실시예가 사시도로 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 유체 분사 카트리지(220)는 노즐 층(226)의 배면에 고정된 기판(도시하지 않음)에 공급된 유체를 함유하는 저장소(228)를 포함한다. 기판(도시하지 않음), 노즐 층(226), 노즐(224) 및 가요성 회로(222)는 일반적으로 이젝터 헤드라고 하는 것을 형성한다. 일체식 노즐 층 및 가요성 회로를 이용하지 않은 이들 실시예에 있어서, 노즐 층 및 노즐은 일반적으로 이젝터 헤드라고 한다.
노즐 층(226)은 하나 이상의 노즐(224)을 포함하며, 유체는 상기 노즐을 통해 분사된다. 노wmf 층(226)은 금속, 폴리머, 유리 또는 세라믹과 같은 다른 적당한 재료로 형성될 수 있다. 바람직하게, 노즐 층(226)은 폴리이미드, 폴리에스터, 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 에폭시 또는 폴리카보네이트로 형성된다. 시중에서 입수가능한 노즐 층 재료의 예는 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "캡톤(Kapton)"이라는 상표명으로 입수할 수 있는 폴리이미드 필름과, 일본의 "우베 인더스트리즈, 리미티드(Ube Industries, LTD)"로부터 "우필렉스(Upilex)"라는 상표명으로 입수할 수 있는 폴리이미드 재료와, "마이크로켐 코포레이션(MicroChem Corp.)"으로부터 "NANO SU-8"이라는 상표명으로 입수할 수 있는 포토이미지블 에폭시(photoimagible epoxy)를 포함한다. 변형 실시예에 있어서, 노즐 층(226)은 금박, 팔라듐, 탄탈륨 또는 로듐 층으로 봉입된 니켈 베이스와 같은 금속으로 형성된다.
예시적인 실시예의 가요성 회로(222)는 폴리머 필름이며, 전기 접점(240)에 연결된 전기 트레이스(242)를 포함한다. 전기 트레이스(242)는 전기 접점(240)으로부터 루트화되어, 유체 분사 카트리지(220)용 전기적 접속부를 제공하도록 기판(도시하지 않음)상에 패드를 부착한다. 가요성 회로(222) 및 노즐 층(226)이 도 2에 도시된 바와 같이 일체화되는 경우, 융기된 봉입 비드(244)(전형적으로 에폭시)는 일체식 가요성 회로(222) 및 노즐 층(226)으로 형성된 윈도우내에 배치된다. 봉입 비드(244)는 전기 트레이스(242)를 보호 및 봉입하고, 패드 전기 접속부를 기판상에 부착한다. 변형 실시예에 있어서, 노즐 층(226)이 가요성 회로(222)에 일체화되지 않은 경우, 봉입 비드(244)는 노즐 층(226)의 에지 및 기판의 에지를 따라서 배치되어, 전기 접속부용 보호 기능을 기판에 제공한다.
일단 유체 분사 카트리지의 제조가 완료되고 저장소(228)가 유체로 충전되고, 그리고 유체 분사 카트리지의 적절한 시험이 완료되면, 노즐(224)은 누출을 방지하고 및/또는 유체의 오염을 방지하도록 밀봉되어야 한다. 도 2에 도시된 테이프(200)는 우선 롤로 제공되고, 적당한 길이로 절단되고, 테이프(200)가 노즐(224)을 완전히 커버하도록 유체 분사 카트리지(220)와 정렬된다. 다음에, 테이프(200)는 가열된 플래튼(도시되지 않음)을 이용하여 화살표(201) 방향으로 유체 분사 카트리지(220)상에 프레싱하여, 그 융해 온도 이상으로 열가소성 폴리머 필름(202)을 가열하고 압력을 가한다. 열가소성 폴리머 필름(202)은 그 융해 온도, 바람직하게 융해 온도보다 10℃ 내지 50℃ 높게, 보다 바람직하게 융해 온도보다 25℃ 내지 50℃ 높게 가열된다. 또한, 테이프(200)는 통상적으로 당김 테이프라고 하는 비점착 테이프(230)를 구비하여, 제거를 위해 사용자가 테이프(200)를 파지하는 것을 용이하게 한다.
도 2의 사시도에 도시된 테이프(200)는 2층 구조이며, 열가소성 폴리머 필름(202)은 베이스 필름(204)에 접착제로 접착된다. 바람직하게, 베이스 필름(204)은 폴리에스터(PET) 필름이다. 또한, 염화 폴리비닐, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN) 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리아릴레이트 및 폴리에스터계 액정 폴리머와 같은 다른 폴리머 필름 재료가 베이스 필름으로 이용될 수 있다. 또한, 베이스 필름(204)은 직조 또는 부직 베이스일 수 있으며, 부직 베이스는 섬유, 필라멘트 또는 필름형 필라멘트 구조체의 층 또는 망상구조를 상호 체결함으로써 통상적으로 제조된 편평한 다공성 시트이다. 부직 베이스는 확실히 다공성의 베이스 필름 내측으로의 침투 수지의 관통 통과를 허용하도록 특별히 설계된다. 부직 시트를 제조하는데 통상 사용되는 재료는 폴리에스터, 폴리프로필렌 및 레이온이다.
