表面改良的喷嘴板及其改良方法技术

本发明专利技术涉及一种喷墨打印机的喷嘴板（１０，３０，５０），在该喷嘴板中包含有喷嘴孔并且在其至少一个表面上具有耐用的非可湿层。喷嘴板包括聚酰亚胺材料，非可湿层含有胺封端的硅烷化合物的衍生物，与喷嘴板中的聚酰亚胺材料共价连接的胺封端的硅烷化合物衍生物。层中还含有数均分子量为约４００～约１５００００并且其端基可与胺封端的硅烷化合物衍生物反应的聚二烷基硅氧烷化合物的衍生物。聚二烷基硅氧烷化合物衍生物通过缩合反应与胺封端的硅烷化合物衍生物连接从而在喷嘴板的表面上得到耐用的非可湿层。由于硅烷和聚二烷基硅氧烷材料共价键连接在聚酰亚胺上，所以在含喷嘴板的打印头（１２０）的使用寿命内，非可湿层基本上可保持其耐用性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及喷墨打印机，特别是涉及用于打印头的、润湿性得到改良的表面改良的喷嘴板。
技术介绍
人们在不断地提高喷墨打印机技术以便得到更快的，可打印出更高品质印刷品的打印机。为了实现这些目标，打印头的材料，设计和制造工艺都在不断地变化和发展着。在最新的打印头的设计中，喷嘴板上含有更小的、间距更加紧密的喷嘴孔并且在每个喷嘴板上的喷嘴孔的数目增加了。当喷嘴孔的大小和间距减小并且对提高打印量的需求增加时，要想得到相对便宜的，在打印头的使用期限内获得高品质印刷品的打印头变得越来越困难。在打印过程中所要发生的问题之一是在邻近喷嘴孔的喷嘴板的表面上油墨的聚集。随着时间的推移，聚集的油墨会部分堵塞由喷嘴板射出的墨滴并使墨滴打歪，或者在严重的情况下，完全堵塞住由喷嘴孔排出的油墨。在喷嘴起动期间，油墨在邻近喷嘴孔的喷嘴板上过量的聚集经常在本领域中称为“溢流(flooding)”，这是由于油墨聚集在了遮住喷嘴孔的那点上造成的。油墨在喷嘴板上的另一种积聚是由油墨淤积(link pooling)造成的。当墨滴喷出，油墨的尾料与主滴脱离并返过来沉积在喷嘴板上形成油墨“尾料(tail)”时，“淤积(pooling)”就为油墨在喷嘴板上的积聚物。油墨淤积不仅发生在邻近喷嘴孔的地方，它还可发生在喷嘴板的任何地方上。除了影响从打印头排出油墨外，油墨在多色打印头的喷嘴板上的积累，无论是溢流还是淤积均可导致油墨色彩的混合。其结果会使从受影响喷嘴孔排出的墨滴不能得到想要的色点从而降低了打印品的质量。当喷嘴孔以及与其相关的喷墨加热器变得越来越小并且减小相邻喷嘴孔间的距离以得到更高品质，更快打印速度时，喷嘴板上油墨的积聚或溢流就成为影响打印机运转的一个极为重要的因素。人们通过将某种碳氟化合物施加在喷嘴板上来控制喷嘴的溢流和淤积。例如，Albinson的美国专利US5010356公开了一种通过将氟硅烷的粘附层涂覆在喷墨记录头上来减小基底表面润湿性的方法。根据该方法，第一层固化的硅氧烷形成在表面上，含包括可水解基团在内的氟硅烷基团的第二层施加在第一层上。第一硅氧烷层在表面上通过在50℃下烘烤涂层30分钟，之后在45℃和95％的相对湿度下烘烤30分钟来固化(即聚合)。在压力为50乇，相对湿度小于10％的干燥器内把氟硅烷层施加在硅氧烷涂覆的聚酰亚胺片材的表面上。在把氟硅烷层施加在硅氧烷涂覆的聚酰亚胺片材上后，将干燥器放置在180℃的烘箱中2小时。烘烤后，把干燥器冷却15分钟，再与真空泵连接排气，同时将其继续冷却。之后用于燥的氮气将干燥器增压到室压。据说在用浸在三丙二醇单甲基醚溶剂中的棉签(bud)试验1000次后，涂覆的聚酰亚胺的非可湿性能依然很显著。尽管在喷嘴板的制造领域上取得了进步，但还没有发现使用硅氧烷层和/或氟硅烷层以及传统的涂覆技术来改良喷嘴板的润湿性以得到耐用的喷嘴板涂层，该涂层在包括数千次清洗循环的打印头的使用寿命内要保持其有效性。传统的润湿性改良的涂层在打印头达到预期的寿命之前通过清洗打印头技术可很容易的将其去除或使其无效。因此需要一种润湿性得到改良的涂层，从而在打印头的使用寿命内能足够的耐用以保持其有效性。