制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面的工艺制造技术

一种制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺包括：提供硅衬底；使用光刻以在该硅衬底上产生带纹理的图案；可选地，通过在其上设置共形疏油涂层而改性该带纹理的硅表面；以及由该带纹理的疏油硅材料形成喷墨打印头正面或喷嘴板，从而提供具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板。

【技术实现步骤摘要】

这里公开的是一种制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺，该工艺包括提供硅衬底；使用光刻以在该硅中产生带纹理的图案，其中该带纹理的图案包括柱体阵列、凹槽图案、其他带纹理的图案或其组合，其使得该表面超疏油；以及可选地改性该带纹理的表面，如通过在其上设置氟硅烷涂层；从而提供具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板。在具体的实施方式中，该柔性、超疏油装置可用作基于液滴喷射器打印头的微机电系统(MEMSJet)的正面或喷嘴板表面。
技术介绍
流体油墨喷射系统通常包括一个或多个具有多个油墨喷头的打印头，流体滴从该喷头喷到记录介质。打印头的油墨喷头从该打印头中的油墨供应室或歧管接收油墨，该室或歧管从源接收油墨，如熔化的油墨储存罐或墨盒。每个油墨喷头包括一端与油墨供应歧管流体连通的油墨通道。油墨通道的另一端具有孔口或喷嘴用以喷射油墨滴。该油墨喷头的喷嘴可形成在孔径或喷嘴板中，该喷嘴板具有与该油墨喷头的喷嘴对应的开口。运行中， 喷墨信号激活油墨喷头中的驱动器以将流体滴从油墨喷头喷嘴排到记录介质上。通过有选择地激活油墨喷头的驱动器以随着记录介质和/或打印头组件相对彼此运动而喷射墨滴， 所沉积的墨滴可精确地图案化以在记录介质上形成特定的文本和图像。MEMSJet墨滴喷射器由油墨室下方的空气室组成，中间具有柔性隔膜。在空气室内的电极上施加电压，吸引接地的柔性隔膜向下，增加油墨室的容积并因此降低其压强。这使得油墨从油墨储存罐流进油墨室。然后将该电极接地，并且隔膜的恢复力将其向上推，在油墨腔室中产生压强峰值， 从喷嘴喷射墨滴。全宽度阵列打印头的例子在美国专利公开20090046125中描述。可在这样的打印头中喷射的可紫外固化凝胶墨的例子在美国专利公开20070123606中描述。可在这样的打印头中喷射的固体油墨的例子ColorQube 青色固体油墨。美国专利 5，867，189描述一种喷墨打印头，包括油墨喷射部件，其在打印头的出口侧上结合电抛光油墨接触或孔表面。流体油墨喷射系统所面对的一个困难是油墨在打印头正面上的浸湿、流淌和溢出。这种对打印头正面的污染会导致或促使油墨喷头喷嘴和通道的堵塞，这种堵塞单独或者与浸湿的、受到污染的正面结合会导致或促使在记录介质上未喷射或者丢失液滴、尺寸较小的或别的方式导致尺寸错误的液滴、拖墨或方向错误的液滴，并因此导致降低的打印质量。当前的打印头正面涂层通常涂有疏水涂层，例如，溅射聚四氟乙烯涂层。然而，作为一种有机物质，油墨的行为不同于水，并且可以证明该正面表面具有亲油墨特性。当打印头倾斜时，在大约75°C温度的UV凝胶墨和在大约105°C温度的固体油墨不会轻易地在该打印头正面表面上滑动。而是，这些油墨沿该打印头正面流动并在该打印头上留下油墨薄膜或残留物，这会干扰喷射。由于这个原因，UV和固体油墨打印头的正面有被UV和固体油墨污染的倾向。在有些情况下，被污染的打印头可利用维护单元恢复或清洁。然而，这样的方法增加系统复杂性、硬件成本，有时还会有可靠性问题。进而，该正面涂层有时会在耐受油墨的化学物质方面有些麻烦，并且维护刮片的重复刮刷往往清除掉过多的涂层，导致在喷嘴板表面上更严重的油墨浸湿和流动而留下残留物。另外，由一系列子单元组成的全宽度阵列打印头必须封装填充这些单元之间的裂缝，以避免这些子单元的边缘损伤刮片。这会使得打印头重新工作非常困难，因为，必须去除该封，然后在新的子单元插入后再应用该封装。所以仍存在对这样的喷墨打印头和制备该喷墨打印头的方法的需求，其中该正面或喷嘴板表现出单独的超疏油特性或者结合超疏水特性。进而，尽管目前可得到的用于喷墨打印头正面的涂层适于它们所计划的目的，但是仍存在对改进的打印头正面设计的需求，其减少或消除在打印头正面上方的UV或固体油墨浸湿、流淌、溢出或污染。进而，仍存在对改进的打印头正面设计的需求，其是厌油墨的(即疏油)并且稳定以经受维护过程，如对打印头正面的刮刷。进而，仍存在对改进的打印头正面设计的需求，其是超疏油并且在多个实施方式中既超疏油又超疏水。进而，仍存在对改进的打印头的需求，其容易清洁或者是自清洁的，由此消除硬件复杂度，如对维护单元的需求，降低运行成本和提高系统可靠性。
