用于水性油墨打印头的抗湿低粘附力涂层的制作方法
【专利说明】用于水性油墨打印头的抗湿低粘附力涂层
【背景技术】
[0001] 在许多油墨打印头中，孔板和喷射堆层通常由不诱钢板组成。孔板具有小孔或喷 嘴(有时也称为喷口）的阵列，油墨通过所述阵列离开喷射堆层。喷射堆层中的不诱钢孔板 和其他板由柔性聚合物层(如聚酷亚胺)取代。在一些情况中，聚酷亚胺膜接收抗湿涂层，被 结合至不诱钢孔板，且随后激光将孔的阵列烧蚀至聚酷亚胺膜中。
[0002] 流诞(化ooling)孔或喷嘴、打印头正面上油墨的润湿和粘附导致缺失和错误方向 的喷射W及差的图像品质。当打印头的内部压力超过通常W水柱英寸数测得的特定压力 时，流诞喷嘴渗出油墨。在无渗出的情况下喷嘴可保持的更高的压力产生更大的喷射范围 和改进的性能。当打印头的正面在打印之后保持湿润时，发生润湿。保持在打印头上的所述 油墨可堵塞喷嘴，从而导致缺失的喷嘴和错误方向的打印。图1显示了运种被污染的打印头 的照片。
[0003] 目前，克服运些问题的一种方式是使用主动清洁叶片系统。通常，运些刮片仅在两 种情况下使用：当检测到缺失喷射时，W及在电源关闭之后油墨冻结、收缩W及将空气吸入 系统中时。系统从打印头中清洗油墨，然后刮片从正面将油墨擦掉。油墨清洗排出污染物、 滞留空气并清洁喷嘴，然后刮片清洁正面。在6年的预期打印头寿命的情况下，每日清洗需 要大约2000次清洗和擦拭循环。擦拭的所述增加意味着任意抗湿涂层必须承受和保持它们 的有益性质达超过2000个循环。
[0004] 抗湿涂层也必须具有高的接触角W保持足够的流诞压力，并具有低的滑动角W保 持易清洁/自清洁特征。运将产生具有低维护或无维护、高引擎可靠性和低运行成本的打印 机墨盒。堆层制造过程通常设及高的溫度和压力，因此涂层必须在运些条件下（通常290°C 和35化si)保持运些性质达大约30分钟。通常，具有低滑动角的低粘附抗湿涂层已显示在重 力下干净地滑落打印头正面。
[0005] 用于固体油墨的疏油低粘附表面涂层已提供显著的性能改进。设置于聚酷亚胺孔 板原型上的疏油低粘附抗湿涂层在固体油墨的情况下显示高流诞压力和自/易清洁特征。
[0006] 然而，尽管运种涂层有利于与固体油墨一起使用，但开发用于水性油墨的低粘附 抗湿表面涂层是特别有挑战性的任务。大多数水性油墨具有复杂的化学，并包含诸如表面 活性剂的组分。由于表面活性剂，水性油墨往往润湿大多数表面。实际上，即使是疏水性高 水接触角表面也被水性油墨润湿。经润湿的打印头孔板表面产生流诞或低的流诞压力，从 而导致故障。而且，例如由于在关机时间过程中将打印头封盖W防止油墨干燥，因此相比于 固体油墨，打印头维护要求产生更高和更长的油墨抗湿涂层接触。迄今为止，仅极少的聚合 物可实现稳固的水性油墨抗湿涂层。因此，需要开发用于水性油墨的更稳固的抗湿涂层。
【发明内容】
[0007] 根据各个实施例，本教导包括一种用于水性喷墨打印头正面的涂层。涂层包含全 氣聚酸二醇化合物，所述全氣聚酸二醇化合物包含乙氧基化的间隔基和Ξ异氯酸醋。此外， 涂层包括抗湿和抗粘附性质，其中一滴水性油墨相对于抗湿低粘附涂层的表面显示约30° 或更小的滑动角和约40°或更大的接触角。
[0008] 根据各个实施例，本教导也包括一种构造用于喷射水性油墨的喷墨打印头。在实 施例中，喷墨打印头的正面具有设置于表面上的抗湿低粘附涂层，其中一滴喷射的水性油 墨相对于具有涂层的打印头正面表面显示低的滑动角和高的接触角，其中低的滑动角为约 30°或更小，且接触角为约40°或更大。
[0009] 另外，各个实施例包括一种用于降低在构造用于喷射水性油墨的喷墨打印头的正 面上的流诞、润湿或粘附的方法。所述方法包括将抗湿低粘附涂层设置于喷墨正面的表面 上，从打印头喷射一滴包含表面活性剂的水性油墨，其中水性油墨滴相对于涂层表面显示 40°或更大的接触角和约30°或更小的滑动角。
[0010] 应理解前述一般描述和如下详细描述仅为示例性和解释性的，且不限制所要求保 护的本教导。
【附图说明】
[0011] 引入并构成本说明书的一部分的所附附图示出了本教导的多个实施例，并与描述 一起用于解释本教导的原理。
[0012]图1显示了打印头的经污染的正面的一个例子。
[0013] 图2显示了喷射堆层的一个实施例的侧视图。
[0014] 图3显示了使用市售水性油墨的接触角。
[0015] 图4显示了在打印头构建之前和之后的累计概率相对于接触角。