베이스 필름(204)의 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름 양자에 따라 좌우될지라도, 베이스 필름(204)의 두께는 바람직하게 약 5미크론 내지 약 500미크론, 보다 바람직하게 약 5미크론 내지 약 50미크론, 특히 바람직하게 약 10미크론 내지 약 25미크론 두께의 범위이다. 또한, 바람직하게, 베이스 필름(204)은 열가소성 폴리머 필름(202)의 융해 온도보다 적어도 10℃ 높은, 보다 바람직하게 적어도 25℃ 높은, 특히 바람직하게 적어도 50℃ 높은 융해 온도를 갖고 있다.
바람직하게, 열가소성 폴리머 필름(202)은 에틸렌계 2성분 또는 3성분 코폴리머이다. 이러한 코폴리머의 예는 약 0 내지 약 40중량% 사이의 비닐 아세테이트 함유량, 보다 바람직하게 약 10중량% 내지 약 25중량% 사이의 비닐 아세테이트 함유량을 가진 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머를 포함한다. 다른 예는 약 5중량% 내지 약 30중량% 사이의 메타크릴산 함유량, 보다 바람직하게 약 10중량% 내지 약 20중량% 사이의 메타크릴산 함유량을 가진 에틸렌-메타크릴산의 코폴리머이다. 다른 예는 에틸렌-비닐 아세테이트-메타크릴산 터폴리머(terpolymer) 및 에틸렌-아크릴 에스터-글리시딜 메타크릴레이트 터폴리머가 있다. 특히 바람직한 반-결정상 3성분 코폴리머 필름은 약 60중량% 내지 약 95중량%의 폴리에틸렌, 약 0 내지 약 40중량%의 폴리비닐 아세테이트 및 약 0 내지 약 30중량% 폴리메타크릴산을 함유한다. 코폴리머내의 산 기는 부분적으로 중화된다. 또한, 폴리우레탄, 폴리아미드 및 폴리에스터와 같은 다른 재료가 열가소성 폴리머 필름으로 이용될 수 있다. EVA/PP 또는 EVA/PE와 같은 이들 폴리머의 혼련물이 또한 이용될 수 있다.
열가소성 폴리머 필름(202)의 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름 양자에 따라 좌우될지라도, 열가소성 폴리머 필름(202)의 두께는 바람직하게 약 5미크론 내지 약 500미크론, 보다 바람직하게 약 10미크론 내지 약 100미크론, 특히 바람직하게 약 25미크론 내지 약 75미크론 두께의 범위이다. 또한, 바람직하게, 열가소성 폴리머 필름(202)은 약 60℃ 내지 약 150℃, 보다 바람직하게 약 70℃ 내지 약 120℃ 근방의 융해 온도를 갖는 것이 바람직하지만, 약 35℃ 이상의 융해 온도를 가진 필름이 이용될 수 있다.
열가소성 폴리머 필름(202)은 가소제, 점착성부여제와 같은 약 2000그램/몰 이하의 분자 중량을 가진 저 분자 중량 첨가제를 약 10% 이하 함유하며, 또한 할로겐이 없는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 열가소성 폴리머 필름(202)은 저 분자 중량 첨가제를 함유하지 않는다. 그러나, 저 분자 중량 첨가제를 약 20% 내지 30% 이하를 함유하는 열가소성 폴리머 필름이 이용될 수 있다. 처리제로서 이용될 수 있는 각종 화합물의 예로는 디-2-에틸에실 에디페이트와 같은 에디페이트(adipate); 2-에틸에실 디페닐 인산염과 같은 인산염; 디이소트리디크릴 프탈레이트 또는 디-2-에틸에실 프탈레이트와 같은 프탈레이트; 소르비탄 세스퀴오에이트, 에폭시다이스드 린시드 또는 소이빈 오일과 같은 2차 가소제; 올레아미드,에루카아미드 및 스티어아미드와 같은 슬립 및 항블럭제; 및 다른 유사한 재료이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 장점은 도포 동안에 온도, 압력 및 시간을 변경시킴으로써 열가소성 폴리머 필름(202)이 노즐 층(226)에 접착되는 것을 조정할 수 있다. 추가로, 열가소성 폴리머 필름(202)에 이용된 폴리머 또는 폴리머들의 가교결합 밀도를 변경시킴으로써 접착이 또한 조정될 수 있다. 열가소성 폴리머 필름(202)의 가교결합 정도는 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지, 이용된 특정 열가소성 폴리머 필름 뿐만 아니라 유체 분사 카트리지에 사용된 특정 유체에 따라 좌우되지만, 바람직하게 가교결합 정도는 박리 강도의 크기 변화의 정도 이상으로 되게 될 수 있는 약 0 내지 약 30Mrad의 범위, 보다 바람직하게 약 0 내지 약 약 10Mrad의 범위로 전자 비임 조사량에 의해 조절된다. 화학적 또는 자외선(UV) 활성 시스템 또는 다른 전자기 조사 활성 시스템과 같은 다른 가교결합 기술이 또한 이용될 수 있다.