技术实现思路
所描述的是一种制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺，包括提供硅衬底；使用光刻以在该硅衬底中产生带纹理的图案；可选地，改性该带纹理的硅表面以提供带纹理的疏油硅材料；以及由该带纹理的疏油硅材料形成喷墨打印头正面或喷嘴板从而提供具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板。在多个实施方式中，改性该带纹理的硅表面包括在其上设置共形疏油涂层。在多个不同的实施方式中，该带纹理的图案包括柱体阵列，凹槽图案，柱体阵列或凹槽图案包括波状侧壁、凹进外伸结构或其组合。在进一步的实施方式中，该带纹理的表面包括适于以所选流动图案引导液体流的构造。还描述的是一种具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板，该正面包括硅衬底，其中该硅衬底包括带纹理的图案；以及可选地，设在该带纹理的硅表面的共形疏油涂层。进一步描述的是一种具有包括正面的打印头的喷墨打印机，该正面包括硅衬底， 其中该硅衬底包括带纹理的图案；以及可选地，设在该带纹理的硅表面的共形疏油涂层。附图说明图1是说明工艺方案的流程，用以产生喷孔、制备具有波状侧壁的带纹理的表面 (左侧分支)以及制备具有外伸凹进结构的带纹理的表面(右侧分支)。图2是说明工艺方案的流程，用以制备硅衬底上氟化的、带纹理的表面，其中该带纹理的表面包括按照本公开的具有波状侧壁的柱体阵列。图3是说明工艺方案的流程，用以制备硅衬底上氟化的、带纹理的表面，其中该带纹理的表面包括按照本公开的具有外伸结构的柱体阵列。图4是凹进基座结构的图解，示出液体/空气界面的行为。图5是涂覆氟硅烷的带纹理的表面的显微照片，包括具有波状侧壁桩的柱体阵列结构并示出水和十六烷与该表面的静态接触角。图6是图5的波状侧壁桩一部分的放大图。图7是涂覆氟硅烷的带纹理的硅表面的显微照片，包括具有由第二材料(氧化硅) 形成的外伸凹进结构的柱体阵列结构，并示出水和十六烷与该硅表面的静态接触角。图8是图7的外伸凹进结构的一部分的放大图。图9是具有3微米柱体高度的柱体阵列结构的显微照片。图10是具有1. 1微米柱体高度的柱体阵列结构的显微照片。图11是涂覆氟硅烷的带纹理的表面的显微照片，包括具有带纹理的(波状)侧壁的凹槽结构。图12是图11的表面的变换视图。图13是熔融的滑动墨滴与Xerox 4200 多功能纸张，以及平滑的聚四氟乙烯表面(上图)和按照本公开的带纹理的疏油表面(下图)的相互作用的模拟视图。具体实施例方式所描述的是制备具有带纹理的高度疏油或超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺，包括提供硅衬底；使用光刻以在该硅衬底上产生带纹理的图案，在多个实施方式中，该带纹理的图案包括柱体阵列；可选地，通过在其上设置共形、疏油涂层改性该带纹理的表面；从而提供带纹理的疏油硅；以及由该带纹理的疏油硅形成喷墨打印头正面或喷嘴板。在多个实施方式中，该带纹理的表面是高度疏油表面或超疏油表面，或既超疏油又超疏水的表面。这里使用的高度疏油可描述为基于碳氢化合物的液滴(例如，油墨)与表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺包括：提供硅衬底；使用光刻以在该硅衬底上产生带纹理的图案；以及可选地，通过在其上设置共形疏油涂层而改性该带纹理的硅表面；以及由该带纹理的疏油硅材料形成喷墨打印头正面或喷嘴板，从而提供具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板。

【技术特征摘要】
2009.12.28 US 12/648,0041.一种制备具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板的工艺包括提供硅衬底；使用光刻以在该硅衬底上产生带纹理的图案；以及可选地，通过在其上设置共形疏油涂层而改性该带纹理的硅表面；以及由该带纹理的疏油硅材料形成喷墨打印头正面或喷嘴板，从而提供具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板。2.根据权利要求1所述的工艺，其中该带纹理的图案具有以期望的流动图案引导液体流的构造。3.一种具有带纹理的超疏油表面的喷墨打印头正面或喷嘴板，包括硅衬底，具有带纹理的图案；以及可选地，设在该带纹理的硅表面的共形疏油...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得·迈克尔·古尔文，洪昭，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：US