[0016] 图5显示了使用市售水性油墨的具有经涂布的正面的数个打印头的流诞压力。
[0017] 图6显示了在清洁和巧污表面涂层上的水性油墨的接触角。
[0018] 图7显示了在经表面涂布的孔板浸入废的水性油墨W及随后的不同表面清洁方法 之后的累计概率相对于接触角。
[0019] 图8显示了在不同巧污和清洁条件下具有经表面涂布的正面的水性喷墨打印头的 流诞压力。
[0020] 图9显示了在清洗擦拭循环之后具有经表面涂布的正面的水性喷墨打印头的流诞 压力。
[0021] 应注意，附图的一些细节已被简化，并绘制为促进对实施例的理解而不是保持严 格的结构准确性、细节和比例。
【具体实施方式】
[0022] 本文描述的实施例包括设及抗湿低粘附表面涂层和具有涂布有抗湿低粘附表面 涂层的正面的水性喷墨打印头的那些实施例。当水性喷墨打印头正面涂布有所述聚合物表 面涂层时，喷射的水性油墨滴出乎意料地例如通过滑动角和接触角而显示出对表面涂层的 低粘附和足够低的可润湿性。也可出乎意料地降低喷墨打印头的喷嘴开口的油墨渗出（流 诞）。实施例也包括用于降低在构造用于喷射水性油墨的喷墨打印机的正面上的润湿、粘附 或流诞的方法。
[00剖抗湿低粘附涂层的性质
[0024]可与水性喷墨打印头（如压电或热敏打印头)一起使用的本文描述的涂层允许喷 射的水性油墨滴显示对涂层的低粘附。油墨滴对表面的粘附可通过测量水性油墨滴的滑动 角而确定，其中滑动角为当油墨滴开始滑过表面而不留下残余物或污溃时表面相对于水平 位置倾斜的角度。滑动角越低，则油墨滴与表面之间的粘附越低。
[0025] 如本文所用的短语"低粘附"意指当使用水性油墨测量时，相对于抗湿低粘附涂布 打印头正面表面约35°或更小的低滑动角。在一些实施例中，低滑动角为约30°或更小。在其 他实施例中，当使用水性油墨与抗湿低粘附涂布打印头正面表面测量时，低滑动角为约25° 或更小，或约20°或更小。在其他实施例中，当使用水性油墨与抗湿低粘附涂布打印头正面 表面测量时，低滑动角为约1°或更大。
[0026] 当油墨与低粘附涂层之间的接触角在一个实施例中为约40°或更大，在另一实施 例中为约55°或更大时，本文描述的抗湿低粘附表面涂层也可显示相对于从喷墨打印头喷 射的水性油墨"足够低的可润湿性"。在一些实施例中，喷射的水性油墨滴显示约65°或更大 的接触角。在一个实施例中，喷射的水性油墨滴与表面涂层之间显示的接触角不存在上限。 在另一实施例中，喷射的水性油墨滴显示约150°或更小的接触角。
[0027] 在一些实施例中，甚至对于含有表面活性剂的水性油墨，本文描述的涂层的高接 触角和不润湿性质也得W保留。由于表面活性剂的存在，水性油墨往往润湿大多数表面，甚 至是疏水性高水接触角表面。运是本文描述的抗湿低粘附表面涂层的实施例的出乎意料和 有利的性质。
[0028] 在其他实施例中，即使当涂层表面被例如干燥水性油墨巧污，也观察到约40°或更 大的接触角。此外，抗湿低粘附表面涂层可具有长的性能寿命，如在浸入40°C油墨中达至多 2天之后保持性能的能力。
[0029] 在实施例中，抗湿低粘附表面涂层为热稳定的，由此甚至在暴露于高溫高压之后 提供约1°至约30°范围内的低滑动角和约40°至约150°的高接触角。运种高溫的例子为在约 180°C至约325°C范围内的那些，如约290°C。高压的例子为在约l(K)psi至约4(K)psi达约10分 钟至约2小时范围内的长时间的那些，或约3(K)psi至约35化si达约30分钟的高压。
[0030] 高密度压电打印头的制造例如需要高溫高压粘合剂结合的步骤。因此，希望正面 涂层承受运些高溫和高压条件。本文描述的抗湿低粘附表面涂层在高溫和高压下的稳定性 与目前的打印头制造过程可相容。
[0031] 例如，可将抗湿低粘附涂层涂布至水性喷墨打印头的聚酷亚胺基材上，并在高溫 和高压下结合至不诱钢孔撑而无任何降解。因此，由于油墨液滴可滚离打印头正面而不留 下残余物，所得打印头可防止油墨污染。
[0032] 在一些实施例中，抗湿低粘附表面涂层能够保持高流诞压力。通常，水性油墨接触 角越大，则流诞压力越好(意味着更高）。流诞压力设及当墨盒或储存器的压力增加时孔板 防止油墨渗出喷嘴开口的能力。当给出打印指令时，保持更高的压力而无渗出允许更快的 打印。在一些实施例中，本文描述的抗湿低粘附表面涂层可通过增加流诞压力