또한, 베이스 필름(204)과 열가소성 필름(202) 사이의 접착은 열가소성 폴리머 필름의 도포전에 베이스 필름(204)을 사전처리함으로써 조정될 수 있다. 바람직하게, 산소와 같은 반응 가스로 베이스 필름(204)의 플라즈마 처리 또는 코로타 방전 처리하는 것이 이용된다. 그러나, 레이저, 화염, 화학물질과 같은 다른 표면 처리 또는 커플링제 도포와 같은 것이 또한 이용될 수 있다.
본 발명의 변형 실시예가 도 3에 도시되어 있으며, 테이프(300)는 열가소성 폴리머 필름(302)으로 형성된 단일층 구조이다. 이러한 실시예에 있어서, 열가소성 폴리머 필름은 도 2에 도시된 실시예에 대해서 기술한 모든 폴리머일 수 있다. 열가소성 폴리머 필름(302)의 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름 양자에 따라 좌우될지라도, 열가소성 폴리머 필름(302)의 두께는 약 20미크론 내지 약 500미크론 두께, 보다 바람직하게 약 25미크론 내지 약 175미크론 두께, 특히 바람직하게 약 115미크론 내지 약 135미크론 두께이다. 또한, 이러한 실시예에 있어서, 바람직하게 고온 공기 또는 자외선 가열을 이용하여 유체 분사 카트리지로부터 테이프에 열이 가해져서, 전체 필름을 융해시키지 않고 도포 동안에 표면 융해 영역을 형성한다.
도 4a는 본 발명의 변형 실시예를 단면도로 도시한 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 테이프(400)는 3개 층 구조이며, 열가소성 폴리머 필름(402)은 베이스 필름(404)에 접착제로 접착된 습기 차단 필름(406)에 접착제로 접착된다. 베이스 필름(404) 및 열가소성 폴리머 필름(402) 양자는 도 2에 도시된 실시예에 대해서 각각 개시된 모든 폴리머일 수 있다. 테이프(400)의 전체 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름 양자에 따라 좌우될지라도, 바람직하게 전체 두께는 약 20미크론 내지 약 150미크론, 보다 바람직하게 약 25미크론 내지 약 100미크론 두께, 특히 바람직하게 약 25미크론 내지 약 75미크론 의 범위이다. 도 4a는 베이스 필름(404)과 열가소성 필름(402) 사이에 압착된 습기 차단 필름(406)을 구비한 구조를 도시하고 있을 지라도, 베이스 필름(404)은 습기 차단 필름(406)용으로 이용된 특정 재료에 따라서 습기 차단 필름(406)과 열가소성 폴리머 필름(402) 사이에 압착되는 것이 동일하게 바람직하다.
바람직하게, 습기 차단 필름(406)은 폴리에틸렌이지만, 액정 폴리머와 같은 다른 재료가 이용될 수 있으며, 심지어 금속 또는 무기 층이 이용될 수 있다. 습기 차단 층의 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 베이스 필름(404) 및 열가소성 폴리머 필름(402)에 대해서 사용된 재료 양자에 따라 좌우될지라도, 약 0.01미크론 내지 약 25미크론의 범위가 바람직하며, 약 0.5미크론 내지 약 15미크론의 범위가 보다 바람직하다.
본 발명의 제 2 변형 실시예가 도 4b에 단면도로 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 테이프(400')는 4개 층 구조이며, 열가소성 폴리머 필름(402')은 베이스 필름(404')에 접착제로 접착된 습기 차단 필름(406')에 접착제로 접착되며, 상기 베이스 필름(404')은 정전기적으로 산일성 필름(408)에 접착제로 접착된다. 베이스 필름(404'), 열가소성 폴리머 필름(402') 및 습기 차단 필름(406')은 도 2 및 도 4a에 도시된 실시예에 대해서 각각 개시된 모든 폴리머일 수 있다. 또한, 사용된 특정 필름에 따라서 습기 차단 필름(406') 및 정전기적으로 산일성 필름(408)은 베이스 필름으로서 작용할 수 있으며, 이에 의해 베이스 필름(404')을 대체한다. 테이프(400')의 두께가 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름(402') 양자에 따라 좌우될지라도, 바람직하게 테이프(400')의 두께는 약 20미크론 내지 약 150미크론, 보다 바람직하게 약 25미크론 내지 약 100미크론, 특히 바람직하게 약 25미크론 내지 약 75미크론의 범위에 있다. 도 4b는 베이스 필름(404')과 열가소성 필름(402') 사이에 압착된 습기 차단 필름(406')과, 베이스 필름(404')의 나머지 자유 측면에 접착제로 접착된 정전기적으로 산일성 필름(408)을 구비한 구성으로 도시되어 있지만, 열가소성 폴리머 필름(402')이 도 2에 도시된 바와 같이 노즐 층에 접착되는 한 다른 구성도 동일하게 바람직하다. 예를 들면 정전기적으로 산일성 필름(408)은 베이스 필름(404')과 열가소성 폴리머 필름(402') 사이에 또한 압착될 수 있다.