专利技术概述根据上面的和其它目的和优点，本专利技术提供一种含喷嘴孔并在其至少一个表面上具有耐用的非可湿层的喷墨打印机喷嘴板。具有非可湿层的表面与要打印的介质相邻。喷嘴板包括一种聚酰亚胺材料，非可湿层含有胺封端硅烷化合物的衍生物，胺封端的硅烷化合物的衍生物与喷嘴板的聚酰亚胺材料共价键连接。该层还含有数均分子量为约400～约150000并且端基可与胺封端的硅烷化合物衍生物反应的聚二烷基硅氧烷化合物的衍生物。聚二烷基硅氧烷化合物的衍生物通过缩合反应与胺封端的硅烷化合物的衍生物相连从而在喷嘴板的表面上得到耐用的非可湿层。另一方面本专利技术提供一种改良喷墨打印机高分子喷嘴板表面润湿性的方法。根据该方法，胺封端的硅烷化合物涂覆在由聚酰亚胺材料制成的喷嘴板第一表面的至少一部分上。喷嘴板和胺封端的硅烷化合物在足以使胺封端的硅烷化合物与聚酰亚胺材料共价键连接的条件下加热一段时间。接下来将聚二烷基硅氧烷化合物与共价键连接的胺封端的硅烷化合物反应从而在聚酰亚胺喷嘴板的第一表面上得到耐用的非可湿层。另一方面，本专利技术提供一种处理聚酰亚胺材料的第一表面以使第一表面基本上与油墨相斥的方法。该方法包括将胺封端的硅烷化合物涂覆在聚酰亚胺材料的第一表面上，把胺封端的硅烷化合物和聚酰亚胺材料加热到足以在胺端基和聚酰亚胺材料间形成共价键的温度。聚二烷基硅氧烷化合物涂覆在共价键连接的硅烷化合物和含有共价键连接硅烷化合物的聚酰亚胺材料上并将聚二烷基硅氧烷化合物加热到足以在共价键连接的硅烷化合物和聚二烷基硅氧烷化合物间进行缩合反应的温度，从而在聚酰亚胺材料的表面上生产出耐用的非可湿层。耐用非可湿层的厚度约为0.5～7微米。优选聚二烷基硅氧烷化合物的数均分子量约为400～140000。在另一实施方案中，一掩模施加在喷嘴板上的耐用非可湿层上以遮蔽喷嘴板上喷嘴孔周围的环形区域，而特定的未遮蔽的区域可被反应离子蚀刻(RIE)从而增加了其润湿性。这样在喷嘴板上就可获得可湿的区域和油墨非可湿的区域，从而改良了打印头清洗期间过多的油墨被除掉问题。本专利技术的耐用非可湿层和方法的优点在于在喷嘴板上得到了有效的非可湿层，从而在打印头的使用寿命期限内增强了其耐用性。尽管不愿受理论束缚，据信非可湿层耐用性的增强至少部分是由于硅烷化合物和喷嘴板的聚酰亚胺材料间由相对高的反应温度而形成的共价键造成的。当聚酰亚胺和硅烷被加热到足以打开聚酰亚胺的环结构的温度，以便使硅烷上的反应端基与聚酰亚胺的环结构连接时就形成了共价键。与聚酰亚胺材料上的硅烷化合物衍生物缩合的聚二烷基硅氧烷化合物通过增加非可湿层的有效厚度可进一步增强涂层的耐用性。由于在硅烷和/或聚二烷基硅氧烷化合物上存在有反应性的端基，所以在高温下，硅烷和聚二烷基硅氧烷化合物间就形成了Si-O-Si键。所得到的非可湿层在打印头用擦拭器清洗操作期间特别耐损坏或剥离。附图的简要说明本专利技术的优点在结合附图对优选实施方案做详细地描述后而变得一目了然，为了便于描述，这些附图不是成比例的，其中在几幅图中相同的附图标记代表相同的元件。其中附图说明图1A，1B和1C为含有本专利技术表面能改良层的喷嘴板的顶视图。图2是本专利技术含有表面能改良层的喷嘴板/芯片组件的顶视图。图3为本专利技术含有表面能改良层的部分喷墨笔(pen)的截面图。图4为本专利技术改良喷嘴板部分以得到润湿性区域和非可湿性区域的方法的示意图。本专利技术的详细描述在本专利技术的优选实施方案中，所提供的喷墨打印机的喷嘴板包括与要打印的介质邻近的喷嘴板的至少部分第一表面上的表面能改良层。对于现代的喷墨打印机而言，其喷嘴板一般为高分子材料，最优选为聚酰亚胺材料。聚酰亚胺是一种相对疏水的材料并且具有约45达因的未处理的表面能。但对于喷墨打印机的应用而言，为了减小油墨的溢流并在邻近喷嘴孔的喷嘴板上堆积干的油墨或碎片，而希望较低的表面能，优选低于约40达因，最优选低于约30达因。为了降低聚酰亚胺材料的表面能，对聚酰亚胺的表面进行处理以得到具有所需润湿性能的层。由于聚酰亚胺对化学反应的相对惰性，所以广泛地使用涂覆材料以减小喷嘴板的表面能。但涂层一般要定期本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种喷墨打印机喷嘴板，含有喷嘴孔并且在其至少一个表面上具有一耐用的非可湿层，所述表面与要打印的介质相邻，喷嘴板包括聚酰亚胺材料和非可湿层，所述的非可湿层主要由胺封端的硅烷化合物衍生物，共价键连接在喷嘴板的聚酰亚胺材料上的胺封端的硅烷化合物衍生物和数均分子量约为４００～约１５００００并且其端基可与胺封端硅烷化合物衍生物反应的无卤素聚二烷基硅氧烷化合物的衍生物组成，聚二烷基硅氧烷化合物衍生物通过缩合反应与胺封端的硅烷化合物衍生物连接从而在喷嘴板的表面上得到耐用的非可湿层。

【技术特征摘要】
US 2000-5-3 09/564,1481.一种喷墨打印机喷嘴板，含有喷嘴孔并且在其至少一个表面上具有一耐用的非可湿层，所述表面与要打印的介质相邻，喷嘴板包括聚酰亚胺材料和非可湿层，所述的非可湿层主要由胺封端的硅烷化合物衍生物，共价键连接在喷嘴板的聚酰亚胺材料上的胺封端的硅烷化合物衍生物和数均分子量约为400～约150000并且其端基可与胺封端硅烷化合物衍生物反应的无卤素聚二烷基硅氧烷化合物的衍生物组成，聚二烷基硅氧烷化合物衍生物通过缩合反应与胺封端的硅烷化合物衍生物连接从而在喷嘴板的表面上得到耐用的非可湿层。2.根据权利要求1的喷嘴板，其中胺封端的硅烷化合物包括胺封端的烷氧基硅烷化合物。3.根据权利要求2的喷嘴板，其中与聚酰亚胺共价连接的胺封端的烷氧基硅烷化合物衍生物的厚度为约500埃至小于约0.1微米。4.根据权利要求2的喷嘴板，其中胺封端的烷氧基硅烷化合物选自(氨基乙基氨基甲基)苯乙基-三甲氧基硅烷，氨基丙基三乙氧基硅烷，3-(间-氨基苯氧基)丙基三甲氧基硅烷和对-氨基苯基三甲氧基硅烷。5.根据权利要求4的喷嘴板，其中胺封端的烷氧基硅烷化合物包括(氨基乙基氨基甲基)苯乙基-三甲氧基硅烷。6.根据权利要求1的喷嘴板，其中在非可湿层中的聚二烷基硅氧烷化合物衍生物的厚度为约0.5～约7微米。7.根据权利要求1的喷嘴板，其中聚二烷基硅氧烷化合物包括无卤素的甲硅烷醇封端的聚二烷基硅氧烷化合物。8.根据权利要求1的喷嘴板，其中聚二烷基硅氧烷化合物是下面公式中的化合物 其中，p是约4～约2000之间的一个整数。9.根据权利要求1的喷嘴板，其中聚二烷基硅氧烷化合物的数均分子量为约130000～约145000。10.根据权利要求1的喷嘴板，它含有可湿和非可湿区域。11.根据权利要求10的喷嘴板，其中非可湿区域与喷嘴孔相邻以便在喷嘴孔周围的环形非可湿区域的宽度为约5～约100微米。12.一种改良喷墨打印机聚合物喷嘴板表面润湿性的方法，包括将胺封端的硅烷化合物施加在由聚酰亚胺材料制成的喷嘴板第一表面的至少一部分上，喷嘴板和胺封端的硅烷化合物在足以使胺封端的硅烷化合物与聚酰亚胺材料共价键连接的条件下加热一段时间，并将聚二烷基硅氧烷化合物与共价链连接的胺封端的硅烷化合物反应从而在聚酰亚胺喷嘴板的第一表面上得到耐用的非可湿层。13.根据权利要求12的方法，其中胺封端的硅烷化合物包括胺封端的三烷氧基硅烷化合物。14.根据权利要求12的方法，其中将足够量的胺封端的硅烷化合物与聚酰亚胺材料反应以得到厚度为约500埃至小于约0.1微米的胺封端的硅烷化合物衍生物层。15.根据权利要求14的方法，其中通过把喷嘴板和胺封端的硅烷化合物加热到约150～约200℃的温度约5～约60分钟，胺封端的硅烷化合物就可与聚酰亚胺材料共价链连接。16.根据权利要求12的方法，其中胺封端的硅烷化合物选自(氨基乙基氨基甲基)苯乙基-三甲氧基硅烷，氨基丙基三乙氧基硅烷，3-(间-氨基苯...

【专利技术属性】
技术研发人员：BL比奇，SD史密斯，JX桑，
申请(专利权)人：莱克斯马克国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]