바람직하게, 정전기적으로 산일성 필름(408)은 약 109내지 약 1013Ω/□의 표면 저항을 가진 폴리에틸렌으로 처리된다. 그러나, 폴리머가 충전된 카본 블랙과 같은 다른 재료, 심지어 정전기적으로 산일성 필름(408)의 표면상에 형성된 금속과 같은 다른 재료가 이용될 수 있다. 정전기적으로 산일성 필름(408)의 두께는 봉입된 특정 유체 분사 카트리지 및 베이스 필름(404') 및 열가소성 폴리머 필름(402')에 양자에 대해서 사용된 재료에 따라 좌우될지라도, 약 0.5미크론 내지 약 25미크론의 범위가 바람직하다. 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS)와 같은 보호하기 위한 민감성 회로를 포함하는 이들 유체 분사 장치에 있어서, 정전기적으로 산일성 필름(408)은 104Ω/□의 표면 저항을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게, 정전기적으로 산일성 필름(408)은 마찰전기 충전을 제어하기 위해 처리된 폴리에틸렌과 같은 정전 산일성 재료와, 정전기계에 대항해서 차폐부로서 작용하는 얇은 금속 층과 같은 전도성 층을 포함한다.
도 4c를 참조하면, 본 발명의 제 3 변형 실시예가 단면도로 도시되어 있다. 이러한 실시예에 있어서, 테이프(400")는 5개 층 구조이며, 열가소성 폴리머 필름(402")은 공기 차단 필름(410)에 접착제로 접착되며; 공기 차단 필름(410)은습기 차단 필름(406")에 접착제로 접착되며; 습기 차단 필름(406")은 베이스 필름(404")에 접착제로 접착되며; 베이스 필름(404")은 정전기적으로 산일성 필름(408')에 접착제로 접착된다. 베이스 필름(404"), 열가소성 폴리머 필름(402"), 습기 차단 필름(406") 및 정전기적으로 산일성 필름(408')은 도 2 또는 도 4a 및 도 4b에 도시된 실시예에 대해서 각기 개시된 모든 폴리머일 수 있다. 바람직하게, 공기 차단 필름(410)은 액정 폴리머 필름이다. 그러나, 금속 층 또는 무기 층(예를 들면 산화 실리콘, 산화 알루미늄 등등)과 같은 다른 재료가 또한 이용될 수 있다.
테이프(400")의 두께는 밀봉된 특정 유체 분사 카트리지 및 사용된 특정 열가소성 폴리머 필름(402") 양자에 따라 좌우될지라도, 테이프(400")의 두께는 바람직하게 약 20미크론 내지 약 500미크론, 보다 바람직하게 약 25미크론 내지 약 100미크론, 특히 바람직하게 약 25미크론 내지 약 75미크론 범위이다. 도 4c는 습기 차단 필름(406")과, 베이스 필름(404")과 열가소성 필름(402") 사이에 압착된 공기 차단 필름(410)과, 베이스 필름(404")의 나머지 자유 측면에 접착제로 접착된 정전기적으로 산일성 필름(408')을 구비한 구성이 도시되어 있지만, 열가소성 폴리머 필름(402")이 도 2에 도시된 바와 같이 노즐 층에 접착가능한 한 다른 구성도 동일하게 바람직하다.
도 2 내지 도 4에 도시된 각종 실시예에 개시된 바와 같이 테이프를 이용하여 유체 분사 카트리지상의 노즐 층의 노즐을 분리가능하게 밀봉하는 예시적인 방법이 도 5에 흐름도로 도시되어 있다. 단계(530)에서, 테이프는 제조 동안에 테이프를 유지하는 릴로부터 분배된다. 테이프는 구동 롤러와, 비틀림 및 느슨해짐 또는 처짐 양자를 방지하는 적당한 장력 및 정렬로 테이프를 유지하는 아이들러 롤러의 조합에 의해 릴에서 벗겨져 진행한다. 단계(532)에서, 테이프가 릴로부터 벗겨져 진행할 때, 테이프는 가열 영역에 공급되어 테이프를 사전가열하며, 테이프를 유체 분사 카트리지에 접착하는 하류 공정은 속도가 빨라져 처리량을 최대화할 수 있게 된다. 바람직하게, 테이프는 열가소성 폴리머 필름의 융해 온도보다 약 10℃ 내지 약 50℃ 높게, 보다 바람직하게 약 25℃ 내지 약 50℃ 높은 온도로 사전가열되지만, 이용되는 특정 테이프에 따라서, 융해 온도보다 약 50℃ 높은 사전가열 온도가 이용될 수 있다.
다음에, 테이프는 도 6에 도시된 유체 분사 카트리지상에 테이프를 적절하게 위치시키기 위해서 3개의 상호 직교하는 방향으로 이동될 수 있는 진공 척을 이용하여 단계(533)에서 분리가능하게 포획된다. 테이프가 분리가능하게 포획된 후에, 당김 테이프가 사용자가 테이프를 제거하기 위해 파지를 용이하게 하도록 테이프의 자유 단부에 부착된다. 다음에, 컷터 또는 분할 장치는 단계(535)에서 테이프를 필요한 길이로 절단한다.
또한, 단계(533)에서 테이프를 분리가능하게 포획하는 진공 척은 도 2에 도시된 바와 같이 테이프를 노즐 표면 층에 부착하는 것을 용이하게 하도록 충분히 높은 온도로 테이프를 단계(536)에서 가열하는 가열기를 포함한다. 바람직하게, 가열기는 약 2초 내지 약 7초내에 약 110℃ 내지 약 125℃의 범위의 온도로 테이프를 가열한다. 그러나, 특정 유체 분사 카트리지, 사용된 테이프 및 이용되는 제조기구에 따라 다른 온도 및 시간이 또한 이용될 수 있다. 진공 척의 가열기가 테이프를 가열할 때, 진공 척은 또는 단계(537)에서 노즐 또는 노즐들을 커버하도록 유체 분사 카트리지상에 테이프를 위치시킨다.
일단 절단 테이프가 정확하게 위치되고 테이프가 소망의 온도로 되면, 진공 척은 단계(538)에서 유체 분사 카트리지에 테이프를 부착시킨다. 이러한 단계에서, 바람직하게 약 30psi 내지 약 60psi, 보다 바람직하게 약 40psi 내지 약 50psi 범위의 압력이 테이프와 유체 분사 카트리지 사이에 가해진다. 그러나, 약 7psi 내지 약 100psi 범위의 압력이 이용되는 특정 유체 분사 카트리지 및 테이프에 따라 또한 이용될 수 있다. 또한, 단계(538)에서 이용된 특정 압력은, 진공 척의 평탄도, 테이프가 적층되는 펜 표면의 평탄도, 사용된다면 진공 척상의 유연한 재료의 듀로미터 및 적층 동안에 2개 표면의 평행도와 같은 다른 인자에 따라 좌우된다. 단계(539)에서, 사용자는 유체 분사 카트리지를 이용하기 전에 실온에서 테이프를 제거한다.
도 6을 참조하면, 도 2 내지 도 4에 도시된 각종 실시예에 개시된 바와 같은 테이프를 이용하는 유체 분사 카트리지상에 노즐 층의 노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법의 변형 실시예가 사시도로 도시되어 있다. 특히, 도 6에 도시된 변형 실시예는 유체 분사 장치에 테이프를 접착하기 전에 테이프를 가열하는 변형 방법을 도시한 것이다. 이러한 실시예에 있어서, 진공 척(656)은 단계(535 내지 538)에서 상술한 것과 유사하다. 진공 척은 가열기 지지체(654)에 접착된 가열기(652)를 포함한다. 바람직하게 실리콘 고무인 유연한 재료(650)가 가열기(652)에 접착되지만, 소망의 온도 범위로 작동될 수 있는 다른 유연한 재료가 또한 이용될 수 있다. 유연한 재료는 적어도 하나의 구멍을 포함하며, 실질적으로 편평한 방법으로 테이프(600)를 유지하도록 진공이 상기 구멍을 통해 가해진다. 바람직하게, 유연한 재료는 테이프(600)를 적당한 위치에 유지하는 다수의 구멍을 포함한다. 이러한 실시예에 있어서, 표면 가열기(656)는 유체 이젝터 헤드(622)의 노즐 표면 층과, 테이프(600)의 열가소성 폴리머 필름의 밀봉 표면(603) 양자를 가열하도록 위치되어 있다.
유체 이젝터 헤드는 유체 저장소(628)에 접착되어 도 2에 도시된 유체 분사 카트리지(220)와 유사한 유체 분사 카트리지(620)를 형성한다. 이러한 실시예는, 테이프(600)는 열가소성 폴리머 필름의 표면만을 융해시키는 것이 바람직한 단일층 구조인 도 3에 도시된 테이프 실시예에 있어서 특히 유리하다. 도 6에 도시된 바와 같이, 표면 가열기(656)는 고온 공기나, 질소 또는 아르곤과 같은 일부 가열된 불활성 가스를 이용하여 2개의 표면을 가열한다. 그러나, 다른 가열 방법은 자외선 가열, 전자레인지 가열 및 레이저 가열과 같은 것을 이용할 수 있다.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 도 2 내지 도 4에 도시된 각종 실시예에 개시된 바와 같이 테이프를 이용하여 유체 분사 카트리지상에 노즐 층의 노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법의 변형 실시예를 사시도로 도시한 것이다. 특히, 도 7a 및 도 7b에 도시된 변형 실시예는, 테이프(700)의 제 1 부분(705)을 이용하여 노즐 층(도시되지 않음)에; 테이프(700)의 제 2 부분(706)을 이용하여 저장소(728)에; 그리고 테이프(700)의 제 3 부분(707)을 이용하여 전기 트레이스(742) 및 전기 접점(740)에 테이프(700)를 접착하는 방법을 도시한 것이다. 이것은 유체 분사 노즐에 근접하게 전기 접점 및 트레이스를 구비하는 이들 유체 분사 카트리지(720)에 특히 유리하다.
이러한 실시예에 있어서, 진공 척(750)은 도 5에 도시된 바와 같이 단계(538)에서 개시된 것과 유사하게 테이프(700)를 가열하고 그리고 베이스 필름(704)에 압력을 가함으로써 제 1 부분(705)을 이용하는 노즐 층(도시하지 않음)에 테이프(700)를 제공함으로써, 노즐 층내의 노즐을 밀봉하는 열가소성 필름(702)을 형성한다. 도 7b에 도시된 바와 같이, 제 2 라미네이터(790) 또는 진공 척(756)이 90°로 회전되며, 다음에 바람직하게 테이프(700)의 제 2 부분(706)을 저장소(728)에 적층하며, 전기 트레이스(742) 및 전기 접점(740)상에 제 3 부분(707)을 적층하여; 제거를 위해 사용자에 의해 테이프(700)를 파지하는 것을 용이하게 하기 위해 당김 태브(730)를 남겨두고, 노즐, 전기 트레이스(742) 및 전기 접점(740)을 위한 강한 시일을 제공한다. 변형 실시예에 있어서, 제 2 부분(706)은 -90° 회전된 제 3 라미네이터(도시하지 않음) 또는 진공 척(756)을 이용하여 저장소 면(708)에 적층된다.
하기의 설명은 본 발명에 따라 구성 및 시험되고 이용될 수 있는 다양한 폴리머 시스템을 도시한 것이다. 그러나, 본 발명은 이들 예에 의해 제한되지 않는다.
비교예 1
테이프 1: 약 5미크론의 감압성 접착제(PSA)가 약 70미크론 두께의 베이스필름상에 융해주조되었다. PSA는 아크릴레이트계이며, 베이스 필름은 염화폴리비닐(PVC)이다. PVC 베이스 필름의 비접착측은 실리콘 재료의 얇은 층으로 도포되어 있다. 테이프는 약 60℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착된다.
비교예 2
테이프 2: 약 4미크론 두께의 PSA는 약 50미크론 두께의 베이스 필름상에 융해주조되었다. PSA는 고무계이며, 베이스 필름은 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "서린(SURLYN) 시리즈 수지"라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있는 에틸렌계 코폴리머이다. PET계 필름은 테이프를 위한 박리 라이너로서 사용되었다. 테이프는 약 60℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착되었다.
실시예 3
테이프 3: 열가소성 필름 테이프는 14.2미크론 두께의 PET 베이스 필름상에 열가소성 폴리머 접착제로서 38미크론 두께의 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머(EVA)를 사출주조함으로써 제조되었다. EVA 코폴리머는 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "엘박스(ELVAX) 3190"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있다. 테이프 표면은 약 120℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착되었다.
실시예 4
테이프 4: 열가소성 필름 테이프는, 열가소성 접착제가 "이.아이. 듀퐁 드네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "엘박스(ELVAX) 4260"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있는 에틸렌계 아세테이트-메타크릴레이트산 터폴리머이라는 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 테이프 표면은 약 120℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착되었다.
실시예 5
테이프 5: 열가소성 필름 테이프는, 열가소성 접착제가 10Mrad 전자 비임 조사량으로 이용하여 가교결합된 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머인 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 상기 코폴리머는 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "엘박스(ELVAX) 3170"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있다. 테이프 표면은 약 130℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착되었다.
실시예 6
테이프 6: 열가소성 필름 테이프는, 열가소성 접착제가 금속 이온으로 부분적으로 중화된 에틸렌-메타크릴산 코폴리머인 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 상기 코폴리머는 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "서린(SURLYN) 1601"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있다. 테이프 표면은 약 145℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 접착되었다.
실시예 7
테이프 7: 열가소성 필름 테이프는, 열가소성 접착제가 에틸렌-글리시딜 메타크릴레이트계 코폴리머인 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 상기 코폴리머는 "아토피나 케미칼스 인크.(Atofina Chemicals Inc.)"로부터 "로테이더(LOTADER) 8840"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있다. 테이프 표면은 약 145℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 부착되었다.
실시예 8
테이프 8: 열가소성 필름 테이프는, 열가소성 접착제가 5Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 "엘박스(ELVAX) 4260"인 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 약 17.8 두께의 2축방향으로 배향된 폴리프로필렌 필름이 베이스 필름으로서 이용되었다. 테이프 표면은 약 120℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 부착되었다.
실시예 9
테이프 9: 열가소성 필름 테이프는 에틸렌-비닐 아세테이트 코폴리머인 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다. 상기 코폴리머는 "이.아이. 듀퐁 드 네모러스 앤드 캄파니(E.I. DuPont de Nemours & Co.)"로부터 "엘박스(ELVAX) 3170"이라는 상표명으로 시중에서 입수할 수 있다. 테이프 표면은 약 130℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 부착되었다.
실시예 10
테이프 10: 열가소성 필름 테이프는, 베이스 필름이 약 25미크론 두께의 내천공성 및 내인열성 폴리에스터 필름인 것을 제외하고 테이프 8과 동일한 방법으로 제조되었다. 테이프 표면은 약 120℃로 가열되며, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 부착되었다.
평가 방법
시험에 사용된 유체 분사 카트리지는 금속 오리피스 플레이트의 약 8×8㎜ 면적의 노즐을 6칼럼 구비하고 있다. 각 칼럼은 72개 노즐을 구비하고 있다. 카트리지는 전형적으로 청록색, 자홍색 및 노랑색과 같은 상이한 칼라를 함유한 물-기제 유체로 충전되며, 각 칼라는 별개의 챔버에 수용되어 있다. 유체의 조성물은 5 내지 10중량%의 2-피롤리돈, 6 내지 8중량%의 1,5 펜타네디올, 6 내지 8중량%의 트리메티놀프로판(2-에틸-2-하이드록실메틸-1,3-프로파네디올), 및 0 내지 2중량%의 부타놀 또는 이소프로파놀이다. 다음에, 충전된 카트리지의 노즐은 비교예 1 내지 10에 개시된 방법으로 테이프중 하나로 밀봉된다. 노즐을 밀봉하는 테이프를 구비한 유체 분사 카트리지는 평가를 위해 촉진 노화 시험기에서 2주일 동안 60℃에 노출된다.
1. 유체 누설
노즐을 밀봉하는 테이프를 구비하는 유체 분사 카트리지는 2주일 동안 60℃에서 촉진 노화 시험한 후에 유체 누설에 대해서 검사했다. 유체 누설의 위험을 평가하는데 간단한 스케일이 사용되었다. 평가 "낮음(low)"은, 유체가 테이프 아래에서 노즐 보어 또는 노즐 링 둘레에 형성된 것을 가리킨다. 평가"중간(medium)"은, 유체가 누설이 관찰되었으며 테이프 아래에서 2 이상의 노즐을 둘러싸고 있는 것이 관찰되었지만, 노즐 칼럼을 횡단하지는 않았다는 것을 가리킨다. 평가 "높음(high)"은, 유체 누설이 관찰되었으며 그리고 유체는 노즐을 둘러싸고 있을 뿐만 아니라 노즐 칼럼에 교차한 것을 가리킨다.
2. 박리력
180-정도 박리 시험이 실행되어, 분당 10인치의 박리률에서 유체 분사 카트리지의 노즐 층으로부터 테이프를 제거하였다. 그 결과 테이프의 밀리미터폭당 박리력의 그램(g/㎜)으로 표시된다.
3. 접착제 트랜스퍼
테이프가 제거된 후에, 노즐 층은 트랜스퍼된 테이프 접착제에 대해서 관찰했다. 표시 "예"는 테이프가 노즐 층 표면상에서 관찰된 것이며, "아니오"는 이러한 접착제 트랜스퍼가 관찰되지 않는 것을 가리킨다.
표 1
실시예 번호 유체 누설 박리 강도(g/㎜) 접착제 트랜스퍼
실시예 1 중간 5.24 예
실시예 2 높음 22.8 예
실시예 3 낮음 35.4 아니오
실시예 4 낮음 59.1 아니오
실시예 5 낮음 15.0 아니오
실시예 6 중간 1.58 아니오
실시예 7 중간 2.36 아니오
실시예 8 낮음 시험하지 않음 아니오
실시예 9 낮음 시험하지 않음 아니오
실시예 10 낮음 시험하지 않음 아니오
실시예 11
열가소성 폴리머 필름 테이프(11)는, 테이프가 5Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
실시예 12
열가소성 폴리머 필름 테이프(12)는, 테이프가 7.5Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
실시예 13
열가소성 폴리머 필름 테이프(12)는, 테이프가 10Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
실시예 14
열가소성 폴리머 필름 테이프(14)는, 테이프가 12.5Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
실시예 15
열가소성 폴리머 필름 테이프(15)는, 테이프가 15Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
실시예 16
열가소성 폴리머 필름 테이프(16)는, 테이프가 17.5Mrad 전자 비임 조사량을 이용하여 가교결합된 것을 제외하고 테이프 3과 동일한 방법으로 제조되었다.
테이프(11 내지 16)는 약 120℃로 가열되고, 45psi의 압력으로 유체 분사 카트리지의 노즐 층에 부착된다. 노즐을 밀봉하는 테이프를 구비하는 유체 분사 카트리지는 촉진 노화 시험기에서 2주일 동안 60℃로 노출되고, 상술한 공정을 이용하여 박리 시험되었다. 전자 비임 조사량의 작용으로서 다양한 테이프의 박리 강도의 그래프가 도 8에 도시되어 있다. 전자 비임 조사량의 작용으로서 박리 강도의 변화는 열가소성 폴리머 필름이 가교결합 밀도를 거쳐서 노즐 층에 접착되는 힘을 더 조절할 수 있는 능력을 나타낸다.
본 발명은 잉크 융화성에 최적화된 열가소성 폴리머 필름을 이용하는 것이 유리하며, 또한 보다 높은 밀봉 온도 및 압력을 이용하여 유체 분사 카트리지의 노즐 둘레에 강한 시일을 형성한다. 바람직하게, 열가소성 폴리머 필름은 열가소성 결정상 또는 반-결정상 폴리머 또는 열가소성 엘라스토머이다. 열가소성 폴리머 필름은 기계적으로 강하고, PSA 보다 광범위한 유체 저항성의 이점을 갖고 있으며, 첨가제를 거의 또는 전혀 함유하지 않고, 전형적으로 PSA 보다 낮은 수증기 투과율을 갖고 있다. 추가로, 열가소성 폴리머 필름은 유체 분사 장치상의 급작스런 구조적 특징부 둘레에 잘 부합한다. 또한, 열가소성 폴리머 필름은 상이한 밀봉 온도, 압력 및 시간을 이용함으로써 접착 특성을 조절할 수 있는 능력을 제공하며, 그에 따라 상이한 유체 분사 카트리지에 대한 밀봉 특성을 최적화한다.

Claims (10)

  1. 유체 분사 카트리지(220)에 있어서,
    적어도 하나의 노즐(224)을 구비하는 유체 분사기 헤드(222)와;
    적어도 하나의 노즐과 유체적으로 연결된 분사가능한 유체를 함유하는 유체 저장소(228)와;
    상기 적어도 하나의 노즐과 접촉하고 그리고 이 노즐과 분리가능하게 접착된 열가소성 폴리머 필름(202)을 구비하는 테이프(200)를 포함하는
    유체 분사 카트리지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 테이프가 상기 열가소성 폴리머 필름에 접착제로 접착된 베이스 필름(204)으로서, 상기 베이스 필름이 염화 폴리비닐, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리아미드, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리아릴레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리우레탄 및 이들의 혼합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는, 상기 베이스 필름(204)과;
    습기 차단 필름(406, 406', 406")과;
    공기 차단 필름(410)과;
    정전기적으로 산일성 필름(408, 408')을 더 포함하는
    유체 분사 카트리지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 필름이 약 2000g/몰 이하의 분자 중량을 가진 저 분자 중량 첨가제를 약 20중량% 내지 약 30중량% 이하를 함유하는
    유체 분사 카트리지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 분사기 헤드가 상기 적어도 하나의 노즐을 포함하는 노즐 층(226)을 더 포함하며,
    상기 노즐 층은 니켈, 금, 팔라듐, 탄탈륨, 로듐, 폴리이미드, 폴리에스터, 에폭시 및 이들의 조합물로 구성되는 그룹으로부터 선택되는
    유체 분사 카트리지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 필름이 약 60중량% 내지 약 95중량%의 폴리에틸렌과,
    약 0 내지 약 40중량%의 폴리비닐 아세테이트와, 약 0 내지 약 30중량%의 폴리메타클릴산을 포함하며,
    상기 열가소성 폴리머 필름이 약 5미크론 내지 약 500미크론의 두께와, 35℃ 이상의 융해 온도와, 약 0.5g/분 내지 약 50g/분의 융해율을 가지는
    유체 분사 카트리지.
  6. 약 5미크론 내지 약 500미크론의 두께와, 35℃ 이상의 융해 온도와, 약 0.5g/분 내지 약 50g/분의 융해율을 가지는 열가소성 폴리머 필름을 포함하는 유체 분사 카트리지상의 노즐을 밀봉하기 위한 테이프에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 필름이 약 2000g/몰 이하의 분자 중량을 가진 저 분자 중량 첨가제를 약 20중량% 내지 약 30중량% 이하를 함유하는
    노즐 밀봉 테이프.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 열가소성 폴리머 필름이 반-결정상 2성분 코폴리머 필름 또는 반-결정상 3성분 코폴리머 필름인
    노즐 밀봉 테이프.
  8. 저장소를 구비하는 유체 분사 카트리지(220)에서 노즐 층의 노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법에 있어서,
    열가소성 폴리머 필름을 포함하는 테이프를 분리가능하게 포획하는 단계(533)와,
    상기 테이프를 상기 노즐을 커버하기에 충분한 길이로 절단하는 단계(535)와,
    상기 노즐 층상에 상기 테이프를 위치설정하는 단계(537)와,
    상기 테이프를 가열하는 단계(536)와,
    상기 유체 분사 카트리지에 상기 테이프를 부착시키는 단계(538)로서, 상기 테이프의 제 1 부분이 노즐을 커버하는 노즐 층에 분리가능하게 접착되며, 상기 테이프의 제 2 부분이 저장소에 분리가능하게 접착되는, 상기 부착 단계(538)를 포함하는
    노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부착 단계가 상기 유체 분사 카트리지상에 배치된 전기 접점에 상기 테이프의 제 3 부분을 분리가능하게 접착시키는 단계를 더 포함하는
    노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 가열 단계가,
    상기 열가소성 폴리머 필름의 융해 온도보다 약 10℃ 내지 약 50℃ 높은 범위로 상기 테이프를 가열하는 단계와,
    약 7psi 내지 약 10psi 범위의 압력을 가하는 단계를 더 포함하는
    노즐을 분리가능하게 밀봉하는 방법.
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